2013年第21期总第141期
MPLS VPN电力调度数据网的实现
黄晓涛
（汕头供电局，广东汕头 515041）
摘 要 随着电力系统的迅猛发展，电力调度系统的种类越来越多，对传输通道的可靠性、安全性及实时性等方面提
出了新的要求。文章阐述了如何利用MPLS VPN 技术构建汕头地区电力调度数据网的统一网络平台，MPLS VPN 基于标签交换技术，将调度数据网划分为两个VPN，分别承载调度实时和准实时业务，实现网络资源的充分共享和业务之间的安全隔离，确保了电力数据网络安全可靠的运行。关键词 电力调度数据网；MPLS VPN；网络拓扑中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0043-02
随着电力系统自动化的迅猛发展，调度业务系统的种类越
来越多，调度中心之间、调度中心与变电站之间的数据交换也越来越频繁，对传输通道的可靠性，安全性及实时性提出了新的要求。传统的电力调度业务传输采用专线或拨号的方式，各级调度之间的通道未能实现资源共享，带宽利用率低，已不能满足调度业务日益增长的需求，因此建设统一的调度数据网是十分必要的。
电力调度数据网采用MPLS VPN 技术建设统一的IP 网络平台，对带宽进行灵活、合理分配，使通道资源可以充分共享。网络可以同时承载调度自动化系统，电能量计量系统，继保及故障信息管理系统等业务，且各种业务之间安全隔离，满足了调度业务传输在可靠性，可扩展性、实时性及安全性等方面的需求，确保电力系统安全、可靠、稳定、经济的运行。
路由信息，并对网络划分区域。为了加快路由收敛的速度，整
个OSPF 区域分为两个层次：一个主干区域和两个子区域，其中核心层节点间的链路，核心层节点至汇聚层节点的链路属于主干区域，汇聚层节点至接入层节点的链路属于子区域。区域之间相对独立，以便于路由汇总，减少路由选择协议流量，缩短路由表长度，提高效率。
2）MP-BGP是多协议扩展的BGP 协议，既可以支持传统的IPv4地址族，又可以支持VPN-IPv4 地址族，能够区分不同的VPN 用户路由，交换VPN 路由信息，实现MPLS VPN用户间的通信。MPLS VPN的实现要求网络必须运行MP-BGP 协议，用于在调度数据网公网中传播VPN 私网路由信息。汕头地区调度数据网所有路由器在同一个自治域中运行MP-BGP 协议，按照MP-BGP 协议的要求，所有路由器必须保证是全连通的，即任意两台路由器之间都必须建立MP-BGP 邻居关系，这样会导致N 平方问题。为了解决这个问题，网络采用路由反射器RR（Router Reflector）技术，将核心路由器作为路由反射器RR，其他路由器通过RR 学习全网的VPN 路由信息，使未来网络的扩展更加方便灵活。1.3 通信链路设计
调度数据网采用光纤通道和SDH 传输通道（POS技术）作为传输的链路。为确保链路的可靠性，传输链路均采用冗余备份设计。任意一个汇聚节点都有两条不同的链路连接到核心节点，任意一个接入节点都有两条不同的链路上联至汇聚节点。当其中一条链路发生故障时，通过路由收敛选择另一条链路传输，使业务传输中断时间限制在最小范围内。
1 调度数据网总体网络设计
1.1 网络拓扑设计
根据层次化网络设计原则，结合汕头电网地调和变电站的
分布现状，汕头地区电力调度数据网按三层结构设计，采用半网状拓扑结构，可以使网络更易于安装、操作和维护。因此，网络分为核心层、汇聚层和接入层，如图
1
所示。
2 调度数据网的MPLS VPN设计
2.1 VPN业务划分
调度数据网按调度业务的类型共划分为实时VPN 和准实时
VPN，确保不同类型业务之间的有效隔离。实时VPN 承载调度自动化等带有控制命令，且对实时性和带宽要求高的业务，主要包括：EMS 与RTU 或变电站自动化系统的实时数据、中调与地调EMS 之间的实时数据、电力系统动态测量数据、发电曲线下载数据、AVC无功电压控制数据等；准实时VPN 承载电能计量等对实时性和带宽要求一般的业务，主要包括：DTS 交互数据、电能量计量数据、电力市场交易数据等。2.2 MPLS VPN规划2.2.1 VRF规划
VRF--VPN 路由转发表，对应每个VPN 的成员关系和路由规则。根据调度数据网业务划分，在
PE 上为实时VPN 创建VRF 表
图1 网络拓扑图
1.2 路由协议选择
考虑到MPLS VPN 所需的协议支持和网络拓扑结构，调度数
据网选择OSPF 和MP-BGP 作为主要的路由协议。
1）OSPF即链路状态路由协议，是基于链路状态计算的最短路径优先路由协议。OSPF协议作为全局路由协议，形成全局
43
技术研发
汕头地区网的ASBR（自治域边界路由器）通过MP-EBGP 协议分发VPN 路由信息，在入口PE 和出口PE 之间建立一条LSP。由于VPN 路由存放在MP-EBGP 中，因此ASBR 无需维护大量VRF 表，每个ASBR 只维护属于自己的VPN 路由信息，提高了扩展性和可维护性。
2.4.2 地调与接入节点的互联
为了满足调度数据网安全的需求，只允许地调与220 kV 变电站、110 kV 变电站、县调、地调电厂等之间的访问，任意220 kV 变电站、110kV变电站、县（区）调、地调电厂两两节点之间不能访问，因此互联方式采用HUB-AND-SPOKE（星型）VPN 方式。所有Spoken（接入节点）之间不能够互访，而只能访问Hub（地调）。特殊情况下不同接入节点之间需要互访，可以在地调进行统一控制，从而满足地调对安全的需求。
RT-VPN，为准实时VPN 创建VRF 表NRT-VPN。
2.2.2 RD规划
RD--路由区分符，附加在IPv4地址前面，使全局非唯一的IPv4地址转换为全局唯一的VPN IPv4地址，以便在VPN 中实现正确的路由。具体格式为[AS号：VPN ID]，其中AS 为汕头地区网的自治域号，VPN ID为自定义的区分不同VPN 的号码。2.2.3 RT规划
RT--路由目标，用来控制VPN 路由信息的发布。通过RT 的设置可以获得多种VPN 拓扑结构，如全网状结构，半网状结构和星形结构（HUB-AND-SPOKE）。汕头地区网采用HUB-AND-SPOKE 方式，通过设置RT 的EXPORT、IMPORT属性，控制路由信息的导入和导出，实现了VPN 的访问控制策略。2.3 MPLS VPN的实现
为实现全网端到端的MPLS VPN，保证网络的可靠性、加快路由收敛速度，对调度数据网分两个功能区划分：
P 设备：核心层路由器；PE 设备：汇聚层和接入层路由器。MPLS VPN的实现步骤如下：1）P和PE 共同构成MPLS 域，通过OSPF 协议保证MPLS 域内各节点的连通性并计算出MPLS 标签转发路径LSP。
2）P的配置：
主要是启用MPLS 功能和运行LDP 协议，提供MPLS 转发能力。3）PE的配置：
启用MPLS 功能和运行LDP 协议，与P 一起维护LSP ；创建VRF，配置RD 和RT ；
为每个VPN（业务）创建一个子接口，将子接口与对应的VRF 进行绑定；
配置MP-BGP 协议，在PE 之间交换VPN 私网路由信息，实现各VPN 内部的互联互通。2.4 VPN互联
2.4.1 汕头地区网与省网的互联
汕头地区调度数据网组成独立的AS 自治域，作为一个接入节点与省骨干调度数据网互联，互联方式采用MP-EBGP 方式。（上接第53页）
3 结束语
电力调度数据网是在现有电力通信资源的基础上构建起来
的覆盖汕头地区各级调度中心及所有变电站的统一网络平台。经过多种技术的对比分析，确定调度数据网采用MPLS VPN 技术进行组网，满足网络可靠性，可扩展性、实时性、安全性等方面的需求。目前，汕头地区电力调度数据网目已经建成并接入调度业务系统，调度数据网灵活合理的带宽分配、通道资源的充分共享、数据传输的安全性和稳定性以及其他优点将在运行中逐一验证，并为系统内的综合数据网、软交换网等其他专网项目的建设积累经验。参考文献
[1]Luc De Ghein.MPLS技术构架[M].北京：人民邮电出版社，2008. [2] J eff Doyle.TCP/IP路由技术（第一卷）[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[3]虞益诚.基于电力调度数据网相关技术的研究[J].上海应用技术学院学报（自然科学版），2005（2）.作者简介
黄晓涛（1982-），男，广东汕头人，工程师，主要从事电力通信网络建设运维工作。
4 飞行试验
为了研究振动是否在从客舱地板到操作台架再到显示器的传力路径上被放大，进行了一次飞行试验。试验前在客舱地板、操作台架和显示器分别加装一个航向振动加速度传感器。表2给出了各飞行状态下，三个位置在旋翼一阶通过频率的振动水平。
从表2可看出在不同飞行状态下，在传力路线上，不同位置航向振动水平依次增大，振动被放大了，这与传力路线上部件的连接方式有关。
表2 不同飞行状态各位置航向振动水平（f=16Hz）飞行状态高度Hr 速度V m
km/h
各位置航向振动水平
客舱地板操作台架显示器
g
g
g
5 结束语
通过以上分析，得到以下结论：
1）试飞中出现的显示器振动现象由于显示器航向振动固有频率未避开旋翼一阶通过频率而引起。
2）在从客舱地板到操作台架再到显示器的传力路径上，由于部件连接方式的问题，振动水平被放大。
将这些分析结果提供给设计所后，设计所以此为依据提出了设计更改方案，通过改变操作台架在客舱地板的连接方式，避开旋翼一阶通过频率，达到了减小振动水平的目的。
参考文献
[1]GJB720.5-1989 军用直升机强度和刚度规范-振动、机械及气动弹性不稳定性[S].国防科学技术工业委员会，1989.作者简介
苏越（1984-），男，山东淄博人，工程师，硕士研究生，研究方向：飞机振动飞行试验。
[***********]3000
44
[***********]1800.0160.0120.0060.0060.0100.0050.0170.1200.1390.1260.1490.2560.2500.1720.1950.2210.1580.2350.4050.3720.292
2013年第21期总第141期
MPLS VPN电力调度数据网的实现
黄晓涛
（汕头供电局，广东汕头 515041）
摘 要 随着电力系统的迅猛发展，电力调度系统的种类越来越多，对传输通道的可靠性、安全性及实时性等方面提
出了新的要求。文章阐述了如何利用MPLS VPN 技术构建汕头地区电力调度数据网的统一网络平台，MPLS VPN 基于标签交换技术，将调度数据网划分为两个VPN，分别承载调度实时和准实时业务，实现网络资源的充分共享和业务之间的安全隔离，确保了电力数据网络安全可靠的运行。关键词 电力调度数据网；MPLS VPN；网络拓扑中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0043-02
随着电力系统自动化的迅猛发展，调度业务系统的种类越
来越多，调度中心之间、调度中心与变电站之间的数据交换也越来越频繁，对传输通道的可靠性，安全性及实时性提出了新的要求。传统的电力调度业务传输采用专线或拨号的方式，各级调度之间的通道未能实现资源共享，带宽利用率低，已不能满足调度业务日益增长的需求，因此建设统一的调度数据网是十分必要的。
电力调度数据网采用MPLS VPN 技术建设统一的IP 网络平台，对带宽进行灵活、合理分配，使通道资源可以充分共享。网络可以同时承载调度自动化系统，电能量计量系统，继保及故障信息管理系统等业务，且各种业务之间安全隔离，满足了调度业务传输在可靠性，可扩展性、实时性及安全性等方面的需求，确保电力系统安全、可靠、稳定、经济的运行。
路由信息，并对网络划分区域。为了加快路由收敛的速度，整
个OSPF 区域分为两个层次：一个主干区域和两个子区域，其中核心层节点间的链路，核心层节点至汇聚层节点的链路属于主干区域，汇聚层节点至接入层节点的链路属于子区域。区域之间相对独立，以便于路由汇总，减少路由选择协议流量，缩短路由表长度，提高效率。
2）MP-BGP是多协议扩展的BGP 协议，既可以支持传统的IPv4地址族，又可以支持VPN-IPv4 地址族，能够区分不同的VPN 用户路由，交换VPN 路由信息，实现MPLS VPN用户间的通信。MPLS VPN的实现要求网络必须运行MP-BGP 协议，用于在调度数据网公网中传播VPN 私网路由信息。汕头地区调度数据网所有路由器在同一个自治域中运行MP-BGP 协议，按照MP-BGP 协议的要求，所有路由器必须保证是全连通的，即任意两台路由器之间都必须建立MP-BGP 邻居关系，这样会导致N 平方问题。为了解决这个问题，网络采用路由反射器RR（Router Reflector）技术，将核心路由器作为路由反射器RR，其他路由器通过RR 学习全网的VPN 路由信息，使未来网络的扩展更加方便灵活。1.3 通信链路设计
调度数据网采用光纤通道和SDH 传输通道（POS技术）作为传输的链路。为确保链路的可靠性，传输链路均采用冗余备份设计。任意一个汇聚节点都有两条不同的链路连接到核心节点，任意一个接入节点都有两条不同的链路上联至汇聚节点。当其中一条链路发生故障时，通过路由收敛选择另一条链路传输，使业务传输中断时间限制在最小范围内。
1 调度数据网总体网络设计
1.1 网络拓扑设计
根据层次化网络设计原则，结合汕头电网地调和变电站的
分布现状，汕头地区电力调度数据网按三层结构设计，采用半网状拓扑结构，可以使网络更易于安装、操作和维护。因此，网络分为核心层、汇聚层和接入层，如图
1
所示。
2 调度数据网的MPLS VPN设计
2.1 VPN业务划分
调度数据网按调度业务的类型共划分为实时VPN 和准实时
VPN，确保不同类型业务之间的有效隔离。实时VPN 承载调度自动化等带有控制命令，且对实时性和带宽要求高的业务，主要包括：EMS 与RTU 或变电站自动化系统的实时数据、中调与地调EMS 之间的实时数据、电力系统动态测量数据、发电曲线下载数据、AVC无功电压控制数据等；准实时VPN 承载电能计量等对实时性和带宽要求一般的业务，主要包括：DTS 交互数据、电能量计量数据、电力市场交易数据等。2.2 MPLS VPN规划2.2.1 VRF规划
VRF--VPN 路由转发表，对应每个VPN 的成员关系和路由规则。根据调度数据网业务划分，在
PE 上为实时VPN 创建VRF 表
图1 网络拓扑图
1.2 路由协议选择
考虑到MPLS VPN 所需的协议支持和网络拓扑结构，调度数
据网选择OSPF 和MP-BGP 作为主要的路由协议。
1）OSPF即链路状态路由协议，是基于链路状态计算的最短路径优先路由协议。OSPF协议作为全局路由协议，形成全局
43
技术研发
汕头地区网的ASBR（自治域边界路由器）通过MP-EBGP 协议分发VPN 路由信息，在入口PE 和出口PE 之间建立一条LSP。由于VPN 路由存放在MP-EBGP 中，因此ASBR 无需维护大量VRF 表，每个ASBR 只维护属于自己的VPN 路由信息，提高了扩展性和可维护性。
2.4.2 地调与接入节点的互联
为了满足调度数据网安全的需求，只允许地调与220 kV 变电站、110 kV 变电站、县调、地调电厂等之间的访问，任意220 kV 变电站、110kV变电站、县（区）调、地调电厂两两节点之间不能访问，因此互联方式采用HUB-AND-SPOKE（星型）VPN 方式。所有Spoken（接入节点）之间不能够互访，而只能访问Hub（地调）。特殊情况下不同接入节点之间需要互访，可以在地调进行统一控制，从而满足地调对安全的需求。
RT-VPN，为准实时VPN 创建VRF 表NRT-VPN。
2.2.2 RD规划
RD--路由区分符，附加在IPv4地址前面，使全局非唯一的IPv4地址转换为全局唯一的VPN IPv4地址，以便在VPN 中实现正确的路由。具体格式为[AS号：VPN ID]，其中AS 为汕头地区网的自治域号，VPN ID为自定义的区分不同VPN 的号码。2.2.3 RT规划
RT--路由目标，用来控制VPN 路由信息的发布。通过RT 的设置可以获得多种VPN 拓扑结构，如全网状结构，半网状结构和星形结构（HUB-AND-SPOKE）。汕头地区网采用HUB-AND-SPOKE 方式，通过设置RT 的EXPORT、IMPORT属性，控制路由信息的导入和导出，实现了VPN 的访问控制策略。2.3 MPLS VPN的实现
为实现全网端到端的MPLS VPN，保证网络的可靠性、加快路由收敛速度，对调度数据网分两个功能区划分：
P 设备：核心层路由器；PE 设备：汇聚层和接入层路由器。MPLS VPN的实现步骤如下：1）P和PE 共同构成MPLS 域，通过OSPF 协议保证MPLS 域内各节点的连通性并计算出MPLS 标签转发路径LSP。
2）P的配置：
主要是启用MPLS 功能和运行LDP 协议，提供MPLS 转发能力。3）PE的配置：
启用MPLS 功能和运行LDP 协议，与P 一起维护LSP ；创建VRF，配置RD 和RT ；
为每个VPN（业务）创建一个子接口，将子接口与对应的VRF 进行绑定；
配置MP-BGP 协议，在PE 之间交换VPN 私网路由信息，实现各VPN 内部的互联互通。2.4 VPN互联
2.4.1 汕头地区网与省网的互联
汕头地区调度数据网组成独立的AS 自治域，作为一个接入节点与省骨干调度数据网互联，互联方式采用MP-EBGP 方式。（上接第53页）
3 结束语
电力调度数据网是在现有电力通信资源的基础上构建起来
的覆盖汕头地区各级调度中心及所有变电站的统一网络平台。经过多种技术的对比分析，确定调度数据网采用MPLS VPN 技术进行组网，满足网络可靠性，可扩展性、实时性、安全性等方面的需求。目前，汕头地区电力调度数据网目已经建成并接入调度业务系统，调度数据网灵活合理的带宽分配、通道资源的充分共享、数据传输的安全性和稳定性以及其他优点将在运行中逐一验证，并为系统内的综合数据网、软交换网等其他专网项目的建设积累经验。参考文献
[1]Luc De Ghein.MPLS技术构架[M].北京：人民邮电出版社，2008. [2] J eff Doyle.TCP/IP路由技术（第一卷）[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[3]虞益诚.基于电力调度数据网相关技术的研究[J].上海应用技术学院学报（自然科学版），2005（2）.作者简介
黄晓涛（1982-），男，广东汕头人，工程师，主要从事电力通信网络建设运维工作。
4 飞行试验
为了研究振动是否在从客舱地板到操作台架再到显示器的传力路径上被放大，进行了一次飞行试验。试验前在客舱地板、操作台架和显示器分别加装一个航向振动加速度传感器。表2给出了各飞行状态下，三个位置在旋翼一阶通过频率的振动水平。
从表2可看出在不同飞行状态下，在传力路线上，不同位置航向振动水平依次增大，振动被放大了，这与传力路线上部件的连接方式有关。
表2 不同飞行状态各位置航向振动水平（f=16Hz）飞行状态高度Hr 速度V m
km/h
各位置航向振动水平
客舱地板操作台架显示器
g
g
g
5 结束语
通过以上分析，得到以下结论：
1）试飞中出现的显示器振动现象由于显示器航向振动固有频率未避开旋翼一阶通过频率而引起。
2）在从客舱地板到操作台架再到显示器的传力路径上，由于部件连接方式的问题，振动水平被放大。
将这些分析结果提供给设计所后，设计所以此为依据提出了设计更改方案，通过改变操作台架在客舱地板的连接方式，避开旋翼一阶通过频率，达到了减小振动水平的目的。
参考文献
[1]GJB720.5-1989 军用直升机强度和刚度规范-振动、机械及气动弹性不稳定性[S].国防科学技术工业委员会，1989.作者简介
苏越（1984-），男，山东淄博人，工程师，硕士研究生，研究方向：飞机振动飞行试验。
[***********]3000
44
[***********]1800.0160.0120.0060.0060.0100.0050.0170.1200.1390.1260.1490.2560.2500.1720.1950.2210.1580.2350.4050.3720.292