Typical Referral 典型推介

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RURAL ELECTRIFICATION

2012年第08期 总第303期

基于MSTP的电力通信网

（当涂供电公司，安徽…当涂…243100）

陈……科

摘要：多业务传送平台MSTP在支持数据业务方面弥补了SDH系统的不足，正逐步成为电力光传输网的主流

技术。文章简要描述了MSTP技术的主要特点，分析了各方式的特点和适用性，最后以当涂地区电力通信

网络为例，对MSTP技术在县级电力通信网络中的引入和应用进行了有效的探索和实践。

关键词：MSTP; EOS; EPL; 透传; 交换; 汇聚

中图分类号：T M726.2            文献标志码：B         文章编号：1003-0867(2012)08-0013-03

MSTP(Multi-Service Transfer Platform) 技术以 SDH

技术平台为基础，将 SDH、以太网、ATM(Asynchronous

Transfer Mode)、EOS(Ethernet Over SDH) 等多种技术进行

有机融合，实现了多种类型业务高效的汇聚和有效的适

配，体现了对以太网传输的高适应性，在电信行业中的应

用已较为成熟，在电力系统中也得到了一定应用和推广。

县级电力系统通信网是县级供电企业的电网生产调度

和企业管理现代化的基础。面对各类 IP 业务的日益广泛

应用，如何有效引入 MSTP 技术，使之更加适合电力系

统各业务的特点，更加符合县级供电企业实际，是一个值

得研究的问题。本文将对此进行展开一定深度的探讨，并

结合 MSTP 技术在当涂电力通信网络中的应用，提出了

一种行之有效的解决方案。

1MSTP以太网组网方式的研究

1.1 以太网组网方式的类型

MSTP 技术的发展主要体现在对以太网业务的支持

上，经过三个阶段的发展，MSTP 对以太网业务的支持已

经较为成熟。

第 1 代 MSTP 技术是将以太网信号直接映射到 SDH

的 VC 颗粒中，提供以太网业务点到点的透传。第 2 代

MSTP 技术的主要特征是实现了以太网数据帧的二层交

换，支持基于 802.3x 的流量控制、基于 802.1q 的 VLAN

划分和基于 802.1p 的转发，可实现一定程度上的 QoS 功

能。第 3 代 MSTP 技术引入 GFP 高速封装协议、支持

VC 虚级联和 LCAS 链路容量自动调整机制，内嵌 RPR 和

MPLS 功能，支持数据业务的隔离和带宽的共享，具有良

好的 QoS 功能。

在实际的应用中，MSTP 主要支持的以太网传送技术

的类型主要有以下 4 种。

EPL(Ethernet Private Line)，以太网专线：实现点到点

（多点）的传输，各个网元独占一个 Vctrunck 带宽，业

务延迟低，用户数据的安全性和私有性较高，支持基于

VLAN ID 的数据隔离和基于端口的共享。

EVPL（Ethernet Virtual Private Line），以太网虚拟专

线：又可称为 VPN 专线，其优点在于通过 MPLS 标签隔

离，使得不同业务流可共享Vctrunck通道，收敛实现汇聚，

节省端口资源，MPLS 标签技术的引入使得用户业务的数

量突破了 4096 个 VLAN ID 的地址限制。

EPLAN(Ethernet Private LAN)，以太网私有专网：也

称为二层交换业务，实现多点到多点业务连接和交换。业

务可收敛、汇聚，相比于 EPL，带宽占用率低，但安全性

不如 EPL。

EPVLAN(Ethernet Private Virtual LAN)，以太网私有

专网：技术特点与 EPLAN 类似，但 EVPLAN 还可以利用

MPLS 标识的不同来区分业务。

电力系统生产业务主要是多点（变电站）到一点（中

心站、汇聚节点）汇聚型的业务，且业务类型相对较少，

无需 MPLS 隔离，因此，应用到的主要是 EPL 模式，在

中心站或业务汇聚节点还需要选用 EPLAN 模式。

1.2 EPL传输的类型

目前 EPL 有以下三种模式。

点到点的透传：该方式基于端口点到点的透传，即数

据在接入、传送、落地过程中所经过的传送网对于用户

的数据来说就像一条专线一样。该方式下业务独享一个

Vctrunck的带宽，完全隔离与其它业务，安全性好、延时低。

外部端口共享透传：上述模式的主要缺陷在于外围站

点较多的情况下，中心站需配置大量的以太网接口板，难

以扩展。因此可以使用外部端口共享透传业务的模式，该

方式实现点到多点的汇聚传输，即中心站的一个端口与多

个外围站点通信，减少了中心站的以太网出线。在中心站

可以通过 VLAN ID 区别不同站点的业务。该方式下业务

独占带宽，安全性和私有性好、延时低，且端口利用率高，

可用于传输安全性、实时性较高的电力系统业务，如调度

自动化系统。

Vctrunck 共享透传：外围站点的多项业务共用一个通

典型推介 Typical Referral

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RURA

L ELE

CTRI

FICAT

ION

2012年第08期 总第303期

过 Vctrunck 通道传送，通过 VLAN ID 实现对多业务进

行隔离。在该方式下，带宽得到了充分的利用，但共享

Vctrunck 通道的各项 VLAN 业务的带宽无法保证，在电

力系统中主要适用于实时性要求不高的业务，如电能量采

集系统等。

2MSTP在当涂供电公司中的应用

2.1 业务的配置原则

当涂供电公司已经建有基于裸光纤的信息广域网，用

于承载 SG186、ERP 等管理信息数据业务，因此引入 MSTP

技术主要用于承载调度自动化等生产控制大区的信息业务。

目前，当涂供电公司生产信息业务以 SDH 系统的 E1

专线为主。其中，调度自动化业务是通过 PCM 设备进行

适配后，再通过一个 E1 通道接入 SDH 设备，而电能量

采集系统和继电保护信息管理系统分别通过协转装置（10

Base–T 转 E1）接入 SDH 设备。

可以看出，上述接入方式需要多重转换、效率低、故

障环节多；多业务电路调度不灵活，业务管理能力差，带

宽不易扩展，缺陷较多；同时，基于 IEC 61850–1–104 的

远动网络规约应用越来越广泛，这些都对传输系统网络化

提出了更高的要求。

为此，当涂供电公司于 2010 年开始建设 MSTP 平台，

采用的方式是在原有 SDH 设备上加装以太网板件，该方

式具有以下优势： 利用原有的 SDH 设备，不占用其他光

纤资源，保护了原有投资；利用已有的专线 E1 通道，总

体不增加 SDH 的传输带宽压力； 统一网管，对原有网管

系统进行升级之后，能够统一管理 MSTP 以太网板卡。

当涂供电公司的光传输网络采用的是某公司的光传

输设备，需加装的板件主要有 EFS 和 EFT 板。EFS 板

和 EFS 板的主要区别是 EFS 板支持透传和二层交换，而

EFT 板仅支持透传。

在引入 MSTP 技术时，应充分考虑到电力系统二次

防护的相关要求。目前，当涂供电公司传输网络承载生产

业务有三类，如表 1 所示。

根据电监会 5 号令，不同安全区必须实现有效的隔

离，结合本文 EPL 传输类型中的论述，再根据不同业务

占用带宽和实时性方面的需求，建议采取以下的配置方

式：调度自动化业务占用一个网口，独占一个 Vctrunck 通

道（2 M 颗粒），采用的外部端口共享的 EPL 方式（方式

二），延时低、安全性好，独占带宽，QoS 高，电能量采

集和保护定值管理系统的业务通过二层交换机接入一个端

口（PORT2），绑定到同一个 Vctrunck 通道（2 M 颗粒），

通过 VLAN ID 进行区分，采用的是 Vctrunck 共享透传的

EPL 方式（方式三）。

基于 MSTP 的业务接入方式如图 1 所示。

注意在配置时，MSTP 设备的网口需设置正确：

MSTP 设备的 Port1 端口的 Vlan Tag 属性设置为 Access，

表示从该端口收发的报文均不带 VLAN ID 标识 , Port2 的

Vlan Tag 属性设置为 Tag aware，表示收发的报文均带有

VLAN ID 标识。二层交换机和 MSTP 设备对接的端口需

配置成 VLAN 汇聚端口。

2.2 汇聚层的引入

电力系统的业务主要是点到多点的汇聚型业务，随着

电网规模的迅猛增长和各类应用系统的投入使用，通信网

络的带宽提出了更高的要求。如果中心站至每个变电站的

每项业务都创建一条 Vctrunck 通道的话，会占用中心站

侧大量的 SDH 带宽和 Vctrunck 资源，不利用业务的扩充。

因此，有必要对传输的业务进行二次汇聚后再上传。

目前，当涂地区电力通信网路采用的是 ASON+SDH

混合组网模式，根据网络的构架特点，在具体实施中，优

先选择光纤资源丰富，光纤质量好、接入站点较多的几

个智能域网元作为汇聚层节点；选择地理位置较偏远的，

业务容量较少的普通 SDH 网元作为接入层节点。接入层

节点的以太网业务接入汇聚层节点后，经过业务的汇聚整

合，再上传中心局端。汇聚层节点的业务配置与普通节点

的业务配置基本相同，只是相应的 Port 端口除了需要挂

接本站的数据外，还需聚合和转发相应的接入层的业务。

这里涉及到了二层交换的概念，因此汇聚节点的 MSTP

板件必须支持二层交换的功能，当涂供电公司 MSTP 业

务分层汇聚示意图如图 2 所示。

表1 电力生产信息业务的分类

承载业务 安全分区 实时性 可靠性要求

调度自动化 安全I区 高 高

电能量采集 安全II区 低 中

保护定值管理 安全II区 中 中

电能量采集(VLAN1)

MSTP设备

保护定值管理(VLAN2)

调度自动化系统

Port2

Port1

Port1

Port2

带VLAN的二层交换机

调度自动化

变电站1

电能量系统(VLAN1)

保护定值管理(VLAN2)

中心站端

变电站n

图1 基于MSTP的业务接入方式

Typical Referral 典型推介

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RURAL ELECTRIFICATION

2012年第08期 总第303期

以石桥变电站的调度自动化的业务为例，该站汇接了

大陇变电站和湖阳变电站两个站的调度自动化业务。这时

必须在 MSTP 板件中设置一个 VB（Virtual Bridge，虚拟

网桥），将 port1（本站的调度自动化业务），Vctrunck1 ( 大

陇变电站自动化业务 ) 和 Vctrunck2 ( 湖阳变电站自动化

业务 ) 和 Vctrunck3（上传中心站的汇聚业务）挂接到同一

个VB中，以实现数据的端口转发。配置示意图如图3所示。

此方式下，只需一个 Vctrunck 的通道，即可实现三

个站点的调度自动化业务的上传，相比于不设置汇聚层节

点时需配置 3 个 Vctrunck 的通道，带宽节约了 2/3。电能

量采集和继电保护管理系统的业务配置同调度自动化业

务，这里不再赘述。汇聚节点业务配置图如图 4 所示。

3MSTP配置的注意事项

3.1 MSTP以太网处理时延对业务的影响

上述各项业务中，调度自动化对实时性的要求最高。

按照电网调度自动化设计规定，遥测数据传送时间不大于

3 s，遥信变位的传送时间不大于 2 s，遥控、遥调命令传

送时间不大于 4 s，自发电控制命令发送周期为 3 ～ 15 s，

即调度数据网的实时监控业务的数据传输要求为秒级。经

研究，MSTP 对信号处理的延时主要发生在设备的源宿两

侧，处理的延时共约 1.4 ms，延时为毫秒级，对调度自动

化系统的影响甚微。

3.2 MSTP设备的选型

在引入 MSTP 技术时，应充分利用现有资源，保护

已有投资，提高通道的利用率，应优先考虑采用设备升

级的方式（如在 SDH 设备上加装 MSTP 功能板件）。应

用时，应考虑原有的 SDH 主控板是否支持 MSTP 功能，

是否有空余的槽位供安装 MSTP 板卡。此外，还应充

分了解 MSTP 板卡的功能，以达到投入和产出的最佳

比例。市场上支持二层交换的 MSTP 板卡比仅支持透

传的板卡要昂贵很多。以本文所列的方案为例，在接入

层的 SDH 设备的 MSTP 板卡只需支持透传即可，而汇

聚层节点和中心站点的 MSTP 板卡则必需支持二层交

换的功能。

3.3 电力系统对MSTP业务安全隔离要求

国家电监会 5 号令明确提出，电力系统不同安全分区

的业务要做到“横向隔离”。当涂供电公司建设 MSTP 网

络时，对调度自动化系统等安全 I 区业务，配置时采用

EPL 的专线方式，网络外部占用单独的物理端口，网络内

部单独 Vctrunck 通道，从而从物理上做到了和其他等级

业务的完全隔离，隔离的强度强于目前系统内通常所用到

的 MPLS–VPN 等逻辑隔离的方式，从而完全符合上级文

件的要求。

4结束语

随着电力系统业务种类的丰富和带宽需求的增长，传

统的 SDH 系统正从纯传送网转变为传送网和业务网的一

体化平台。MSTP 技术的出现为传统的传输网传送以太网

等新业务提供了一种行之有效的方案。通信技术人员应把

握时机，大胆引入新的技术，完善现有的通信网络，为坚

强智能电网的建设提供强有力的通信支撑。

参考文献

[1]  虞骅. MSTP光传输网中以太网业务组网方式的研究[J]. 电力

系统通信，2010，31(208)：61-65.

[2]  王晓明.  MSTP在陕西电力通信网中的应用[J]. 电力系统通

信，2008，29(189)：21-24.

[3]  王英， 刘宇. MSTP设备的E1和以太网接口的应用[J]. 电力

系统通信，2011，32(222)：16-19.

（责任编辑：张峰亮）

MSTP板件

port1

port2

port3

port4

Vctr1

Vctr2

Vctr3

Vctr4

至中心站

至湖阳变电站

VB

至大陇变电站

图3 汇聚节点VB配置图

尤山桥变电站

城西变电站

石桥变电站

丹阳变电站

薛镇变电站

平桥变电站

博望变电站

新博变电站湖阳变电站大陇变电站黄池变电站

钟山变电站马桥变变电站

年陡变变电站

丹博变电站

长龙山变电站梅山变电站

姑孰变电站

汇聚层

中心站

接入层

图2 当涂供电公司MSTP业务分层汇聚示意图

石桥变电站

大陇变电站湖阳变电站

图4 汇聚节点业务配置图