智能電網是電力、自動化和信息通信三大技術的綜合。安全、可靠、統一、高效的傳輸網絡，是智能電網的必要支撐。本文介紹了PTN技術產生的背景和技術特點，并且結合電力通信系統，特別是智能電網對傳輸網絡提出的需求，分析了PTN技術對電力通信系統的適應性，對使用PTN建立統一分組電力通信網進行了展望。
PTN技術產生的背景：
業務的IP化是電信網絡發展的一個必然趨勢。目前，IP化趨勢在運營商和行業用戶中都已經非常明顯。隨著業務的IP化，原有的為TDM而量身打造的SDH傳輸技術慢慢暴露出它對于IP業務傳送效率低的缺點。但是相比于數據技術，SDH本身還是有它獨到的優點，比如它強大的OAM能力，端到端的業務配置以及保護，基于圖形化界面的網管等等。有沒有一種技術既能繼承SDH的優點又能提高對數據業務的傳送效率和處理能力呢?于是PTN(Packet Transport Network)技術應運而生了。
應該說，PTN技術是IP/MPLS、以太網技術和傳送技術3種技術相結合的產物。順應了網絡的IP化、智能化、寬帶化、扁平化的發展趨勢。以分組業務為核心、以提高傳送效率的方式拓展有效帶寬、支持統一的多業務接入承載，保持了適應數據業務的特性;分組交換、統計復用、采用面向連接的標簽交換、分組QoS機制、靈活動態的控制面等;繼承了SDH傳送網的傳統優勢;豐富的操作維護、良好的同步性能、完善的保護倒換和恢復、強大的網絡管理等;由于其是針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計。所以具有更低的總體使用成本。
PTN技術的特點：
1、全業務承載能力
PTN采用通用分組交換內核，不僅提供了對數據業務的適應性，還通過采用端到端偽線仿真(PWE3，Pseudo Wire Emulation Edge—to—Edge)技術提供了對原有電路型服務的后向兼容性，使得在滿足數據業務需求的同時，還可以支持傳統的電路型業務。同時，N使用區分服務(DiffServ)+流量工程的QoS機制，實現了端到端的QoS，提供了對各種類型業務的支持能力。
2、可靠性
PTN的可靠性是分組傳送網的另一個主要特征.主要由基于傳送平面的保護倒換技術來實現。基于傳送平面的保護技術有路徑保護、環網保護。保護倒換機制能夠實現與SDH相同的<50 ms的保護效果。
3、安全性
PTN技術通過LSP和PW標簽的隔離來區分業務，這種隔離方式類似于SDH的時隙隔離，具有底層的高隔離度。同時，PTN產品又增加了如協議加密、用戶接入認證、數據庫加密、防病毒、防DOS攻擊等多種提高安全性的功能。最大程度上保障了系統的安全性。
智能電網是電力、自動化和信息通信三大技術的綜合。安全、可靠、統一、高效的傳輸網絡，是智能電網的必要支撐。本文介紹了PTN技術產生的背景和技術特點，并且結合電力通信系統，特別是智能電網對傳輸網絡提出的需求，分析了PTN技術對電力通信系統的適應性，對使用PTN建立統一分組電力通信網進行了展望。
PTN技術產生的背景：
業務的IP化是電信網絡發展的一個必然趨勢。目前，IP化趨勢在運營商和行業用戶中都已經非常明顯。隨著業務的IP化，原有的為TDM而量身打造的SDH傳輸技術慢慢暴露出它對于IP業務傳送效率低的缺點。但是相比于數據技術，SDH本身還是有它獨到的優點，比如它強大的OAM能力，端到端的業務配置以及保護，基于圖形化界面的網管等等。有沒有一種技術既能繼承SDH的優點又能提高對數據業務的傳送效率和處理能力呢?于是PTN(Packet Transport Network)技術應運而生了。
應該說，PTN技術是IP/MPLS、以太網技術和傳送技術3種技術相結合的產物。順應了網絡的IP化、智能化、寬帶化、扁平化的發展趨勢。以分組業務為核心、以提高傳送效率的方式拓展有效帶寬、支持統一的多業務接入承載，保持了適應數據業務的特性;分組交換、統計復用、采用面向連接的標簽交換、分組QoS機制、靈活動態的控制面等;繼承了SDH傳送網的傳統優勢;豐富的操作維護、良好的同步性能、完善的保護倒換和恢復、強大的網絡管理等;由于其是針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計。所以具有更低的總體使用成本。
PTN技術的特點：
1、全業務承載能力
PTN采用通用分組交換內核，不僅提供了對數據業務的適應性，還通過采用端到端偽線仿真(PWE3，Pseudo Wire Emulation Edge—to—Edge)技術提供了對原有電路型服務的后向兼容性，使得在滿足數據業務需求的同時，還可以支持傳統的電路型業務。同時，N使用區分服務(DiffServ)+流量工程的QoS機制，實現了端到端的QoS，提供了對各種類型業務的支持能力。
2、可靠性
PTN的可靠性是分組傳送網的另一個主要特征.主要由基于傳送平面的保護倒換技術來實現。基于傳送平面的保護技術有路徑保護、環網保護。保護倒換機制能夠實現與SDH相同的<50 ms的保護效果。
3、安全性
PTN技術通過LSP和PW標簽的隔離來區分業務，這種隔離方式類似于SDH的時隙隔離，具有底層的高隔離度。同時，PTN產品又增加了如協議加密、用戶接入認證、數據庫加密、防病毒、防DOS攻擊等多種提高安全性的功能。最大程度上保障了系統的安全性。
4、圖形化界面網管
PTN技術繼承了傳統SDH技術的基于圖形化界面的網管，并且能夠做到于現網傳輸設備做到統一管理，保持了用戶的傳輸產品運維體驗。
5、完善的OAM特性
PTN技術繼承了SDH技術的層網結構和強大的OAM特性，PTN網絡采用縱向分域、橫向分層的組網結構，把網絡在邏輯上分成了媒質層、段層、隧道層、偽線層。每個層次都有相應的OAM功能。
6、時間同步
PTN技術在繼承了SDH時鐘同步的基礎上，通過同步以太網協議和1588V2協議實現了時間同步信息的傳送。對于需要時間同步功能的業務系統，采用PTN網絡組網就可以在傳輸層面進行時間同步信息的傳送。
電力系統內外應用情況
1、運營商應用情況
中國移動從2007年左右，開始關注PTN技術，2008年7月～2009年5月對PTN進行了3個階段的測試：第1階段，在實驗室進行多種技術形態解決方案的分析對比測試;第2階段，在多個省實驗網組織進行大規模模擬真實網絡環境的性能測試和技術可行性分析;第3階段，現網測試，結合TD—SCDMA網絡組建端到端傳送承載網絡，對業務性能和設備接口進行互通性測試和評估2009年6月。中國移動開始向地方公司征集PTN建設意見；2009年10月，在經歷了實驗室、模擬業務加載和現網測試3個階段之后，中國移動正式發布了PTN集采技術標書，率先拉開了PTN國內規模商用的序幕。在此后的2010年和2011年，中國移動又進行了2次PTN 大規模集采。目前中國移動在全國各省市已經實現了PTN的大規模部署。在中國聯通和中國電信，PTN也已經實現了大規模的試商用。
2、系統內應用情況
國網信息通信有限公司從2008年左右開始關注PTN，當年年底提交一份名為《分組傳送網(PTN)一信息通信基礎承載網絡融合演進的發展趨勢》2009年，國網信息通信有限公司第1個使用PTN設備的項目一國網北京光環網和數據網擴容改造工程(簡稱“兩網擴建工程”)完成招標，并于2010年1月完成廠驗工作。2010年，山東電力集團公司在全省10個地市開展了PTN本地網的建設，目前已經建設完成并且投入使用。山東電力是目前整個國網唯一一個實現PTN網絡大規模部署的省公司。
PTN應用于電力通信系統的展望
1、多業務的統一承載
由于PTN所具備的端到端偽線仿真技術和區分服務機制，對業務的優先級進行分類，保證了在網絡的轉發節點上高優先級的業務能夠得到優先轉發，實現針對每一業務流的QoS保證。
例如：對于傳統的語音業務，可以采用端到端偽線仿真技術提供支持：對于線路繼電保護和安全自動裝置數據業務。可以通過設置高優先級和預先分配足夠帶寬來保證其時延：對于故障錄波數據、故障測距等信息，可以通過設置適當優先級和預先分配合理帶寬來提供服務：而對于無特殊需求的一般性業務.則只需為其設置較低優先級和適當帶寬。
PTN技術在電力行業應用初級階段，可以用PTN網絡承載實時性要求不高的綜合信息網業務，不承載時延敏感的保護等調度信息網業務。后續隨著運維人員對PTN 技術的熟悉和對PTN網絡時延抖動等性能的充分驗證后可以考慮把調度網上的業務割接到PTN網絡上承載。
2、時間同步
由于TD—SCDMA對時間同步的要求，中國移動3G基站普遍采用美國GPS系統實現時間同步，出于施工 、成本及系統安全的考慮。從2008年3月開始，中國移動啟動了“GPS替代方案”技術創新工作。一方面利用我國自主發射的北斗衛星作為時間信號源，一方面通過有線傳輸網絡傳送精確時間同步信號，最終從時間信號的來源和傳輸2個方面相結合.徹底擺脫對GPS的依賴。
目前，變電站內已廣泛使用GPS系統對時，為站內需授時的設備(如測控裝置、保護裝置等)提供時間基準，電力系統同樣存在對GPS的依賴問題。PTN的產生為電力行業的GPS替代，從而提高電力行業的時間同步網絡安全性提出了一個新的思路。
3、通信網絡中的位置
由于PTN所能提供的最大速率網絡側接口只有10 GE接口。其優勢體現在小顆粒業務的靈活接人、匯聚收斂和統計復用上，若以其組建骨干層以上網絡則可能無法滿足當前業務帶寬高速增長的需求，因此，運營商一般將PTN定位于匯聚層。由PTN組建地市和縣級或到變電站的網絡，提供全業務的匯聚或接人網絡，而由PON組建配電和入戶網絡，提供密集的多點接入能力。從另一個角度來講，對于輸電網，OTN適合作為骨干層。而PTN可以作為匯聚層和接人層：對于配電網，PTN可以作為骨干層和匯聚層，而用PON作為接入層。當然，如果沒有帶寬的大容量需要，也可以將PTN作為輸電網的骨干層。
結束語
隨著PTN技術的逐漸成熟和設備的規模部署， 可以預見，未來電力行業PTN逐步取代現有MSTP網絡已成大勢所趨。如何借鑒通信運營商研究成果，加強PTN試驗網建設，研究解決電力通信發展中的問題，讓信息通信技術的發展更好地服務智能電網，應該成為我們當前的一個重要課題。