基于縱向虛擬化技術(shù)的變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

何爽

摘要：構(gòu)建真實(shí)環(huán)境相近的虛擬變電站系統(tǒng)，將各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合測(cè)試，可以為相關(guān)設(shè)計(jì)、規(guī)劃以及決策等相關(guān)部門(mén)提供必要的參考與依據(jù)，這無(wú)疑都會(huì)有效的推動(dòng)電力工程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的質(zhì)量與效果。因?yàn)樵趯?shí)際中必須要合理的應(yīng)用各種技術(shù)手段，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)此文章主要對(duì)基于縱向虛擬化技術(shù)的變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：基于縱向虛擬化技術(shù)；變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）10-0169-02

1 基于縱向虛擬化技術(shù)的變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本概念

1.1 縱向虛擬化技術(shù)設(shè)備角色

（1）S VF-Parent，縱向虛擬化技術(shù)管理系統(tǒng)中的控制器，也可以稱(chēng)之為控制設(shè)備，其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著集中控制以及管理的作用，也是整個(gè)業(yè)務(wù)集中的配置點(diǎn)。在常規(guī)狀況之下就是接入用戶(hù)的三層網(wǎng)關(guān)，其中S VF-Parent在實(shí)際中可以是單機(jī)模式也可以是CSS/CSS2以及iStack堆疊方式。

（2）S VF-Client，在縱向虛擬化技術(shù)管理系統(tǒng)中的接入設(shè)備主要就是有線接入交換機(jī)以及無(wú)線APo AS兩種方式，可以將其劃分為一級(jí)以及二級(jí)的AS。而直接與S VF-Parent進(jìn)行連接的AS就是一級(jí)AS，與其相連的AS則是二級(jí)AS。

1.2 縱向虛擬化技術(shù)端口角色

（1）混堆口，S VF-Parent與一級(jí)AS、一級(jí)AS以及二級(jí)AS之間的互聯(lián)口，可以稱(chēng)之為Fabric-port混堆口。在實(shí)際中為了保障整個(gè)設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)寬帶以及鏈路的穩(wěn)定性以及可靠性，就要保障其數(shù)量保障在兩個(gè)或者兩個(gè)之上。S VF-Parent的框式單板面板接口以及S5720HI面板接口在實(shí)踐中均可作為混堆口，其中在AS作為S VF-Client的時(shí)候，可以將面板最后的2個(gè)或者4個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口作為上行混堆口，而AS的插卡接口也可以作為上行混堆口。AS單機(jī)面板口的加插卡口在實(shí)際中上行混堆口最多為6個(gè)，而AS堆疊的上行混堆口最多為8個(gè)。

（2）用戶(hù)側(cè)端口，邊緣設(shè)備與用戶(hù)接口進(jìn)行有效的鏈接，就可以連接有線終端以及無(wú)線端。

2 基于縱向虛擬化技術(shù)的拓?fù)浼斑B接規(guī)則

縱向虛擬化技術(shù)管理系統(tǒng)在實(shí)際中只支持樹(shù)形的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式，而S VF-Parent在實(shí)際中則可以管理兩層AS設(shè)備，而其在其每層中均可接入無(wú)線的AP以及有線的客戶(hù)端。在縱向虛擬化技術(shù)與無(wú)線組網(wǎng)的融合中，框式X1E單板以及盒式S5720HI均支持AP的接入方式。

縱向虛擬化技術(shù)在實(shí)際中支持穿透中間的二層網(wǎng)絡(luò)，可管理一層AS ，同時(shí)在 AS上則可以有效的連接AP以及有線終端，可以通過(guò)第三方設(shè)備穿透設(shè)備。而其中間的二層網(wǎng)絡(luò)上行必須要配置聚合口以及S VF-Parent的混堆口互聯(lián)方式，中間的二層網(wǎng)絡(luò)的下行口以及AS也必須要配置聚合口的互聯(lián)方式，其上下行聚合口均必須要配置管理VLAN以及數(shù)據(jù)VLAN，同時(shí)必須要保障S VF-Parent以及AS的二層網(wǎng)絡(luò)的互通性，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)其進(jìn)行配置。S VF-Parent以及S VF-Client之間在含有第三方的一些二層設(shè)備的時(shí)候，拓?fù)涫菬o(wú)法精準(zhǔn)的顯示連接的端口的，其中與其相連接的S VF-Parent混堆口會(huì)顯示其連接狀態(tài)為虛連接。

3 變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一設(shè)備管理

3.1 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)

在S VF-Parent設(shè)備中配置管理VLAN以及VLAN的IP地址池。并且指定其與一級(jí)的AS進(jìn)行連接的下行混堆口。一級(jí)AS在實(shí)際中主要就是通過(guò)空配置的方式開(kāi)展作業(yè)，無(wú)需管理人員對(duì)其進(jìn)行額外的配置操作，在進(jìn)行一級(jí)AS的連接操作過(guò)程中，ASDP探測(cè)與其連接的AS，然后在利用ASDP協(xié)商交互的方式監(jiān)測(cè)其正確性，如果其連線出現(xiàn)錯(cuò)誤的提示并且警告，則意味則錯(cuò)誤連接端口。若連線正確就會(huì)導(dǎo)致管理VLAN會(huì)自動(dòng)在混堆口上添加，同時(shí)AS上連混堆口也會(huì)自動(dòng)聚合的，無(wú)需通過(guò)人為的方式指定操作，這樣就完成了二層互通。

縱向虛擬化技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)際中會(huì)逐層的發(fā)現(xiàn)AS設(shè)備，其順序就是先一級(jí)AS，然后為二級(jí)AS，最多為兩層，就會(huì)實(shí)現(xiàn)壓縮網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的既定目標(biāo)。AS用戶(hù)側(cè)端口在實(shí)際中可以進(jìn)AP的連接，同時(shí) AP也是縱向虛擬化技術(shù)管理范圍之內(nèi)，在實(shí)際中把管理VLAN加入到連接AP的相關(guān)用戶(hù)側(cè)端口，然后AP就會(huì)基于S VF-Parent獲取相關(guān)IP地址，這樣AP就會(huì)與S VF-Parent構(gòu)建CAPWAP的控制隧道，然后在通過(guò)S VF-Parent對(duì)其進(jìn)行注冊(cè)。

3.2 拓?fù)涫占?/p>

縱向虛擬化技術(shù)系統(tǒng)利用ASDP協(xié)議在完成S VF-Client的發(fā)現(xiàn)之后，S VF-Parent以及S V F-Client就會(huì)實(shí)現(xiàn)二層鏈路的互通鏈接，而S VF-Parent以及相關(guān)AS自動(dòng)構(gòu)建了CAPWAP控制隧道。在AS以及其臨近設(shè)備的端口與UP進(jìn)行鏈接就可以利用標(biāo)準(zhǔn)的LLDP協(xié)議發(fā)現(xiàn)相關(guān)互聯(lián)信息，并且保存。在S VF-Client通過(guò)S VF-Parent注冊(cè)成功后，S VF-Parent就會(huì)通過(guò)私有LBNT協(xié)議進(jìn)行AS的鄰居信息收集，繼而計(jì)算整網(wǎng)的實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.3 設(shè)備集中管理

S VF-Parent以及AS利用CAPWAP隧道進(jìn)行控制信息的交互，S VF-Parent對(duì)AS進(jìn)行集中的管理以及控制。AS在S VF-Parent注冊(cè)成功之后，就會(huì)判斷是否要進(jìn)行版本的升級(jí)以及補(bǔ)丁文件的下載，縱向虛擬化技術(shù)系統(tǒng)就可以進(jìn)行批量的版本/補(bǔ)丁升級(jí)處理，也對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行集中的處理以及配置。

在S VF-Parent中可以對(duì)AS設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)一的查詢(xún)，了解各項(xiàng)信息內(nèi)容，同時(shí)AS也主動(dòng)通過(guò)S VF-Parent上報(bào)各種關(guān)鍵維護(hù)信息，這樣就會(huì)給管理工作的開(kāi)展以及集中監(jiān)控奠定基礎(chǔ)，提升了工作的便捷性。endprint

3.4 預(yù)配置

縱向虛擬化技術(shù)管理系統(tǒng)在實(shí)踐中，對(duì)新加入的AS主要就是零配置，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用目的。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)管理員在實(shí)際中將要接入AS的MAC地址，通過(guò)S VF-Parent對(duì)其進(jìn)行提前配置，在接入的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)的下發(fā)配置，可以有效的提升整體的工作效率。

4 變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一配置

縱向虛擬化技術(shù)配置模板在實(shí)際中可以對(duì)接入設(shè)備進(jìn)行集中的批量管理與配置，在實(shí)際中并不需要對(duì)每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行重復(fù)的配置。這樣可以有效的減少工作量，同時(shí)相同的配置模板在實(shí)際中可以下發(fā)多個(gè)AS之上，而一個(gè)AS上也下發(fā)不同的配置模板，可以在根本上提升客戶(hù)的體驗(yàn)度。

配置模板在實(shí)際中主要就涵蓋了網(wǎng)絡(luò)管理模板以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模板兩種。其中網(wǎng)絡(luò)管理模板的主要目的就是管理以及維護(hù)S VF-Client設(shè)備。而業(yè)務(wù)模板則可以劃分為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)以及接入業(yè)務(wù)三種方式，其主要的作用就是用戶(hù)接入以及安全防護(hù)。

5 變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一用戶(hù)管理

5.1 策略聯(lián)動(dòng)

交換機(jī)支持策略聯(lián)動(dòng)功能，此種方式在實(shí)際中不但可以單獨(dú)應(yīng)用也可以通過(guò)縱向虛擬化技術(shù)進(jìn)行疊加使用。在控制設(shè)備中對(duì)相關(guān)用戶(hù)進(jìn)行統(tǒng)一的認(rèn)證，在其認(rèn)證成功之后咋對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)的策略授權(quán)，相關(guān)用戶(hù)策略就可以下發(fā)到控制設(shè)備的本地執(zhí)行之中，這樣就可以將控制設(shè)備與遠(yuǎn)端接入設(shè)備進(jìn)行鏈接并且執(zhí)行。在實(shí)踐中為了加強(qiáng)縱向虛擬化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全性，就要對(duì)用戶(hù)的流量進(jìn)行精細(xì)化的管理，在縱向虛擬化技術(shù)系統(tǒng)中可以通過(guò)策略聯(lián)動(dòng)功能的部署，通過(guò)S VF-Parent對(duì)其進(jìn)行集中的認(rèn)證以及授權(quán)，策略執(zhí)行點(diǎn)主要就是在S VF-Parent之上，將其稱(chēng)為本地授權(quán)，而執(zhí)行點(diǎn)要是位于S VF-Client之上，則就稱(chēng)為遠(yuǎn)端授權(quán)。在相同的縱向虛擬化技術(shù)系統(tǒng)中，管理員基于實(shí)際的狀況靈活的部署本地授權(quán)以及遠(yuǎn)端授權(quán)方式。其中，遠(yuǎn)端授權(quán)主要就是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的開(kāi)關(guān)控制點(diǎn)；而本地授權(quán)則可以在動(dòng)態(tài)的下發(fā)UCL， ACL， CAR， Priority等相關(guān)策略命令，主要就是在細(xì)化的用戶(hù)訪問(wèn)策略控制以及流量控制等相關(guān)范圍中應(yīng)用。

在縱向的虛擬化技術(shù)部署策略聯(lián)動(dòng)功能之后，用戶(hù)在沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)證之前接入端口是受到控制管理的，可以配置免認(rèn)證的規(guī)則free-rule訪問(wèn)，例如DHCP/Radius/portal/eSight等一些基礎(chǔ)的服務(wù)器，同時(shí)其訪問(wèn)其他用戶(hù)的信息以及網(wǎng)絡(luò)側(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)文是不可以對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。如果用戶(hù)通過(guò)認(rèn)證，那么S VF-Parent就會(huì)利用CAPWAP控制隧道就會(huì)通知并且放開(kāi)AS的接入端口數(shù)據(jù)，明確其具體的轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)限，這樣一些通過(guò)認(rèn)證并且上線的新用戶(hù)就會(huì)獲得對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限，可以有效的避免一些沒(méi)有通過(guò)認(rèn)證的用戶(hù)直接的接入到二層網(wǎng)絡(luò)中對(duì)其進(jìn)行橫向的互訪操作。如果在S VF-Parent中部署了本地的授權(quán)，流量到S VF-Parent上轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候就會(huì)獲得較為細(xì)化的訪問(wèn)策略，就要對(duì)不同的用戶(hù)進(jìn)行精細(xì)化的管理操作。

5.2 用戶(hù)信息集中的查詢(xún)

有線以及無(wú)線用戶(hù)在實(shí)際中可以通過(guò)S VF-Parent進(jìn)行集中的認(rèn)證以及授權(quán)處理，其認(rèn)證點(diǎn)以及策略點(diǎn)就會(huì)高度的統(tǒng)一，并且無(wú)需對(duì)其進(jìn)行分散的管理操作，在S VF-Parent之上可以對(duì)全部的AS以及AP接入用戶(hù)信息進(jìn)行查詢(xún)，有線用戶(hù)就會(huì)顯示其具體的接入設(shè)備以及相關(guān)端口號(hào)，而無(wú)線用戶(hù)則就會(huì)顯示其接入的相關(guān)AP設(shè)備。

6 變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)原理

縱向虛擬化技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)際中具有相對(duì)較為完善的二/三層轉(zhuǎn)發(fā)能力，而S VF-Parent則可以做二/三層的轉(zhuǎn)發(fā)處理，其中S VF-Client可以在系統(tǒng)中進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)的相關(guān)處理操作。如果S VF-Client在進(jìn)行待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的處理過(guò)程中，在收到文件之后通過(guò)本機(jī)查找轉(zhuǎn)發(fā)表得到報(bào)文的出接口，在對(duì)其進(jìn)行發(fā)送。二層報(bào)文在實(shí)際中可以通過(guò)本地方式進(jìn)行直接的轉(zhuǎn)發(fā)，而三層的報(bào)文則要通過(guò)S VF-Parent的查三層轉(zhuǎn)發(fā)表對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送?？v向虛擬化技術(shù)在實(shí)際中主要就是支持分布式以及集中式兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式。

6.1 分布式轉(zhuǎn)發(fā)方式

就是在不同的設(shè)備中通過(guò)本地查找轉(zhuǎn)發(fā)表，查到出接口然后進(jìn)行直接發(fā)出。在S VF-Client的同一個(gè)VLAN廣播范圍之內(nèi)，都可以允許本地用戶(hù)的直接互訪。分布式轉(zhuǎn)發(fā)方式可以充分的凸顯成員的處理能力，其具體的流量轉(zhuǎn)發(fā)也不存在著迂回等問(wèn)題，可以在最大程度上利用每一個(gè)設(shè)備的寬帶。

6.2 集中式轉(zhuǎn)發(fā)方式

在實(shí)際中先把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到S VF-Parent之上，然后在S VF-Parent進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)表接口的查詢(xún)，在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在S VF-Client上的相VLAN廣播域內(nèi)，不同的端口具有一定的隔離特征，下面用戶(hù)無(wú)法直接互訪本地。

7 結(jié)語(yǔ)

基于縱向虛擬化技術(shù)的變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的縱向虛擬化技術(shù)有二級(jí)AS，其中以及AS放在220KV變電站、二級(jí)AS放在110KV變電站，所有管理局在核心機(jī)房的parent設(shè)備上，以后所有操作均在核心設(shè)備上，設(shè)備通過(guò)傳輸資源互聯(lián)，接入的AS作為白盒交換機(jī)接入，方便管理，而在接入交換機(jī)壞了以后，更換接入交換機(jī)只需要使用無(wú)配置的交換機(jī)更換，配置自動(dòng)下發(fā)，不需要人為現(xiàn)場(chǎng)配置。此種方式在實(shí)際中具有較為顯著的效果，對(duì)于變電站的各項(xiàng)工作開(kāi)展有著積極的作用與意義。

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