配用電通信網(wǎng)伍仙門片區(qū)、泮塘片區(qū)接入網(wǎng)網(wǎng)絡優(yōu)化技術分析

羅智峰 蔡繼濤

【摘要】 從2007年至今，廣州配電通信網(wǎng)經(jīng)過了多期建設，已形成設備規(guī)模較大，廠家種類繁多的專用通信網(wǎng)。近幾年配電通信網(wǎng)在運行中出現(xiàn)一些問題，本文針對近年配電通信網(wǎng)運行中發(fā)現(xiàn)的問題進行了詳細的分析，提出了較完善的解決方案，為今后配電通信網(wǎng)更加安全穩(wěn)定運行的優(yōu)化方向提供了可靠依據(jù)。

【關鍵詞】 配電通信網(wǎng) 網(wǎng)絡結構 優(yōu)化效果

一、網(wǎng)絡現(xiàn)狀

1.1廣州配電通信網(wǎng)基本現(xiàn)狀

廣州配電通信網(wǎng)通過多期的建設，已形成較大規(guī)模。截止目前，已調試、并成功接入配網(wǎng)綜合網(wǎng)管的通信設備1700多臺。在配電通信網(wǎng)起步建設時，因缺少對未來通信網(wǎng)絡整體的建設規(guī)劃，采用了大二層環(huán)型組網(wǎng)方式，即同一片區(qū)內，除匯聚交換機外的所有電房及變電站的配電網(wǎng)交換機，同處在一個二層網(wǎng)絡，網(wǎng)絡規(guī)劃的不合理性在網(wǎng)絡擴建、業(yè)務猛增的建設中逐漸凸顯出來，大二層環(huán)形組網(wǎng)規(guī)模擴大到一定程度易引發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)運行風險。

1.2網(wǎng)絡優(yōu)化前伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)結構

目前伍仙門片配電通信接入網(wǎng)涉及變電站11座，電房381間。泮塘片配電通信接入網(wǎng)涉及變電站10座，電房135間。兩片區(qū)域接入層均采用工業(yè)以太網(wǎng)二層交換機光纖直連的方式組網(wǎng)，并組成多個手拉手環(huán)，最后通過伍仙門三層交換機匯聚后經(jīng)傳輸網(wǎng)至核心層路由器。由于全網(wǎng)是由多個封閉的物理環(huán)組成的環(huán)套環(huán)的結構，因此，在所有交換機上采用生成樹協(xié)議RSTP用以阻斷環(huán)路。

1.3伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)管理、業(yè)務IP現(xiàn)狀

廣州配電通信網(wǎng)經(jīng)過多期建設在IP分配上出現(xiàn)了違背上述原則的情況，其中，伍仙門片、泮塘片配網(wǎng)通信設備業(yè)務IP分配以匯聚站點伍仙門變?yōu)橹行模渲袠I(yè)務IP、網(wǎng)管IP段均分配多個C類地址，兩片區(qū)業(yè)務和網(wǎng)管網(wǎng)關均配置在伍仙門羅杰康三層交換機上。

二、伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)存在問題

伍仙門片、羅涌片接入網(wǎng)經(jīng)過多期建設，規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡運行中出現(xiàn)了一些問題，通過對近幾年的配電通信網(wǎng)運行情況分析，總結出伍仙門片、泮塘片兩片接入網(wǎng)存在多方面的問題，具體如下：

1、配電通信網(wǎng)建設如火如荼，規(guī)模越來越大，早期建設的大二層環(huán)型組網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)劃不盡合理，有可能引發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)運行風險。由于前期建設中伍仙門片、泮塘片涉及變電站接入層交換機全部為二層交換機（電房也是二層交換機），造成整個接入網(wǎng)絡直徑過大，超過了RSTP協(xié)議管控范圍，如伍仙門-文德（萬福路291號雙公變綜合房-仰忠街開關房）環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)有35個，遠遠超過正常運行上限的25個節(jié)點，一旦網(wǎng)絡有中斷、新設備接入等情況都將造成整個網(wǎng)絡出現(xiàn)抖動，甚至造成大規(guī)模業(yè)務中斷。

2、伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)接入網(wǎng)21個變電站，516間電房的配電自動化業(yè)務均通過伍仙門變三層交換機（羅杰康）匯聚后到達核心層，且所有接入環(huán)路業(yè)務、網(wǎng)管網(wǎng)關均配置在該三層交換機上，存在單點故障的風險。

3、該片區(qū)配電通信網(wǎng)接入層呈環(huán)套環(huán)的網(wǎng)絡結構，并且經(jīng)歷多期建設，設備的VLAN配置和IP配置情況復雜。部分設備的VLAN和IP配置，與原定的VLAN和IP配置分配原則不一致，需要整改。甚至存在一個“手拉手”環(huán)內配置多個業(yè)務VLAN或網(wǎng)管VLAN。

4、配電通信網(wǎng)經(jīng)過多批次基建項目建設，網(wǎng)絡規(guī)模越來越大，設備種類也越來越多，現(xiàn)場設備調試時也是分人、分批調試，設備軟件版本也不一致，需要統(tǒng)一升級設備軟件版本。

5、伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)接入網(wǎng)協(xié)議的根節(jié)點并非在匯聚層交換機上，某些子網(wǎng)甚至出現(xiàn)了多個根節(jié)點的狀況，造成網(wǎng)絡不穩(wěn)定。

三、網(wǎng)絡優(yōu)化方案

3.1網(wǎng)絡優(yōu)化前期準備工作

（1）統(tǒng)計伍仙門片、泮塘片現(xiàn)有在網(wǎng)運行的工業(yè)以太網(wǎng)設備類型和數(shù)量；

（2）對統(tǒng)計出的設備逐點登錄，檢查配置的管理IP地址、業(yè)務IP地址，管理VLAN號，業(yè)務VLAN號，并對所有設備互聯(lián)端口廣播包流量進行限制，防止網(wǎng)絡廣播風暴時設備因CPU使用率過高導致設備網(wǎng)管脫管。

（3）編制伍仙門片、泮塘片網(wǎng)絡拓撲圖。

（4）將兩片區(qū)根節(jié)點手動設定在伍仙門變三層交換機上。

（5）新增泮塘變匯聚層設備（三層交換機），將泮塘片接入網(wǎng)業(yè)務及網(wǎng)管網(wǎng)關從伍仙門變三層交換機上割接至泮塘變三層交換機上，進而分擔伍仙門匯聚點的壓力。

3.2網(wǎng)絡優(yōu)化實施計劃及預期結果

3.2.1優(yōu)化步驟及實施計劃

a）伍仙門片接入網(wǎng)優(yōu)化計劃

為避免網(wǎng)絡調整過程出現(xiàn)大面積的配電網(wǎng)業(yè)務中斷，伍仙門網(wǎng)絡優(yōu)化分為11個階段進行調整，如圖1所示。

階段1：開啟匯聚層伍仙門變至核心層路由器的備用路由，便于階段性業(yè)務調整時，未調整的業(yè)務從主用通道到達配電自動化主站。

階段2至階段11：安裝并配置變電站三層交換機，分配好業(yè)務VLAN、網(wǎng)管VLAN，新增接入段網(wǎng)關，且保證接入環(huán)內業(yè)務的VLAN一致性。

b）泮塘片子網(wǎng)優(yōu)化計劃

為避免網(wǎng)絡調整過程出現(xiàn)大面積的配電網(wǎng)業(yè)務中斷，泮塘片的網(wǎng)絡拓撲的劃分，分為8個階段進行網(wǎng)絡優(yōu)化調整，如圖2所示。

階段1：在泮塘變新增一臺三層交換機，并開啟匯聚層泮塘變至核心層路由器的備用路由，便于階段性業(yè)務調整時，未調整的業(yè)務從主用通道到達配電自動化主站，新調整的業(yè)務可以從備用路由到達主站。

階段2至階段8：安裝并配置變電站三層交換機，分配好業(yè)務VLAN、網(wǎng)管VLAN，新增接入段網(wǎng)關，且保證接入環(huán)內業(yè)務的VLAN一致性。

3.2.2優(yōu)化后預期效果

針對伍仙門片、泮塘片接入網(wǎng)存在的問題，按照上述計劃實施網(wǎng)絡優(yōu)化工作后，將得到如下預期效果：

1、網(wǎng)絡層次更加清晰。

將伍仙門片、泮塘片接入網(wǎng)內變電站二層交換機全部用三層交換機替換，并開啟三層功能，縮小接入層二層環(huán)路生成樹收斂半徑，減低接入層網(wǎng)絡收斂時間，同時更好隔離廣播域。

2、避免單點故障。

網(wǎng)絡優(yōu)化完成后，匯聚層設備配置兩臺三層交換機，同時配置主、備路由與核心網(wǎng)通信，增加了網(wǎng)絡可靠性。同時，接入層變電站三層交換機依舊沿用“手拉手”方式組網(wǎng)，兩臺三層交換機啟用VRRP冗余備份功能，由原來的單網(wǎng)關調整為雙網(wǎng)關，避免因單站故障導致整片接入環(huán)業(yè)務中斷的可能性。

3、接入環(huán)設備的VLAN和IP更清晰。

網(wǎng)絡優(yōu)化后，“手拉手”接入網(wǎng)內每一個二層環(huán)均配置一個業(yè)務VLAN，一個網(wǎng)管VLAN，一個業(yè)務IP段，一個網(wǎng)管IP段，業(yè)務、網(wǎng)管網(wǎng)關配置于站內三層交換機（VRRP技術，虛擬網(wǎng)關）上。

4、新增匯聚站點，減小單個匯聚點設備運行壓力。

網(wǎng)絡優(yōu)化前，伍仙門片、泮塘片所有業(yè)務經(jīng)過伍仙門一臺三層交換機匯聚后到達核心網(wǎng)；網(wǎng)絡優(yōu)化后，新增泮塘變匯聚點，把原伍仙門下掛的“黃沙變、龍津變、西關變、金花變、源溪變、三元里變”配電自動化業(yè)務割接到泮塘變三層交換機，從而減輕了伍仙門匯聚設備的運行壓力。

5、限制端口廣播包流量，防止設備脫管。

對所有設備互聯(lián)端口廣播包流量進行限制，防止網(wǎng)絡廣播風暴時設備因CPU使用率過高導致設備網(wǎng)管脫管。同時對網(wǎng)絡中運行設備配置進行梳理，關閉未使用的端口，避免因現(xiàn)場人員誤接入引起的網(wǎng)絡抖動。

四、結語

通過對原伍仙門片接入網(wǎng)運行中產(chǎn)生廣播風暴的原因分析，對接入網(wǎng)交換機的各項性能參數(shù)和故障情況進行反復測試和模擬，編制了伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)接入網(wǎng)網(wǎng)絡優(yōu)化技術分析，規(guī)模涉及整改約五百多臺臺工業(yè)以太網(wǎng)二、三層交換機設備，對在運行的工業(yè)以太網(wǎng)交換機設備性能、組網(wǎng)方式及協(xié)議部署有更深入的了解，使現(xiàn)有網(wǎng)架的優(yōu)化效果達到較大提升，為后續(xù)配電通信網(wǎng)建設及運維提供了寶貴的經(jīng)驗。