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电力宽带综合业务数字网的发展与技术要求
摘要：概述我国专用通信网的现状和发展方向，说明ATM技术的主要优越性，
阐述电力广域宽带综合业务数字网的发展需求，提出了其骨干网络、ATM交换机
及ATM接入和边缘设备的主要技术性能和要求。
关键词：电力专用通信网；B-ISDN；ATM
0 前言
我国的电力专用通信网目前已经建设成为以34M PDH数于微波和155M／622M
SDH光纤（含ADSS或OPGW为主干通信线路，交换节点普遍采用程控交换机，并形
成以网局。省局为汇按交换中心，遍及各地区局和电厂、变电站的长途交换网络。
该网络不仅可支持调度电话和行政电话这两种基本的话音通信业务，还可支持运
动、EMS及SCADA实时数据通信业务，以及管理信息系统（MIS）和计算机办公自
动化等数据通信业务，如有必要还可能通过E1或Nx64K 接口支持压缩的图像监控
和会议电视等现频通信业务，而且也可以配置对2B+D和30B＋D接口，从而达到窄
带综合业务数字网N一ISDN的发展水平。
电力专用通信网为电力系统的生产指挥和调度、行政管理和传输自动化信息
提供了必要保证。为适应信息社会的不断发展，进一步提高电力系统自动化生产
和管理水平，应对目前的电力专用通信网实施进一步的改造。改造后的电力专用
通信网应能综合各种新型的业务，即将各种话音、数据和视频业务综合在同一网
络之中，而不是组建若干平行的业务网络。该网络不仅要求带宽宽，而且其带宽
应能动态分配，以提高带宽的利用率。
按上述基本原则组建的电力专用通信网络应是以ATM为核心技术的广域宽带
综合业务数字网WANB-ISDN。
1ATM技术的优越性
ATM技术是将传输、复用和交换集于一体的网络技术，其信息的复用、交换
和传输均是基于53字节长的信无（Cell），可以接入不同种类的话音、数据和视
频业务，其接口速率NX64K、1.5M、2M、10M、25M、34M、45M、155M、622M，直
到2.5G，不仅带宽宽，而且带宽还可动态分配，极大地提高了网络带宽的利用率。
ATM技术的优越性体现在如下几个方面：
（1）在网络容量、拓外结构、距离延伸、覆盖范围和平滑性等力由比其它网
络技术有史强的优势。
ATM不仅带宽宽，而且变换网络的容量也有2.5G、10G、20G、4OG甚至上百G。
无论ATM网络的拓扑结构如何，不同的业务连接通过永久性虚电路PVC和交换式虚
电路SVC，链路均可智能地分担负荷。ATM的各种标准接口：T1／E1、T3／E3、DS3、
155M OC3／STM— 1、622M OC12／SIM—4等和现有通信设施完全一致，传输距离
可达几百米、几十公里甚至上百公里。ATM不仅适用于局域网LAN，而且适用于城
域网MAN和广域网WAN。
（2）具有高度的可靠性、安全性和可用性。
为提高ATM交换机的容错性而采用双交换引擎结构，并采用硬件ASIC技术。
ATM在网状网中或星形辐射网中设置多条链路，从而增加迂回路由通路，不仅各
链路的负荷可均衡分配，而且在链路出现故障时，应用PNNI协议可自动重建路
由，保证通信的可靠畅通。对不同的业务种类，可以按照需要拥有不同的服务
级别COS和服务质量QOS，以满足低时延、实时性业务和有固定带宽要求业务的
需要，增强ATM网络的可用性。ATM具有虚拟组网能力，并应用局域网仿真技术，
允许网络的管理者使不同的用户组相互之间以及本不属于它们的资源独立，允
许用户基于其MAC地址动态检测安全性，通过改变地址分配防止某些用户的IP地
址重叠式进行地址哄骗，在网络的基础设施上运用“带外管理”阻止网络“黑
客”的攻击，从而保护网络的基础设施。
（3）支持语音、数据和视频网络的综合。
对话音业务，ATM支持电路仿真CES业务，通过T1／E1接口连接到PABX设备，
并可按照固定比特速率CBR接入，从而有效地保证话音通信的质量。ATM支持X.25、
HDLC、以太网Ethernet、快速以太网 Faxt Ethernet、千兆以太网Gigabit Et-
hernetFDDI。令牌环TOken-Ring。IP及帧中继等协议，并具有局域网仿真LANE
和帧中继仿真FRE接口。ATM不仅支持CBR业务，而且支持实时视频等可变的动态
比特速率VBR业务，以及用户自定义的可用比特速率ANR和接口速率可变的动态
比特速率UBR业务。
（4）ATM能为有效信息流提供更多的可用带宽，使带宽利用得到充分发挥。
ATM可在链路上优化带宽管理，提供动态负荷共享，减少数据拥塞，从而
在带宽。设备及多种网络的综合方面比基于数据包技术的有更高的效益。ATM在
多链路和多个交换机上实施动态负荷分担，使得主干网络上的全部资源可同时
利用，并减少网络承担重负荷时出现拥塞的机会。ATM对话音和视频等实时业务
视为高优先级，可分配预留带宽，当高优先级用户不发送信息流时，低优先级
用户也可使用这些预留带宽，ATM既可保证高优先级用户对带宽的优先占用，也
可保证所有带宽均被有效地利用。ATM还可支持ATM的反向复用IMA技术，使多个
T1／E1接口经过捆绑后统一管理，扩大了网络的带宽应用。不仅如此，ATM还在
仿真局域网之间使用ATM上的多协议MPOA，该协议采用直通式第三层交换技术，
对ELAN中的IP业务流采取捷径路由Short－Cut Routing方式，仅使数据流的第
一个包通过路由器查找信宿地址及传输路径，以后的其它数据包则可直接在查
找的路径上传输并到达信宿。这种方式可概括为“一次路由，直接交换”，和
第二层直通方式的“一次路由，多次交换”相比，不仅路由器的负荷大大降低，
而且传输速度也大大提高。类似的技术还有Fast IP、逐包转发和标记交换等。
上述协议中仅MPOA是ATM论坛于1997年制定的标准，其它均未形成国际标准，
IETF目前正在制定MPLS（多协议标签交换）标准。
（5）灵活运用虚拟网络。
ATM可将各种业务通过物理层接口连接到ATM主干传输线路，为它们分配一
定数量的PVC和SVC，每个VC按照需要可拥有不同的COS／QOS及带宽等参数，允
许动态地、有效地将网络组成广域的，并通过分配的VP逻辑带宽，使用户动态
地共享网络资源。ATM支持的局域网仿真技术，允许在第三层很简单地扩展网
络设计，并大大减少传统路由器的数量，使ATM主干网络中所有交换机和链路
的全部容量对单一仿真局域网都是可用的。
（6）无缝集成 LAN－MAN－WAN。
ATM技术是唯一能在LAN、MAN和WAN中可以共同使用的技术。因而，无论网
络结构如何，都可以有机地把 LAN、MAN和WAN三种网络建立无缝连接，甚至可
支持和管理全球网络。通过使用ATM技术，还可以取消在LAN和WAN中存在的大
量路由器。应用ATM技术，还可将LANE技术扩展到MAN和WAN之中。总之，应用
ATM技术，使得LAN、MAN和WAN的设计扩充和管理都十分方便和容易。
（7）ATM不仅功能强大、技术复杂，而且其维护和管理能力也是无与伦比的。
ATM的虚拟组网、智能化COS/QOS多级链路动态负荷分担、流量控制、网络
结构的可拓展性。路由重建能力和多种业务接入等功能，加大了网络的综合性和
复杂性，而ATM则可从根本上简化第三层的设计，极大地减少网络要求的路由器
数量。ATM还支持仿真局域网的管理，包括故障管理能力，通过对ATM LANE环境
中服务部件的状态检查，并将其映射到物理部件上，从而定位故障部件在网络中
的位置，准确找到故障呼叫的具体位置。ATM对网络的管理，包括对多个逻辑层
（ATM、第二层和第三层）的拓扑图、业务负荷和动向、链路状态、设备状态等
全部配置数据进行管理。所有这些功能都是通过标准的SNMP机理，并且应用开放
式的管理平台UNIX和NT。
（8）ATM支持标准化协议，对网络设备具有长期投资保护。
ATM支持标准化协议，兼容现有数据网络和传输设备的业务接口标准，保护
已有的和未来在ATM网络上的投资。虽然ATM论坛和ITU－T在ATM上的标准还没有
完全统一，但其专用集成电路ASIC具有强大功能，一旦有关国际标准化组织统一
了标准，也仅是修改软件、进行软件的升级换代而已。
ATM的诸多优越性能，使其应用越来越普及，据IDC报告，在1998年全球ATM
访问设备年增长53%，仅美国就占有88％的份额。改造电力专用通信网络，组建
广域宽带综合业务数字网，应用ATM技术应是一种不争的事实。
2 电力通信B一ISDN的发展需求
以电力专用通信网为骨干传输线路，以ATM为核心技术，组建省局广域宽带
综合业务数字网，网络上运行省局、地区局、电厂和变电站的行政用度电话业务，
各单位的MIS系统。用电管理、负荷控制、远动等实时/非实时计算机数据通信业
务，以及会议电视、多媒体图像等视频业务。需求如下：
（1）省局及各地区局和骨干节点的厂、站配置ATM交换机，每台ATM交换机以
2M连接PABX。MIS管理系统和会议电视系统，以64K～2M连接调度自动化实时管理
系统。
（2）各交换节点提供10M／100M LAN以太网接口，将各单位的局域网互连。
（3）对可视会议系统，省局设置MCU，各地区局、电厂和变电站设有分会场。
（4）以省局为Internet上网出口，并提出对各单位计费的解决方案。
（5）PABX、MIS管理系统在省内骨干线上相邻局之间应能建立通信联系。
（6）调度自动化实时数据通信系统和可视会议系统，应从各地区局直接与
省局建立通信联系。
（7）ATM骨干网络应提供动态分配带宽，以提高网络带宽的利用率。
3 ATM网络的主要技术性能和要求
3.1骨干网络的一般要求
（1）充分利用现有的传输通道和传输手段。
（2）采用先进的ATM技术，并符合国际标准。
（3）满足语言。数据（实时／非实时）和视频通信要求。
（4）与原有网络设备有较好的互通性，保护已有投资。
（5）提供充足的带宽，保证高度的可靠性。
（6）有较好的可扩展性，适应未来发展的要求。
（7）提供集中网管和虚拟网络的划分。
（8）可根据瑞口、业务和协议划分优先级，保证特殊业务的服务质量。
3.2 ATM交换机的主要技术性能要求
（1）ATM交换机应符合目前 ATM论坛、ITU－T等国际（或国内）标准化组织
的相关标准。
（2）ATM交换机应无缝连接LAN、MAN和WAN。
（3）ATM交换机的交换网络容量，省局应有5～10G，地调及下属厂、站应有
2.5G，交换网络应
为双引挚结构。
（4）ATM交换机应具有如下物理层接口；ATM155M（OC－3C）SONET／SDHSTM
-1电口和光纤接口，ATM 622M（OC-12C）STM－4光纤接口，ATM 25M电口，T1／
E1、DS3、E3、电路仿真接口和帧中继接口。
（5）提供ATM适配层AAL1实时音频和视频CBR业务，AAL2实时可变速率音频
和视频VBR业务，AAL3／4非实时性面向连接的帧中继和无连接的数据VBR业务，
以及ABR和UBR业务。
（6）支持局域网仿真LANE1.0/2.0、虚拟组网（VLAN），提供PVC、SVC和
Soft—PVC功能。
（7）支持瑞口输出缓存和智能带宽管理。
（8）提供多级COS和QOS服务，支持端到瑞的流量控制功能。
（9）支持ATM论坛第三层交换MPOA协议标准。
（10）支持路由重建功能，支持PNNI1.0协议，路由重建恢复时间低于100ms。
（11）支持ATM层UNI3.0、UNI3.1和UNI信令4.0标准。
（12）支持集中网管功能，支持“防火墙”技术，支持SNMP及RMON等协议。
（13）交换机传输延迟低于20ps；呼叫建立时间小于10ms，每1Gb／S交换网
络容量最大呼叫次数不低于150个/S。
（14）支持时钟同步功能。
（15）系统的可用性指标小于等于99.999%。
（16）与其它厂家ATM产品有良好的互通性。
（17）电源应可配置AC220V和DC48V，并且可冗余备份。
3.3ATM边缘和接入设备的主要功能
（1）支持话音、数据和视频通信业务。
（2）支持以太网、快速以太网、FDDI和ATM155M接口，支持N*64K、T1/E1、
X.25、帧中继以及N-ISDN BRI 和PRI 接口。‘
（3）支持LANE、VLAN、虚拟专用网络VPN、MPOA、IEEE 802.1T 802.3、T
CP/IP、PPP、IPX/SPX、RIP、OSPF、UNI3.0/3.1等协议标准。
（4）支持N*T1/E1 ATM反向复用IMA标准。
（5）支持SNMP或RMON网络管理功能。
对用户提出的发展需求和技术性能要求，可根据生产厂商的产品特性提出补
充方案或建议。
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