數(shù)據(jù)通信網(wǎng)完善淺析

蘇嶸

摘 要：信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到電力生產(chǎn)和管理的全過(guò)程，涉及到電力生產(chǎn)的各個(gè)層面，電力生產(chǎn)與管理對(duì)其依賴(lài)性日益增大。電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)的全面信息化需求也越來(lái)越迫切。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)管理;電力系統(tǒng)

福建電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是服務(wù)于省電力公司生產(chǎn)、管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的公用數(shù)據(jù)承載平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)主要是生產(chǎn)管理區(qū)（安全區(qū)Ⅲ）和管理信息區(qū)（安全區(qū)Ⅳ）的應(yīng)用系統(tǒng)。福建電力信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到電力生產(chǎn)和管理的全過(guò)程，涉及到電力生產(chǎn)的各個(gè)層面，電力生產(chǎn)與管理對(duì)其依賴(lài)性日益增大。電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)的全面信息化需求也越來(lái)越迫切。

1.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則

一是網(wǎng)絡(luò)可靠性。網(wǎng)絡(luò)提供線路的可靠性，防止單一電路造成節(jié)點(diǎn)中斷。提供電信級(jí)線路故障檢測(cè)和自動(dòng)保護(hù)倒換。

二是合理涉及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高傳輸網(wǎng)絡(luò)效率。按照流量模型，星型+網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組網(wǎng)較為合理，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)分別聯(lián)到省調(diào)節(jié)點(diǎn)，地區(qū)節(jié)點(diǎn)間根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)狀況組織網(wǎng)狀拓?fù)?，充分利用線路帶寬，為地區(qū)個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的互訪流量提供直接路由，降低核心節(jié)點(diǎn)處理負(fù)擔(dān)，減少額外路由器跳數(shù)，縮短時(shí)延。

三是層面清晰，易于擴(kuò)展。網(wǎng)絡(luò)層面包括物理層面（核心、骨干、匯聚、接入）和邏輯層面。電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)省網(wǎng)由核心層、骨干層、地區(qū)城域匯聚層、接入三層結(jié)構(gòu)組成。省網(wǎng)核心、骨干路由器負(fù)責(zé)各城域業(yè)務(wù)接入點(diǎn)之間的流量轉(zhuǎn)接，同時(shí)核心節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)國(guó)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的互聯(lián)出口。為保證邏輯層面的擴(kuò)展，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)做為獨(dú)立的自治系統(tǒng) AS 和上游國(guó)家電力數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)交換BGP路由。

2.設(shè)計(jì)方案描述

根據(jù)地區(qū)光網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)，考慮在光纜和傳輸網(wǎng)絡(luò)匯聚點(diǎn)增設(shè)匯聚層節(jié)點(diǎn)。接入層由各地的部分220kV、110kV變電站組成。接入層至匯聚層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要依據(jù)其控制關(guān)系而定，同時(shí)要綜合考慮地區(qū)光網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)，即接入層節(jié)點(diǎn)一般直接接入到其所屬的匯聚節(jié)點(diǎn)，根據(jù)傳輸?shù)木唧w情況可以接入就近的其他匯聚節(jié)點(diǎn)。

骨干層、匯聚層節(jié)點(diǎn)的互連形成地區(qū)骨干網(wǎng)絡(luò)。匯聚層起到承上啟下的作用，要求較高的帶寬和可靠的傳輸層連接，根據(jù)節(jié)點(diǎn)在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的地位、傳輸網(wǎng)的配置現(xiàn)狀、與骨干層節(jié)點(diǎn)的光纖連接距離以及光纜網(wǎng)絡(luò)狀況，采用混合組網(wǎng)的方式，綜合利用裸光纖和MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)組織拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，考慮到目前和可預(yù)見(jiàn)將來(lái)的帶寬要求和成本因素，鏈路層原則上選擇快速以太網(wǎng)技術(shù)，條件具備的節(jié)點(diǎn)盡量采用裸光纖以提高帶寬，在采用MSTP提供的以太網(wǎng)電路時(shí)，對(duì)于連接在同一MSTP保護(hù)環(huán)上的匯聚層節(jié)點(diǎn)，在帶寬要求滿(mǎn)足的情況下，可適當(dāng)利用MSTP提供的以太網(wǎng)匯集型電路組網(wǎng)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)在光纜和MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)中的位置，部分節(jié)點(diǎn)可設(shè)為匯聚型匯聚層節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)可通過(guò)此類(lèi)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，不硬性要求與骨干層直連，匯聚層節(jié)點(diǎn)之間同時(shí)還可以互連，組織第二路由以提高網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膹?qiáng)壯性。在組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，縣調(diào)和集控站節(jié)點(diǎn)完全等同考慮。

接入層節(jié)點(diǎn)220kV變電站、供電所、生產(chǎn)部門(mén)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為MCE或PE節(jié)點(diǎn)，作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的末端接入，根據(jù)業(yè)務(wù)要求，MPLS VPN延伸到這些節(jié)點(diǎn)。變電站接入層節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案為，配置1臺(tái)支持多VRF功能的中低端路由器，即MCE或PE路由器，提供多種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接入，這樣可以在接入層至核心層實(shí)現(xiàn)端到端的MPLS VPN業(yè)務(wù)。接入節(jié)點(diǎn)考慮雙鏈路保護(hù)，優(yōu)先考慮兩路不同方向光纜上聯(lián)至不同匯聚節(jié)點(diǎn)，不具備條件的，由于智能光網(wǎng)絡(luò)覆蓋了所有變電站，采用裸光纖直連至就近匯聚層節(jié)點(diǎn)，提供智能光網(wǎng)絡(luò)通道作為備用通道保護(hù)。供電所節(jié)點(diǎn)配置1臺(tái)支持多GE端口的高檔路由器，考慮采用雙光纖直連方式接入不同匯聚層節(jié)點(diǎn)。

3.業(yè)務(wù)劃分和局域網(wǎng)設(shè)計(jì)

電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)作為承載網(wǎng)，要為所有定位在安全3區(qū)和4區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)提供承載服務(wù)，即承載除電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)范圍外的所有網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)信息數(shù)據(jù)的性質(zhì)及有關(guān)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)目前MPLS VPN規(guī)劃如下：

一是變電設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)VPN，定位于安全3區(qū)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)

二是變電站變電站遠(yuǎn)方視頻輔助監(jiān)控VPN：定位于安全3區(qū)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)涉及省公司、地區(qū)公司、集控站、500kV/220kV/110kV變電站。

三是通信監(jiān)控系統(tǒng)VPN，定位于安全3區(qū)，用于各級(jí)通信站點(diǎn)通信監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

四是軟交換IP語(yǔ)音VPN，定位于安全3區(qū)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，涉及各電力生產(chǎn)、行政機(jī)構(gòu)。

五是電力管理信息VPN，定位于安全4區(qū)，承載調(diào)度管理信息系統(tǒng)和普通電力管理信息業(yè)務(wù)，連接員工辦公桌面計(jì)算機(jī)。

局域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1臺(tái)固定端口以太網(wǎng)交換機(jī)用于本地各種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接入，交換機(jī)分別與本地節(jié)點(diǎn)路由器以GE光口互聯(lián)，接入交換機(jī)只起二層業(yè)務(wù)，端口劃分為多個(gè)相隔離的VLAN，每個(gè)VLAN對(duì)應(yīng)1個(gè)規(guī)劃好的VPN業(yè)務(wù)，交換機(jī)上聯(lián)接口起TRUNK，以太網(wǎng)幀透?jìng)髦凉?jié)點(diǎn)路由器，并終結(jié)于與業(yè)務(wù)VPN相對(duì)應(yīng)的VRF表，從而實(shí)現(xiàn)VLAN-MPLS VPN 對(duì)應(yīng)。

4.網(wǎng)絡(luò)通道帶寬的配置

從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的層次劃分和網(wǎng)絡(luò)主要業(yè)務(wù)分析，由接入節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)，由匯聚節(jié)點(diǎn)到骨干節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)流量逐漸增大，對(duì)帶寬的需求也相應(yīng)增加。

考慮每個(gè)變電站視頻監(jiān)控帶寬需求在10Mbit/s 左右，在采用MSTP以太網(wǎng)通道時(shí)，綜合考慮其他業(yè)務(wù)流量，接入層至集控站的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道帶寬按不少于15Mbps配置。考慮到供電所接入節(jié)點(diǎn)這些行政機(jī)構(gòu)與地區(qū)局間難以預(yù)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)流量，在可能情況下，根據(jù)匯聚層中繼帶寬配置，盡量提高接入帶寬，優(yōu)選GE、FE光接入為基點(diǎn)考慮。

配置3臺(tái)監(jiān)控終端規(guī)劃，零散視頻終端4臺(tái)考慮，每臺(tái)16分屏，每個(gè)視頻流按H.264編碼、分辨率為512Kbit/s考慮，每個(gè)集控站作為匯聚點(diǎn)匯聚的視頻流峰值帶寬需求為80Mbit/s;當(dāng)?shù)貐^(qū)視頻監(jiān)控中心對(duì)視頻流采用集中存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)模式下，每個(gè)集控站匯聚的視頻流量可能超過(guò)100M，在發(fā)生鏈路故障，網(wǎng)絡(luò)工作與備份路由情況下，匯聚集控節(jié)點(diǎn)需轉(zhuǎn)發(fā)2-3倍正常情況下的流量，鑒于此，匯聚集控節(jié)點(diǎn)至地區(qū)骨干節(jié)點(diǎn)及它們之間的中繼帶寬設(shè)計(jì)在運(yùn)行裸光纖上時(shí)，應(yīng)優(yōu)選GE接口，采用MSTP時(shí)，盡量提高帶寬，以保證基本的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)視、控制和維護(hù)管理，以提高網(wǎng)絡(luò)的有效性、利用率、安全性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)由網(wǎng)管中心、網(wǎng)管單元、管理信息庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議四部分組成。網(wǎng)管單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)，采集網(wǎng)絡(luò)資源信息，存儲(chǔ)本地相關(guān)數(shù)據(jù)并響應(yīng)網(wǎng)管人員命令。管理信息庫(kù)（MIB）存放各種網(wǎng)絡(luò)管理信息的特征參數(shù)和邏輯結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議按規(guī)約執(zhí)行網(wǎng)管人員與網(wǎng)管單元和管理信息庫(kù)之間的通信。網(wǎng)絡(luò)管理具有配置管理、性能管理、故障管理、流量管理和安全管理五大管理功能，同時(shí)必須具有MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)管理功能。

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