數(shù)據(jù)通信網(wǎng)完善淺析

蘇嶸

摘 要：信息網(wǎng)絡已經(jīng)深入到電力生產(chǎn)和管理的全過程，涉及到電力生產(chǎn)的各個層面，電力生產(chǎn)與管理對其依賴性日益增大。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越迫切。

關鍵詞：數(shù)據(jù)通信網(wǎng);網(wǎng)絡管理;電力系統(tǒng)

福建電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是服務于省電力公司生產(chǎn)、管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)應用的公用數(shù)據(jù)承載平臺，網(wǎng)絡承載的業(yè)務主要是生產(chǎn)管理區(qū)（安全區(qū)Ⅲ）和管理信息區(qū)（安全區(qū)Ⅳ）的應用系統(tǒng)。福建電力信息網(wǎng)絡已經(jīng)深入到電力生產(chǎn)和管理的全過程，涉及到電力生產(chǎn)的各個層面，電力生產(chǎn)與管理對其依賴性日益增大。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越迫切。

1.網(wǎng)絡設計原則

一是網(wǎng)絡可靠性。網(wǎng)絡提供線路的可靠性，防止單一電路造成節(jié)點中斷。提供電信級線路故障檢測和自動保護倒換。

二是合理涉及拓撲結(jié)構(gòu)，提高傳輸網(wǎng)絡效率。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，地區(qū)節(jié)點間根據(jù)傳輸網(wǎng)絡狀況組織網(wǎng)狀拓撲，充分利用線路帶寬，為地區(qū)個節(jié)點之間的互訪流量提供直接路由，降低核心節(jié)點處理負擔，減少額外路由器跳數(shù)，縮短時延。

三是層面清晰，易于擴展。網(wǎng)絡層面包括物理層面（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、骨干路由器負責各城域業(yè)務接入點之間的流量轉(zhuǎn)接，同時核心節(jié)點負責國網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的互聯(lián)出口。為保證邏輯層面的擴展，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)做為獨立的自治系統(tǒng) AS 和上游國家電力數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)交換BGP路由。

2.設計方案描述

根據(jù)地區(qū)光網(wǎng)絡具體結(jié)構(gòu)，考慮在光纜和傳輸網(wǎng)絡匯聚點增設匯聚層節(jié)點。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)絡結(jié)構(gòu)主要依據(jù)其控制關系而定，同時要綜合考慮地區(qū)光網(wǎng)絡、傳輸網(wǎng)絡具體結(jié)構(gòu)，即接入層節(jié)點一般直接接入到其所屬的匯聚節(jié)點，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。

骨干層、匯聚層節(jié)點的互連形成地區(qū)骨干網(wǎng)絡。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)點在傳輸網(wǎng)絡中的地位、傳輸網(wǎng)的配置現(xiàn)狀、與骨干層節(jié)點的光纖連接距離以及光纜網(wǎng)絡狀況，采用混合組網(wǎng)的方式，綜合利用裸光纖和MSTP傳輸網(wǎng)絡組織拓撲結(jié)構(gòu)，考慮到目前和可預見將來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，對于連接在同一MSTP保護環(huán)上的匯聚層節(jié)點，在帶寬要求滿足的情況下，可適當利用MSTP提供的以太網(wǎng)匯集型電路組網(wǎng)，根據(jù)節(jié)點在光纜和MSTP傳輸網(wǎng)絡中的位置，部分節(jié)點可設為匯聚型匯聚層節(jié)點，其他節(jié)點可通過此類節(jié)點組網(wǎng)，不硬性要求與骨干層直連，匯聚層節(jié)點之間同時還可以互連，組織第二路由以提高網(wǎng)絡拓撲的強壯性。在組織網(wǎng)絡拓撲時，縣調(diào)和集控站節(jié)點完全等同考慮。

接入層節(jié)點220kV變電站、供電所、生產(chǎn)部門節(jié)點設計為MCE或PE節(jié)點，作為整個網(wǎng)絡的末端接入，根據(jù)業(yè)務要求，MPLS VPN延伸到這些節(jié)點。變電站接入層節(jié)點設計方案為，配置1臺支持多VRF功能的中低端路由器，即MCE或PE路由器，提供多種業(yè)務網(wǎng)絡接入，這樣可以在接入層至核心層實現(xiàn)端到端的MPLS VPN業(yè)務。接入節(jié)點考慮雙鏈路保護，優(yōu)先考慮兩路不同方向光纜上聯(lián)至不同匯聚節(jié)點，不具備條件的，由于智能光網(wǎng)絡覆蓋了所有變電站，采用裸光纖直連至就近匯聚層節(jié)點，提供智能光網(wǎng)絡通道作為備用通道保護。供電所節(jié)點配置1臺支持多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。

3.業(yè)務劃分和局域網(wǎng)設計

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)絡互聯(lián)業(yè)務提供承載服務，即承載除電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務范圍外的所有網(wǎng)絡。根據(jù)信息數(shù)據(jù)的性質(zhì)及有關業(yè)務網(wǎng)絡設計要求，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)目前MPLS VPN規(guī)劃如下：

一是變電設備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)VPN，定位于安全3區(qū)，實時業(yè)務

二是變電站變電站遠方視頻輔助監(jiān)控VPN：定位于安全3區(qū)，實時業(yè)務，業(yè)務涉及省公司、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)，用于各級通信站點通信監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡互聯(lián)。

四是軟交換IP語音VPN，定位于安全3區(qū)，實時業(yè)務，涉及各電力生產(chǎn)、行政機構(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，連接員工辦公桌面計算機。

局域網(wǎng)節(jié)點設計1臺固定端口以太網(wǎng)交換機用于本地各種業(yè)務網(wǎng)絡接入，交換機分別與本地節(jié)點路由器以GE光口互聯(lián)，接入交換機只起二層業(yè)務，端口劃分為多個相隔離的VLAN，每個VLAN對應1個規(guī)劃好的VPN業(yè)務，交換機上聯(lián)接口起TRUNK，以太網(wǎng)幀透傳至節(jié)點路由器，并終結(jié)于與業(yè)務VPN相對應的VRF表，從而實現(xiàn)VLAN-MPLS VPN 對應。

4.網(wǎng)絡通道帶寬的配置

從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的層次劃分和網(wǎng)絡主要業(yè)務分析，由接入節(jié)點到匯聚節(jié)點，由匯聚節(jié)點到骨干節(jié)點，數(shù)據(jù)流量逐漸增大，對帶寬的需求也相應增加。

考慮每個變電站視頻監(jiān)控帶寬需求在10Mbit/s 左右，在采用MSTP以太網(wǎng)通道時，綜合考慮其他業(yè)務流量，接入層至集控站的網(wǎng)絡傳輸通道帶寬按不少于15Mbps配置。考慮到供電所接入節(jié)點這些行政機構(gòu)與地區(qū)局間難以預測的網(wǎng)絡流量，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光接入為基點考慮。

配置3臺監(jiān)控終端規(guī)劃，零散視頻終端4臺考慮，每臺16分屏，每個視頻流按H.264編碼、分辨率為512Kbit/s考慮，每個集控站作為匯聚點匯聚的視頻流峰值帶寬需求為80Mbit/s;當?shù)貐^(qū)視頻監(jiān)控中心對視頻流采用集中存儲的設計模式下，每個集控站匯聚的視頻流量可能超過100M，在發(fā)生鏈路故障，網(wǎng)絡工作與備份路由情況下，匯聚集控節(jié)點需轉(zhuǎn)發(fā)2-3倍正常情況下的流量，鑒于此，匯聚集控節(jié)點至地區(qū)骨干節(jié)點及它們之間的中繼帶寬設計在運行裸光纖上時，應優(yōu)選GE接口，采用MSTP時，盡量提高帶寬，以保證基本的網(wǎng)絡應用。

網(wǎng)絡管理系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡進行監(jiān)視、控制和維護管理，以提高網(wǎng)絡的有效性、利用率、安全性和可靠性。網(wǎng)絡管理系統(tǒng)由網(wǎng)管中心、網(wǎng)管單元、管理信息庫和網(wǎng)絡管理協(xié)議四部分組成。網(wǎng)管單元在每個節(jié)點執(zhí)行各項網(wǎng)絡管理任務，采集網(wǎng)絡資源信息，存儲本地相關數(shù)據(jù)并響應網(wǎng)管人員命令。管理信息庫（MIB）存放各種網(wǎng)絡管理信息的特征參數(shù)和邏輯結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡管理協(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之間的通信。網(wǎng)絡管理具有配置管理、性能管理、故障管理、流量管理和安全管理五大管理功能，同時必須具有MPLS VPN網(wǎng)絡管理功能。

參考文獻

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