電力項(xiàng)目綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

李卓暉

【摘要】 文章結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，主要針對(duì)某地區(qū)電力項(xiàng)目綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與研究，主要從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制的選擇、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臉?gòu)造、路由協(xié)議的設(shè)計(jì)、IP地址的規(guī)劃等方面進(jìn)行了論述，以供大家參考。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) VPN 部署 業(yè)務(wù)接入 MTU問(wèn)題

目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力行業(yè)隨之不斷地發(fā)展與壯大，電力通信網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步向多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行演變。電力綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)主要用于承載電力生產(chǎn)管理區(qū)和管理信息區(qū)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著智能電網(wǎng)的提出，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將迅速發(fā)展，給電力綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度和挑戰(zhàn)。因此，如何做好電力項(xiàng)目綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作具有明顯的意義。本文結(jié)合某地區(qū)電力項(xiàng)目實(shí)踐，主要論述了電力項(xiàng)目綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、項(xiàng)目概述

某省電力綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)按分層體系設(shè)計(jì)，分為核心層、骨干層、匯聚層和接入層。骨干網(wǎng)包括核心層和骨干層，采用 IP over DWDM+ATM PVC技術(shù)體制。地區(qū)網(wǎng)由骨干節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)及接入節(jié)點(diǎn)組成，利用千兆以太網(wǎng)路由器組網(wǎng)，采用 IP/MPLS技術(shù)。根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》，綜合業(yè)務(wù)與調(diào)度業(yè)務(wù)之間需物理隔離，不同安全級(jí)別的綜合業(yè)務(wù)需邏輯隔離。因此，采用基于BGP/MPLS VPN的技術(shù)，對(duì)不同綜合業(yè)務(wù)劃分不同的VPN，在業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)則用VLAN（ 虛擬局域網(wǎng)） 技術(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯隔離。本文針對(duì)地區(qū)城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

二、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

設(shè)計(jì)地區(qū)電力城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，主要考慮：（1）IP數(shù)據(jù)流向。變電站的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流向多為縱向，橫向業(yè)務(wù)較少。（2）傳輸鏈路。地區(qū)通信網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的充裕程度、可靠程度是部分節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重要制約因素。（3）節(jié)點(diǎn)的地理位置。需考慮節(jié)點(diǎn)之間的相互地理位置關(guān)系及光纜資源。（4）網(wǎng)絡(luò)的可靠性和冗余性要求。重要節(jié)點(diǎn)至少滿(mǎn)足N-1原則。某地區(qū)網(wǎng)包括骨干節(jié)點(diǎn)及覆蓋該地區(qū)2012年規(guī)劃范圍內(nèi)所有220kV/110kV變電站和供電所節(jié)點(diǎn)，共有1個(gè)骨干層節(jié)點(diǎn)、10個(gè)匯聚層節(jié)點(diǎn)、36個(gè)接入節(jié)點(diǎn)。

2.2 路由協(xié)議設(shè)計(jì)

該省電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)對(duì)外呈現(xiàn)為一個(gè)統(tǒng)一、獨(dú)立的自治域，各地市數(shù)據(jù)網(wǎng)為二級(jí)域，該地區(qū)網(wǎng)延用省網(wǎng)統(tǒng)一自治域號(hào) 64512。在自治域內(nèi)，采用I-SIS協(xié)議作為自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由，而對(duì)于MPLS VPN 的路由交換采用 BGP-4協(xié)議，在接入層則采用 靜態(tài)路由協(xié)議。該地區(qū)網(wǎng)路由域分成3個(gè)區(qū)域，區(qū) 域內(nèi)的路由通過(guò)Level-1或 Level-2路由器管理，區(qū)域間的路由通過(guò)Level-2路由器管理。路由器由SYSID來(lái)唯一標(biāo)識(shí)，同一區(qū)域路由器的區(qū)域ID相同。為減少路由上的不必要開(kāi)銷(xiāo)，保證路由表的穩(wěn)定，在各區(qū)域邊界路由器ARB上進(jìn)行路由匯總。

由于MPLS VPN要求PE路由器之間建立IBGP連接，而數(shù)量眾多的PE路由器決定了IBGP 會(huì)話(huà)很多。為解決IBGP的全連接性問(wèn)題，采用分布式BGP路由反射器RR（Route Reflector），以減少I(mǎi)BGP會(huì)話(huà)的數(shù)量。BGP采用分層結(jié)構(gòu)，設(shè)置二級(jí)RR，省級(jí)骨干網(wǎng)兩臺(tái)核心M120設(shè)為全網(wǎng)VPN-IPv4的一級(jí)RR；該地區(qū)骨干路由器M120和某變電站匯聚節(jié)點(diǎn)的M10i設(shè)為二級(jí)RR。所有的PE與兩臺(tái)BGP RR之間建立IBGP連接，BGP RR之間建立IBGP連接。

2.3 IP 地址規(guī)劃

主要對(duì)地區(qū)城域網(wǎng)中路由設(shè)備Loopback、城域網(wǎng)鏈路互連、交換機(jī)網(wǎng)管、VPN業(yè)務(wù)等的 IP 地址進(jìn)行規(guī)劃。目前，該省電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)IP地址選用RFC1597文檔的私有A類(lèi)IP地址中的1個(gè)B類(lèi)地址空間，并作IP地址保存。根據(jù)唯一性、連續(xù)性、可擴(kuò)展性及靈活性等原則，對(duì)IP地址作出詳細(xì)規(guī)劃。每個(gè)地區(qū)分配的IP地址空間是40個(gè)C類(lèi)地址。其中，8個(gè)C類(lèi)地址作為設(shè)備地址，32個(gè)C類(lèi)地址作為互聯(lián)地址及業(yè)務(wù)地址。

三、VPN 部署及業(yè)務(wù)接入

3.1 MPLS VPN的部署

基于MPLS的VPN有3類(lèi)： MPLS L3 VPN、MPLS L2 VPN及VPLS。MPLS L3 VPN通過(guò)IBGP 協(xié)議承載攜帶標(biāo)簽的VPN路由信息，此時(shí)MPLS構(gòu)成的VPN不是以完全透明的方式傳輸客戶(hù)端的流量。MPLS L2 VPN不能滿(mǎn)足點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的應(yīng)用，而VPLS可通過(guò)模擬局域網(wǎng)交換機(jī)來(lái)構(gòu)架客戶(hù)端基于L2交換的VPN網(wǎng)絡(luò)，VPLS相對(duì)于MPLS L3 VPN而言，無(wú)需介入用戶(hù)路由，對(duì)用戶(hù)完全透明。根據(jù)國(guó)內(nèi)IP城域網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，該地區(qū)電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)部署具有較好擴(kuò)展性的MPLS L3 VPN，所有路由器設(shè)為PE，交換機(jī)設(shè)為CE。PE和CE之間的路由器協(xié)議采用靜態(tài)路由，在必要情況下部署動(dòng)態(tài)路由。

3.2 業(yè)務(wù)接入方案

該地區(qū)電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)接入類(lèi)型包括地區(qū)調(diào)度中心接入、廠(chǎng)站接入、供電所接入，各節(jié)點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)接入方案主要考慮MPLS VPN的部署和接入設(shè)備的配置。各節(jié)點(diǎn)接入應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)各自的應(yīng)用路由器和交換機(jī)接到節(jié)點(diǎn)的接入交換機(jī) H3C-3600，各應(yīng)用系統(tǒng)歸屬于獨(dú)立的VLAN，應(yīng)用系統(tǒng)工作站的網(wǎng)關(guān)地址設(shè)為路由器（PE）的端口地址。

四、應(yīng)用中的MTU問(wèn)題分析4.1 MTU（ 最大傳輸單元）

MTU指通信協(xié)議的某一層上面所能通過(guò)的最大數(shù)據(jù)報(bào)大小。而 PMTU（路徑最大傳輸單元）則是從源點(diǎn)到目的點(diǎn)的路徑上無(wú)需 分片的數(shù)據(jù)報(bào)的最大值，等于路徑上每一跳的MTU之中的最小值。以下是幾個(gè)與MTU相關(guān)的數(shù)值：

（1）1518。根據(jù)以太網(wǎng)傳輸電氣方面的限制，以太網(wǎng)幀最大不超過(guò)1518B。即路由器的接口MTU不應(yīng)小于1518B，才能保證不分片傳輸。

（2）1 5 0 0。E t h e r n e t I I幀的結(jié)構(gòu)為DMAC+SMAC+Type+Data+CRC，以太網(wǎng)承載上層IP協(xié)議的Data域等于最大的幀減去14B的幀頭和4B的幀尾CRC。即IP協(xié)議的MTU=1518-14-4，這就是以太網(wǎng)信息包最大值，也是默認(rèn)值。

（3）1472?？梢圆环制l(fā)送的最大包長(zhǎng)等于IP協(xié)議的MTU減去IP頭和ICMP頭（即1500-20-8=1472），這就是在VPN下使用ping測(cè)試的最大值。當(dāng)終端機(jī)能在不分片的情況下 ping通1472字節(jié)的包時(shí)，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)通信正常。

4.2 實(shí)例分析

在220kVA變電站J6350接入MIS內(nèi)網(wǎng)時(shí)，出現(xiàn)了ping測(cè)試正常但應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)法正常訪(fǎng)問(wèn)的問(wèn)題，而該變J6350互聯(lián)的220kV變電站M10i可正常訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)網(wǎng)。其主要原因是PMTUD 過(guò)程失敗。PMTUD故障主要是ICMP不可達(dá)造成，當(dāng)本機(jī)的MTU大于路由器網(wǎng)關(guān)的MTU時(shí)，路由器不能正確發(fā)送ICMP消息，原始主機(jī)的PMTUD失敗。主機(jī)無(wú)法發(fā)現(xiàn)需要減小的包，上層協(xié)議繼續(xù)嘗試發(fā)送大包，造成大包被丟棄，業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)不正常。

通過(guò)資料分析得知，M10i路由器GE接口和FE接口的MTU 默認(rèn)值為1514，最大值為9192；而J6350路由器的FE接口的MTU默認(rèn)值和最大值均為1518。當(dāng)J6350與M10i互連時(shí)，需保證兩端接口的MTU值一致。Juniper的M系列路由器具有vrf-mtu-check的功能，默認(rèn)情況下是不啟用的。當(dāng)主機(jī)發(fā)送不分片的大包時(shí)，該命令用于發(fā)送ICMP信息給主機(jī)，提示主機(jī)需對(duì)IP包進(jìn)行分片傳送，以完成PMTUD過(guò)程。因此，在M10i上配置vrf-mtu-check后，解決了問(wèn)題，應(yīng)用系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)正常。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文就某地區(qū)電力項(xiàng)目綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)探討，通過(guò)項(xiàng)目建成了以光纖網(wǎng)絡(luò)、IP/MPLS 傳輸方式、覆蓋地區(qū)分析得知，在此業(yè)務(wù)平臺(tái)上，成功地集成了數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)，取得了很好的效果，旨在為電力公司提供參考與借鑒。

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