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什么是CBR业务?

承载在小颗粒通道上的CBR业务可以实现生产控制类业务端到端硬隔离,能够满足生产网的确定性需求

为什么需要CBR业务?

垂直行业中通信业务的接口一般分为两大类:分组接口和TDM接口。由分组接口承载的通信业务,根据其与垂直行业核心业务的相关性,可以进一步分为高等级分组业务和低等级分组业务。例如,在生产制造行业中,负责机器人生产控制的分组业务属于高等级分组业务,保证确定性低时延、高安全、硬隔离、高可靠,这些高等级分组业务的带宽通常小于1Gbps;而负责生产园区的普通办公分组业务则属于低等级分组业务,对时延、安全、隔离以及可靠性要求较低。随着垂直行业的数字化转型和ICT技术的引入,垂直行业中的终端设备呈现了IP 化的趋势,通信业务向分组化、以太化的方向发展。由于行业生产制造相关技术的演进与网络通信技术的IP化演进节奏并不一定一致,所以垂直行业的网络通信业务中仍保留着一部分的非分组化、非以太化的TDM 接口业务(例如E1、STM-1)。当前,TDM类接口一般承载生产控制类业务,通常认为TDM类接口业务为高等级业务。

面向5G垂直行业的业务承载,存量客户设备的通信接口往往是E1/STM-1这类传统的TDM 接口。例如在典型的电力通信网络中,关键业务包括差动保护业务、精准切换业务、安稳业务和SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition,数据采集与监控系统)业务等。这些业务的客户侧设备接口均为E1/STM-1接口,承载的是CBR客户信号。这类业务的通信接口要求的速率较低,例如实现区域内电力持续供应的差动保护,其使用的E1接口速率仅为2Mbps,而STM-1接口速率仅为155Mbps。

电力生产网当前普遍采用的SDH传输网络,带宽有限,设备老旧,设备供应商已不再进行设备的更新维护,难以进行扩容升级。现有的PTN网络采用传统的PWE3方式承载CBR业务,因其伪线仿真非刚性隔离、相互容易干扰,且封装开销大,因此存在时延大、抖动大等问题,无法满足端到端严格物理隔离的要求。小颗粒通道承载CBR业务是基于TDM时隙交叉调度机制,将业务的封装处理映射在小颗粒物理层完成,通过小颗粒刚性硬管道提供端到端业务一跳直达,有效降低了时延抖动,且业务间严格硬隔离、零干扰,能满足生产控制类业务的承载需求。

CBR业务有哪些优势?

承载在小颗粒通道上的CBR业务可以进一步满足垂直行业对小带宽业务的需求,业务带宽粒度从10Mbps进一步降低至2Mbps。同时,CBR业务承载在小颗粒通道上能够极大程度耦合小颗粒切片的优点,形成以下几大优势:

  • 物理隔离:封装、处理、映射均在物理层完成,安全性高
  • 超低时延:支持小切片和低时延的切片,满足业务低时延的诉求。
  • 更高效率:支持承载多路小带宽业务,避免带宽浪费,提高传输速率。
  • 接口通用:不同类型的接口均可通用,避免定义过多差异化封装标准。

CBR业务应用场景?

以电力行业为例,遵循电力安全“业务分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”要求,电网切片以安全分区为颗粒度,应当划分为生产控制大区和管理信息大区。其中生产控制大区可以分为控制区(安全区I)和非控制区(安全区Ⅱ);管理信息大区内部在不影响生产控制大区安全的前提下,可以根据各企业不同安全要求划分安全区。以下是智能电网典型业务分区及业务举例。CBR主要应用于SPN传输网与调度数据网平面的生产控制类业务中。

表1-1 业务分区及典型业务举例

安全分区

业务网络平面

典型业务举例

生产控制大区I/II区

调度数据网/SPN传输网

继电保护、安稳控制、毫秒级精准负荷控制、SCADA等。

管理信息大区III/IV区

综合数据网

低压集抄(高级计量)、变电站巡检机器人、输电线路无人机巡检、配电房视频监控、AR/VR巡检、输电线路、变电设备监测、移动作业、应急通信、智能营业厅等。

智能电网专网切片结构
智能电网专网切片结构

电网生产控制类业务

智能电网生产控制类业务的典型通信指标,如下表所示。

表1-2 智能电网生产控制类业务关键指标

应用场景

端到端单向时延

带宽

可靠性

继电保护

≤15ms

≥2.5Mbps(1对终端之间)

99.999%

毫秒级精准负荷控制

≤50ms

10kbps~2Mbps

99.999%

集中式配网自动化(SCADA)

≤1s

≥100kbps

99.999%

同步相量测量(PMU)

<50ms

≥2Mbps

99.999%

可以看出智能电网生产控制类业务的带宽普遍较低,但对时延和可靠性的要求较高。以安稳控制业务为例,为了保证电力系统在遇到大的扰动(如:水、风、光能波动性或线路故障)时的稳定性,电厂或变电站内会装设安稳控制系统,实现快速切机,切负荷,功率紧急提升或紧急回降等功能。安稳控制系统一般实行在电网比较单一的区域,比如有些仅依靠水力发电的地方,在丰水期和枯水期的时候,就需要考虑发电过程的安全稳定问题。安稳控制系统通常由控制主站、若干个控制子站和若干个终端站组成。控制主站、控制子站通过E1接口接入SPN传输网。核心层或者骨干层的设备通过cSTM-1接口与省干网络对接,从而保障了跨省干网络控制主站之间的信息交互。

小颗粒专线硬切片
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  • 作者: 谢炯烨
  • 最近更新: 2023-12-13
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