0 引言

电力调度数据网是承载调度生产控制数据业务的专用网络，通常采用基于IP over SDH技术的N×2 Mbit/s网络，为调度相关业务提供数据通信服务^[1-4]。电力调度数据网采用骨干网和接入网两级网络的双平面结构方式，骨干网和接入网按照核心层、骨干汇聚层和接入层进行分层设计，通过对全网统一规划，全面满足调度业务的实时性要求^[5-6]。随着电网结构的不断完善，建设规模逐渐扩大，电力调度数据网承载的业务数量和类型也与日俱增，设备入网时依赖人工规划地址和调试设备，可靠性往往得不到保证。在调度数据网接入各类调度业务时，经常出现调度业务地址不准确的问题，轻者可能导致网络地址冲突，严重时可能引发网络瘫痪，威胁到其他调度业务的正常运行。因此，亟待设计和开发1个集成度高、能够满足调度数据网地址管理需求的系统。

本文分析了调度数据网组网结构、路由传输设备和调度业务的特点，设计并开发了1种调度数据网地址管理系统，自动对调度数据网进行地址规划，同时期望为电力调度数据网设备维护方面提供高效管理手段，对调度自动化运行管理提供技术支持。

1 系统设计

随着电力调度数据网规模的不断扩大，多元化的调度业务需求将会逐渐扩展延伸，对调度业务数据传输的实时性、稳定性及安全性提出了更高的要求^[7]。电力调度数据网的可靠运行是电力安全生产的保障，在网络互联时需保证任何时刻、任何节点之间都有可到达的路由，因此在设计和实施中必须考虑网络地址的可靠性。

1.1 电力调度数据网络拓扑

在调度数据网规划时应重点关注网络结构冗余性、路由传输地址的连续性、唯一性等问题。目前调度数据网组网主要的物理接口包括POS、CPOS、E1、GE等，采用路由选择协议（ISIS）、内部网关协议（IGP）、边界网关协议（BGP）、开放最短路径优先协议（OSPF）等动态路由协议。调度数据网地址管理系统重点对数据传输网络中各互连节点的地址进行分析与计算，地址的合理规划分配是实现地址资源的合理使用及业务稳定运行的重要保证。

核心节点与骨干节点之间使用网状结构组网，任何节点都有路径到达，骨干网节点和接入网节点由主链路和备用链路网络组成，采用星型网络拓扑结构。电力调度数据网采用3层虚拟专用网（MPLS、BGP、VPN）技术体系结构，构建实时VPN和非实时VPN，分别对应Ⅰ区、Ⅱ区的调度业务，为调度业务提供良好的安全隔离和服务质量，使用BGP在骨干网上发布VPN路由，MPLS在骨干网上转发VPN路由。MPLS、VPN模型由CE、PE、P 3部分组成，如图 1所示。P为调度数据网络中的骨干路由器，具备MPLS转发能力；PE为服务路由器；CE为用户网络设备，可以是路由器、交换机或主机。CE直接与PE相联，CE设备不直接与P相联。在电力调度数据网中，通常核心层、骨干层、接入层广域网路由器都作为PE设备直接连接CE设备^[8]。

对于电力调度数据网络，网络地址分为两类，第1类是公网地址，即PE设备的网络路由地址；第2类是私网地址，主要是指CE设备的地址，即接入站的通信管理机、主站的前置机或通信调试设备的地址^[9]。

1.2 整体框架

以供电公司现有业务系统为基础，以分层模式来设计调度数据网地址管理的系统方案，各功能模块独立设计并设有数据接口，方便后期的功能扩展，同时各数据模块有清晰的纵向与横向逻辑关系。图 2为调度数据网地址管理系统结构图，系统分3层：人机会话层、过程层、数据层。人机会话层作为用户交互平台，根据各功能对过程层发出控制命令，具体功能有通信地址管理、路由地址管理、业务地址管理、地址报告、路由设备调试方案。过程层封装了通信传输地址映射算法、路由地址算法、业务地址算法，以及根据各类地址做出的路由设备的配置方案。数据层由数据备份、数据同步、事件记录、存储管理等模块组成。

1.3 系统业务流程

本文所设计的调度数据网地址管理系统，依据业务流程对调度数据网涉及的各类地址进行分析和应用集成管理，对各个环节进行梳理，建立标准的业务流程。首先根据通信光路传输时隙的状态，划分接入节点所属的汇聚节点，然后在该汇聚下分配接入节点的Loop back地址、PE-PE地址、PE-CE地址、VPN地址，最后结合调度业务的需求，生成地址报告和路由调试方案，系统业务流程如图 3所示。

2 系统功能 2.1 通信地址管理

根据电力调度数据网络拓扑结构，骨干节点通信传输使用CPOS接口，利用SONET/SDH提供高速传输通道直接传送IP数据，CPOS 155M链路支持63个2 Mbit/s E1链路，CPOS定义E1链路的顺序为^*/^*/^*，E1与e1端口（e1 number，路由器端口）一一对应。由于通信传输设备定义E1与e1的顺序不同，所以要选取不同的传输—路由映射表。例如西门子光端机设备的E1时隙为2/7/2时，对应路由器的e1端口为41。因此对于含有n个时隙的映射表，E1时隙与路由器e1端口的映射关系可表示为：

(1)

式中  S—路由器端口；

P_i—映射到e1中第i个时隙的概率；

C_i—E1时隙对应路由e1端口的映射过程。

2.2 路由地址管理

由于电力调度数据网在建设时采用地址汇聚技术，按照就近接入的原则，接入节点就近接入附近的汇聚节点，每个汇聚节点可以连接多个接入节点^[10-11]。调度数据网需要的地址有以下几类。

（1）Loop back地址。计算路由设备的Loop back地址，同时对接入厂站、路由设备、实时及非实时交换机设备、实时及非实时纵向加密设备等名称进行定义。

（2）PE-PE地址。根据已经定义OSPF区域号分类，计算PE-PE互联地址，定义汇聚节点和接入节点，计算互联地址、汇聚地址、接入地址。

（3）PE-CE地址。定义接入节点，根据接入CE设备的特点，定义网段地址范围，并根据划分的网段计算与之相应的路由器地址、交换机地址。

（4）VPN地址。根据接入节点，定义实时VPN-RT及非实时VPN-NRT的网关地址，并划分相应的VPN地址段。

对规划出接入节点的地址做如下定义：

设n个汇聚中有个接入节点，每个（第i个）接入节点受n个关系的约束。节点O是汇聚中的1个接入节点，同一个汇聚下的网段地址都必须是连续的。因此，就单个汇聚而言，这n个节点属于线性关系。设1个接入节点的地址为L，则汇聚A中任一接入节点a_ij的地址可由公式（2）表示。

(2)

其中，L（i，j）是接入节点a_ij的路由地址，LOC是汇聚的路由地址。

将公式（2）推广，可得到在n个汇聚中接入节点路由地址的计算公式：

(3)

一旦确定了汇聚节点及所划分的接入节点，式中c_i就是常数。

2.3 调度业务地址管理

根据二次系统安全防护的要求，电力调度数据网只承载安全Ⅰ区和Ⅱ区业务数据，因此在调度业务系统接入时将安全Ⅰ区和Ⅱ区的业务地址划分到实时和非实时2个VPN系统中。安全Ⅰ区的实时业务地址包括电网实时监控、EMS、向量测量、无功电压控制等业务IP地址。安全Ⅱ区的非实时业务地址包括电能量采集、计划/考核、电力市场、继电保护故障信息等业务IP。根据VPN-RT（实时）及VPN-NRT（非实时）划分相应的VPN地址段，为各调度业务系统分配IP地址，同时也为纵向加密设备提供设备地址及隧道地址。

2.4 地址报告

综合各类路由功能地址和调度业务地址，导入地址模板中，生成地址报告。地址报告分2种类型，1种是路由地址报告，内容包括Loop back地址、PE-PE地址、PE-CE地址、VPN地址，适合调度数据网维护员及接入节点的工程人员使用；另1种是调度业务各个系统IP地址报告，通过自动分配各业务IP地址，避免了以往因各业务地址无序而引起的地址冲突。地址报告中各类业务地址清晰，方便系统管理工作人员使用，提高了可靠性和工作效率，降低了出错概率。

2.5 路由设备调试方案

为了避免因路由设备设置异常而导致的网络冲突，满足管理需求，配套开发了路由设备调试支撑功能。结合各类路由功能地址，针对不同的路由设备，生成路由设备配置调试方案，可以辅助工作人员调试新接入节点的路由设备。

3 系统应用效果

本文以接入电力调度数据网的某光伏发电厂为例，演示调度数据网地址管理系统的使用情况。

（1）根据通信方式单中传输西门子光纤链路中东郊汇聚节点VC12的2个E1时隙地址，在调度数据网地址管理系统启用通信地址管理功能，选择西门子光纤，输入E1时隙1/2/3、1/3/1自动映射到路由器的e1端口46、7。

（2）启用路由地址功能，选择东郊汇聚节点，自动规划出接入节点的光伏厂站的Loop back地址、PE-PE地址、PE-CE地址、VPN地址。

（3）启用调度业务地址功能，根据本次接入节点所需要的调度业务，在复选框中选择相应的需要分配计算的IP地址。

（4）选择地址报告功能，自动生成路由地址报告，地址报告截图如图 4所示。选择路由配置方案，系统在后台根据地址的逻辑矩阵，结合路由地址报告，自动生成汇聚端的路由决策配置方案。

调度数据网地址管理系统的成功应用，优化了地址规划流程，提高了地址规划的效率，缩短了路由设备的调试时间，有效降低了出错概率。地址规划时间减少至2 min，路由设备的调试时间由系统使用前的30 min缩短至使用后的5 min，完善了调度自动化运行管理技术。

该调度数据网地址管理系统已在内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电局投入应用，重点解决了地址规划、路由设备调试时可能出错等问题。

4 结语

实践表明，调度数据网地址管理系统极大地提升了调度自动化人员的工作效率，为电网调度自动化系统提供技术支持，确保电力调度数据网安全、稳定运行。为解决电力调度数据网地址管理及路由设备维护方面存在的问题提供参考。