PTN技术在智能电网通信承载网中的应用前景探讨

PTN技术产生的背景：

业务的IP化是电信网络发展的一个必然趋势。目前，IP化趋势在运营商和行业用户中都已经非常明显。随着业务的IP化，原有的为TDM而量身打造的SDH传输技术慢慢暴露出它对于IP业务传送效率低的缺点。但是相比于数据技术，SDH本身还是有它独到的优点，比如它强大的OAM能力，端到端的业务配置以及保护，基于图形化界面的网管等等。有没有一种技术既能继承SDH的优点又能提高对数据业务的传送效率和处理能力呢？于是PTN（Packet Transport Network）技术应运而生了。

应该说，PTN技术是IP／MPLS、以太网技术和传送技术3种技术相结合的产物。顺应了网络的IP化、智能化、宽带化、扁平化的发展趋势。以分组业务为核心、以提高传送效率的方式拓展有效带宽、支持统一的多业务接入承载，保持了适应数据业务的特性；分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换、分组QoS机制、灵活动态的控制面等；继承了SDH传送网的传统优势；丰富的操作维护、良好的同步性能、完善的保护倒换和恢复、强大的网络管理等；由于其是针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计。所以具有更低的总体使用成本。

PTN技术的特点：

1、全业务承载能力

PTN采用通用分组交换内核，不仅提供了对数据业务的适应性，还通过采用端到端伪线仿真(PWE3，Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge)技术提供了对原有电路型服务的后向兼容性，使得在满足数据业务需求的同时，还可以支持传统的电路型业务。同时，N使用区分服务(DiffServ)+流量工程的QoS机制，实现了端到端的QoS，提供了对各种类型业务的支持能力。

2、可靠性

PTN的可靠性是分组传送网的另一个主要特征．主要由基于传送平面的保护倒换技术来实现。基于传送平面的保护技术有路径保护、环网保护。保护倒换机制能够实现与SDH相同的<50 ms的保护效果。

3、安全性

PTN技术通过LSP和PW标签的隔离来区分业务，这种隔离方式类似于SDH的时隙隔离，具有底层的高隔离度。同时，PTN产品又增加了如协议加密、用户接入认证、数据库加密、防病毒、防DOS攻击等多种提高安全性的功能。最大程度上保障了系统的安全性。

4、图形化界面网管

PTN技术继承了传统SDH技术的基于图形化界面的网管，并且能够做到于现网传输设备做到统一管理，保持了用户的传输产品运维体验。

5、完善的OAM特性

PTN技术继承了SDH技术的层网结构和强大的OAM特性，PTN网络采用纵向分域、横向分层的组网结构，把网络在逻辑上分成了媒质层、段层、隧道层、伪线层。每个层次都有相应的OAM功能。

6、时间同步

PTN技术在继承了SDH时钟同步的基础上，通过同步以太网协议和1588V2协议实现了时间同步信息的传送。对于需要时间同步功能的业务系统，采用PTN网络组网就可以在传输层面进行时间同步信息的传送。

电力系统内外应用情况

1、运营商应用情况

中国移动从2007年左右，开始关注PTN技术，2008年7月～2009年5月对PTN进行了3个阶段的测试：第1阶段，在实验室进行多种技术形态解决方案的分析对比测试；第2阶段，在多个省实验网组织进行大规模模拟真实网络环境的性能测试和技术可行性分析；第3阶段，现网测试，结合TD-SCDMA网络组建端到端传送承载网络，对业务性能和设备接口进行互通性测试和评估

2009年6月。中国移动开始向地方公司征集PTN建设意见；2009年10月，在经历了实验室、模拟业务加载和现网测试3个阶段之后，中国移动正式发布了PTN集采技术标书，率先拉开了PTN国内规模商用的序幕。在此后的2010年和2011年，中国移动又进行了2次PTN 大规模集采。目前中国移动在全国各省市已经实现了PTN的大规模部署。在中国联通和中国电信，PTN也已经实现了大规模的试商用。

2、系统内应用情况

国网信息通信有限公司从2008年左右开始关注PTN，当年年底提交一份名为《分组传送网(PTN)一信息通信基础承载网络融合演进的发展趋势》2009年，国网信息通信有限公司第1个使用PTN设备的项目一国网北京光环网和数据网扩容改造工程(简称“两网扩建工程”)完成招标，并于2010年1月完成厂验工作。2010年，山东电力集团公司在全省10个地市开展了PTN本地网的建设，目前已经建设完成并且投入使用。山东电力是目前整个国网唯一一个实现PTN网络大规模部署的省公司。

PTN应用于电力通信系统的展望

1、多业务的统一承载

由于PTN所具备的端到端伪线仿真技术和区分服务机制，对业务的优先级进行分类，保证了在网络的转发节点上高优先级的业务能够得到优先转发，实现针对每一业务流的QoS保证。

例如：对于传统的语音业务，可以采用端到端伪线仿真技术提供支持：对于线路继电保护和安全自动装置数据业务。可以通过设置高优先级和预先分配足够带宽来保证其时延：对于故障录波数据、故障测距等信息，可以通过设置适当优先级和预先分配合理带宽来提供服务：而对于无特殊需求的一般性业务．则只需为其设置较低优先级和适当带宽。

PTN技术在电力行业应用初级阶段，可以用PTN网络承载实时性要求不高的综合信息网业务，不承载时延敏感的保护等调度信息网业务。后续随着运维人员对PTN 技术的熟悉和对PTN网络时延抖动等性能的充分验证后可以考虑把调度网上的业务割接到PTN网络上承载。

2、时间同步

由于TD-SCDMA对时间同步的要求，中国移动3G基站普遍采用美国GPS系统实现时间同步，出于施工 、成本及系统安全的考虑。从2008年3月开始，中国移动启动了“GPS替代方案”技术创新工作。一方面利用我国自主发射的北斗卫星作为时间信号源，一方面通过有线传输网络传送精确时间同步信号，最终从时间信号的来源和传输2个方面相结合．彻底摆脱对GPS的依赖。

目前，变电站内已广泛使用GPS系统对时，为站内需授时的设备(如测控装置、保护装置等)提供时间基准，电力系统同样存在对GPS的依赖问题。PTN的产生为电力行业的GPS替代，从而提高电力行业的时间同步网络安全性提出了一个新的思路。

3、通信网络中的位置

由于PTN所能提供的最大速率网络侧接口只有10 GE接口。其优势体现在小颗粒业务的灵活接人、汇聚收敛和统计复用上，若以其组建骨干层以上网络则可能无法满足当前业务带宽高速增长的需求，因此，运营商一般将PTN定位于汇聚层。由PTN组建地市和县级或到变电站的网络，提供全业务的汇聚或接人网络，而由PON组建配电和入户网络，提供密集的多点接入能力。从另一个角度来讲，对于输电网，OTN适合作为骨干层。而PTN可以作为汇聚层和接人层：对于配电网，PTN可以作为骨干层和汇聚层，而用PON作为接入层。当然，如果没有带宽的大容量需要，也可以将PTN作为输电网的骨干层。

结束语

随着PTN技术的逐渐成熟和设备的规模部署， 可以预见，未来电力行业PTN逐步取代现有MSTP网络已成大势所趋。如何借鉴通信运营商研究成果，加强PTN试验网建设，研究解决电力通信发展中的问题，让信息通信技术的发展更好地服务智能电网，应该成为我们当前的一个重要课题。