（国网郑州供电公司信息通信分公司 河南郑州 450006）
摘要：在当今光传送网络技术的发展日新月异的情况下,我们如何选择适合自己企业的传送网作为城域网的支撑,对现有应用和日后的系统升级扩容都有很大影响的。所以在选择具体技术实现时,必须对企业业务管理和发展有非常充分的分析和定位,要秉持一切技术都是为业务服务的理念去做决策。本文介绍了电力 IP 宽带城域网对数据传输的要求。在分析了目前城域网主要传输技术的基础上,详细分析了 RPR 光传输技术在 IP 城域网建设方面的优点。
关键词：城域网；光传输技术；RPR 技术
前言
近年来,我国信息化建设飞速发展,政府上网、企业上网、学校上网、家庭上网、电子商务、智能化小区等一系列工程的启动, 政府、学校、企事业单位和用户,对于数据业务的需求日益旺盛。同时,语音、数据、图像等多媒体通信的需求,也日益增长,提供宽带多媒体业务,已成为城域网的基本要求,宽带城域网已成为信息高速公路建设的重要部分。宽带城域网是指在城域网的基础上，应用光纤传输等技术，集传输数据、视频和语音等服务于一身，具有高宽带、多业务、多功能等特点的多媒体通信网络。为了确保数据传输的速度、质量和多种业务的良好接入，传输技术的选择和实施是决定 IP 宽带城域网建设成败的重要因素之一。
1 电力IP宽带城域网系统建设的要求
在这个信息化建设的时代,国家电力企业也紧跟时代的步伐,其根据企业自身发展的需要, 这几年在信息化建设中投入了大量的资源,IP 宽带城域网则是近两年的主要建设任务。在电力 IP 宽带城域网的建设中,需要认真考虑本地电力企业业务数据对城域网建设的要求,以有效的网络服务为电力企业的业务发展提供有力的保障。电力 IP 宽带城域网是专门用于电力生产的信息网络支持平台,承载电力业务主要有电力营销系统、财务管理系统、生产运行管理系统、人力资源管理、办公自动化系统、企业网站、语音和多媒体业务、Call Center 以及电子商务等业务系统。其中有实时性要求很高的业务需要网络有很好的 QOS 保障,业务与业务之间独立性要求网络有很好的安全隔离,视频、图象等多媒体的应用要求网络有高带宽容量,业务的多样性要求网络有很好的伸缩性,业务的不断发展要求网络有很好的可扩展性。
1.2 IP宽带城域网建设对电力企业的必要性
为保证现代电力网络的安全运行，支撑电力工业安全经济运行、保证现代化管理所赖以生存的电网安全稳定控制系统的运行以及电网调度自动化系统和电力信息化系统的顺畅运行，现代通讯系统已成为最根本的基础设施。 目前，电力行业呈现高度信息化发展态势，同时行业内部业务系统的交叉融合，都需要一个高速快捷的宽带通信网络。在这个过程中，业务流量越来越全局化，各业务系统的资源协调和共享已经或正在形成若干新型“增值”业务。例如：集成调度电话、视频会议出现在调度自动化系统中，出现了电力市场信息与报价系统中的呼叫中心等业务。以上这些业务都需要一个高速、快捷、安全的宽带通讯网络作为基础。同时，多种业务的融合又对通讯网络的综合业务承载力及单个业务的单一接入力提出了新的要求。
基于上述现实需求及未来发展的要求，近几年国家电力企业加大信息化建设的投资力度，把 IP 宽带城域网建设作为企业信息化建设的重中之重。在电力企业 IP 宽带城域网建设中，应基于城域网建设需求，以本地电力企业的业务数据作为基础，通过优质的网络服务为电力企业的业务开展和创新提供帮助。IP 宽带城域网可用于构建电力企业的运营管理、财务管理、生产管理、人力资源管理等企业管理系统；亦可用于架设电力企业的网络支付平台，从事电子商务等业务。在构建电力企业 IP 宽带城域网时，需要网络具有高实时性、高安全隔离性和高容量等性能以保证电力企业管理系统及电子商务等业务的流畅运行。以上都是电力企业在构建 IP 宽带城域网时需要考虑的因素和必须保证的要素。
2 现代光传输技术
现阶段城域网的光传输技术主要有同步数字体系技术(SDH) 、波 分复用技术 (WDM) 、多业务传输节点技术(MSTP/MSPP)以及弹性分组环技术(RPR)等。
2.1 同步数字体系技术
同步数字体系技术是一种融合线路复接、交换及传输功能于一体，并由网管系统统一管理的综合信息传送网络。同步数字体系光传输设备可实现网络管理、网络维护、实时监控、多设备间互通等功能，能提高网络资源利用率、实现灵活的网络运行和高效的网络维护。该技术是信息传输技术发展和应用的热点，在信息传输领域受到人们的广泛重视。
2.2 波分复用技术
波分复用(Wavelength Division Multiplex and Multiplexer，简称 WDM)技术作为新一代的超高速光缆技术，通过单一光纤内同步传输多个不同波长的光波来实现数据传输速度和容量的倍增。这种技术充分利用单模光纤低损耗区的巨大宽带资源，采用合波器，在发送端将组合波长的光信号进行合并，而后传入单模光纤，在接受端又将这些光信号复用，恢复原信号后送入不同的终端，因此被称为光波长分割复用技术，简称WDM。
2.3 多业务传输节点技术
多业务传输节点技术(MSTP/MSPP)是指基于 SDH 平台，可同时实现 ATM、TDM 和以太网等多种业务的接入、传送和处理，从而提供统一网管的多业务节点技术。此技术以现有 SDH 网络运营和管理经验为基础，充分利用现有的 SDH网络资源，集成目前仍在应用的大量 TDM 业务，同时通过融合以太网、ATM 等多种业务满足社会日益增长的数据需求。对于那些拥有大量 SDH 和丰富 TDM 的业务网络，MSTP 能够有效解决其升级问题。
2.4 弹性分组环技术
RPR 技术通常应用在城域网和广域网中，以提供高速、可靠的数据中心连接。将RPR 技术应用于 SDH 中，RPR 的 MAC 地址与第一层相互独立，它可以在标准以太网的物理层和 SDH 的帧传输上运行。RPR 技术还可应用在以太网物理层和 SDH 环物理层上，对SONET/SDH 技术是一个良好的补充。SONET/SDH 分为监视映射层和时分复用层。RPR 技术可将统计分组交换用于代替静态的时分复用，来控制从 SDH 环传输层上的节点流量，提供 50,ms 以内的恢复保护。
由此可知，RPR 技术对数据业务有着良好的支撑，结合电力 IP 宽带城域网的现状和发展，本文认为以 RPR 技术作为城域网传输网部分是目前的最佳选择。同时，为了满足网络对安全隔离的需求，尝试以 MPLS/VPN 技术在城域网的骨干层及汇聚层实现业务隔离。
图2 为某电力企业 3G RPR 技术承载的 IP 宽带城域网网络拓扑图。该城域网的骨干传输网以 3G RPR 光传输技术为基础，主要优点有：
①空间复用技术(Spatial Reuse)，即空间的再利用能力，应用在环路的拓扑结构中增加了数据传输的利用率。与SONET 网络产生的 50%,冗余不同的是，RPR 通过采用两个反向旋转来控制数据传输量，由此不会产生相似的冗余。通过使用空间复用技术，环路上没有重复业务流，各业务相互独立地应用于各自的线路带宽，即数据在发送端和接收端之间的最短弧上传输，并同时被其他分组利用。如此一来，提高了环路带宽的利用率，使整条环路上的数据传输容量达到单根光纤的 2～8 倍。该地区电力企业的电力城域网中基于 RPR 技术的骨干层传输节点达 20 多个，明显改善了带宽利用率。
②网络业务的高可用性，通过快速环保护倒换功能和双环结构来实现网络业务的高可用性。双环结构指的是内、外环结构，是 RPR 通常采用的方式。在双环上的每对节点之间都有两条路径以确保高可用性。此外，RPR 技术环路具备两种保护机制，一种是通过环回(Wrapping)的方式实现，主要发生在出现故障的两个节点之间；另一种则是无需环回的在业务源点进行倒换的方式，称为源路由(Steering)方式。这种方式可保证数据传输业务拥有最佳的路径选择。在 IEEE 802.17 的 RPR 草案中，默认方式为源路由方式。在这种保护模式下，RPR 的两根光纤都可以是工作光纤，不需要存在备用光纤。当出现故障时，无论是光纤中断还是节点故障，首先由光纤接口物理层检测错误并将错误信息反馈给 MAC 层，同时通知此环路上的其他节点，其余节点根据接收到的信息，将所有业务转移到有效环上。通过源路由的方式，RPR 的保护倒换机制能够依照业务数据的不同等级决定倒换次序和带宽分配策略，实现数据转换至最佳路径。
图 2 某电力企业 3G RPR技术承载的 IP宽带城域网网络拓扑图
③简化配置、降低网管成本，通过拓扑的自动识别技术RPR 可降低网络运行管理成本并简化网络配置。在 RPR 环中，各节点都掌握着环路的信息状态，也就是各节点都知道其余节点的识别号以及相互关系等。当 RPR 环路出现变化时，如进行初始化、删除或加入某节点、光纤中断等引发保护倒换时，启动自动识别模式，由节点触发器向环中所有具备逻辑地址的节点发送信息，节点根据信息来判断发生变化的节点及其链路状态，也就是所谓的自动拓扑发现功能。由于 RPR 的此项功能，网络初始化变得异常简单，避免了手工设置带来的错误。因此，它也成为 RPR 各功能的基础，不仅有利于寻找路由、保护倒换，而且便于网络的运营和维护工作，降低了网络管理成本。
④借助 SRP 公平算法和 COS 分类法，实现了业务的 QOS 和带宽的管理。RPR 技术根据 IEEE 802.1P 协议提供的严格 COS 分类，确保优先处理高优先级的服务。将业务分为A、B、C 3 个等级，A 类业务分为保留带宽和可回收带宽业务，A、B 类业务通常都会分配一个 CIR 速率，但是 A 类业务用于提供端对端的最短延时和延时抖动，而 B 类业务用于提供端对端的有边界延时和延时抖动；C 类业务则用于提供尽力而为业务。由于 RPR 环的统计复用功能，其采用分布式管理方式对带宽进行管理和控制，意味着由各节点的控制算法集成决定。在正常情况下，公平算法能够保证各节点业务享有平等的带宽权利。以此为基础，对突发性的数据流量变化做出快速公平响应。
⑤即插即用的业务提供方式极大地简化了环外接入工作。RPR 技术的分布式接入方式是其目标之一，其提供的即插即用机制能够保障业务自动重建节点的快速插入和删除。RPR 的环路内共享带宽和分组交换技术，使各节点都有环路可用传输容量的信息。在传统电路交换模式下，全网络型连接需要(n2－n)/2(n 为节点数)个点到点连接，而在 RPR 网络内只需与环内业务节点的一个连接，使得节点业务接入工作得到简化。 鉴于上述分析，RRP 技术既具有了 SONET/SDH 的可靠性，又涵盖和扩展了以太网的经济性，是现代社会数据业务运营商高级传输性能的新型平台。
3 结语
当今社会，光传输网络技术日新月异，应选择适合自己企业的传输网络技术作为城域网建设的基础性工作，因为其对现有及后续网络的扩容具有深远影响。因此，在选择具体技术时，应根据企业的具体建设状况及发展需求，秉持一切技术都是为了给顾客提供更好的服务的理念做决策。在传输数据为主的业务中，RPR 技术比 SDH 技术更具经济性，比以太网更具可靠性，而且其空间复用技术的应用大大提高了带宽利用率，成为面向数据的城域网建设的解决方案之一，对电力企业建设其 IP 宽带城域网有重要的作用和意义。随着该技术的不断完善、发展及同其他先进技术的融合，必将在业界得到更广泛的关注和应用。
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论文作者:易振东,李智,周遂敏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/25
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