张明扬

　　摘　要　描述了电力数据通信网发展的趋势及福建省电力数据通信网建设的需求。比较了X.25、DDN、N—ISDN、帧中继、ATM技术组建数据网的方案，并根据福建省电力通信结构的实际情况，选择ATM技术建立电力数据通信网的方案，从网络组织、模型，网络间的兼容，现有资源利用，技术培训，网络安全等几方面论述了福建电力数据通信网的基本设想。
　　关键词　数据通信网　综合业务　广域网　服务质量　异步传递方式
　　分类号　TM 73

DESIGN OF POWER DATA COMMUNICATION NETWORK IN FUJIAN PROVINCE

Zhang Mingyang
Fujian Electric Power Dispatch Center，350003，Fuzhou，China

　　Abstract　This paper describes the development and the demand about electric power data communication network in Fujian province. The schemes for building data network by X.25, DDN, N-ISDN, frame relay technique and ATM technique respectively are compared. According to the actual situation of electric power data communication in Fujian province, the ATM technique is to be selected in the scheme. This paper details the structure, model and compatibility of the network as well as the available resource utilizing, training and network security.
　　Keywords　data communication network　integrated services　wide area network　quality of service (QoS)　asynchronous transfer mode

0　引言
　　经过多年的建设，福建电力通信网已初具规模，通信网络拓扑结构多以省电力调度(简称中调)为中心向各电厂、变电站、地调辐射，通道主要由干线数字微波提供，新近又投运了福州至厦门的光纤通道。虽然近几年福建省在电力通信建设方面投入较大，但仍然存在通信系统结构简单、占用通道多、利用率低等现象，通信资源浪费和紧张的矛盾仍然很突出。随着电力系统运行、管理向高科技和现代化方向发展，对电力系统通信这个重要环节也提出了新的要求。在话音服务得到基本满足的情况下，今后电力通信业务的增长点将来自数据业务［1］。事实上，我省各专业几乎都提出了建设其专用广域网的要求，如水调自动化系统、自动化专业的实时测控系统、通信网综合网管系统等；电力局、中调及各地电业局、发电厂建设和开发的基于各自局域网的管理信息系统也要求进行广域网互联；规划中的可视会议系统要求提供视频业务。这些都对数据信息传送网络的建设提出了新的要求，而目前我省还没有一个统一的多业务数据支撑网。如果不统一规划综合业务数据平台，确定我省数据网的主干框架，将更激化通信资源浪费和紧张这对矛盾。国家电力公司在“九五”规划中要求电网调度自动化完善一级网，建成二级网和部分三级网。就此有关专家发表了很多文章，提出了很有价值的建议，给建立省级数据网提供了宝贵的经验［2～4］。本文从福建省的实际情况出发，探讨了规划中的省电力数据网建设方案。

1　数据通信网方案比较［5～7］
　　电力数据通信网的业务发展不会与邮电通信网完全相同，但趋势是相同的，传输网正由微波逐渐转向光纤，由PDH转向SDH，带宽由2 Mbit/s，34 Mbit/s提高到155 Mbit/s，622 Mbit/s，这给建设数据通信网创造了良好的条件。电力数据通信网的业务种类与邮电通信网也不完全相同，但业务走向多样化的趋势是一样的，不仅要满足不同需求的多业务传输平台，为系统内的所有用户提供各种类型、不同等级的业务服务，同时又要满足调度、监测、话音、电路仿真、视频、厂网分开后竞价上网的各种实时性要求很高的信息在网络上进行传送。
　　因此，该网必须具有良好的服务质量（quality of service，缩写为QoS）保证、多业务的综合能力，对突发性和实时性数据的快速响应和对各种通信资源的兼容性。比较目前各种技术方案，ATM技术比较适合我省电力数据通信网的建设需求。
1.1　X.25
　　X.25是一种网络协议，采用X.25可构成分组式交换网,它的突出优点是可以在一条物理电路上同时开放多条虚电路,为多个用户同时使用，网络具有动态路由功能和复杂、完备的误码纠错功能。X.25协议是在物理链路传输质量很差的情况下开发出来的,为了保障数据传输的可靠性,它在每一段链路上都要执行差错校验和出错重传，以此保证用户数据安全传输。X.25接口速率为64 kbit/s，只能提供非常有限的数据流量。X.25采用存储转发工作方式,分组交换过程中的传输延时较大,不适应突发性、实时性要求较高，信息量比较大的情况。
　　当建设成本很低、信息量不大、实时性要求不高时，具备交换能力的X.25网可以考虑作为纯数据传输的备份方案。但作为建设省级数据网的技术方案，却不可取。
1.2　DDN
　　DDN是利用数字通道提供永久性、半永久性连接线路,以传输数据信号为主的数字传输网络。它可以提供各种灵活的数据接口,为传送数据信号服务。在DDN网中,采用了先进的网管技术,进行线路调度、故障监控，可以实现集中管理。线路遇故障时还可以自动路由迂回,提高了用户线路的利用率。因此DDN在点对点数字专线业务方面有着传统的专线业务不可比拟的优越性，可提供高质量、高可靠性的专线服务。但DDN接口提供的带宽是固定的,当用户不使用时,带宽也不能分配给其他用户使用;当用户需要高带宽时,网络也不能立即提供。这样,就不能满足信息突发率较高、实时性很强的用户需求。
　　电力数据通信网内的长途中继链路以2 Mbit/s接口为主，因此实施DDN很方便，但DDN本质上提供的是基于TDM的专线，替代的同样是TDM专线的大量PCM电路，不能有效保护原有投资，而且无法充分利用SDH的带宽资源，因此也不是理想的网络方案。
1.3　N—ISDN
　　N—ISDN是在话音交换机基础上提供的窄带综合业务数字服务， 它提供两种接口，144 kbit/s的2B+D基本接口和2.048 Mbit/s的30B+D基群接口,可在一条用户电话线上同时接8个终端,有3个终端能同时工作,可向用户提供电话、数据、传真、电报、可视图文、可视电话、静止图像传输等业务。
　　目前N—ISDN主要应用于Internet接入、会议电视、数据传送、DDN备份、局域网互联等。其提供的带宽是64 kbit/s～2 Mbit/s。 它向用户提供可同时进行话音通信的64 kbit/s～128 kbit/s的Internet接入、384 kbit/s会议电视业务和128 kbit/s的多媒体业务等中低速数字接入手段。经过有限投资升级，我省大部分行政交换机可开通N—ISDN的部分业务，利用2 Mbit/s中继的空闲带宽，可缓解目前主干数字微波的紧张情况。但是由于N—ISDN技术本身不是数字骨干网，加上专网小话音交换机处理和扩展能力上的限制，N—ISDN提供的多业务能力有限，也不能满足电力系统通信今后发展的要求。
1.4　帧中继
　　帧中继(frame relay)技术是在分组交换技术基础上发展起来的,是一种快速分组交换技术。近年来,光纤的逐步普及和其传输质量、速度的提高,已使交换网的每一个传送环节都可实现通信协议的简化,从而提高了通信效率，帧中继采用简化的分组交换协议、统计复用、面向连接及可变长帧的方式,从而提高了传输速率和带宽利用率，降低了网络延时，用于传送突发数据十分有效，非常适用于LAN/WAN互联。
　　帧中继作为纯粹传输数据的网络方案是合适的，但其QoS保证和支持多业务的能力十分有限。至今为止，电力通信网内尚未见开通帧中继业务，没有必要专门投资该未经系统内实践过的技术。
1.5　ATM
　　ATM技术几乎与帧中继同时出现，采用统计复用的方式，将来自不同信息源的信元汇集到一个缓冲器内排队，队列的输出是根据信息到达的快慢随机插入到ATM复用线上，各种业务按其实际信息量来占用网络带宽，并且不管业务源的性质多么特殊，网络都按同样方式接入，有效地利用了带宽，具有很大的灵活性，做到完全多业务综合。对网络技术而言,ATM具有开放式的可适配各种类型和各种速率的接口，包括各种PDH电接口和SDH/SONET（synchronous optical network，同步光纤网），速率从2 Mbit/s，34 Mbit/s，155 Mbit/s到622 Mbit/s。这些物理接口可用做用户到网络的接口和宽带网络接口物理层，它不但能满足用户对宽频带高速传输信息的需求,而且使当前的广域网与局域网融为一体, 帮助用户解决网络、网络与用户中的各种技术和兼容难题，为实现语音、视像和数据等信息在网络中的高度集成化，提供了一个简化、统一的网络结构，特别适用于现实的电力系统通信。
　　在对话音通信的支持方面，多业务ATM交换机可支持多种PBX接口，能翻译PBX信令并直接路由实现各种呼叫，无需经汇接局转接。由于采用信元传输，还可以对语音信号进行压缩，进一步减少带宽占用率。ATM提供的强大路由能力大大简化了程控交换机的组网设计。
　　ATM具备电路仿真能力，使现有的传统TDM设备（如PCM等）投资得到保护，而且有效地支持DDN和视频应用。
　　由此可知，ATM在单一交换平台上为支持多种业务提供了充分的可靠性、灵活性和综合性，并能完成网络的平滑过渡和资源的合理利用，是建立福建电力通信数据网首选的基础传送平台。

2　福建省电力通信现状
　　福建省电力数据通信网目前作为三级网以X.25方式连接在国家电力数据一级网上，该网主要服务于省局调度自动化专业，不涉及省局以下范围和其他业务。扩大业务范围是我省电力通信系统建设的重要任务。省内电力数据通信网的建设不同于一级网，覆盖的区域小，需兼顾的方面少。针对我省实际情况，在业务预测的基础上，将采取有重点、分阶段、逐步发展的方针建设ATM技术的数据网。
2.1　有利因素
　　a.省局已建成福州至水口、莆田、泉州、漳州、厦门的SDH 622 Mbit/s光纤主干线，南平、三明、龙岩等光纤主干线也在规划之中，为采用ATM技术建设数据通信网提供了条件；
　　b.成熟的可得到的硬、软件的选择范围大，如路由器、服务器、网络设备、交换设备、存储设备等；
　　c.有国际公认的工业标准可采用，使数据网的结构更具有开放性和通用性；
　　d.有先进的设计工具和测试工具，一级网和电信数据网及其他省局建设经验，建设开发的周期短。
2.2　不利因素
　　由于我省各地区经济发展不平衡，地区的通信网建设规模和格局也各不相同，形成我省电力数据通信网建设中的劣势：
　　a.地调各自申请64 kbit/s点对点通道,建立了路由器专线网，结构为远方单点接入的星形网，无法形成路由保护，可靠性差，吞吐率小而且带宽利用率低，浪费了宝贵的长途电路资源。这种局面目前还在发展；
　　b.缺乏统一规划和全局观点，有的单位自行投资敷设城域短途光缆或无线设备，造成重复建设，设备、资源分散，维护水平低；
　　c.由于依附于电力基本建设，电力通信专网没有按统一的标准进行规划和实施，电路资源分布很不平衡，往往在某一条支线上带宽非常富裕，而在干线上则很拥挤。如我省闽北地区通道极为紧张，闽南则有富余；又如新上的622 Mbit/s的SDH光纤通信设备终端落在泉州变、后石变电站，没有入局，大量的带宽资源尚无法利用。

3　建设福建省电力数据通信网的思考
3.1　网络组织
　　我省电力数据通信网分为两级，中调为主级，地调为次级。这样可以灵活地在网络上进行交换节点的增减，而不必修改省局在国家电力数据一级网上的路由表。以地调为次级，各电厂就近接入地调系统，这样省局主级路由选择清楚且较快，路由表较小。

3.2　网络模型
　　网络模型分3个层次，即传送平台、业务平台和应用系统。
　　传送平台主要完成主层和次层的互联及各层网和本区域互联。它包括ATM交换网、SDH传输网、宽带用户接入网、以太网/ATM转换器、网络交换机、路由器等。这些是数据网和接入数据网的基础。物理结构构成见图2。图中的以太网/ATM转换器用以完成以太网到ATM网的复接功能及ATM网到以太网的分接功能。

　　业务平台是提供对语音、数据、图像等各种信息需求的支撑平台，对信息处理的突变性和实时性要求较高，包括以下几方面。
　　a.会议电视业务：可在国家电力系统或省局系统内召开和参加电视会议；
　　b.虚拟专网：利用新建和已有的宽带资源构成宽带网络，提供高速数据通道组建省局和各地区局的局域网，以传输数据、图像、语音等；
　　c.视频点播(VOD)：可随时检索、查看与自已业务有关的视频节目；
　　d.管理、信息业务：主要是Web服务、域名服务、新闻和消息服务、信息查询服务、MIS信息服务（如公文管理、计划信息管理、基建信息管理、设计信息管理、科研信息管理）、供电竞价上网服务，该服务是一项新业务，也是一项很重要和复杂的业务。
　　应用系统主要为电力调度和生产运行提供先进的管理和处理手段，包括：省局与地区局调度间的实时数据；省局与厂站间的实时数据；通信网络运行、监测、管理的实时数据；水情水调实时数据；配电自动化的实时数据；故障录波数据；微机远动和保护数据、监测数据；生产报表数据等。
3.3　统筹规划分期建设
　　电力数据通信网的设计、建设、维护是一项非常复杂的系统工程，除了坚持国家电力公司提出的“一体化”要求外，还要特别注重在规划设计和建设中保护现有设备的投资，充分利用现有资源，实现平滑过渡。因此应由通信部门统筹全省电力传输网络系统的整改扩充，使资源重新合理配置，以达到最高的效率。根据我省的发展规划，今后电力数据通信网的主要建设将转向光纤通信，逐步在各地区节点间建立光纤通道，并发展各地区的光纤网络。这种基础建设不可能一步到位，因此宽带ATM的主层数据网可先建，地区的数据网利用现有的通信资源建成过渡网，新网和传统网、电路交换与ATM交换、微波和光纤将会长期共存，相互补充。其典型结构见图3。

　　主干网上ATM交换机以155 Mbit/s光纤连接或34 Mbit/s电接口连接，以带有ATM端口的路由器与外界广域网相连，以交换式以太网集线器与传统以太网连接，也可以交换式以太网集线器与路由器接到低速局域网上，也可用路由器将10 Mbit/s以太网、16 Mbit/s令牌等子网和主干网相连。这样既能较好地解决两者的互联互通，支持多种业务，又能保证支持原有网络最基本的要求，确保传统的电力系统关键性数据的通信业务质量不会由于网络基础的转型而下降。这是统筹规划中必须考虑的重要问题。使整个网络结构既留有发展升级的余地，又要在一定时期内保持相对稳定。　　此外，新设备、新技术逐步在全系统范围引入后，需要有一支高素质的专业应用运行、日常维护的队伍。因为电力系统的通信建设发展很快，很多专业人员还停留在载波通信专业基础上，长期专注于传统通信领域的建设，在数据传输领域介入不深，尤其地区局的通信力量相对薄弱。虽然我省近年来在建设管理数字微波、数字程控交换机、SDH光纤通信等新设备的过程中不断得到锻练，已拥有了一支专职管理维护队伍，但加强数据通信网络新技术培训的任务仍十分艰巨，我省计划在数据网建设实施之前，对省内各级有关技术人员进行系统培训，这种培训包括应用和维护两方面的技术。
3.4　重视网络安全
　　为保证数据网安全、健康、有序地发展，应规范网络的运行管理，在网络互联的物理结构上应安装防火墙，在网络运行中应采取有效的技术措施，防范网上黑客，避免网络瘫痪。从行政和法律上加强网络管理，杜绝危害社会安定、败坏社会风气的有害信息在网上传播泛滥，使网络真正服务于生产和科研。

　　作者简介：张明扬，男，1965年生，主要研究电力系统通信和网络技术应用等。
　　作者单位：福建省电网中心调度所　350003　福州

　　参考文献

　　1　丁道齐.把握世界通信发展趋势 确立电力通信发展战略.电力系统自动化，1999，23(12)；1999，23(13)
　　2　辛耀中，胡红升，卢长燕，等.中国电力数据网络建设和运行中应注意的四个关系.电力系统自动化,1998,22(1)
　　3　洪宪平.华东电力系统数据网的规划设计.电力系统自动化，1998，22(1)
　　4　郑志千.电力系统数据网络在南方电网的应用.电力系统自动化，1998，22(6)
　　5　Gilbert Held.数据通信技术.北京：清华大学出版社，1995
　　6　Martin de Prycker.异步传递方式.北京：人民邮电出版社，1995
　　7　孙海荣，李乐民.ATM网络的应用.世界网络与多媒体,1998,6(3)