1、基于 ASON 的电力通信网网络规划冯 瑛敏，宋 兴旺，庞鹤龙，张贲天津市电力公司城西供电分公司, 天津 300193Research on Electric Power Communication Network Planning Based on ASONFENG Ying-min, SONG Xing-wang, PANG He-long, ZHANG BenCheng Xi Power Supply Subsidiary Company, Tianjin Electric Power Corporation, Tianjin 300193, ChinaABSTRACT: Based o
2、n the research of ASON, the application advantage in electric power communication is presented. By using ASON technique, the communication optical network of Cheng Xi area is improved. It is indicated that adopting ASON technique in electric power communication will improve the business protection,
3、change the network topology and promote the utilization, reliability and security of the bandwidth capacity. KEY WORD: ASON; Electric Power Communication Network; Protection Mechanism; Reliability摘要： 本文通过研究 ASON 技术，给出其在电力通信网络中的应用优势。并以天津城西某地区通信光网络为例，研究采用 ASON 实现对现有 SDH 网络的改进、升级。证明在电力通信网络系统中应用 ASON 技术
4、将有效提高业务保护性，改善网络拓扑结构，提升带宽容量利用率、可靠性和安全性。 关键词：ASON；电力通信网；保护机制；可靠性1 引言随着电力系统的飞速发展，电力通信光传输网从组网技术到光网络规模有着质的飞跃。面对种类繁多的业务，电力通信网络不仅要有强大的交叉接入能力和控制能力，还应具有高效的带宽利用率和完备的安全保护功能。特别是支撑着未来电力系统安全、稳定、经济运行的重要基础设施(广域相量测量系统和广域稳定基金项目：国家自然科学基金（No.60702037）控制系统)，都对通信系统的响应时间和时延有严格的要求，需要网络具备高速率、高带宽、高覆盖、高可靠性等特点，即电力通信光网络运行具有灵活可控
5、性。如何在已有电力通信光传输网络基础上构建骨干通信网，并选择适合电力系统运行需求的通信技术成为电力通信网络研究的热点问题。它要求网络既满足电力骨干城域网具有高级别安全性和稳定性，又需要对现有网络的改造最小化，且为今后网络升级预留空间，便于今后新型业务的良好承载。自动交换光网络（Automatic Switched Optical Network，ASON)技术作为下一代光网络的核心技术之一，为构建电力通信骨干光网络提供了可能。本文通过研究 ASON 技术，给出电力通信网络采用 ASON 技术的优势。并以实际天津电力公司某区域局部通信光网络为例，研究采用ASON 实现对现有 SDH 网络进行改进
6、、升级。2 ASON 技术研究目前，电力通信网络多采用传统的 SDH 环网传送，其具有较高的可靠性和快速倒换时间等优点。但 SDH 网络只涉及客户层信号的传送、复用、交叉连接、监控和生存性处理，通常不含交换功能，故只具备较低智能化传输功能。以天津电力公司电力通信光网络为例，目前城西电力通信网形成了以城西调度为核心，传输制式为 SDH，容量级别为2.5G、622M、155M 光纤网络。网络拓扑基本结构为 SDH 环网结构，保护方式一般采用二纤单向通道保护环，取城西某区域 SDH 环网基本模型如图 1 所示。6 2 2 M6 2 2 M6 2 2 M6 2 2 M6 2 2 M1 5 5 M1 5
7、 5 M图1 城西某地区 SDH环网结构模型虽然该SDH环网目前能够满足通信网络承载业务的传输需求。但分析可知，其本身在网络运营和考虑未来通信网升级方面具有如下不足之处。(1) 网络拓扑结构单一网络拓扑结构中，仅存在环状网和链状网。1个变电站节点通常配备左右2个光通道，整个环对各种业务实现环型自愈，即当1个节点或某一段光缆发生故障时，相关节点业务会自动向环的另一个方向上倒换，倒换时间 t50ms，对业务进行自动保护。但是这种结构不能防止网络多点故障，当环状网络上因故障而在抢修时，如果在另一侧发生了网络设备或光缆故障，则故障节点可能会影响整个SDH环上承载的业务，导致通信完全中断。更严重时将导致
8、网络结构的破坏，业务无法正常传送。（2）带宽利用率低传统的SDH技术要求网络中包含通道必须预留资源，故由于保护所占用带宽，使得整个网络的带宽利用率只能达到50%。另外，一个环上的带宽是固定的，环上所有的光链路带宽分配一致，造成了非常大的网络资源浪费。（3）业务传输要求高从网络承载业务分析，目前二级电力通信网所承载的主要业务包括为调度生产和办公管理提供的专用电话、行政电话、数据网络、远动信息、生产MIS、电源监控、电量信息、遥视、五防等重要业务。不同业务对网络传输能力具有不同要求，如低延迟需求的话音业务要求网络实现最小跳数快速传输；而电源监控和数据网需要网络提供高带宽；远动RTU信息等重要业务需
9、要传输路径具有高可靠性和稳定性。但随着电力光纤通信网络规模的不断扩大，网络结构的复杂化，使得网络发生多点故障的可能性增加，故障带来的影响也更大（如汇集了大量变电站业务的骨干层节点发生通信故障将直接影响多站点通信以及电力系统本身的运行稳定性)。所以需要寻找生存性高的网络技术来保证业务系统的安全稳定运行。3 基于 ASON 技术的电力通信光传输网络规划3.1 基于 ASON 的电力通信网基于综合电力通信网的发展，采用 ASON技术对现有网络拓扑结构、带宽利用率及业务承载方面做相应的调整，将对该区域二级通信网的发展和承载业务能力有着长远的意义。ASON 技术提供的控制平面，使得 ASON 网络能够接
10、收用户的呼叫请求，动态地进行通路计算，创建或拆除连接。将能够很好地解决 SDH传输网络中存在的上述问题。更好地发挥光缆网络格状结构的优势，进一步提高网络的生存性，为电网稳定运行带来保障 1。ASON 技术在传统的 SDH 传送网中首次引入动态交换的概念，使传送网具备了智能化自动选路和管理功能。在骨干和汇聚网络中，ASON 节点在完成传统 SDH 设备所能完成的所有功能的同时，可提供更大的单节点带宽容量、更灵活和快捷的电路调度能力和路由自动选择能力。从网络建设层面分析，采用 ASON 将使得完成同样业务传输的网络的建设和运营费用较低，可有效解决目前电力系统通信存在的传输网络资源配置不合理及重复投
11、资建设的现象。ASON 技术可建设成网格状、环状、链状以及它们的组合网络，还可在网格网中建设子拓扑，大大提高了节点的可靠性，节省了大量的网络资源。通过组建网格网（MESH） ，各节点、各链路可融合在一起，实现动态调度，自动、智能实现整网资源共享。用户可评估网络状况，进行业务规划，提升整网资源利用率。从而使用户能够选择一条最便捷的路径，最优先用户的保护倒换时间可降低到20ms，充分满足将来广域相量测量系统和广域稳定控制系统的严格要求 2。ASON 与传统光网络的融合是通过智能代理（IA ）和 UNI/NNI 接口与传统网络融合，从而实现全网端到端业务的快速实现。在光传输网络中引入 ASON 的优
12、点 3： 1、在光层实现动态业务分配，可根据业务需要提供带宽，是面向业务的网络；2、具有端对端网络监控保护、恢复能力和分布式处理功能；3、与所传送客户层信号的比特率和协议相独立，可支持多种客户层信号，实现了控制平面与传送平台的独立；4、 实现了数据网元和光层网元的协调控制，将光网络资料和数据业务的分布自动地联系在一起，网元具有智能性；5、所采用的技术相独立，可根据客户层信号的业务等级(CoS)来决定所需要的保护等级；针对地区性电力通信网运行现状，在二级通信网现状基础上，可以采用 ASON 与 SDH 混合组网方案，首先在某些骨干节点进行 ASON的组网，形成 ASON 的骨干网络。同时，保持非
13、骨干节点的原 SDH 网络并存。在网络的演进过程中，ASON 逐步取代 SDH，从而形成ASON 大网络。3.2 基于 ASON 技术的网络改进现针对实际城西某地区电力通信网进行基于 ASON 技术的网络改进。实际 SDH 环网拓扑结构图（含跳点通信方式）如图2所示。分析图2可知，所选取部分网络实际形成了两个环网结构，并在大寺、边村节点通过链状支路进行连接，即 “环网+链状网”结构。万码、王稳庄、微电子、南口等节点组成环网 I，杨楼、边村、高村等节点组成环网 II。由于通信网的业务中心汇聚方式，环网 I、环网 II 均与原西青局核心节点进行光通信，实现业务交互。陈 塘 庄双 港梨 园 头青 凝
14、 候青 凝 候青 凝 候吴 庄张 窝张 窝八 里 台吴 庄微电子万码 南口王稳庄大 寺梨园头张窝高村上辛口双 港运河南西 青局杨 楼边 村图2 城西部分地区拓扑结构图基于连通度理论分析，绘制连通度分析图3。环 II 中上辛口、运河南站点连通度均为1，一旦与之相连光纤链路断裂，则该站点数据将无法与其他站点交互。分析张窝站点，其连通度为 3，但张窝与数据汇集点西青局的边连通度为 1（即张窝与西青局光路通信有且仅有张窝与吴庄唯一通路） 。则通过网络拓扑结构图可知，现有网络中吴庄和张窝为关键节点，它们之间的链路为关键链路。当任意部分出现问题，则运河南、上辛口都将无法及时将数据及时上报给城西局。而在环
15、I 中多个站点通信方式包含大寺青凝侯链路。因此，若由于意外情况使得该段光缆断裂，则可能影响 SDH 环 I 上多个站点的业务传输。故关键节点和边的存在将降低网络可靠性和稳定性。万码王稳庄梨园头南口张窝上辛口运河南吴庄八里台高村杨楼西青局边村陈塘庄大寺 青凝侯双港微电子图 3 连通度分析图基于 ASON 技术对该网络进行改进。首先将原网络结构数学建模，建立该网络同构图，如图 3 所示。当该 SDH 环网采用 ASON 技术，可有效提高网络可靠性，抗毁性。现从保护和恢复机制、网络资源和带宽容量利用率及可靠性三方面分析：（1）保护机制ASON 可同时利用多条光纤资源，实现对最高优先级业务的永久“1+
16、1”保护。不同于 SDH环网“主备”通信链路，ASON 在建立主用链路的同时建立一条备用链路作保护，一旦主用链路故障，立即倒换到备用链路上。此时备用链路成为主用链路，而同时 ASON 在残余带宽满足要求链路中路由，选择建立新的备用链路，对业务再提供“1+1” 保护。这种永久“1 + 1”保护的倒换时间非常短，t 50 ms 4。在对最高优先级业务永久“1+1” 保护同时，ASON扩展对次最高优先级业务保护，提供保护和恢复机制。从而扩展了多级别业务保护。（2）网络资源和带宽容量利用率不同于传统SDH常用的环状网络结构，ASON 可以组建 Mesh网络，其极大程度提高了网络的生存性和带宽利用率。以
17、本地通信网为例，采用ASON技术，微电子、边村等站点将真正实现多向连通和数据交互。繁重数据业务将可以通过软交换技术均匀的分配到各条传输路径上。这对于今后高清会议电视系统的全面应用，可提供Mesh网络自动拓扑发现、路由和传输。实现即插即用，扩容自由。多业务的链路共享也将充分利用现有带宽资源。（3）可靠性评估ASON 技术实现所构建的 Mesh 网络和永久保护、快速重路由功能有助于提高网络传输可靠性。同样分析现有网络，大寺、微电子在当前 SDH 环网结构中，只能实现一主一备，即当主用电路故障，切换到备用电路。但目前微电子实际已配置了 3 条光通路：a）微电子万码；b）微电子南口；c）微电子大寺。但
18、依赖SDH 技术，仅配备了“ 微电子 万码”和“微电子南口”两条主备光通路。而微电子工业园区域是我市高新工业园区，其用电负荷和电量监控具有较高等级。采用 ASON 技术，将同时利用 3 条链路，通过自动重路由技术，实现了光路的自动保护、恢复，提高保护 150%倍，从而大幅度地提高了网络可靠性。4 结论ASON 的提出，使得光网络向快速化、智能化方面又迈出了重要的一步。ASON 以其连接的智能性、资源管理的优化性、服务多样性等特点很好的解决了带宽快速部署、端到端配置和保护/恢复等问题，提供 QoS/SLA 和分布式的网络控制能力，必然成为下一代光网络的主流技术。本文通过研究 ASON 技术和与
19、SDH 网络共享，并通过天津城西地区实际二级通信网的 ASON 网络改进分析，证明在电力通信网络系统中应用 ASON 技术将有效提高业务保护性，改善网络拓扑结构，提升带宽容量利用率、可靠性和安全性。这也正是电力通信网所孜孜以求的目标。参 考 文 献：1 ITU-T Recommendation G 807.Requirements for Automatically Switched Transport Networks (ASTN )S.SG13 Circ.2001.2 Painchaud Yves, Paquet Carl, Guy Martin. Optical Tunable Dispersion Compensators Based on Thermally Tuned Fiber Bragg Gratings J .OPN September, 2007, 18 (9):48-53.3王武朝 .ASON 及其在电力通信光网络中的应用前景分析 J. 电力系统通信，2006.4.4 王斌.ASON 生存性技术在电力通信中的应用J.电力系统通 信，2008.4.收稿日期：2009 年 8 月作者简介：冯瑛敏，1981 女，籍 贯 山西省大同市，硕士，研究方向：电力系统通信
