自二十世纪末以来,基于网络的信息技术应用始终引领着信息革命的创新浪潮。同时,信息技术现在已成为全球经济发展的重要驱动因素。“信息带动行业发展 ”战略是电力行业在此创新中的正确发展方向。
传统电力通信系统主要用于电力系统内部的信息交换,窄带和独立通信的TDM技术限制了网络的发展。作为基础平台,网络是电力系统信息技术应用的关键因素,并且已经成为电力系统信息化的主要组成部份。大多数电力生产信息、管理信息及调度信息均可通过电力通信及调度网络传输。并且,理想的网络基础设施不仅可以给电力生产和管理提供优势,而且可以为电力行业通过互联网业务来增加收入提供商机。因此,电力行业需要良好的通信网络。
电力行业信息应用结构
网络需要支持应用,因此如何构建网络,或构建何种类型的网络必须参照应用来决定。何为电力IT(信息技术)应用?所有电力IT应用均基于电力通信网络,包括发电、送变电、电力营销、电力 MIS(管理信息系统)、电视会议及话音业务等。
电力IT应用系统结构可分为4层:传输平台、网络平台、系统平台和应用平台。当然,构建信息技术应用还必须考虑信息安全性系统及网络管理。如图所示,上面的两层是电力IT应用,下面的两层是应用系统的网络支持平台。
电力IT应用涉及到数据、话音和视频。不同的应用类型具有不同的特征,且需要不同的网络环境。例如,电力行政电话、调度电话及呼叫中心是实时的话音应用,要求低延迟和低抖动,电力 DAS(调度自动化系统)和电力保护信号是要求高可靠性的网络系统,电力OA (办公自动化)是数据应用,它对延迟和抖动无严格要求,但对数据包丢失和误码率要求较高,因此需要宽带网络支持。然而,由于成本方面的考虑和管理方面的原因,我们不必为不同的应用构建不同的网络,尤其是更多的新应用将不断涌现,这种方法不具备可扩展性且不适用于电力行业IT应用的发展。因此,电力行业需要构建一个一体化网络,该网络可以提供良好的服务支持及可扩展性。
电力通信网络技术
在不同的平台中,有多种技术可以选择。那么哪种技术最适合于电力通信网络呢?
传输平台是电力IT应用最底层的基础设施,决定着电力通信网络的扩展性好坏。因此,传输平台必须具备足够的可扩展性,以便支持越来越多的电力网络IT应用;此外,作为电力通信的基础,传输平台还必须能够提供最高的可靠性;而从长远角度看,所选择的传输平台技术必须是最经济的。
在电力行业,大多数应用在近期都会基于网络是不争的事实。考虑到未来的ISP(互联网服务供应商)应用,传输技术非常关键。没有人能够预测出它在未来需要多少带宽。纵观网络的发展,宽带网络是目前的发展趋势,这是因为摩尔定律已经不能适应光网络容量的增长, 且越来越多的网络应用需要更多带宽。光经济学告诉我们一个事实,光容量的增长速度远远超过了计算机处理能力的增长。每千兆业务每英里的成本正在迅速降低。 此外,光技术还可提供最佳的可靠性支持和最远的传输距离。因此,毫无疑问光是最佳传输技术。
对于电力行业, 现在可以使用三种光传输技术: DWDM、SDH和裸光纤。显然,裸光纤的缺点很多,如低带宽、传输距离短及不可靠等。SDH是传统TDM应用的理想选择,可通过APS保护和较远的传输距离提供高可靠性优势。但如果没有DWDM, SDH便无法提供更多带宽(目前商用只能提供10G 的带宽)。DWDM在具备SDH优势的同时,还可以进行波长保护,能确保提供更多带宽, 并轻松部署新的应用。通过DWDM,我们可以使用不同的波长来传输不同应用,每个波可达到40G的带宽。在带宽上,目前一根光纤中可以包含160个波长(实验室可达200波以上),因此,一根裸光纤中的总带宽高达6.4T。光接口和每个波长都不受速度和协议的限制,用户可以在DWDM上轻松构建或支持任何高级应用。
因此,根据上述讨论和发展观点,DWDM是最佳的传输技术。通过DWDM,电力行业可以部署更多的光业务,例如可管理的波长业务。电力行业可以将不同波长用于OA、电力电话及电视会议等。通过DWDM,电力用户可以轻松部署ISP业务并向互联网客户销售更多的波长,从而增加收入。
为了解决可扩展性及性能问题,用交换来替代路由是最佳的解决方案。事实上,用户对此早已深信不疑。路由范围可从全网各处缩小到某些点,如PoP节点。
为了给不同的应用(数据、话音和视频)提供TE (流量工程)、VPN和其他网络业务,MPLS已经成为最佳的交换技术。MPLS集成了IP路由和ATM交换技术的优势。MPLS可以为网络用户提供多种应用,如TE、故障时的快速重选路由、QoS(服务质量)支持、可扩展的VPN及IP和ATM的简单集成。
MPLS最重要的技术特征是它可以将用于转发数据包的信息从IP报头承载的信息中分开。MPLS 通过使用标签来完成这项工作,MPLS可在部署新网络业务方面提供巨大的灵活性。它使网络能够采用名为TE的新的IP路由模式,而非基于目的地的传统逐跳IP路由模式。在电力通信网络中, MPLS网络管理人员可以更轻松地控制业务流、更有效地使用带宽。基于约束的源路由和QoS能力使 MPLS电力通信网络可以保证关键应用的QoS,如电力电话、呼叫中心及电视会议等。 MPLS使业务可以像ATM一样绕过故障链路或节点来迅速重选路由,无需长时间等待网络中所有路由器间的IP路由表重新聚合。因此,MPLS能够很好地支持无中断控制应用,如调度系统、SCADA/EMS。 MPLS可通过向数据包贴标签来支持大规模的VPN业务。电力通信网络可以使用VPN提供不同的电力应用,这些VPN可以使用重叠(非独一无二)的IP地址。同样,一个VPN网络(应用)发送的数据包不会被路由到另一个VPN网络(应用)中,因此用户可以保证关键应用的安全性。MPLS还可解决大型IP路由表的可扩展性和性能问题。MPLS为每个LSP(标签交换路径)使用一个标签,因此可降低路由数量。同时,长度固定的短标签支持在转发数据包时使用ASIC而非CPU,这样可避免CPU瓶颈,提高网络性能。
因此,通过MPLS交换内联网,电力行业可以得到足够的灵活性来部署任何IT应用。虽然MPLS 最初被看作是运行在传统传输(或第2层)技术上的协议,但它现在正被普遍用于集成其他传输介质。
结论
从上述分析可以看出,DWDM技术可以为传输平台提供足够的功能、长传输距离及可靠性,而 MPLS消除了内联网平台上传统IP路由器网络的缺点。并且,MPLS将很快扩展到DWDM,通过DWDM和 MPLS的结合,电力行业可以构建具备高性能、高可扩展性并可提供全面网络服务的通信网络。