电力无线专网省地业务通道设计

电力无线专网省地业务通道设计

夏行宇，王丰，杨耿，张鹏，袁睿

湖北省电力勘测设计院有限公司， 湖北省武汉市 430040

摘要： 近年国家电网在“三型两网”的总体框架下，积极开拓新型业务，二遥、三遥及信息采集等各种终端大量应用，在这种情形下，需要利用高质量、强稳定、多连接的电力无线专网来进行前端采集信息的传递。电力无线专网建设过程中需重点考虑网络传输方案，网络传输需以应用需求为导向，合理利用现有通道资源，尽快推动电力无线专网业务的部署和落地。

关键词：数据通信网；无线专网；业务通道

1 电力无线专网省地业务传输需求

建设“安全可靠、一网多能、优质高效”的电力无线专网，可以满足电网公司多种业务接入需求^[1]。电力无线专网是一种电力无线专网目前均为各地市自行建设，有利于满足配电自动化等地市级业务对实时性和低延时的要求。然而，还有一些业务需要与省级电力公司实现互联互通。其中，用电信息采集业务、电动汽车充电站/桩业务需要上传到省级营销系统；输变电状态监测业务、分布式电源业务需要上传到省级调度系统；电力应急通信业务、移动IMS（IP Multimedia Subsystem）语音业务需要接入省级通信系统。

2 省地现有传输通道分析

2.1 光传输网

省级光传输网络一般采用SDH(Synchronous Digital Hierarchy)+OTN(optical transport network)的平面架构。其中SDH平面、OTN平面均覆盖省公司以及各地市公司站点。

省主干光纤传输网采用MSTP(Multi- Service Transport Platform)技术体制，主要传输调度数据网骨干第一平面、调度数据网骨干第二平面等业务。省OTN传输网采用OTN技术体制，传输地市公司至省公司、地市公司至备调的数据通信网业务和地市公司至省公司的信息外网业务。

2.2 数据通信网

目前国家电网各省公司均建设有省级数据通信网，覆盖了省公司、各地市公司以及其它二级单位节点，实现了省公司和所属地市公司的业务贯通。省级数据通信网按照总部要求均开通了7个业务VPN（Virtual Private Network），分别为信息VPN、通信VPN、调度VPN、视频VPN、语音业务VPN、IMS业务VPN、IPv6业务VPN和网管VPN，可以为所有的生产管理类业务提供数据通道。

数据通信网主要传送信息化系统和通信系统的IP业务，采用MPLS-VPN（Multi-Protocol Label Switching-VPN）技术实现各类业务的隔离^[3]。

2.3 省地业务通道方案及比选

根据上述分析，省级数据通信网及光传输网均能为电力无线专网业务提供省地传输通道，以下对两种方案进行简要介绍。

方案一：利用省级传输网提供以太网口。

由于电力无线专网省地业务主要是数据类业务，需要以IP包的形式传送，因此利用省级传输网设备传输时，需提供相应的以太网口，且为了实现业务之间的相互隔离，需要为不同业务提供不同的以太网口。

方案二：利用数据通信网现有VPN提供通道。

数据通信网为各类电力业务提供了丰富的VPN通道，在省、地之间传输电力无线专网业务时，只需要将不同业务接入相应的CE即可^[2]。

方案一通过不同的以太网口实现不同业务的物理隔离，但是占用以太网口数量较多，需要重新划分带宽，资源占用大；一般需要增加以太网板，槽位不够时甚至需要增加传输设备，投资大，建设周期较长；需在传输设备上进行配置和维护，配置和运维难度较大。方案二可以通过划分不同的VPN实现不同业务的逻辑隔离，无需划分新的带宽，资源充分利用；以太网口充足，一般无需新增板卡或大型设备，投资小，建设周期短；业务配置和维护只需在路由器和交换机层面就可完成，难度较小；只需要在建设初期规划设计好不同业务对应的VPN通道。

综上，利用数据通信网可以充分利用已有的VPN通道实现业务隔离，一般不需新增板卡或大型设备，且仅需在路由器和交换机层面进行配置和运维，因此，推荐方案二，在实际应用中需要针对不同业务做好相应的通道方案设计。

3 省地业务通道方案设计

电力无线专网承载的业务，按照类型区分，可以借用数据通信网的不同VPN通道，实现省地互联互通。其中，用电信息采集业务、电动汽车充电站/桩业务、输变电状态监测业务均可接入信息VPN^[4]；分布式电源业务、精准负荷控制业务可接入调度VPN；电力应急通信业务可接入通信VPN；移动IMS语音业务可接入IMS业务VPN。

为了保障各个业务数据相互之间不受影响，当多业务接入同一个VPN时，可以采用VPN下挂不同的VLAN来实现业务的逻辑隔离。例如：在信息VPN下划分2个不同的VLAN，分别接入用电信息采集业务、电动汽车充电站/桩业务、监测业务。在调度VPN下划分2个不同的VLAN，分别接入输变电状态监测、分布式电源业务。

由于无线专网可承载海量的终端业务，接入数据通信网后，将对数据通信网的信息安全造成很大的威胁。为了应对此威胁，可在对应的CE与MCE之间设置防火墙来保障数据通信网的边界安全。对于终端数量庞大的单个业务，例如用电信息采集业务，可以将防火墙下沉到信息CE的VLAN1端口，进一步缩小安全威胁范围。

4 结语

随着我国电力领域的快速发展，我国电力无线专网无线网络规划也在不断深入开展中^[5]。本文基于电力无线专网的网络传输需求，梳理了省地业务通道的传输方式。电力无线专网建设与应用应满足电力业务发展需求，并与骨干通信网络协调发展，结合电网现实需求，以业务应用需求为导向，对传输通道进行规划设计，优先选用电力公司自身传输资源，合理利用已有设备，提升精益管理，对VPN接入方式进行规划，采用融合贯通的方式，合理利用数据通信网，尽快推动电力无线专网的部署和落地。

参考文献：

[1] 夏旭、朱雪田、梅承力等，5G切片在电力物联网中的研究和实践，《移动通信》，2019，01：63-69。

[2] 高翔、荆慧丰，软交换技术在变电站系统通信中的应用，《电子世界》，2016，13：181。

[3] 罗仁华、杨杉、胡威等，湖北电力数据通信网优化方案研究，《湖北电力》，2016，04：31-33。

[4] 邱威，4G LTE无线通信技术及其在电力专网中的应用，南京邮电大学

[5] 吴林海、刘轶文、孙红伟，电力无线专网无线网络规划技术，《中国新通信》，2019，40。

作者简介

夏行宇，1989年12月、男、汉族、湖北省武汉市，现供职于湖北省电力勘测设计院有限公司、研究生、硕士、中级工程师职称，主要从事电力信息化、电力调度与通信、物联网研究等工作。

王丰，1985年11月、男、汉族、湖北省武汉市，现供职于湖北省电力勘测设计院有限公司、本科、学士、中级工程师职称，主要从事电力通信设计、物联网、垂直行业研究等工作。

杨耿，1988年9月、男、汉族、湖北省武汉市，现供职于湖北省电力勘测设计院有限公司、研究生、硕士、中级工程师职称，主要从事配电网设计、电力调度与通信、电力施工总包等工作。

张鹏，1987年9月，男、汉族、湖北省武汉市，现供职于湖北省电力勘测设计院有限公司、研究生、硕士、中级工程师职称，主要从事电力信息化、电力系统通信、物联网研究等工作。

袁睿，1992年6月、男、汉族、湖北省武汉市，现供职于湖北省电力勘测设计院有限公司、本科、助理工程师职称，主要从事电力信息化、电力调度与通信设计等工作。

11