電力寬帶綜合業務數字網的發展與技術要求

2019-11-03 19:05:13

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電力寬帶綜合業務數字網的發展與技術要求摘要：概述我國專用通信網的現狀和發展方向，說明ATM技術的主要優越性，闡述電力廣域寬帶綜合業務數字網的發展需求，提出了其骨干網絡、ATM交換機及ATM接入和邊緣設備的主要技術性能和要求。關鍵詞：電力專用通信網；B-ISDN；ATM0 前言我國的電力專用通信網目前已經建設成為以34M PDH數于微波和155M／622M SDH光纖（含ADSS或OPGW為主干通信線路，交換節點普遍采用程控交換機，并形成以網局。省局為匯按交換中心，遍及各地區局和電廠、變電站的長途交換網絡。該網絡不僅可支持調度電話和行政電話這兩種基本的話音通信業務，還可支持運動、EMS及SCADA實時數據通信業務，以及管理信息系統（MIS）和計算機辦公自動化等數據通信業務，如有必要還可能通過E1或Nx64K 接口支持壓縮的圖像監控和會議電視等現頻通信業務，而且也可以配置對2B+D和30B＋D接口，從而達到窄帶綜合業務數字網N一ISDN的發展水平。電力專用通信網為電力系統的生產指揮和調度、行政管理和傳輸自動化信息提供了必要保證。為適應信息社會的不斷發展，進一步提高電力系統自動化生產和管理水平，應對目前的電力專用通信網實施進一步的改造。改造后的電力專用通信網應能綜合各種新型的業務，即將各種話音、數據和視頻業務綜合在同一網絡之中，而不是組建若干平行的業務網絡。該網絡不僅要求帶寬寬，而且其帶寬應能動態分配，以提高帶寬的利用率。按上述基本原則組建的電力專用通信網絡應是以ATM為核心技術的廣域寬帶綜合業務數字網WANB-ISDN。1ATM技術的優越性 ATM技術是將傳輸、復用和交換集于一體的網絡技術，其信息的復用、交換和傳輸均是基于53字節長的信無（Cell），可以接入不同種類的話音、數據和視頻業務，其接口速率NX64K、1.5M、2M、10M、25M、34M、45M、155M、622M，直到2.5G，不僅帶寬寬，而且帶寬還可動態分配，極大地提高了網絡帶寬的利用率。 ATM技術的優越性體現在如下幾個方面：（1）在網絡容量、拓外結構、距離延伸、覆蓋范圍和平滑性等力由比其它網絡技術有史強的優勢。 ATM不僅帶寬寬，而且變換網絡的容量也有2.5G、10G、20G、4OG甚至上百G。無論ATM網絡的拓撲結構如何，不同的業務連接通過永久性虛電路PVC和交換式虛電路SVC，鏈路均可智能地分擔負荷。ATM的各種標準接口：T1／E1、T3／E3、DS3、155M OC3／STM— 1、622M OC12／SIM—4等和現有通信設施完全一致，傳輸距離可達幾百米、幾十公里甚至上百公里。ATM不僅適用于局域網LAN，而且適用于城域網MAN和廣域網WAN。（2）具有高度的可靠性、安全性和可用性。為提高ATM交換機的容錯性而采用雙交換引擎結構，并采用硬件ASIC技術。ATM在網狀網中或星形輻射網中設置多條鏈路，從而增加迂回路由通路，不僅各鏈路的負荷可均衡分配，而且在鏈路出現故障時，應用PNNI協議可自動重建路由，保證通信的可靠暢通。對不同的業務種類，可以按照需要擁有不同的服務級別COS和服務質量QOS，以滿足低時延、實時性業務和有固定帶寬要求業務的需要，增強ATM網絡的可用性。ATM具有虛擬組網能力，并應用局域網仿真技術，允許網絡的管理者使不同的用戶組相互之間以及本不屬于它們的資源獨立，允許用戶基于其MAC地址動態檢測安全性，通過改變地址分配防止某些用戶的ip地址重疊式進行地址哄騙，在網絡的基礎設施上運用“帶外管理”阻止網絡“黑客”的攻擊，從而保護網絡的基礎設施。（3）支持語音、數據和視頻網絡的綜合。對話音業務，ATM支持電路仿真CES業務，通過T1／E1接口連接到PABX設備，并可按照固定比特速率CBR接入，從而有效地保證話音通信的質量。ATM支持X.25、HDLC、以太網Ethernet、快速以太網 Faxt Ethernet、千兆以太網Gigabit Et-hernetFDDI。令牌環TOken-Ring。IP及幀中繼等協議，并具有局域網仿真LANE和幀中繼仿真FRE接口。ATM不僅支持CBR業務，而且支持實時視頻等可變的動態比特速率VBR業務，以及用戶自定義的可用比特速率ANR和接口速率可變的動態比特速率UBR業務。（4）ATM能為有效信息流提供更多的可用帶寬，使帶寬利用得到充分發揮。 ATM可在鏈路上優化帶寬管理，提供動態負荷共享，減少數據擁塞，從而在帶寬。設備及多種網絡的綜合方面比基于數據包技術的有更高的效益。ATM在多鏈路和多個交換機上實施動態負荷分擔，使得主干網絡上的全部資源可同時利用，并減少網絡承擔重負荷時出現擁塞的機會。ATM對話音和視頻等實時業務視為高優先級，可分配預留帶寬，當高優先級用戶不發送信息流時，低優先級用戶也可使用這些預留帶寬，ATM既可保證高優先級用戶對帶寬的優先占用，也可保證所有帶寬均被有效地利用。ATM還可支持ATM的反向復用IMA技術，使多個T1／E1接口經過捆綁后統一管理，擴大了網絡的帶寬應用。不僅如此，ATM還在仿真局域網之間使用ATM上的多協議MPOA，該協議采用直通式第三層交換技術，對ELAN中的IP業務流采取捷徑路由Short－Cut Routing方式，僅使數據流的第一個包通過路由器查找信宿地址及傳輸路徑，以后的其它數據包則可直接在查找的路徑上傳輸并到達信宿。這種方式可概括為“一次路由，直接交換”，和第二層直通方式的“一次路由，多次交換”相比，不僅路由器的負荷大大降低，而且傳輸速度也大大提高。類似的技術還有Fast IP、逐包轉發和標記交換等。上述協議中僅MPOA是ATM論壇于1997年制定的標準，其它均未形成國際標準，IETF目前正在制定MPLS（多協議標簽交換）標準。（5）靈活運用虛擬網絡。 ATM可將各種業務通過物理層接口連接到ATM主干傳輸線路，為它們分配一定數量的PVC和SVC，每個VC按照需要可擁有不同的COS／QOS及帶寬等參數，允許動態地、有效地將網絡組成廣域的，并通過分配的VP邏輯帶寬，使用戶動態地共享網絡資源。ATM支持的局域網仿真技術，允許在第三層很簡單地擴展網絡設計，并大大減少傳統路由器的數量，使ATM主干網絡中所有交換機和鏈路的全部容量對單一仿真局域網都是可用的。（6）無縫集成 LAN－MAN－WAN。 ATM技術是唯一能在LAN、MAN和WAN中可以共同使用的技術。因而，無論網絡結構如何，都可以有機地把 LAN、MAN和WAN三種網絡建立無縫連接，甚至可支持和管理全球網絡。通過使用ATM技術，還可以取消在LAN和WAN中存在的大量路由器。應用ATM技術，還可將LANE技術擴展到MAN和WAN之中?？傊?，應用ATM技術，使得LAN、MAN和WAN的設計擴充和管理都十分方便和容易。（7）ATM不僅功能強大、技術復雜，而且其維護和管理能力也是無與倫比的。 ATM的虛擬組網、智能化COS/QOS多級鏈路動態負荷分擔、流量控制、網絡結構的可拓展性。路由重建能力和多種業務接入等功能，加大了網絡的綜合性和復雜性，而ATM則可從根本上簡化第三層的設計，極大地減少網絡要求的路由器數量。ATM還支持仿真局域網的管理，包括故障管理能力，通過對ATM LANE環境中服務部件的狀態檢查，并將其映射到物理部件上，從而定位故障部件在網絡中的位置，準確找到故障呼叫的具體位置。ATM對網絡的管理，包括對多個邏輯層（ATM、第二層和第三層）的拓撲圖、業務負荷和動向、鏈路狀態、設備狀態等全部配置數據進行管理。所有這些功能都是通過標準的SNMP機理，并且應用開放式的管理平臺UNIX和NT。（8）ATM支持標準化協議，對網絡設備具有長期投資保護。 ATM支持標準化協議，兼容現有數據網絡和傳輸設備的業務接口標準，保護已有的和未來在ATM網絡上的投資。雖然ATM論壇和ITU－T在ATM上的標準還沒有完全統一，但其專用集成電路ASIC具有強大功能，一旦有關國際標準化組織統一了標準，也僅是修改軟件、進行軟件的升級換代而已。 ATM的諸多優越性能，使其應用越來越普及，據IDC報告，在1998年全球ATM訪問設備年增長53%，僅美國就占有88％的份額。改造電力專用通信網絡，組建廣域寬帶綜合業務數字網，應用ATM技術應是一種不爭的事實。2 電力通信B一ISDN的發展需求以電力專用通信網為骨干傳輸線路，以ATM為核心技術，組建省局廣域寬帶綜合業務數字網，網絡上運行省局、地區局、電廠和變電站的行政用度電話業務，各單位的MIS系統。用電管理、負荷控制、遠動等實時/非實時計算機數據通信業務，以及會議電視、多媒體圖像等視頻業務。需求如下：（1）省局及各地區局和骨干節點的廠、站配置ATM交換機，每臺ATM交換機以2M連接PABX。MIS管理系統和會議電視系統，以64K～2M連接調度自動化實時管理系統。（2）各交換節點提供10M／100M LAN以太網接口，將各單位的局域網互連。（3）對可視會議系統，省局設置MCU，各地區局、電廠和變電站設有分會場。（4）以省局為Internet上網出口，并提出對各單位計費的解決方案。（5）PABX、MIS管理系統在省內骨干線上相鄰局之間應能建立通信聯系。（6）調度自動化實時數據通信系統和可視會議系統，應從各地區局直接與省局建立通信聯系。（7）ATM骨干網絡應提供動態分配帶寬，以提高網絡帶寬的利用率。3 ATM網絡的主要技術性能和要求3.1骨干網絡的一般要求（1）充分利用現有的傳輸通道和傳輸手段。（2）采用先進的ATM技術，并符合國際標準。（3）滿足語言。數據（實時／非實時）和視頻通信要求。（4）與原有網絡設備有較好的互通性，保護已有投資。（5）提供充足的帶寬，保證高度的可靠性。（6）有較好的可擴展性，適應未來發展的要求。（7）提供集中網管和虛擬網絡的劃分。（8）可根據瑞口、業務和協議劃分優先級，保證特殊業務的服務質量。3.2 ATM交換機的主要技術性能要求（1）ATM交換機應符合目前 ATM論壇、ITU－T等國際（或國內）標準化組織的相關標準。（2）ATM交換機應無縫連接LAN、MAN和WAN。（3）ATM交換機的交換網絡容量，省局應有5～10G，地調及下屬廠、站應有2.5G，交換網絡應為雙引摯結構。（4）ATM交換機應具有如下物理層接口；ATM155M（OC－3C）SONET／SDHSTM-1電口和光纖接口，ATM 622M（OC-12C）STM－4光纖接口，ATM 25M電口，T1／E1、DS3、E3、電路仿真接口和幀中繼接口。（5）提供ATM適配層AAL1實時音頻和視頻CBR業務，AAL2實時可變速率音頻和視頻VBR業務，AAL3／4非實時性面向連接的幀中繼和無連接的數據VBR業務，以及ABR和UBR業務。（6）支持局域網仿真LANE1.0/2.0、虛擬組網（VLAN），提供PVC、SVC和Soft—PVC功能。（7）支持瑞口輸出緩存和智能帶寬管理。（8）提供多級COS和QOS服務，支持端到瑞的流量控制功能。（9）支持ATM論壇第三層交換MPOA協議標準。（10）支持路由重建功能，支持PNNI1.0協議，路由重建恢復時間低于100ms。（11）支持ATM層UNI3.0、UNI3.1和UNI信令4.0標準。（12）支持集中網管功能，支持“防火墻”技術，支持SNMP及RMON等協議。（13）交換機傳輸延遲低于20ps；呼叫建立時間小于10ms，每1Gb／S交換網絡容量最大呼叫次數不低于150個/S。（14）支持時鐘同步功能。（15）系統的可用性指標小于等于99.999%。（16）與其它廠家ATM產品有良好的互通性。（17）電源應可配置AC220V和DC48V，并且可冗余備份。 3.3ATM邊緣和接入設備的主要功能（1）支持話音、數據和視頻通信業務。（2）支持以太網、快速以太網、FDDI和ATM155M接口，支持N*64K、T1/E1、X.25、幀中繼以及N-ISDN BRI 和PRI 接口?！? （3）支持LANE、VLAN、虛擬專用網絡VPN、MPOA、IEEE 802.1T 802.3、TCP/IP、PPP、IPX/SPX、RIP、OSPF、UNI3.0/3.1等協議標準。（4）支持N*T1/E1 ATM反向復用IMA標準。（5）支持SNMP或RMON網絡管理功能。對用戶提出的發展需求和技術性能要求，可根據生產廠商的產品特性提出補充方案或建議。

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