电力通信网网络管理及规划的研究(2)

间信号精度能够达到 us 级别，可以满足电力生产业务对时间同步的需求，此外，时间同步组网技术也在发展，主要有三种，即 DCLS+E1 方式、NTP 方式、1PPS+STM-N 方式，

DCLS+E1：该方式为目前比较成熟的时间同步组网技术，即采用同步设备的 DCLS接口，通过 SDH 网络的 E1 通道将该时间信号传输到各需要同步的节点，并通过手工或自动方式消除传输时延，该方案的理论精度为 us 级别，示意图如下图 3-15。1PPS+STM-N：该方式目前尚处于研究开发阶段，其基本原理是采用 STM-N 中的频率信号输出作为其时刻校正标准，该方案充分将频率同步与时间同步有机的结合在一起，避免了传输时延的产生。

两种联网方式示意图比较如下；

图3 DCLS+E1、1PPS+STM-N比较示意图

工作时，网元客户端首先向时间服务器发送一个 NTP 数据包，这个数据包被打上发送时的客户端本机时间标签 T1，服务器接收到这个数据包后也向客户端发送一个 NTP 数据包，这个数据包中含有3个时间标签：服务器接收到客户端 NTP 数据包时的时间标签T2、服务器发出 NTP 数据包时的时间标签 T3、客户端 NTP 数据包中原有的时间标签T1，客户端接收到这个数据包后也打上一个本机时间标签 T4（见图）。根据这4个时间标签就可以算出服务器－客户间的传输时延和时钟偏差即下式：

Offset??1[(T2?T1)?(T3?T4)]2

Delay??(T4?T1)?(T3?T2)2.3.3 软交换技术

软交换作为一个新兴的技术领域已从试验阶段发展到商用阶段，目前已经在国内外得到广泛应用。我国的电信运营商开始全面使用软交换替代原有的程控交换系统，在许多城市开通了商用 NGN 网络，国内一些企业用户也已规模采用

软交换技术解决内部语音通信需求。

图4 软交换体系结构图

如图，其采用分层体系架构，分为接入层、传输层、控制层、业务层。各层功能与设备分别如下：接入层：利用各种接入设备实现不同用户的接入及不同信息格式的转换，其功能类似于传统程控交换机的用户模块或中继模块。主要设备包括信令网关（SG），中继网关（TG）、接入网关（AG）、综合接入设备（IAD）、无线接入网关（WAG）以及各种智能终端设备。传输层：用于承载软交换所需的具备高带宽、有一定服务质量（QOS）保障的 IP分组网络。控制层：是软交换网络的呼叫控制中心，该层设备称为软交换设备，其主要作用包括呼叫控制、业务提供、业务交换、资源管理、用户认证、会话初始协议代理等。业务层：利用各种设备为整个软交换网络体系提供业务上的支持，该层设备包括应用服务器（向业务开发者提供应用程序接口（API）以及授权和管理（AAA）服务器。控制层设备之间互通采用 SIP 或 SIP-T 协议；控制层设备与接入层网关设备之间互通采用 H.248 或媒体网关控制协议；控制层设备与智能终端互通采用 H.323 或 SIP；信令网关与控制层设备之间采用信令传送协议（SIGTRAN）。技术特点：该技术的主要特点是业务承载与呼叫控制分离。其缺陷在于 IP 承载网络的可靠性和安全性问题。应用定位：程控交换技术将逐步淘汰，NGN 网络是通信网络发展的趋势；在演变过程中，软交换系统与原有程控交换系统将在一段时间内长期共存。软交换技术在电力通信专网中应用的优势可有效解决远端供电所的语音用户接入需求，对比传统程控方式，可节省了配置相关光传输、PCM 设备的成本；可实现远程移动办公，解决员工出差随时使用办公电话的需求；用户开通方便，便于业务割接工作实施；采用分层模块化设计，减小了设备体积，有效节省机房空间。

3 电力通信网管理及规划 3.1 原则与目标

电力通信网络的管理应以满足电网生产业务和管理业务需求为目标，构建“技术先进、安全可靠、高速宽带、全方位覆盖”的电力通信网。应与通信技术发展相结合，紧密跟踪技术发展趋势，坚持网络先进性原则。应与电网规划相结合，要充分考虑电网规划对业务分布及通信网络等方面的影响，坚持网络扩展性原则。应与电网安全生产相结合，原则上通信类设备生命周期为 8-12 年、OPGW 光缆为20-25 年、ADSS 和管道光缆为 10-12 年。在设备已到生命周期终点时，应对设备进行评估，坚持网络安全性原则。应与电网“N-1”可靠性相适应，原则上要求调度机构和所有 220kV 及以上厂站线路保护、安稳系统、调度自动化、调度电话等关键生产业务通道必须具备两种不同通信方式，使得在单一故障下不会导致同一条线路的所有继电保护通信通道、厂站间安全自动装置通信通道或调度机构至厂站的调度电话、自动化业务通信通道中断，坚持重要业务通道“N-1”可靠性原则。应与标准化建设相结合，要建立通信设备配置的标准模型，为输变电配套通信工程建设提供参考依据。要通过对通信网络资源使用情况的评估分析找出网络存在的问题和瓶颈，并通过合理科学的规划达到网络优化的目的，促进资源的深度挖掘和优化配置，最大限度发挥网络资源效益，降低网络建设和运维成本，坚持网络经济性原则。在电力通信网络覆盖的薄弱环节，可采用公网资源作为电力通信的一种补充方式，提升电力通信网络的抗灾能力。

3.2 电力通信网管理及规划 3.2.1 运行方式的管理及规划

根据上述现状与需求分析，电力通信网络体系架构应如图 4-1 所示，即底层传输采用传输 A 网和传输 B 网，主要承载各种控制业务及业务网络，其中传输 A 网用于承载线路保护、安稳系统、PCM 等业务及调度数据网，传输 B 网用于承载线路保护、安稳系统等业务及调度交换网、调度数据网等网络；调度数据网采用 IP over SDH 技术构建，主要用于承载调度数据业务及配网自动化业务，综合数据网采用光纤直连，主要用于承载生产管理信息业务及视频会议、软交换等网络。行政交换网采用软交换技术构建，承载在综合数据网络上；调度交

换网采用程控交换技术，主要承载调度电话。

图5 电力通信网运行方式管理结构框图

3.2.2 调度数据管理及规划

调度数据网应采用“IP over SDH”技术构建。

调度数据网应覆盖地调（主、备）、县调、220kV 变电站、110kV 变电站及地调电厂。调度数据网应采用分层结构，采用核心层、汇聚层和接入层三层结构。

调度数据网核心层、汇聚层应采用高端路由器配置，通过 PoS 接口接入 SDH 网络，核心层、汇聚层带宽为 4*155Mb/s；接入层采用低端路由器配置，通过 E1 接口接入 SDH网络，接入层带宽为 8*2Mb/s。调度数据网核心层、汇聚层每个节点至少具备 2 条上联或互联链路，接入层每个节点具备 2 条上联链路。汇聚层每个节点汇接的接入层节点数量不超过 10 个。调度数据网设备支持的路由协议应包括：BGP、OSPF、静态路由，应具备流量分类、队列调度、数据缓存、端口限速等流量整形和控制功能，应支持路由过滤及数据包过滤等控制功能。调度数据网应采用 MPLS 三层 VPN 技术划分为实时 VPN 和非实时 VPN。各级调度数据网应实现统一网管，并具备流量监测、入侵检测等功能。

3.2.3 交换网数据管理及规划

交换网数据管理分为业务数据管理和行政数据管理。

业务熟局管理应采用程控交换技术组建，采用 2Mb/s 数字中继互联，全网统一使用 Q.SIG/DSS1信令。网络应覆盖地调（含备调）、110kV 及以上变电站等节点。地调调度交换机采用汇接交换机和用户交换机独立配置，汇接交换机应与所辖500kV 变电站和中调直调电厂的调度交换机建立直连中继电路。此外，地调还应配置调度台和录音系统。220kV 及以上出线厂站应不少于两级调度小号延伸，可采用 PCM、远端模块、VOIP等多种方式覆盖。交换路由设置应遵

循“N-1”的安全性原则，确保调度中心至各调度点的调度指挥通信不得中断。相邻两级调度机构之间应设置直达中继路由。

行政交换数据管理以实现全网逐步过渡到软交换网络。基于软交换的行政交换网络按照省地两级结构进行建设，两级软交换网络应实现互联。行政交换网覆盖地区供电局、县局、二级单位、供电所、营业所和变电站。基于软交换的行政交换网大用户节点如供电局、县局和二级单位宜采用软交换 AG设备进行覆盖，中小型用户节点如供电所和营业所采用不同级别的 IAD 设备覆盖，单个用户节点如变电站则直接采用 IP 电话覆盖。过渡期间可采用 TG 设备利用 E1 中继与现有程控交换网络互联，实现与软交换网络的互通。应与电信运营商语音交换网络互连，作为行政交换的备用手段。

3.2.4 应急信息管理及规划

应急通信优化主要包括应急通信网络优化、备用通信中心优化以及应急通信指挥系统优化三部分。

应急通信网主要解决重要 220kV 及以上厂站、线路及各级调度中心的继电保护、安全稳定装置、调度自动化、调度电话等业务的应急通信。应急通信网的优化应在充分整合电力专用通信网资源的基础上，通过充分利用公网和其它专网的通信资源，采用光纤通信、载波通信、以及卫星通信等多种通信技术手段，因地制宜通过技术的组合使用以满足应急通信网对通信方式多元化和立体化的需求。厂站至调度机构的调度电话和调度自动化业务可用不同敷设方式光缆来提高抗灾能力，在覆冰区域，可适当采用 110kV 及以下低电压等级架空光缆、管道及地埋光缆，构成光缆敷设方式的多元化、立体化。不具备地埋或低电压等级架空光缆条件的厂站可采用卫星通信等无线通信来保障。在调度中心调度交换机之间可租用电信电路资源作为调度交换网应急冷备用通道；两级调度中心之间可租用公网电路资源作为 EMS 调度自动化的相互转发通道。对重要的 220kV 及以上的线路，应随线路架设电力线载波通信，确保继电保护业务能够随着受灾线路的抢修同期修复。在较为偏远的重要厂站，宜采用卫星通信方式解决调度电话和调度自动化业务应急备用。

此外，应配合备用调度中心的建设来建立备用通信中心。备用通信中心不考虑 PCM专线通道，其设备原则上按照主用通信中心配置模式进行配置。各级调

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