PTN 通信系統的通道隔離度分析

【摘要】 隨著智能電網的發展，與配網生產、管理相關的應用系統不斷涌現，其業務數據呈增長的趨勢。在滿足多種業務的通信支撐， 使得各項業務數據在安全性、保密性以及實時性的前提下，提升電網自動化、集抄以及負控業務要求。本文基于MPLS-TP 的PTN 技術的特性以及該通信系統的通道隔離度機制，最終以網絡搭建試驗為平臺，驗證了PTN 網絡在通道隔離度的具體性能，實現了不同通道之間的有效隔離，滿足了當前多種數據業務的要求。
【關鍵詞】 PTN 通信系統 通道 隔離度
PTN 通信系統是新一代基于分組技術的、面向連接的多業務傳送技術，該技術自身的先進性和多功能性，不僅可以提供配網通信業務的電信級可靠傳輸，而且該通信系統基于MPLS 和PWE3 技術，實現了不同通道之間的有效隔離，為進一步滿足智能電網多業務要求提供了可靠、安全的綜合傳輸平臺，從而提升了通信系統運行效率，推動了現代化電網的進一步發展。
一、PTN 通信系統分析
PTN 通信系統具有多功能性:
（1）在OAM 方面，PTN 的OAN 機制實現類似SDH 豐富開銷的能力，同時支持GM-PLS/ASON 控制平面技術，能夠將數據平面與控制平面分離出來；
（2） 在生存性方面：MPLS-TP 能夠在缺乏con-trol- plane 的情況下，通過OAM 監視LSP 和PW，對PW 進行初始化。
（3）在同步方面：該通信系統在支持同步以太網和1588v2，以太網是用來提供頻率同步，15882v 能夠同時提供頻率和時鐘的同步。現階段，配網終端以主站的時間同步由通信包包所攜帶的時間戳具體實現，但不能實現準確的時間同步，因此，1588 協議滿足了其缺陷，實現了配電主站與配電終端之間的時間同步問題。
（4）在接口適應性方面，PTN 通信設備支持多數據接口及時鐘接口，同時支持主流通信協議，有助于不同種類設備之間信息的交互。
二、PTN 通信系統的通道隔離機制
通信系統中的PTN，它屬于一種寬帶共享交換技術，不僅滿足了電信級的通信服務，而且實現了網絡中不同業務通道之間的隔離。筆者通過自身多年實踐工作經驗，歸納并總結到以下幾種通道隔離方式：
2.1 LSP
LSP 是在網絡中通過標簽交換所經過的一系列的核心節點，它為通信系統提供了傳輸的隧道，為了將包放到LSP 隧道中傳輸，入口節點主要將標簽入棧，LSP 的中間節點通過棧頂的標簽進一步轉發，且標簽的值指定了下一跳的處理； 另外標簽一般在交換過程中是不透明的，將標簽的TTL 超時來中斷標簽交換操作事件。PTN 網絡通過標簽分發協議，實現了標簽的建立和標簽綁定的維護，并且以流控制實現了多個標簽分發信息在一個數據包中承載，使得標簽分發信息能夠被可靠地傳輸，實現了網絡中的FEC 在交換節點中標簽的統一性。然而在LSP 的建立中，MPLS-TP 能夠以動態或者是靜態的方式建立和維護LSP，在靜態路由模式中，不需要任何動態路由，另外，LSP 可以通過動態計算，以增強對LSP 路由控制的靈活性和穩定性。
因此，MPLS-TP 以標簽轉發機制和靜態路由的方式， 能夠控制業務的傳輸時延和抖動，而且能夠建立和維護整套的流程，LSP 機制能夠將FEC 之間的相互影響性降低到最低狀態，以達到提升通道之間的隔離度的目標。
2.2 PWE3
PWE3 技術時一種端到端的二層業務承載技術，該技術通過對各種業務的基本行為和特征進行仿真，為多種業務提供相應的偽線，來滿足各種業務需求。PW 的作用是連接兩個邊緣節點之間的距離，為實現不同業務通道隔離提供方案。PW 的建立，實現了通信的兩個端到端的PE 針對仿真服務的信息進行交互和協商，包統一的封裝PDU 和處理幀序的機制，還能夠根據相應的業務需求具體建立PW。
當PW 建立完成之后，在PE 收到該服務的包便將其封裝為PW-PDU，以底層隧道的承載將數據流轉發給對端的PE，從而對端的PE 重新構建該包并將其轉發至用戶邊緣節點。在數據傳輸和轉發的過程中，兩個PE 節點之間可以建立多個PWs 來滿足不用用戶的CE，并對其提供通道。因此， PW 業務對核心網絡具有不可見性，核心網絡對CE 也具有透明性的作用。
從CE 角度分析，其在仿真服務的質量，由于仿真電路表現為所選服務的一個不共享的鏈路，總結到仿真服務應該滿足以下需求：
（1）仿真服務能夠定義業務類型、速度和MTUsize。
（2）不同仿真服務的PWs 能夠共享一個物力鏈路，且仿真電路必須是獨占的，
（3）當CE 與PE 之間的物理鏈路發生損壞現象時， PWE3 能夠對其提供機制來通知CE 的用戶層，將每一個仿真電路都與對應的一個組標識相關聯，在維護消息中，組標識能夠用于指示該組中所有的仿真電路。
總之，PWE3 能夠在分組交換網絡中，搭建一個特有的端到端的“通道”，以滿足各種不同業務的需要，最終達到業務通道之間相互隔離的目標。
2.3 業務模型和QoS
智能配網中，由于PTN 的業務承載均是面向連接的機制， 一般采用PWE3 封裝來承載仿真類的業務，針對不同業務類型，PTN 網絡在用戶側提供給不同的服務，在差異化服務質量中，進一步識別用戶業務，并對其實施監控；一般在網絡側將業務的優先級映射到隧道的優先級；在轉發節點處，依據隧道優先級進行調度；而在網絡出口位置，則是通過彈出隧道層標簽，還原數據業務本身攜帶的QoS 信息，確保不同業務模型中之間的隔離，并且為不同業務提供了相對應的業務模型以及QoS 機制，以滿足業務之間傳輸的安全性和可靠性。
三、PTN 通信系統的通道隔離度分析的試驗研究
面向智能配網的PTN 通信系統的隔離度分析，對其搭建了配網綜合通信系統試驗，將其分為骨干層、匯聚層以及接入層三部分，在骨干層中，主站洗頭膏設在配調大樓，采用PTN 設備作為核心節點；匯聚層中，采用PTN 設備和工業以太網交換機組網，實現PTN 與工業以太網交換機技術在業務隔離度之間的對比，一般將PTN 網絡分別設置在配調大樓、大樓和實驗樓，以千兆光口互聯。同樣的方法，在工業以太網交換機網絡中，也是在配調大樓，大樓和試驗大樓分別設一臺三層工業以太網交換機，以千兆光口實施互聯； 接入層：滿足了小區、環網柜、變壓器以及智能開關之間業務的接入。
具體分析小區接入的業務，由于接入點比較多并且集中， 因此，所選取的接入技術采用寬帶PLC 技術，以較簡單的方式進行布網。然而針對環網柜以及變壓器或者是其他智能開關業務的接入，由于接入點之間的距離比較遠，因此需要具有更高的安全性來具體完成，在智能配網中一般采用以工業太網交換機組成百兆環網，且節點之間用光釬互相連接，以提高網絡數據傳輸之間的可靠性和安全性。
試驗結果表明，采用組網的形式，實現了對智能配網的綜合通信系統的進一步研究，并且為驗證PTN 通信系統隔離度提供了試驗平臺，得出了PTN 技術在業務隔離方面具有較大的優勢，且PTN 技術具有良好的業務隔離性能，適應未來配網通信平臺的發展和探索。
四、結語
綜上所述，基于面向智能配網的綜合通信系統在通道隔離方面的需求，以試驗平臺，驗證了PTN 網絡在通道隔離方面，能夠滿足各種不同業務之間的隔離，且通道之間的相關性越小，通道之間的隔離性能越好，最終提出了基于PTNQoS 體系結構，為配網不同智能電網業務需求的通信網絡QoS 管理機制奠定了研究基礎，進而促進我國智能配網中通信系統更全面的發展和進步。
參 考 文 獻
[1] 杜潔，李洋，孫銀博，胡勁松. 面向智能配網的PTN 通信系統的通道隔離度分析[J]. 云南電力技術研究，2012（09）.
[2] 方展航. 全光通信網絡中可編程光插分復用器POADM 系統的研制[J]. 電子科技大學，2012（04）.
[3] 常俊，施繼紅，練柱先. 基于PTN 技術的配電通信網隔離度評估研究[J]. 電力系統保護與控制，2013（08）.
[4] 楊永帥. 多通道電磁兼容測試系統中的信號放大與數據采集電路研制[J]. 南京理工大學，2014（02）.