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摘 要：文章首先介绍电力智能通信网需求与发展趋势，分析PTN技术原理及优势，详细探讨PTN技术在电力系统通信中的应用。
关键词：电力通信；传输；PTN；IP；网络承载
引言
电力通信网是确保电网安全、稳定、经济运行的重要支撑也是建立集约、高效的现代化电力企业的重要基础，随着电力信息化建设进程的推进以及电力调度自动化水平的不断提高，各种生产和管理信息逐渐多元化，并向着全IP的方向演进， 基于PTN技术构建安全、可靠、统一、高效的电力信息通信传输平台成为当务之急。
1 电力智能通信网需求与发展趋势
1.1 电力智能通信网需求分析
电力通信网是行业性专用通信网，由光纤、2M电路构成主干线，传输多种业务，既有对质量、可靠性、时延要求非常高的实时业务，也有普通业务；有连续业务，也有突发性业务；各种业务在时延、带宽、可靠性等方面有不同的要求，呈现多样化的形态。从智能电网的通信支撑需求来看，电力通信网需求的主要特征是越来越高的宽带业务要求、越来越高的调度网络传输要求、严格的多业务QoS能力要求。所以，面向坚强智能电网的电力传输网络，一方面需要继承传统 SDH/MSTP 传输网络的电信级传输能力，另一方面也要顺应电力业务日益IP化、宽带化的发展趋势。目前，智能电网在接入侧正在进行配网自动化、基于EPON的远程抄表以及电力智能小区建设， 电力综合传送网需要向着电力智能化、IP化、宽带化和多样化的方向发展。
1.2 PTN技术原理及优势
为弥补SDH/MSTP在业务承载上的不足，PTN技术应运而生。PTN技术针对IP业务流量的突发性和统计复用传输要求设计，以分组交换技术为核心，支持多业务传送，同时还兼具SDH/MSTP设备所具有的电信级OAM机制， 具有高效的业务调度机制，采用面向连接的业务适配方法实现面向连接的弹性传输通道，支持多种保护机制，业务隔离度高，具有较好的安全性。
PTN以分组交换为内核，建立面向连接的弹性传输通道，有效降低了分组 传输延迟和 丢包率，满足了以FE、GE、10GE接口形式呈现的IP分组形式的数据业务通信需求，符合了未来全业务IP化的发展趋势，如图1所示。
PTN采用IEEE1588v2时钟同步机制实现全网时间同步，以兼容TDM业务实现与电路交换网络的互联互通，同时满足网络节点的同步需求。PTN采用PWE3技术将TDM业务转换为数据分组以进行承载。在统一的时钟基准下，TDM业务在PTN网络出口处重建TDM码流定时信息。此外，PTN网络采用区分服务和流量工程的方式来保证不同业务流的服务质量要求。利用PTN所提供的区分服务机制，为不同业务设置不同的优先级，保证高优先级的数据在传输过程中得到优先处理；利用PTN所提供的流量工程机制，根据业务的流量需求和网络拓扑结构，规划并分配网络资源，为每一条业务及管道定义承诺带宽（CIR）和超额带宽（EIR），减少网络拥塞、网絡延迟等影响。同时，PTN提供了一系列的保护机制：线性保护技术和环网保护技术，支持网络级的保护和设备级的保护，防止关键业务因链路或者故障而造成业务中断。PTN技术顺应网络“IP化、智能化、宽带化、扁平化”的发展趋势，采用基于分组交换内核PTN网络组建下一代的电力信息通信传输平台已成为必然选择。
2 电力系统关键业务在PTN网络上的承载
2.1 PTN承载的电力系统业务
PTN网络支持业务接入类型丰富，完全满足了电力通信业务需求，而且对以太网IP业务更能提供良好支撑能力。电力通信业务中调度生产类业务对时延和保护的要求最为苛刻，目前，要求调度生产类业务的传输时延在10ms以下，保护倒换时延在50ms以下。PTN网络的业务传输时延已可以控制在10ms以下，并且支持业务级、设备级和网络级保护，由于采用了硬件收发OAM报文与APS保护倒换机制，因此倒换时间也可控制在50ms以内。满足了调度生产业务对通信通道的技术要求。但是其基于IP的传输方式可能会给电力生产调度业务的承载带来一定的风险，是否可以承载此类业务，需进一步实验验证。
2.2继电保护业务在PTN网络上的承载
继电保护业务关系着电网安全，是电力通信系统承载的关键业务，以E1通道进行承载，属于TDM业务，以其为例进行分析。在PTN网络上承载这些关键的TDM业务时，设置业务为高优先级并预先分配足够的业务带宽，以满足业务对传输时延和可靠性的要求。在实验条件下，构建TDM业务时延测试电路如图2所示。在NE1-NE3之间配置LSP，并在节点NE1输入E1业务信号。E1业务在节点NE3自环，进行环回实验。NE1节点侧的SDH分析仪可以测量E1业务经过环回传输后的时延。
根据测试结果，经PTN对E1进行电路仿真后，通道的传输时延为5.3ms。表1给出了实验室场景下的保护倒换时间和恢复时间。测试过程主要针对TDM业务的保护倒换进行。保护方式分为LSP1：1保护和环网Wrapping保护等2种形式，倒换触发方式有断纤和网管触发。
测试结果显示，断纤触发的保护倒换时间略长于网管触发，但是，2种触发方式的保护恢复时间相差不多，业务保护的倒换和恢复时间均小于50ms。以上测试结果满足继电保护设备对传输通道的要求。测试数据显示，PTN网络在理论上具备承载继电保护业务的能力。
2.3管理信息业务在PTN网络承载
管理信息业务是电力生产业务的辅助，是电力信息化管理的基本手段，为IP数据业务。根据测试结果表明PTN设备在端口总容量不大于交换容量时支持所有端口线速转发能力，设备满足在拥塞情况下高优先级业务（如视频、同步报文、话音等）的24h无丢包的要求。
端到端业务、在拥塞情况下无丢包的高优先级业务的各种帧长的单向时延没有超过1ms。与传统IP网相比，在数据封装的开销差别上不是很大，一个基于IP封装，一个基于MPLS封装，效率没有明显差距。PTN的优势在于LSP静态指定，而IP网是通过动态路由的方式。测试数据显示，IP数据业务在转发效率和时延上，PTN有明显优势。
3 PTN承载关键业务应用效果
根据上述分析结果，PTN支持TDM、以太网业务接入，从技术参数上可以满足继电保护、管理信息等业务的传输需求。但是其基于IP的传输方式可能会给电力生产调度业务的承载带来一定的风险，其适用性需进一步验证。
4 结束语
电力通信已呈现出IP化的趋势，PTN作为传输与分组技术融合的新技术，其承载IP 业务的优势非常明显，PTN 网络的设备级保护（包括主控、交叉、E1 单板保护）倒换时间小于50 ms，网络级保护（包括1∶1 、1+1、 LSP以及环网保护）倒换时间小于50ms， 能够充分保障电力通信业务的可靠性，PTN 通信网在电力系统通信中必将起到重要的作用。
参考文献
[1] 万晓榆. 下一代网络技术与应用 [M]. 北京：人民邮电出版社 ，2003.
[2] 陈业钊. 软交换在广东电网的应用研究[J].电力系统通信 ，2007（7）.
[3] 袁训明，资 浩.分组传送网对于电力通信业务的传送性能研究[J].电力系统信，2012，33（6）：58 62.
关键词：电力通信；传输；PTN；IP；网络承载
引言
电力通信网是确保电网安全、稳定、经济运行的重要支撑也是建立集约、高效的现代化电力企业的重要基础，随着电力信息化建设进程的推进以及电力调度自动化水平的不断提高，各种生产和管理信息逐渐多元化，并向着全IP的方向演进， 基于PTN技术构建安全、可靠、统一、高效的电力信息通信传输平台成为当务之急。
1 电力智能通信网需求与发展趋势
1.1 电力智能通信网需求分析
电力通信网是行业性专用通信网，由光纤、2M电路构成主干线，传输多种业务，既有对质量、可靠性、时延要求非常高的实时业务，也有普通业务；有连续业务，也有突发性业务；各种业务在时延、带宽、可靠性等方面有不同的要求，呈现多样化的形态。从智能电网的通信支撑需求来看，电力通信网需求的主要特征是越来越高的宽带业务要求、越来越高的调度网络传输要求、严格的多业务QoS能力要求。所以，面向坚强智能电网的电力传输网络，一方面需要继承传统 SDH/MSTP 传输网络的电信级传输能力，另一方面也要顺应电力业务日益IP化、宽带化的发展趋势。目前，智能电网在接入侧正在进行配网自动化、基于EPON的远程抄表以及电力智能小区建设， 电力综合传送网需要向着电力智能化、IP化、宽带化和多样化的方向发展。
1.2 PTN技术原理及优势
为弥补SDH/MSTP在业务承载上的不足，PTN技术应运而生。PTN技术针对IP业务流量的突发性和统计复用传输要求设计，以分组交换技术为核心，支持多业务传送，同时还兼具SDH/MSTP设备所具有的电信级OAM机制， 具有高效的业务调度机制，采用面向连接的业务适配方法实现面向连接的弹性传输通道，支持多种保护机制，业务隔离度高，具有较好的安全性。
PTN以分组交换为内核，建立面向连接的弹性传输通道，有效降低了分组 传输延迟和 丢包率，满足了以FE、GE、10GE接口形式呈现的IP分组形式的数据业务通信需求，符合了未来全业务IP化的发展趋势，如图1所示。
PTN采用IEEE1588v2时钟同步机制实现全网时间同步，以兼容TDM业务实现与电路交换网络的互联互通，同时满足网络节点的同步需求。PTN采用PWE3技术将TDM业务转换为数据分组以进行承载。在统一的时钟基准下，TDM业务在PTN网络出口处重建TDM码流定时信息。此外，PTN网络采用区分服务和流量工程的方式来保证不同业务流的服务质量要求。利用PTN所提供的区分服务机制，为不同业务设置不同的优先级，保证高优先级的数据在传输过程中得到优先处理；利用PTN所提供的流量工程机制，根据业务的流量需求和网络拓扑结构，规划并分配网络资源，为每一条业务及管道定义承诺带宽（CIR）和超额带宽（EIR），减少网络拥塞、网絡延迟等影响。同时，PTN提供了一系列的保护机制：线性保护技术和环网保护技术，支持网络级的保护和设备级的保护，防止关键业务因链路或者故障而造成业务中断。PTN技术顺应网络“IP化、智能化、宽带化、扁平化”的发展趋势，采用基于分组交换内核PTN网络组建下一代的电力信息通信传输平台已成为必然选择。
2 电力系统关键业务在PTN网络上的承载
2.1 PTN承载的电力系统业务
PTN网络支持业务接入类型丰富，完全满足了电力通信业务需求，而且对以太网IP业务更能提供良好支撑能力。电力通信业务中调度生产类业务对时延和保护的要求最为苛刻，目前，要求调度生产类业务的传输时延在10ms以下，保护倒换时延在50ms以下。PTN网络的业务传输时延已可以控制在10ms以下，并且支持业务级、设备级和网络级保护，由于采用了硬件收发OAM报文与APS保护倒换机制，因此倒换时间也可控制在50ms以内。满足了调度生产业务对通信通道的技术要求。但是其基于IP的传输方式可能会给电力生产调度业务的承载带来一定的风险，是否可以承载此类业务，需进一步实验验证。
2.2继电保护业务在PTN网络上的承载
继电保护业务关系着电网安全，是电力通信系统承载的关键业务，以E1通道进行承载，属于TDM业务，以其为例进行分析。在PTN网络上承载这些关键的TDM业务时，设置业务为高优先级并预先分配足够的业务带宽，以满足业务对传输时延和可靠性的要求。在实验条件下，构建TDM业务时延测试电路如图2所示。在NE1-NE3之间配置LSP，并在节点NE1输入E1业务信号。E1业务在节点NE3自环，进行环回实验。NE1节点侧的SDH分析仪可以测量E1业务经过环回传输后的时延。
根据测试结果，经PTN对E1进行电路仿真后，通道的传输时延为5.3ms。表1给出了实验室场景下的保护倒换时间和恢复时间。测试过程主要针对TDM业务的保护倒换进行。保护方式分为LSP1：1保护和环网Wrapping保护等2种形式，倒换触发方式有断纤和网管触发。
测试结果显示，断纤触发的保护倒换时间略长于网管触发，但是，2种触发方式的保护恢复时间相差不多，业务保护的倒换和恢复时间均小于50ms。以上测试结果满足继电保护设备对传输通道的要求。测试数据显示，PTN网络在理论上具备承载继电保护业务的能力。
2.3管理信息业务在PTN网络承载
管理信息业务是电力生产业务的辅助，是电力信息化管理的基本手段，为IP数据业务。根据测试结果表明PTN设备在端口总容量不大于交换容量时支持所有端口线速转发能力，设备满足在拥塞情况下高优先级业务（如视频、同步报文、话音等）的24h无丢包的要求。
端到端业务、在拥塞情况下无丢包的高优先级业务的各种帧长的单向时延没有超过1ms。与传统IP网相比，在数据封装的开销差别上不是很大，一个基于IP封装，一个基于MPLS封装，效率没有明显差距。PTN的优势在于LSP静态指定，而IP网是通过动态路由的方式。测试数据显示，IP数据业务在转发效率和时延上，PTN有明显优势。
3 PTN承载关键业务应用效果
根据上述分析结果，PTN支持TDM、以太网业务接入，从技术参数上可以满足继电保护、管理信息等业务的传输需求。但是其基于IP的传输方式可能会给电力生产调度业务的承载带来一定的风险，其适用性需进一步验证。
4 结束语
电力通信已呈现出IP化的趋势，PTN作为传输与分组技术融合的新技术，其承载IP 业务的优势非常明显，PTN 网络的设备级保护（包括主控、交叉、E1 单板保护）倒换时间小于50 ms，网络级保护（包括1∶1 、1+1、 LSP以及环网保护）倒换时间小于50ms， 能够充分保障电力通信业务的可靠性，PTN 通信网在电力系统通信中必将起到重要的作用。
参考文献
[1] 万晓榆. 下一代网络技术与应用 [M]. 北京：人民邮电出版社 ，2003.
[2] 陈业钊. 软交换在广东电网的应用研究[J].电力系统通信 ，2007（7）.
[3] 袁训明，资 浩.分组传送网对于电力通信业务的传送性能研究[J].电力系统信，2012，33（6）：58 62.