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1、PTN在电力传输网络中的应用企业网事业部内部讨论张凯欣2011年6月1日目 录写在前面3一PTN技术背景3二PTN在电力系统中的应用意义6三我们的竞争对手在干什么9四PTN在电力系统中的应用12五我们可以做什么14六结束是开始15写在前面此文写在电力通信承载网发展的转折阶段,众多主流传输设备厂商分别针对性推广自己的PTN技术,希望能够在这个阶段重新占领电力通信承载网市场之时。用意在于梳理目前电力通信承载网现状及所面临的问题,探讨目前PTN技术在电力通信承载网应用的可行性、技术方案和发展方向、以及瑞斯康达在PTN电力市场上的机会。一PTN技术背景PTN是现在城域网传输的热门技术。PTN技术的发展
2、离不开全球运营业务IP化的发展。运营商的语音业务转型和宽带业务增长速度使原有的城域网无法满足高带宽额IP业务发展的需求。目前的主要采用城域传送网MSTP/SDH,承载以小颗粒TDM业务为主的2G基站和少量集团客户业务,随着FTTH、FTTB、VOIP等,业务IP化和大颗粒化,导致城域网将由主要承载现有E1/STM-1(2M/155M速率)TDM业务逐渐转向承载FE/GE(10M/100M/1000M速率)IP业务。城域网技术需要由现有“以TDM电路交换为内核”向“以IP分组交换为内核”演进。3G和全业务竞争,导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务,还需承载集团客户和家庭业务。城域网需要扩大
3、规模并考虑多业务统一承载。对于基站和高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户和家庭宽带等低价值业务,需要合理选择组网技术。增强对于大规模数据业务的控制和管理TD-SCDMA空口精确时钟和时间同步需求,导致城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力。改造现有MSTP/SDH网络成本较高。新建分组化城域网应考虑1588v2等同步功能在这样的背景下,运营商开始考虑一种新的城域承载网技术来替代MSTP/SDH,于是PTN开始崭露头角。PS:我们来总结一下PTN的背景相关的关键词:全球运营业务IP化、高带宽额IP业务发展、以IP分组交换为内核。PTN技术基础既然PTN是一种新技术,其产生就存在一定的自然定
4、律。那么大多数人会有如下的问题:“如何理解PTN?PTN和其它承载网技术有哪些区别?”下面我们就上述这些问题和大家逐一讨论。1.PTN到底是什么?如何理解PTN?首先从字面上理解PTN,包分组交换网络。我们将这个概念拆分解释一下:“P”是packet的缩写,译为“包”或者“组”。如何理解这个“P”,可以借鉴TCP/IP中关于包的理解:包位于TCP/IP七层的网络层,服务于不同的网络功能,如路由包、ICMP包、IP广播包。“T”是transport的缩写,译为“传输”。这个词大家都不会陌生,其含义也就不再赘述。“N”是network的缩写,则更不需要任何解释。那么三个字母组合在一起的PTN该如何
5、理解呢?首先,PTN是承载网络,其功能是传输。其次,PTN的基础是包分组。那么我们可以更清晰的重新定义一下PTN:一种基于包分组交换技术的,完成传输功能的网络。2. PTN和其它承载网技术有哪些区别?那么首先我们来看2个关键词:MSTP、OTN。为什么我要提到这两个词呢?首先,MSTP是承载网技术,也是目前城域网和电力传输网主要应用的技术。而OTN因为和PTN只有一个字母的区别,也经常被大家提到。今天我们就来探讨一下,PTN和MSTP及OTN的异同。2.1 PTN与MSTP的区别PTN和MSTP的外在形态都是可以提供多种类型业务(包括分组和TDM业务)的接入,但是其内核不同:PTN基于分组内核
6、、MSTP基于TDM内核。也就是说MSTP和内核就是一个SDH交叉连接设备,支持TDM业务是Native的,对于分组业务(例如Ethernet)采用虚级联等方式支持;PTN的内核是一个分组交换机,支持分组业务是Nativ的,对TDM业务采用仿真方式支持。从MSTP到PTN是一个演进的过程,随着业务的分组化趋势越来越明显,PTN也将越来越具备成本和性能优势。2.2 PTN和OTN的区别PTN是用在骨干层-汇聚层-接入层OTN是用在核心层-骨干层先说PTN,PTN类似于MSTP,但只是类似,PTN主要为数据业务的传输而服务,因此它主要提供GE、FE接口,当然也可以提供2M或者STM-N接口,不过其
7、2M和STM-N已经不再是MSTP设备的帧结构形式,而是IP包的形式。PTN目前有两大类,一类是由MSTP演变的T-MPLS,另一类是由数据设备演变的PBB-TE,通常传输厂商的产品属于前者,而数据厂商的产品属于后者,两类产品的优劣可以自行搜索相关文章。由此可见,PTN从根本上来说就是一种基于新内核的MSTP,其主要功能和实现方式都与MSTP非常相似。再说OTN,OTN实际上是DWDM和ASON的综合体。首先OTN具备光交叉能力,即通过加载WSS型ROADM模块,可以使其组成类似于ASON设备的MESH网结构,即提高业务调度的灵活性,又增加了网络安全性;其次OTN具备电交叉能力,即每个波道的子
8、速率交叉能力,这一部分与SDH的作用非常相像,但OTN有自己特殊的帧结构,那就是2.5G颗粒的ODU1和10G颗粒的ODU2,也有专门为数据业务服务的ODU1E和ODU2E。光交叉和电交叉实际上是可以相互独立的,比如只具备光交叉能力而没有电交叉,或者只有电交叉而没有光交叉,都可称之为OTN。目前国外对光交叉感兴趣,而国内对电交叉感兴趣。由于光交叉主要由ROADM模块来实现,有兴趣的可自行搜索,这里简单谈谈OTN的电交叉。OTN电交叉的需求源于单波10G速率的出现,当一个波道达到10G时,其OTU便可承载4*2.5G或者89个GE,典型的DWDM开通业务方式都是点到点对开,倘若目标站点根本不需要
9、这么大的容量,那么OTU的投资就显得很浪费。GE业务也是如此,因为许多节点大多只需要12个GE,而不必要89个GE。为解决这一问题,就必须在DWDM上引入类似于SDH的交叉功能,从而演进出OTN的电交叉功能。OTN的电交叉部分实际相当于一端只能调度2.5G和10G颗粒的SDH设备,其客户侧部分是彩色光口,与业务设备对接,通过客户侧将业务信号接入至交叉矩阵,复用成ODU1或者ODU2颗粒,然后通过线路侧的OTU转换成符合DWDM规范的波长,通过OMU和ODU以及OA在光缆上传输。由此可见,OTN实际上可比喻为DWDM+ASON的综合体,但需要注意的是OTN对低于2.5G颗粒的业务几乎难以支持。通
10、过以上的说明,可以看出OTN和PTN从应用上还是有显著区别的,从交叉容量上看无疑OTN的交叉容量是相当惊人的,但PTN可以调度小颗粒业务,可支持2M接口,因此也是必不可少的。以城域网为例,核心节点可采用OTN承载PTN的方式,汇聚层用OTN即可,接入层用PTN即可,这是因为核心层和接入层需要用到FE、2M这样的接口类型,而OTN并不支持。OTN在核心层和汇聚层的使用可以大量降低光纤占用率,同时它对GE、10GE、STM-16或以上这样的大颗粒业务支持能力要比PTN更强更经济。在实际组网中可根据实际情况来选取OTN或PTN。二PTN在电力系统中的应用意义以下一段文字摘自:PTN 技术在电力通信网
11、中的应用探讨作者:彭波涛佛山市顺德电力设计院有限公司 “电力通信网是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段,也是建立集约、高效的现代化电力企业的重要基础。随着电力信息化建设进程的推进以及电力调度自动化水平的不断提高,各种生产和管理信息逐渐多元化,并向着ALL IP的方向演进。在传统的SDH通信传输体系中,基于2 Mbps的基本业务单元是以固定的电路时隙复用和交换的方式实现业务传送的,而建立在SDH传输平台上的MSTP体系虽然具备多业务承载能力,但是这种基于TDM内核的技术使其在承载IP 分组业务时效率较低、配置复杂,并且灵活性也较差。为了实现对上层业务的高效承载,有必要建设新一代的多业务传输平
12、台。PTN (Packet Transport Network 分组传输网)技术的出现,正好迎合了电力通信网发展的新需求。PTN 是面向分组的通用交叉技术,它继承了 SDH/MSTP传输网的诸多优点,如良好的可扩展性、丰富的操作维护功能、快速的保护倒换等,同时还增加了更适合数据业务传输的特性,如分组交换、统计复用、采用了面向连接的标签交换、分组QoS 机制、灵活动态的控制面等。PTN 技术支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道,具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力,提供了更加适合于IP 业务特性的“柔性”传输管道;点对点连接通道的保护切换可以在50毫秒内完成,可以实现传输级别的业务
13、保护和恢复。”*注释:为方便大家阅读,上面这段文字一些关键点,我做了标红、加粗在解读上面这段文字之前,说一点题外话:之前佛山顺德智能小区的项目,我曾经拜访过彭工。但不太清楚他还发表过这样一篇文章,而且广东省内PTN建设速度并不是太快。所以我个人认为这篇文章应该是厂商引导完成的。上面这段文字中关于TDM技术缺点的描述是准确的,这也是MSTP取代SDH成为电力传输承载网的主要原因。但PTN取代MSTP的理由却略显牵强,总表面上看没有错,PTN确实“继承了 SDH/MSTP传输网的诸多优点,如良好的可扩展性、丰富的操作维护功能、快速的保护倒换”。不过一切并不像我们表面上看得这么美好。“PTN的出现正
14、好迎合了电力通信网发展的新需求”,但从这一点上就可以看出此文并没有抓住PTN竞争MSTP市场的根本原因-“厂商利益”。每一次承载网络技术更迭都是电力通信市场从新洗牌的机会,SDH替代PDH如是,MSTP替代SDH也如是。随着智能电网概念的不断升温更多的通信行业厂商进军电力市场。瑞斯康达企业网的竞争对手不断增加,但是真正能引领市场方向的还是善于把握机会的厂商。很显然在这方面很多竞争对手走在了我们前面。PS:这里随后本来是想引出竞争对手的策略、产片及成功案例,但是由于还有些东西比较重要,竞争对手的相关内容就放到第三章来讲了。PDH替代SDH是因为标准不统一、速率非标导致业务支持和厂商互通性很差;而
15、MSTP替代SDH是因为IP业务的增长。那么PTN替代MSTP的原因是什么?估计很多人都和我有同样的疑问。既然要探讨意义,那么先让我们从通信网络所服务的业务网开始看起,一起讨论一下真正的意义何在。按照电力系统的要求,整个电力系统业务划分为:安全区:实时控制区安全区:非控制生产区安全区:调度生产管理区安全区IV:管理信息区电力通信网络的架构如下图所示:*以下3幅图标摘自电力行业介绍-颜晓川从上表中大家很清楚的看到目前骨干传输网的技术是MSTP、ASON和接入业务用PCM。结合骨干通信网络的划分我们有如下结论:电力骨干通信网络中的传输网,即MSTP网络所承载的业务多为窄带业务,这些业务基本全部来自
16、于安全I区和安全II区。还有一些宽带业务如视频会议、电话会议系统。但是这几种业务的带宽需求远没有达到MSTP无法承受的地步。这时可能有人会提出异议:“高清的视频会议对于带宽的需求是比较高的,在承载这些业务时PTN的优势会显现出来”对于类似的异议,我的想法是:诚然从原理的角度看,PTN承载以太网业务肯定比MSTP更合适,但是如果说PTN比MSTP具有带宽优势,恐怕还是有点牵强的。目前很多省市开始OTN的建设,10G的OTN骨干网络对接MSTP,利用类似DWDM的技术,MSTP同样能够在带宽上有所突破!那么所谓的PTN的绝对优势,真得这么明显吗?而且电力综合数据网的建设很大一定程度上缓解了III区
17、、IIII区的高带宽以太网、IP业务的压力。综合数据网类似运营商中的数据交换网络,采用的技术是以太网交换机,组网模式是典型的核心-汇聚-接入。结合我们上面提到的MSTP向其它承载网技术过度的原因是带宽压力,那么电力发展综合数据网的目的应该也是如此。所以我个人认为电力综合数据网、调度数据网的建设,和承载网技术更迭在一定程度上存在冲突,所以不能把目前PTN的热捧和带宽问题直接挂钩。这一章里我提出了一种观点:PTN在电力承载网应用中升温和通信厂商不无关系。下一章我们就来探讨一下我们的竞争对手是如何在这个通信技术变更的时候引导市场需求的。三我们的竞争对手在干什么首先我们来看一下在运营商城域网改造测试中
18、的情况。中国移动在2009年组织了城域传送网技术测试。本次试点拓扑采用4个汇聚节点(10GE汇聚环)和10个接入节点(GE接入环),承载TDM/IP化2G基站、ATM/IP化3G基站回传和集团客户接入。过程省略,结果是:PTN效果较好(推广厂家最多);增强是以太网尊在太多问题,不建议使用;IP/MPLS技术不建议使用;IP RAN可以进一步研究但还需要更多测试。在运营商城域网建设中,主要的通信厂商在推广自己的技术不遗余力,并且积极的在各个省开展试点建设,下面是主流厂商在全国各个省的试点情况。那么企业网事业部所关注的电力市场PTN产品的应用情况如何呢。首先我们来看一下两则2009年的新闻。“全球
19、领先的,基于IP的端到端网络解决方案和服务供应商UT斯达康公司今天宣布:与山东电力集团公司签订了一项合同,内容涉及其新推出的NETRING传输网络系列产品(NetRing TN)。山东电力集团公司将会采用NetRing TN解决方案用于构建德州电网的一个数据业务承载网,这是分组传送网(PTN)在国内电力行业中的首次应用”到了2010年山东电力的PTN试验网招标金额就达到了1亿元人民币,共三家厂商中标。除了山东,有很多省的电网公司都有对PTN技术进行调研、测试甚至使用或招标。拒不完全统计这些省市包括:安徽、新疆、上海、山东、福建这些省市中既有广东、福建这样的沿海发达地区,也有新疆这样的西北内陆地
20、区。在南网范围内,PTN也进行了一些小规模的功能测试,有一些还进行了测试。南网通信内部刊物也刊登了一些关于推广PTN的文章。从现象上来看PTN正在逐步迈向取代MSTP技术成为新的电力承载网技术的主要选择。在这个现象的背后是无数竞争对手推动的效果。显然前期的技术引导工作起了很大的作用。行业知名的竞争对手都在这份名单中:华为、中兴、UT斯达康、烽火.可以说在行业内推广品牌这一举措上我们落后了对手很多。但是现象毕竟是现象,现象能否成为主流、成为现实,我们该如何判断呢?此时下结论还为时尚早,我们下面一章先来讨论一下,PTN在电力通信承载网中应用的优劣究竟是什么。四PTN在电力系统中的应用其实在第二章我
21、们已经讨论过PTN在电力通信承载网中应用的意义是什么。大家可能已经看出我的论点是什么。在这一章,我将详细阐述我的观点及论据并进行论证。首先我的论点是:“PTN在电力系统承载网中是可以应用的,但绝对不是为了在现阶段替代MSTP。”下面我将就这个论点进行举证。首先,我们来看一下电力传输网存在的问题。下面我以南网比较有代表性的广东省电网公司为例。信息业务需求随着广东电网信息化管理发展,“十二五”期间省网及地区供电局的数据网业务量大幅增加。根据信息化全省数据大集中、全省统一Internet出口、IDC数据机房异地容灾备份、大规模建设高清视频会议系统等业务需求,各地区供电局至省公司本部带宽需求为2Gbi
22、t/s,地区供电局至省公司同城容灾中心通信带宽需求为2Gbit/s,省公司本部至省公司同城容灾中心通信带宽需求为2Gbit/s。考虑全省21个地区,则省公司本部、省公司同城容灾中心出口带宽不小于221=42Gbit/s。目前,广东电网主干传输网络由传输A网、传输B网双平面组成。省网传输A网核心层带宽为2.5Gbit/s,承载了线路保护、安稳系统、EMS、PMU系统等传统电力二次2M业务和调度数据网业务等。结合近期广东电网技术储备中心建成后,其中北郊站花都站光链路的带宽利用率高达87%、西江站罗洞站光链路的带宽利用率达82%。传输B网中,罗洞广东中调的10Gbit/s核心链路的带宽利用率也已接近
23、40%,考虑到应急备用、容灾等需要预留的带宽,现有传输网络的带宽在保证安全生产和容灾应急后,带宽已非常紧张,有必要建设宽带传输网满足业务发展的需要。潜在业务需求智能电网是南方电网发展的方向,智能电网技术也是“十二五”期间应用热点。智能电网在传统电网的各方面都扩展了新业务应用,在调度端实施了一体化智能调度系统,合并采集和使用各厂站监测数据,提高采集频率。变电站端实施了智能变电站,增加了一次设备在线监测业务、视频监控、智能巡维系统等应用。高压线路增加了智能线路监测业务。配电网增加了智能配电自动化、智能电表、配网保护、分布式电源、储能站和充电桩的监控信息等。智能电网各类新增业务基本都是属于数据网业务
24、,数据网业务主要属于集中型业务,对骨干层的带宽要求较高,随着智能电网技术的不断完善和发展,数据网将对光传输网络的骨干层带宽提出更高的要求。现有省综合数据网的备份带宽峰值已达到800Mbit/s,接近设计带宽1Gbit/s。技术储备中心与中调、同城容灾中心之间的数据备份链路,将对传输网络提出更高的要求。抗灾能力保障需求建设全省光传送网系统不应仅为满足省地数据业务带宽的需要,还可以作为抗灾应急的保障作用,在电网遇到N-1、N-2甚至N-3的特殊恶劣环境时,仍能具备快速恢复主要电路、保证电网及全省电力生产和经营管理主要业务正常工作的能力。以上三个方面是电力传输网面临的主要问题,也是以MSTP为主的承
25、载网的主要问题。那么可不可以判断PTN能够很好地解决这些问题呢?首先,是信息业务需求和潜在业务需求的问题,和第二章通过业务分区来判断,这其中大部分业务增长属于综合数据网范畴,部分属于调度数据网范畴。这其中承载在传输网上的,是调度数据网业务。PTN确实在承载数据业务上有不少优势,很多关键技术都是MSTP所不具备的:二层业务封装采用IP/MPLS或PWE3(IETF)方式、channel和path具备交换能力、QOS、时钟同步。而且在组网模式上和只能逻辑P2P&EOS的MSTP相比也有E-Line、E-LAN、E-TREE等等。如果是新建承载网的情况下,PTN应该是优先选择的。但是现在电力传输网的
26、A、B网基本上已经比较完善了,如果要更换PTN,显然成本上难以接受。如果只为新增的数据业务,建设PTN新传输网那么采用PTN相比采用路由或者三层交换的优势在哪里?显然希望PTN替代MSTP显然在现阶段还不太现实。个人认为更好解决方案是寻找MSTP的配合技术,DWDM、OTN都是可选的。南网则选择了OTN。具体优势就不再赘述了,无论从建设成本还是考虑未来发展的角度,都是比较好的解决方案。其次在抗灾能力保障问题上,PTN的保护机制也是比较全面的,除了类似MSTP的线路保护功能外,类通道保护的隧道保护、非独享的PATH技术等等优势技术使得PTN在安全方面的优势同样很大,但这一切均是基于从零起步的情况
27、。而且,目前电力的业务中例如调度电话、自动化、营销相关的窄带业务的存在使得电力承载网承载TDM 2M的业务能力也要作为主要考虑依据。但是在TDM业务承载上,采用仿真技术的PTN会比直接采用TDM的SDH/MSTP更具优势吗?这一点答案显然是否定的。所以结合上面的论据,我觉得:PTN在电力系统承载网中是可以应用的,但绝对不是为了在现阶段替代MSTP。那么是不是PTN在电力承载网中没有应用的可能性了呢?这个答案必然是否定的!随着电力系统的承载网分工越来越详细,基于安全生产分区的业务隔离要求。类似调度数据承载在MSTP上、综合业务承载在综合数据网上的情况一样。未来安全I、II区的数据业务不断增长,承
28、载网遭遇瓶颈的时候建设单独的调度数据承载网的可能性则非常大。而且这样的条件驱动较目前企图替代MSTP的目的更加“顺理成章”。所以,PTN的承载网之旅才刚刚开始,此时大规模的推广其实很容易成为烈士。前期铺垫的技术交流和引导相当重要,让客户首先要了解PTN技术,以及PTN在承载网应用的优势以及电力系统对于PTN的需求在什么地方。五我们可以做什么5.1普及PTN原理很多客户对于PTN的理解存在偏差,就如同EPON在南网推广初期遇到的问题一样。主要原因在于行业内的竞争对手的利益关系,先入为主的因素相当要命。很多客户被“洗脑”后根本对其它不同的声音很难接受甚至不愿意聆听。当下为了以后市场健康发展,让客户
29、对于PTN的理解建立在一个对我们相对有利的基础上是重要的第一步。5.2 利用光电一体化的平台优势结合RC3000-15的优势,瞄准未来几年内很难消失的窄带业务,引导客户向光电一体化+PTN的需求方向考虑。这里面有一些区域显然已经具备了先天的优势,比如:新疆、重庆等等。而且在南网方面,PCM虽然要退出历史舞台,但调度语音业务不会;RS232及诸多窄带业务不会,这个过渡期如何应对,也是我们可以利用的一个机会。这其中广西、云南的现状显然比较符合我们。而在广东范围内,利用配网承载网没有明确规定的情况,绕过PTN替代MSTP这样的敏感区域,尝试在配网或新增调度业务成在网上做文章,剑走偏锋应该是不错的选择。5.3 尝试改变PTN的概念目前广东客户已经对于PTN有了一个先入为主的概念。而且认定这家伙是来抢MSTP的应用的。通过类似光电一体化产品替代PCM产品的概念替换,尝试替换RP3000H的概念也不失为一个突破。六结束是个开始这篇文章本来还预备有很多内容,但是由于时间和精力的关系,想先做个中断,并和同事们进行讨论。后面还将会继续跟踪承载网技术的更迭进程,希望文章能起到“抛砖引玉”的作用。引出更好、更适合企业网的PTN推广策略。后续的文章也将会就PTN技术本身和同事们进行讨论,希望大家各抒己见。
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