電力通信綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的建網(wǎng)技術(shù)

摘 要 在電力通信系統(tǒng)中，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)主要承載電力企業(yè)的管理信息業(yè)務(wù)。隨著電力通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，以光纜為主的光纖通信系統(tǒng)覆蓋面不斷增大。在這種背景下，地市供電局的新建綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)可以選擇的技術(shù)也變得更多。本文圍繞新建數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)計(jì)階段需要考慮的問題，重點(diǎn)探討了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由協(xié)議的選擇以及標(biāo)簽協(xié)議等方面內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】拓?fù)?路由 標(biāo)簽

電力通信系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，是電網(wǎng)管理信息大區(qū)的一部分。一個(gè)健壯的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)可以有效支持電網(wǎng)生產(chǎn)、用戶營(yíng)銷、企業(yè)自動(dòng)化辦公等業(yè)務(wù)，對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展會(huì)起到很好的推動(dòng)作用。隨著地市局通信光纜網(wǎng)的快速發(fā)展，通信系統(tǒng)的承載介質(zhì)也基本實(shí)現(xiàn)了光纖化。本文以地市局綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目為例，首先列舉了幾種符合電力通信系統(tǒng)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，并進(jìn)行對(duì)比分析得出一種最為合適組網(wǎng)方式；然后簡(jiǎn)單分析以太網(wǎng)若干路由技術(shù)，討論出最適合的路由技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；最后簡(jiǎn)單介紹標(biāo)簽技術(shù)，指出其在數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)中的重要性。

1 組網(wǎng)技術(shù)選擇

1.1 SDH/MSTP或協(xié)議轉(zhuǎn)換器組網(wǎng)

變電站的網(wǎng)絡(luò)覆蓋一般采用這種方式。由于變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了SDH網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，在此基礎(chǔ)上的的網(wǎng)絡(luò)覆蓋可以采取兩種方式：一是通過MSTP技術(shù)，通過捆綁多個(gè)2M時(shí)隙的方式建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌欢窃趥鬏斁W(wǎng)兩端直接2M落地，通過加裝協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)形式組網(wǎng)。

由于傳輸網(wǎng)的SNCP保護(hù)功能，這兩種拓?fù)浣M網(wǎng)方式可靠性高。但也存在以下不足：

（1）一些數(shù)據(jù)設(shè)備的一些組網(wǎng)協(xié)議不能通過傳輸網(wǎng)通道傳輸；

（2）由于傳輸網(wǎng)一般提供的帶寬有限，不能滿足管理信息業(yè)務(wù)的大容量、大帶寬需求；

（3）新數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的并網(wǎng)依賴傳輸網(wǎng)提供的資源。

1.2 RPR組網(wǎng)

供電營(yíng)業(yè)廳一般采用這種方式。由于供電營(yíng)業(yè)廳直接面向社會(huì)公眾，對(duì)信息系統(tǒng)的帶寬和可靠性有較高要求，同時(shí)由于營(yíng)業(yè)廳一般不部署SDH設(shè)備，因此RPR技術(shù)在營(yíng)業(yè)廳網(wǎng)絡(luò)上得到充分運(yùn)用。RPR網(wǎng)絡(luò)可以提供快速而穩(wěn)健的自愈能力，可在50ms內(nèi)完成自動(dòng)保護(hù)倒換。

但是由于營(yíng)業(yè)廳之間往往相距較遠(yuǎn)，一般不會(huì)建立直連的光纜，因此分局間的RPR光纖環(huán)網(wǎng)通道會(huì)占用變電站的纖芯資源。一旦RPR環(huán)網(wǎng)成成規(guī)模，變電站的纖芯資源就不夠了。另外RPR的環(huán)形組網(wǎng)模式網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容能力不強(qiáng)，新設(shè)備不容易并網(wǎng)。

1.3 光纖直連組網(wǎng)

隨著地市局通信光纜網(wǎng)的快速發(fā)展，光纖通信網(wǎng)基本完全覆蓋供電局的變電站、營(yíng)業(yè)廳等機(jī)構(gòu)。同時(shí)由于多光口交換機(jī)成本已經(jīng)足夠低，因此可以采用光纖直連方式實(shí)現(xiàn)拓?fù)溥B接。另外，由于現(xiàn)代化的企業(yè)管理需求以及電力生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求日益提升，越靠近核心層帶寬需求越高，一般來說核心層網(wǎng)絡(luò)要10G鏈路才能滿足需求，而光纖組網(wǎng)可以很好滿足帶寬要求；由于光纜路由足夠豐富，可以保證每個(gè)設(shè)備有兩個(gè)以上不同光方向，從而彌補(bǔ)了沒有自動(dòng)保護(hù)機(jī)制的缺陷，提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。綜上所述，目前在地市局范圍內(nèi)采用光纖直連方式組網(wǎng)最為合適。

2 路由協(xié)議選擇

路由協(xié)議分內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）兩類，前者應(yīng)用于一個(gè)AS域內(nèi)，后者應(yīng)用與不同AS間。

2.1 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

IGP在網(wǎng)絡(luò)中起著連通骨干、路徑選擇和自動(dòng)路由迂回的作用。IGP有RIP、RIPv2、IGRP、EIGRP等協(xié)議，RIP、RIPv2不適合大型網(wǎng)絡(luò)；IGRP、EIGRP是思科公司私有協(xié)議，不具備推廣價(jià)值。目前，可以用于大規(guī)模的ISP同時(shí)又基于標(biāo)準(zhǔn)的IGP的路由協(xié)議有OSPF和ISIS。

OSPF、IS-IS都是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，都適應(yīng)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。OSPF采用增量更新方式，對(duì)設(shè)備CPU、內(nèi)存負(fù)擔(dān)??；采用組播形式收發(fā)報(bào)文，這樣可以減少對(duì)其它不運(yùn)行OSPF路由器的影響；OSPF同域內(nèi)的路由器共享相同的路由表，可以減少網(wǎng)絡(luò)泛洪。IS-IS協(xié)議中，IS路由器負(fù)責(zé)交換基于鏈路開銷的路由信息并決定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。IS-IS與OSPF類似，但由于IS-IS路由協(xié)議多用于ISP運(yùn)營(yíng)商，企業(yè)網(wǎng)用戶不熟悉，因此建議使用OSPF協(xié)議。

2.2 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

EGP是一種自治系統(tǒng)間的動(dòng)態(tài)路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議。由于供電局需要與省公司綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行通信，因此存在AS域間的通信。因此必須配置EGP協(xié)議。目前使用最多的EGP協(xié)議為BGP協(xié)議。省網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個(gè)有機(jī)整體，各地市中日益增加的路由表會(huì)導(dǎo)致自治區(qū)域間路由信息的交換量越來越大，從而影響整個(gè)省級(jí)網(wǎng)絡(luò)的性能。而BGP協(xié)議支持無類型的區(qū)域間路由CIDR，并帶有豐富的路由屬性，因此可以有效的減少日益增大的路由表。BGP協(xié)議又分IBGP、EBGP。IBGP在AS系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)，主要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入IGP路由；EBGP在ASBR上，應(yīng)用于不同AS之間，通過多種屬性，實(shí)現(xiàn)路由在不同AS域間的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 路由反射器

由于IBGP路由器之間需要建立邏輯上的鄰居，這就要求網(wǎng)絡(luò)上啟用IBGP的路由器具有全網(wǎng)狀（full-mesh）的結(jié)構(gòu)。但是由于物理上全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)造成變電站大量的纖芯資源浪費(fèi)。為解決AS域內(nèi)各IBGP節(jié)點(diǎn)的全連接問題，需要啟用路由反射器（RR）的功能。在網(wǎng)絡(luò)中選擇2到3臺(tái)路由器，使其成為路由反射器，所有IBGP路由器均與RR路由器建立鄰居關(guān)系，這樣全網(wǎng)中的IBGP路由器就可以通過RR學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)路由。RR運(yùn)用將會(huì)使的網(wǎng)絡(luò)路由更加優(yōu)化、擴(kuò)展更加方便、靈活。

3 MPLS-VPN技術(shù)概論

上世紀(jì)90年代思科公司最先提出標(biāo)簽交換技術(shù)，發(fā)展至今成為MPLS技術(shù)。由于只靠路由協(xié)議不能滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、安全、服務(wù)質(zhì)量的要求，數(shù)據(jù)網(wǎng)還要MPLS標(biāo)簽技術(shù)進(jìn)行完善。MPLS技術(shù)，即在SDH交換上結(jié)合了路由交換功能。數(shù)據(jù)包通過虛擬電路來傳送，在數(shù)據(jù)鏈結(jié)層，MPLS只須執(zhí)行硬件式交換，它的體系整合了IP選擇路徑與二層交換標(biāo)記，因而有效地解決了互聯(lián)網(wǎng)路由的問題，使數(shù)據(jù)包傳送的延遲時(shí)間大大減短，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)暮艽蟪潭鹊乃俣?，更好的傳送語音和視頻的業(yè)務(wù)。MPLS網(wǎng)絡(luò)由核心部分的LSR（標(biāo)簽路由交換設(shè)備）、邊緣部分的LER（標(biāo)簽邊緣路由交換設(shè)備）組成。

另外，出于網(wǎng)絡(luò)安全的考慮，以及對(duì)不同業(yè)務(wù)的管理的需要，需要在數(shù)據(jù)網(wǎng)中采用VPN技術(shù)。例如在地市局的網(wǎng)絡(luò)中一般存在OA_VPN和IDC_VPN，一個(gè)用作辦公自動(dòng)化業(yè)務(wù)，一個(gè)用于信息中心服務(wù)器集群業(yè)務(wù)。由于不同VPN之間無法通信，因此通過部署VPN，可以在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流量的有效邏輯隔離。形成一個(gè)的安全、穩(wěn)定的隧道。

MPLS-VPN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)MPLS技術(shù)與VPN技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。在MPLS-VPN網(wǎng)絡(luò)中，路由器的角色分為三種：分別是CE、PE和P路由器。作為骨干路由器的P路由器，負(fù)責(zé)VPN分組外層標(biāo)簽交換；PE路由器作為邊界路由器，存儲(chǔ)全局路由表和VRF（VPN路由轉(zhuǎn)發(fā)表），VRF中存儲(chǔ)著VPN路由條目，全局路由表中存著內(nèi)部路有條目；作為客戶端路由器的CE路又器，將一個(gè)VPN分組轉(zhuǎn)發(fā)給入PE路山器后，PE路由器查詢發(fā)起方VPN對(duì)應(yīng)的VRF表，從VRF表中得到唯一對(duì)應(yīng)的VPN標(biāo)簽和下一跳出口PE路由器地址。出PE路由器依據(jù)內(nèi)層標(biāo)簽査找到對(duì)應(yīng)的出口之后，將VPN分組上的標(biāo)簽刪除，將剔出標(biāo)簽的VPN分組轉(zhuǎn)發(fā)給正確的用戶端CE路由器，CE路由器將根據(jù)自身路由表將分組轉(zhuǎn)發(fā)到正確的目的地址。

在MPLS-VPN網(wǎng)絡(luò)中，BGP路由協(xié)議得到了擴(kuò)展。擴(kuò)展后的BGP協(xié)議成為MP-BGP協(xié)議，被應(yīng)用于PE路由器之間，用來傳送VPN的路由信息以及相應(yīng)的內(nèi)層標(biāo)簽（VPN的標(biāo)簽）；而PE路由器與P路由器之間，則采用IGP協(xié)議交互路由信息進(jìn)行路由決策，完成路由信息與外層標(biāo)簽（MPLS標(biāo)簽）的綁定。

4 結(jié)束語

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)是電力通信專網(wǎng)的重要組成部分，它可以有效支持企業(yè)生產(chǎn)、辦公智能化發(fā)展。在地市局對(duì)現(xiàn)有綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)，考慮到業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)帶寬需求的因素，建議采用裸光纖配交換機(jī)直連的方式組網(wǎng)；在選擇路由協(xié)議時(shí)，需要遵照網(wǎng)、省公司統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，建議采用OSPF作為IGP路由協(xié)議，采用BGP作為EGP路由協(xié)議；同時(shí)，通過配置MPLS-VPN、擴(kuò)展BGP路由協(xié)議等方式，加快數(shù)據(jù)報(bào)文的交換，使數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、安全、服務(wù)質(zhì)量的要求。

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作者簡(jiǎn)介

黃學(xué)勁（1987-），湖南省人?，F(xiàn)為廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局工程師，主要從事電力系統(tǒng)通信方面的工作。

作者單位

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局 廣東省東莞市 523000