電力信息網(wǎng)絡(luò)雙通道故障自動(dòng)探測(cè)策略探究

作者/路正霞、翟慧慧、董淑杰、姜麗珍，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司陽(yáng)谷縣供電公司

電力信息網(wǎng)絡(luò)雙通道故障自動(dòng)探測(cè)策略探究

作者/路正霞、翟慧慧、董淑杰、姜麗珍，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司陽(yáng)谷縣供電公司

目前，一主一備的雙通道模式是大多數(shù)企業(yè)的信息主干網(wǎng)絡(luò)，其會(huì)在遇到故障時(shí)自動(dòng)倒換通道。但在實(shí)際情況中，很多故障的發(fā)生不能有效識(shí)別和倒換，為信息網(wǎng)絡(luò)的可靠性造成影響。因此，本文對(duì)幾種主要電力信息網(wǎng)絡(luò)雙通道故障自動(dòng)探測(cè)技術(shù)特征進(jìn)行分析，并提出故障檢測(cè)和保護(hù)的應(yīng)用方案。

電力信息；網(wǎng)絡(luò)雙通道；故障自動(dòng)探測(cè)

光傳輸鏈路是電力企業(yè)具有的豐富資源，并廣泛應(yīng)用了光傳輸以太鏈。信息網(wǎng)絡(luò)的主通道承載在光傳輸以太鏈路上，并和ATM廣域網(wǎng)相聯(lián)；備通道主要是光纖直線的通道，并和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)相聯(lián)。

1.信息網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題

主備優(yōu)先級(jí)的控制通過(guò)廣域網(wǎng)和信息網(wǎng)絡(luò)之間的兩臺(tái)邊界路由器（H3C SR2 H3C HR1），經(jīng)過(guò)開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議設(shè)置cost值。對(duì)于信息網(wǎng)絡(luò)而言，其不能有效保證Ethernet接口的故障檢測(cè)，特別是以以太鏈經(jīng)過(guò)傳送一些設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)不能被鏈路狀態(tài)反映出來(lái)。

同時(shí)，靜態(tài)路由具有高效、穩(wěn)定和安全的特點(diǎn)，能在接入路由之核心路由的級(jí)聯(lián)很好的適用，其缺陷是反映網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的能力較差。缺省路由是SR1存在的問(wèn)題，當(dāng)中斷上級(jí)的遠(yuǎn)端鏈路時(shí)，由于光傳輸設(shè)備的問(wèn)題，導(dǎo)致SR1的G1/0/0端口始終UP，造成一直生效SRI這條缺省路由，繼而不能正常倒換到備用通道，出現(xiàn)路由黑洞的情況。

2.常見(jiàn)故障自動(dòng)探測(cè)策略

■2.1 BFD技術(shù)

雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)是一種獨(dú)立于上層應(yīng)用程序的通用協(xié)議，和通道類(lèi)型無(wú)關(guān)，通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單hello機(jī)制的應(yīng)用，便能進(jìn)行故障的快速檢測(cè)，并可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)。同時(shí)，雙向轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)是基于上層協(xié)議形成的BFD對(duì)話(huà)，其機(jī)制不實(shí)現(xiàn)自己的發(fā)現(xiàn)。通過(guò)接收雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)的發(fā)送和接收，對(duì)雙方的狀態(tài)進(jìn)行判斷，并對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行判斷，其機(jī)理相似于光傳輸中的“LOS”信號(hào)。

雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)的特點(diǎn)主要有幾點(diǎn)，第一是單跳檢測(cè)的有效時(shí)限，并能進(jìn)行多跳檢測(cè)；第二是能夠按照實(shí)際需求設(shè)置檢測(cè)周期；第三是和多種上層協(xié)議進(jìn)行聯(lián)合使用。

聯(lián)合使用快速重路由和雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，或者比較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一旦有故障發(fā)生，路由會(huì)在收斂和計(jì)算方面耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)中指定的備份路由是FRR，其能在發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)快速的切換。而將雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)和FRR進(jìn)行聯(lián)合使用，不僅能夠讓網(wǎng)絡(luò)故障的響應(yīng)時(shí)間大大提升，還能有效降低故障時(shí)間。

聯(lián)合使用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)。通常情況下，ISIS需要一秒鐘時(shí)間來(lái)檢測(cè)故障，OSPE需要兩秒的時(shí)間來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)。而將OSPF、ISIS與BFD快速故障檢測(cè)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的故障檢測(cè)時(shí)間。

圖1 雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)示意圖

將雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)部署到網(wǎng)絡(luò)邊緣。主干網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，其一般需要兩臺(tái)路由器設(shè)備或兩臺(tái)出口交換機(jī)，要保證雙出口網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，則需要通過(guò)VRRP來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果雙出口鏈路狀態(tài)通過(guò)BFD來(lái)進(jìn)行探測(cè)，其將避免VRRP自身感知鏈路故障的這個(gè)階段，不僅節(jié)省了相應(yīng)的時(shí)間，還能將故障倒換通過(guò)雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)聯(lián)動(dòng)VRRP而快速實(shí)現(xiàn)。

一旦雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)出現(xiàn)故障，其會(huì)顯示幾種情況，第一是拆除鄰居會(huì)話(huà)；第二是監(jiān)測(cè)會(huì)話(huà)中的鏈路故障或設(shè)備；第三是將鄰居不可達(dá)的信息通知到本地上層協(xié)議；第四是中止上層協(xié)議鄰居關(guān)系，待到條件具備時(shí)啟動(dòng)備用路徑。

■2.2 NQA技術(shù)

H3C等系列設(shè)備適合使用網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析，其能實(shí)現(xiàn)多方面性能的監(jiān)測(cè)，第一是網(wǎng)絡(luò)時(shí)延；第二是網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)；第三是網(wǎng)絡(luò)丟包率等。通過(guò)周期發(fā)送測(cè)試報(bào)文，能夠保證服務(wù)質(zhì)量，及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的有效測(cè)量，將真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量系列參數(shù)提供給用戶(hù)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析能夠和TRACK實(shí)現(xiàn)有效的聯(lián)動(dòng)，向TRACK反饋?zhàn)陨肀O(jiān)測(cè)到的信息，促使應(yīng)用程序和TRACK產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，以快速的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化。不僅如此，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)測(cè)試類(lèi)型的支持，包括并發(fā)的多測(cè)試組，如TCP和ICMP-echo等。目前，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析已經(jīng)和多種應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了聯(lián)動(dòng)，其中包括靜態(tài)路由和VRRP等。

■2.3 IP SLA技術(shù)

通常情況下，Cisco設(shè)備會(huì)應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等級(jí)協(xié)議，常在Cisco企業(yè)版IOS里面使用，其和NQA的用法有相似度。同時(shí)，其屬于一種主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量手段，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并能采取定期測(cè)試的方法。另外，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等級(jí)協(xié)議能和Cisco Track實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。IP SLA探測(cè)的結(jié)果通過(guò)TRACK影響到浮動(dòng)靜態(tài)路由、PBR和熱備份路由協(xié)議等，以快速實(shí)現(xiàn)故障的切換。

■2.4 TRACK技術(shù)

該技術(shù)的作用主要是聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。監(jiān)測(cè)模塊和應(yīng)用模塊的應(yīng)用橋梁需要通過(guò)TRACK聯(lián)動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。如在NQA、TRACK和靜態(tài)路由之間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)建立。如果靜態(tài)路由被NQA監(jiān)測(cè)到不可達(dá)下一跳地址時(shí)，TRACK會(huì)被立即觸發(fā)，并將靜態(tài)路由條目設(shè)為無(wú)效。這種聯(lián)動(dòng)方式的實(shí)現(xiàn)，能夠保證實(shí)時(shí)判斷靜態(tài)路由有效性，避免靜態(tài)路由無(wú)動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力存在的缺陷。

3.故障檢測(cè)和保護(hù)的應(yīng)用辦法

基于電力網(wǎng)絡(luò)信息中存在的問(wèn)題，想要準(zhǔn)確進(jìn)行其雙通道故障的探測(cè)，則需要將Track+NQA+靜態(tài)路由的方式采用到SR1上，當(dāng)中斷主通道側(cè)光傳輸以太鏈路時(shí)，即使UP存在于G1/0/0，但經(jīng)過(guò)分析，IP:10.B.B.B并不可達(dá)。此時(shí)失效SR1缺省路由，實(shí)現(xiàn)備通道的倒換。雖然在主通道產(chǎn)生故障時(shí)，發(fā)送的數(shù)據(jù)會(huì)立即倒換至備用通道，但通過(guò)對(duì)下發(fā)缺省路由的合理采用，其能夠在整個(gè)OSPF域中實(shí)現(xiàn)缺省路由通告。所以，在最初進(jìn)行電力信息網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要結(jié)合當(dāng)時(shí)的運(yùn)行情況，對(duì)鏈路條件進(jìn)行全面考察和科學(xué)分析，如當(dāng)大量光傳輸設(shè)備存在于網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)，不能過(guò)于依賴(lài)輔助的探測(cè)方法，而需要先對(duì)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議組網(wǎng)進(jìn)行考慮和采用，才能進(jìn)一步提升其運(yùn)行可靠性。基于這個(gè)問(wèn)題，能夠通過(guò)OSPF協(xié)議的改變，并和BFD實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，才能將問(wèn)題妥善的解決。

4.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，電力信息網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行想要得到有效保證，需要建立在信息網(wǎng)絡(luò)雙出口故障自動(dòng)倒換的基礎(chǔ)上。但在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的進(jìn)行過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)工程師更加信賴(lài)自己的以往經(jīng)驗(yàn)和方法，沒(méi)有對(duì)故障倒換進(jìn)行全面的測(cè)試。所以，根據(jù)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展需求，在初步進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)設(shè)備條件和鏈路進(jìn)行全面的考察，嚴(yán)格檢測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)，以及及時(shí)改正不足之處，并根據(jù)實(shí)際情況來(lái)完善網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，才能提高電力信息網(wǎng)絡(luò)雙通道出現(xiàn)故障時(shí)的準(zhǔn)確性，最終提升其自動(dòng)化探測(cè)水平。

＊ [1]馬潤(rùn),李亞鵬,吳寧生等.安穩(wěn)通道在寧夏電力通信系統(tǒng)的配置應(yīng)用[J].寧夏電力,2014,(6):48—52.