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(shè)，已形成設(shè)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(yùn)行中出現(xiàn)一些問題，本文針對近年配電通信網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了詳細(xì)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(yùn)行的優(yōu)化方向提供了可靠依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 配電通信網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 優(yōu)化效果

一、網(wǎng)絡(luò)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(shè)，已形成較大規(guī)模。截止目前，已調(diào)試、并成功接入配網(wǎng)綜合網(wǎng)管的通信設(shè)備1700多臺。在配電通信網(wǎng)起步建設(shè)時(shí)，因缺少對未來通信網(wǎng)絡(luò)整體的建設(shè)規(guī)劃，采用了大二層環(huán)型組網(wǎng)方式，即同一片區(qū)內(nèi)，除匯聚交換機(jī)外的所有電房及變電站的配電網(wǎng)交換機(jī)，同處在一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的不合理性在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建、業(yè)務(wù)猛增的建設(shè)中逐漸凸顯出來，大二層環(huán)形組網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大到一定程度易引發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

1.2網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)

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(jī)光纖直連的方式組網(wǎng)，并組成多個(gè)手拉手環(huán)，最后通過伍仙門三層交換機(jī)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(gè)封閉的物理環(huán)組成的環(huán)套環(huán)的結(jié)構(gòu)，因此，在所有交換機(jī)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(wù)IP現(xiàn)狀

廣州配電通信網(wǎng)經(jīng)過多期建設(shè)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(shè)備業(yè)務(wù)IP分配以匯聚站點(diǎn)伍仙門變?yōu)橹行?，其中業(yè)務(wù)IP、網(wǎng)管IP段均分配多個(gè)C類地址，兩片區(qū)業(yè)務(wù)和網(wǎng)管網(wǎng)關(guān)均配置在伍仙門羅杰康三層交換機(jī)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(shè)，規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)了一些問題，通過對近幾年的配電通信網(wǎng)運(yùn)行情況分析，總結(jié)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(shè)如火如荼，規(guī)模越來越大，早期建設(shè)的大二層環(huán)型組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不盡合理，有可能引發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。由于前期建設(shè)中伍仙門片、泮塘片涉及變電站接入層交換機(jī)全部為二層交換機(jī)（電房也是二層交換機(jī)），造成整個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)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(guān)房）環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)有35個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常運(yùn)行上限的25個(gè)節(jié)點(diǎn)，一旦網(wǎng)絡(luò)有中斷、新設(shè)備接入等情況都將造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)抖動，甚至造成大規(guī)模業(yè)務(wù)中斷。

2、伍仙門片、泮塘片配電通信網(wǎng)接入網(wǎng)21個(gè)變電站，516間電房的配電自動化業(yè)務(wù)均通過伍仙門變?nèi)龑咏粨Q機(jī)（羅杰康）匯聚后到達(dá)核心層，且所有接入環(huán)路業(yè)務(wù)、網(wǎng)管網(wǎng)關(guān)均配置在該三層交換機(jī)上，存在單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

3、該片區(qū)配電通信網(wǎng)接入層呈環(huán)套環(huán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且經(jīng)歷多期建設(shè)，設(shè)備的VLAN配置和IP配置情況復(fù)雜。部分設(shè)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(gè)“手拉手”環(huán)內(nèi)配置多個(gè)業(yè)務(wù)VLAN或網(wǎng)管VLAN。

4、配電通信網(wǎng)經(jīng)過多批次基建項(xiàng)目建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，設(shè)備種類也越來越多，現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試時(shí)也是分人、分批調(diào)試，設(shè)備軟件版本也不一致，需要統(tǒng)一升級設(shè)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(diǎn)并非在匯聚層交換機(jī)上，某些子網(wǎng)甚至出現(xiàn)了多個(gè)根節(jié)點(diǎn)的狀況，造成網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。

三、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

3.1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前期準(zhǔn)備工作

（1）統(tǒng)計(jì)伍仙門片、泮塘片現(xiàn)有在網(wǎng)運(yùn)行的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備類型和數(shù)量；

（2）對統(tǒng)計(jì)出的設(shè)備逐點(diǎn)登錄，檢查配置的管理IP地址、業(yè)務(wù)IP地址，管理VLAN號，業(yè)務(wù)VLAN號，并對所有設(shè)備互聯(lián)端口廣播包流量進(jìn)行限制，防止網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴時(shí)設(shè)備因CPU使用率過高導(dǎo)致設(shè)備網(wǎng)管脫管。

（3）編制伍仙門片、泮塘片網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

（4）將兩片區(qū)根節(jié)點(diǎn)手動設(shè)定在伍仙門變?nèi)龑咏粨Q機(jī)上。

（5）新增泮塘變匯聚層設(shè)備（三層交換機(jī)），將泮塘片接入網(wǎng)業(yè)務(wù)及網(wǎng)管網(wǎng)關(guān)從伍仙門變?nèi)龑咏粨Q機(jī)上割接至泮塘變?nèi)龑咏粨Q機(jī)上，進(jìn)而分擔(dān)伍仙門匯聚點(diǎn)的壓力。

3.2網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期結(jié)果

3.2.1優(yōu)化步驟及實(shí)施計(jì)劃

a）伍仙門片接入網(wǎng)優(yōu)化計(jì)劃

為避免網(wǎng)絡(luò)調(diào)整過程出現(xiàn)大面積的配電網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷，伍仙門網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分為11個(gè)階段進(jìn)行調(diào)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(wù)調(diào)整時(shí)，未調(diào)整的業(yè)務(wù)從主用通道到達(dá)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(jī)，分配好業(yè)務(wù)VLAN、網(wǎng)管VLAN，新增接入段網(wǎng)關(guān)，且保證接入環(huán)內(nèi)業(yè)務(wù)的VLAN一致性。

b）泮塘片子網(wǎng)優(yōu)化計(jì)劃

為避免網(wǎng)絡(luò)調(diào)整過程出現(xiàn)大面積的配電網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷，泮塘片的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭澐郑譃?個(gè)階段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整，如圖2所示。

階段1：在泮塘變新增一臺三層交換機(jī)，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(wù)調(diào)整時(shí)，未調(diào)整的業(yè)務(wù)從主用通道到達(dá)配電自動化主站，新調(diào)整的業(yè)務(wù)可以從備用路由到達(dá)主站。

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

3.2.2優(yōu)化后預(yù)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(jì)劃實(shí)施網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作后，將得到如下預(yù)期效果：

1、網(wǎng)絡(luò)層次更加清晰。

將伍仙門片、泮塘片接入網(wǎng)內(nèi)變電站二層交換機(jī)全部用三層交換機(jī)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(luò)收斂時(shí)間，同時(shí)更好隔離廣播域。

2、避免單點(diǎn)故障。

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

3、接入環(huán)設(shè)備的VLAN和IP更清晰。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，“手拉手”接入網(wǎng)內(nèi)每一個(gè)二層環(huán)均配置一個(gè)業(yè)務(wù)VLAN，一個(gè)網(wǎng)管VLAN，一個(gè)業(yè)務(wù)IP段，一個(gè)網(wǎng)管IP段，業(yè)務(wù)、網(wǎng)管網(wǎng)關(guān)配置于站內(nèi)三層交換機(jī)（VRRP技術(shù)，虛擬網(wǎng)關(guān)）上。

4、新增匯聚站點(diǎn)，減小單個(gè)匯聚點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行壓力。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前，伍仙門片、泮塘片所有業(yè)務(wù)經(jīng)過伍仙門一臺三層交換機(jī)匯聚后到達(dá)核心網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，新增泮塘變匯聚點(diǎn)，把原伍仙門下掛的“黃沙變、龍津變、西關(guān)變、金花變、源溪變、三元里變”配電自動化業(yè)務(wù)割接到泮塘變?nèi)龑咏粨Q機(jī)，從而減輕了伍仙門匯聚設(shè)備的運(yùn)行壓力。

5、限制端口廣播包流量，防止設(shè)備脫管。

對所有設(shè)備互聯(lián)端口廣播包流量進(jìn)行限制，防止網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴時(shí)設(shè)備因CPU使用率過高導(dǎo)致設(shè)備網(wǎng)管脫管。同時(shí)對網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行設(shè)備配置進(jìn)行梳理，關(guān)閉未使用的端口，避免因現(xiàn)場人員誤接入引起的網(wǎng)絡(luò)抖動。

四、結(jié)語

通過對原伍仙門片接入網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生廣播風(fēng)暴的原因分析，對接入網(wǎng)交換機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)和故障情況進(jìn)行反復(fù)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(luò)優(yōu)化技術(shù)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(jī)設(shè)備，對在運(yùn)行的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)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(dá)到較大提升，為后續(xù)配電通信網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)維提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。