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

電力信息網(wǎng)絡雙通道故障自動探測策略探究

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

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，其會在遇到故障時自動倒換通道。但在實際情況中，很多故障的發(fā)生不能有效識別和倒換，為信息網(wǎng)絡的可靠性造成影響。因此，本文對幾種主要電力信息網(wǎng)絡雙通道故障自動探測技術特征進行分析，并提出故障檢測和保護的應用方案。

電力信息；網(wǎng)絡雙通道；故障自動探測

光傳輸鏈路是電力企業(yè)具有的豐富資源，并廣泛應用了光傳輸以太鏈。信息網(wǎng)絡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)絡存在的問題

主備優(yōu)先級的控制通過廣域網(wǎng)和信息網(wǎng)絡之間的兩臺邊界路由器（H3C SR2 H3C HR1），經(jīng)過開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議設置cost值。對于信息網(wǎng)絡而言，其不能有效保證Ethernet接口的故障檢測，特別是以以太鏈經(jīng)過傳送一些設備時，網(wǎng)絡設備的狀態(tài)不能被鏈路狀態(tài)反映出來。

同時，靜態(tài)路由具有高效、穩(wěn)定和安全的特點，能在接入路由之核心路由的級聯(lián)很好的適用，其缺陷是反映網(wǎng)絡動態(tài)變化的能力較差。缺省路由是SR1存在的問題，當中斷上級的遠端鏈路時，由于光傳輸設備的問題，導致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.常見故障自動探測策略

■2.1 BFD技術

雙向轉發(fā)檢測是一種獨立于上層應用程序的通用協(xié)議，和通道類型無關，通過對簡單hello機制的應用，便能進行故障的快速檢測，并可以實現(xiàn)毫秒級。同時，雙向轉發(fā)監(jiān)測是基于上層協(xié)議形成的BFD對話，其機制不實現(xiàn)自己的發(fā)現(xiàn)。通過接收雙向轉發(fā)檢測的發(fā)送和接收，對雙方的狀態(tài)進行判斷，并對發(fā)生的故障進行判斷，其機理相似于光傳輸中的“LOS”信號。

雙向轉發(fā)檢測的特點主要有幾點，第一是單跳檢測的有效時限，并能進行多跳檢測；第二是能夠按照實際需求設置檢測周期；第三是和多種上層協(xié)議進行聯(lián)合使用。

聯(lián)合使用快速重路由和雙向轉發(fā)檢測。在網(wǎng)絡結構比較復雜，或者比較大規(guī)模的網(wǎng)絡時，一旦有故障發(fā)生，路由會在收斂和計算方面耗費很長時間。網(wǎng)絡中指定的備份路由是FRR，其能在發(fā)生故障時實現(xiàn)快速的切換。而將雙向轉發(fā)檢測和FRR進行聯(lián)合使用，不僅能夠讓網(wǎng)絡故障的響應時間大大提升，還能有效降低故障時間。

聯(lián)合使用內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議和雙向轉發(fā)檢測。通常情況下，ISIS需要一秒鐘時間來檢測故障，OSPE需要兩秒的時間來進行故障檢測。而將OSPF、ISIS與BFD快速故障檢測進行聯(lián)動，能夠有效實現(xiàn)毫秒級的故障檢測時間。

圖1 雙向轉發(fā)檢測示意圖

將雙向轉發(fā)檢測部署到網(wǎng)絡邊緣。主干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡的互聯(lián)，其一般需要兩臺路由器設備或兩臺出口交換機，要保證雙出口網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，則需要通過VRRP來實現(xiàn)。如果雙出口鏈路狀態(tài)通過BFD來進行探測，其將避免VRRP自身感知鏈路故障的這個階段，不僅節(jié)省了相應的時間，還能將故障倒換通過雙向轉發(fā)檢測聯(lián)動VRRP而快速實現(xiàn)。

一旦雙向轉發(fā)檢測出現(xiàn)故障，其會顯示幾種情況，第一是拆除鄰居會話；第二是監(jiān)測會話中的鏈路故障或設備；第三是將鄰居不可達的信息通知到本地上層協(xié)議；第四是中止上層協(xié)議鄰居關系，待到條件具備時啟動備用路徑。

■2.2 NQA技術

H3C等系列設備適合使用網(wǎng)絡質(zhì)量分析，其能實現(xiàn)多方面性能的監(jiān)測，第一是網(wǎng)絡時延；第二是網(wǎng)絡抖動；第三是網(wǎng)絡丟包率等。通過周期發(fā)送測試報文，能夠保證服務質(zhì)量，及網(wǎng)絡狀態(tài)的有效測量，將真實的網(wǎng)絡質(zhì)量系列參數(shù)提供給用戶。同時，網(wǎng)絡質(zhì)量分析能夠和TRACK實現(xiàn)有效的聯(lián)動，向TRACK反饋自身監(jiān)測到的信息，促使應用程序和TRACK產(chǎn)生聯(lián)動，以快速的反應網(wǎng)絡狀態(tài)變化。不僅如此，網(wǎng)絡質(zhì)量分析能夠實現(xiàn)對多種網(wǎng)絡測試類型的支持，包括并發(fā)的多測試組，如TCP和ICMP-echo等。目前，網(wǎng)絡質(zhì)量分析已經(jīng)和多種應用程序實現(xiàn)了聯(lián)動，其中包括靜態(tài)路由和VRRP等。

■2.3 IP SLA技術

通常情況下，Cisco設備會應用到互聯(lián)網(wǎng)服務等級協(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，其屬于一種主動網(wǎng)絡測量手段，能實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，并能采取定期測試的方法。另外，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡等級協(xié)議能和Cisco Track實現(xiàn)聯(lián)動。IP SLA探測的結果通過TRACK影響到浮動靜態(tài)路由、PBR和熱備份路由協(xié)議等，以快速實現(xiàn)故障的切換。

■2.4 TRACK技術

該技術的作用主要是聯(lián)動功能的實現(xiàn)。監(jiān)測模塊和應用模塊的應用橋梁需要通過TRACK聯(lián)動功能來實現(xiàn)。如在NQA、TRACK和靜態(tài)路由之間進行聯(lián)動建立。如果靜態(tài)路由被NQA監(jiān)測到不可達下一跳地址時，TRACK會被立即觸發(fā)，并將靜態(tài)路由條目設為無效。這種聯(lián)動方式的實現(xiàn)，能夠保證實時判斷靜態(tài)路由有效性，避免靜態(tài)路由無動態(tài)反應能力存在的缺陷。

3.故障檢測和保護的應用辦法

基于電力網(wǎng)絡信息中存在的問題，想要準確進行其雙通道故障的探測，則需要將Track+NQA+靜態(tài)路由的方式采用到SR1上，當中斷主通道側光傳輸以太鏈路時，即使UP存在于G1/0/0，但經(jīng)過分析，IP:10.B.B.B并不可達。此時失效SR1缺省路由，實現(xiàn)備通道的倒換。雖然在主通道產(chǎn)生故障時，發(fā)送的數(shù)據(jù)會立即倒換至備用通道，但通過對下發(fā)缺省路由的合理采用，其能夠在整個OSPF域中實現(xiàn)缺省路由通告。所以，在最初進行電力信息網(wǎng)絡的設計時，一定要結合當時的運行情況，對鏈路條件進行全面考察和科學分析，如當大量光傳輸設備存在于網(wǎng)絡鏈路時，不能過于依賴輔助的探測方法，而需要先對動態(tài)路由協(xié)議組網(wǎng)進行考慮和采用，才能進一步提升其運行可靠性。基于這個問題，能夠通過OSPF協(xié)議的改變，并和BFD實現(xiàn)聯(lián)動，才能將問題妥善的解決。

4.結束語

總而言之，電力信息網(wǎng)絡的安全運行想要得到有效保證，需要建立在信息網(wǎng)絡雙出口故障自動倒換的基礎上。但在網(wǎng)絡組網(wǎng)的進行過程中，網(wǎng)絡工程師更加信賴自己的以往經(jīng)驗和方法，沒有對故障倒換進行全面的測試。所以，根據(jù)我國電力事業(yè)的發(fā)展需求，在初步進行網(wǎng)絡設計時，一定要對設備條件和鏈路進行全面的考察，嚴格檢測各個環(huán)節(jié)，以及及時改正不足之處，并根據(jù)實際情況來完善網(wǎng)絡設計，才能提高電力信息網(wǎng)絡雙通道出現(xiàn)故障時的準確性，最終提升其自動化探測水平。

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