高密市电网设计方案.docx
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高密市电网设计方案.docx
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高密市电网设计方案
高密市供电公司
通讯网络系统改造
建
议
书
杭州华三通信技术有限公司
2010年01月
目录
目录2
第一章概述3
1.1项目背景3
第二章高密电业公司网络需求分析4
2.1地区电力系统通信现状4
2.2新网络系统建成应用5
2.2.1网络未来发展:
多媒体视频应用5
2.2.2网络管理与联网需求5
2.3网络系统的设计原则5
2.4高可靠性6
2.4.1网络级冗余6
2.4.2平台级冗余6
第三章高密电业公司信息化改造设计7
3.1方案分析7
3.2网络厂商的选择8
3.3网络节点设备选型9
3.4方案优点10
第四章环网设计11
4.1RRPP基本介绍11
第五章设备清单明细16
第六章产品简介17
6.1核心交换机17
产品概述17
6.2汇聚交换机18
产品概述18
第七章H3C服务化电力信息化大事记18
第一章概述
1.1项目背景
高密市供电公司属国有大型企业,现有员工513人,农电工646人,辖19处供电所,59个电工组,14家多产企业,总资产8亿元。
境内拥有35kV以上公用变电站25座,主变总容量78万千伏安,高压输配电线路1857公里。
高密市供电公司信息化是采用先进的管理理念,应用先进的信息技术整合企业现有的生产、设计、制造、销售等环节,及时地为企业的管理和决策层人员提供准确的、有效的信息,以便对市场需求做出迅速反应,其本质是加强企业的核心竞争力以及与其他企业协作的能力。
信息化的重要内涵就是用现代信息手段改造传统管理,创造新的管理概念和管理体系,提高管理水平和生产效率。
近年来,我们牢固树立科学的发展观,以建设“一强三优”现代企业为目标,不断加快信息化建设步伐,提升了企业管理水平,推进了企业发展步伐。
为了加强农村基础设施建设,促进农村经济发展,提高农民生活水平,缩小城乡差别,1998年6月份,中国政府实施了农电体制改革、农村电网改造和城乡居民生活用电同网同价,取得了显著的成效。
农村用电管理得到规范,供电质量和可靠性不断提高,减轻了农民负担,使中国的农村电气化事业呈现出崭新的面貌。
按照相关文件要求,即将建设的代管市网络系统和集团公司中心机房的网络、市公司营销信息机房的网络并列为网络的核心层。
由于市公司连接偏远的供电站、供电所和本市办公网络,承载了市公司核心流量以及将整个区市内的业务数据,其地位至关重要,面向市公司还其起着承上启下关键作用,无疑对市核心局域网指标提出了极高的要求。
根据《山东电力集团公司趸售代管市电力营销技术支持系统网络建设需求》文件,网省公司按照建立省、市、市三级统一营销技术支持系统标准,制定了全省统一的营销业务应用技术规范。
结合国网SG186工程一体化信息平台远景规划,依据网省公司营销标准化设计指导意见,要在统一规划下完成全省代管市营销技术支持系统;系统运行要高效、可靠。
因此对各市网络运行速度、可靠性、稳定性及安全性提出了较高的要求。
第二章高密电业公司网络需求分析
2.1地区电力系统通信现状
山东高密的电力信息网,承载着全公司已经周边变电站的各类的业务、管理数据,成为数据“枢纽”和“神经中枢”。
现有网络存在的主要问题如下:
公司主要存在的问题一是网络带宽不符合省市公司要求;二是网络核心到关键网络设备的连接没有实现具备双路由网络通道,业务运行的可靠性得不到保障;三是大部分网络设备陈旧落后,性能和可靠性达不到营销技术支持系统和SG186系统建设的要求。
2.2新网络系统建成应用
网络系统建成之后,应能满足如下的应用需求。
整个公司到各站所的纵向网络拉伸;
能够实现用电生产MIS、视频监控、远程抄表、办公自动化、调度自动化数据、语音等各项业务的综合传输;
2.2.1网络未来发展:
多媒体视频应用
实现数据、语音、图像三合一的信息传送,并支持如下多媒体应用。
--多媒体网络应用;
--视频电视会议
--视频点播系统
--语音和图像处理
建成后的网络应为可同时支持数据、语音和视频业务的三合一网络,能够承载长途VOIP通信、内部电视电话会议等业务,为XX供电系统节约大量的时间和运营成本,发挥出巨大的作用。
2.2.2网络管理与联网需求
广域网网络结构拓扑方便、灵活、高带宽。
要求支持网络设备动态地移动、加入及变化,根据不同客户组成逻辑网段,故要求有虚拟LAN的功能。
即需要建设开放的,可管理的网络。
2.3网络系统的设计原则
实用性:
整个网络系统具有较高的实用性;
时效性:
网络应保证各类业务数据流的及时传输,网络时效性要强,网络延时要小,确保业务的实时高效;
安全性:
能有效防止网络的非法访问,保护关键数据不被非法窃取、篡改或泄漏,使数据具有极高的安全性;
完整性:
网络系统应实现端到端的、能整合数据、语音和图像的多业务应用,满足全网范围统一的实施安全策略、QoS策略、流量管理策略和系统管理策略的完整的一体化网络;
效益性:
网络的投资应随着网络的伸缩能够持续发挥作用,保护现有网络的投资,充分发挥网络投资的最大效益;
可伸缩性:
网络要具有面向未来的良好的伸缩性能,既能满足当前的需求,又能支持未来业务网点、业务量、业务种类的扩展和与其它机构或部门的连接等对网络的扩充性要求。
2.4高可靠性
区市核心网络要求具有高可靠性,高稳定性和足够的冗余,建议提供拓扑结构及设备的冗余和备份,要避免网络出现单点失效。
在网络骨干、关键链路上要提供备份链路,提供冗余路由;在网络设备上要提供冗余配置,设备在发生故障时能以热插拔的方式在最短时间内进行恢复,把故障对网络系统的影响减少到最小,避免由于网络故障造成大网震荡;网络主干交换机等网络结点关键设备必须具备一定的容错能力。
关键结点设备运行中出现故障后,能够有效、及时地进行故障恢复;要求结点设备的设置、恢复过程必须在短时间内迅速完成。
基本配置的终端方式操作要简单,结点内部的配置内容可以通过笔记本电脑采用TCP/IP协议下载保存、或是上载恢复,通过对各种网络设备配置的备份归档,日后可以很容易的对网络进行管理。
网络系统的冗余应由两个层次的冗余来实现:
一是网络级、二是平台级。
2.4.1网络级冗余
物理层可以通过干线连接到汇聚节点(接入点)的光缆连接实现,可以提供了物理通道的冗余
链路层链路层的冗余是通过SpanningTree算法获得;保证设备可以支持PVST或者CST/MST,PortFast,UplinkFast等算法。
这些算法可以明显地提高网络收敛时间,极大地提高了链路发生故障时切换至备份线路的时间
2.4.2平台级冗余
网卡容错技术、网卡平衡负载技术和服务器负载均衡技术可以在服务器中安装多块网卡,实现当一块网卡或网络链路发生故障,另外一块网卡立刻接管,对工作站没有影响,不用重新启动;数据中心的服务器可以采用负载均衡技术。
链路捆绑技术交换机之间的连接采用1000M光纤线路连接,若以后想提高带宽,可以配置双路1000M光纤上联模式,可实现2G带宽,当某个端口或线路发生故障时,带宽自动降为1000M,不影响整个网络的连通。
采用身份限制技术在交换机的端口上设置工作站网卡的MAC地址,或采用其他的身份识别、认证技术,提供对网络用户接入的安全保障,不良动机的用户携带笔记本电脑也不能连入网内。
如果网络因故障、维修等引起不通而不能及时修复时,直接会导致辖区内的营销业务不能正常开展,因此,在规划网络阶段,要求考虑网络通道的备份,一旦主通道不可用的时候,能自动或手动切换到备用通道,备份通道和主通道的带宽要求一致。
第三章高密电业公司信息化改造设计
3.1方案分析
拓扑图如下
此次网络改造主要是建立覆盖各个供电所、营业所的通讯网络。
每个供电站信息点数不多,但是分布距离比较广。
计划采用路由环网技术进行建设,高密供电通讯网络初步建设,分为南北2个大环,各个供电所分布在2个环网上。
“北环南回”网络,其中高密站为南北网络交汇点和数据交换集中点,全网共计18个点,每个点与点之间采用40km的单模模块相连。
3.2网络厂商的选择
按照标书的要求,在充分研究XX电业公司网络项目的需求的基础上,我们对目前业界的主流的网络厂商,H3C、CISCO等做了较为详细的对比研究,综合考虑厂家产品及解决方案在产品技术的先进性、成熟度及兼容性、性价比、公司的研发实力和服务体系保障等因素,我们建议采用杭州华三通信有限公司(以下简称H3C公司)的网络产品作为此次项目的组网设备。
推荐选择H3C品牌解决方案。
该品牌在山东电力行业中,得到了广泛的部署。
经过几年的发展,其形成了完善的产品研发、设计、生产和服务体系。
在2006-2007年山东电力公司电通网络改造,2008-2009年山东电力外网建设等重大项目中,得到过广泛部署。
H3C在电力方面,有着非常丰富的项目改造和部署经验。
确保能够为高密供电提供及时、完善、持续的售前、售中和售后服务。
大规模的应用不但大大拉近了用户和H3C公司的距离,使得H3C公司能够更快更好为市场、为用户提供产品,同时也验证了H3C公司产品的稳定性和兼容性。
H3C公司建立了遍布全国的服务机构。
除公司总部设有完备的技术支援平台外,H3C还在全国建立了36个售后服务中心,建有完备的技术支援平台和备件系统,通过先进的通信技术与总部的技术支援平台连接,完成用户信息、故障处理流程、备件库存、产品分布等信息的共享,形成覆盖全国地市级城市,专职人员规模超过200人的技术支援体系。
同时还在各省市派遣有售后服务工程师,以提高售后服务的响应速度。
鉴于以上几个主要原因,我们在此次投标中选用了H3C公司的网络产品做为此次投标的网络产品。
3.3网络节点设备选型
节点设计原则:
高密市电业公司地区IP城域网主要负责电力营销、财务、生产、和视频等多种关键业务的传输,要求较高的实时性、可靠性、安全性。
而整个网络的核心和骨干层承担着更重要的作用。
对设备的可靠性、处理能力、安全、可维护等要求较高。
选取节点时通常必须遵循以下几个原则:
1、必须具备高可靠性及高冗余性;
2、必须能够提供故障隔离功能;
3、必须具有迅速升级能力;
4、必须具有较少的时延和好的可管理性。
设备的可靠性对电力网来说至关重要,设备的任何故障对于网络来
说都可能引起严重的后果,要保证电力城域网平台的可靠性,必须要选用具备电信级可靠性的网络设备进行组网,才能使网络具有自动恢复能力、降低人工维护工作,达到电信级的可靠运行。
具备这些特性的网络设备是保障电力城域网高可靠运行的基础,在设计中我们综合以上考虑,对高密电业公司城域网设备选择做以下建议。
我们建议改造后的信息网络核心选用H3C的S5500-20TP-SI交换机,形成南北两个环,核心交换机放置在市局的机房;每个供电所根据终端数量多少,选择S3610-28TP交换机做汇聚,形成光路互联。
每个节点交换机左右通过光缆和邻接节点互联,采用RRPP技术确保冗余链路到达核心,同时不会产生环路;在单向光路发生中断时,RRPP技术可以快速实现故障恢复。
根据每个供电所进入网络的数量,我们可选24/48口的S3610系列交换机。
灵活性强,可以节省建网费用。
位于市局的核心节点,以及核心交换机上,预留1000M电口和1000MSFP光口,为今后和市局的防火墙等接入设备互连使用。
3.4方案优点
我方针对高密供电提出的该解决方案,充分考虑了贵方目前应用的实际需要,提供了最佳的性价比,并能兼顾未来3-5年的扩容要求。
系统稳定性高
我们方案中选择的主要网络设备,经过成熟的市场考验和诸多生产环境运行,从硬件设计和系统软件开发上,都具备了极高的系统稳定性;光路成环,避免了线路中断造成系统停机。
且关键设备的最大无故障运行时间高达60,000小时以上,约为7年。
为了确保系统级的可靠性,核心交换机选择引擎、电源冗余。
接入节点采用双环路上联到核心,做到链路的冗余。
全网设备的无缝融合,为我高密供电业务永续提供了技术保证。
核心性能突出
实现了各个供电所、营业所以及本市公司内部到市局的高速数据处理。
满足了国网SG186工程深入推进,新业务增加和完善对带宽更高的要求。
充分满足高密供电未来3-5年的发展要求。
接入功能丰富
推荐的S3600交换机作为接入设备,一方面能够满足环网架构支持环网协议,另一方面,该型号交换机具有丰富的控制功能和多业务性,如:
MAC+IP+端口的绑定,基于端口的限流配置,智能的异常流量阻断等较为实用的功能。
另外,还支持VLAN划分,便于我市公司根据部分和功能,进行ACL访问控制,实现搞的安全控制。
系统方便管理
我们提供的产品均支持持人性化的管理界面,可以方便的对系统进行配置和维护。
经过简单的培训,市局的相关人员即可掌握基本的维护和使用技能。
第四章环网设计
4.1RRPP基本介绍
RRPP(RapidRingProtectionProtocol)是一个专门应用于以太网环的链路层协议。
它在以太网环完整时能够防止数据环路引起的广播风暴,而当以太网环上一条链路断开时能迅速启用备份链路以恢复环网上各个节点之间的通信通路。
和STP协议相比,RRPP协议有如下特点。
1、拓扑收敛速度快(低于50ms)
2、收敛时间与环网上节点数无关
RRPP域(RRPPDomain)
RRPP域由整数表示的ID来标识,一组配置了相同的域ID和控制VLAN,并且相互联通的交换机群体构成一个RRPP域。
一个RRPP域具有如下的组成要素:
●RRPP环
一个RRPP环物理上对应一个环形连接的以太网拓扑,一个RRPP域由彼此相接的多个RRPP环构成,其中有一个为主环,其他环为子环。
当然,一个RRPP域也可以只包含一个RRPP环。
在单环的情况下,既可以把环配制成主环,也可以配置成子环,在应用上具有相同的效果。
RRPP环的角色由用户通过配置决定。
RRPP控制VLAN
每个RRPP域具有两个控制VLAN,分别叫做主控制VLAN和子控制VLAN。
主环的协议报文在主控制VLAN中传播,子环的协议报文在子控制VLAN中传播。
主节点
主节点是RRPP环上的主要决策和控制节点。
每个RRPP环上必须有一个主节点,而且只能有一个。
传输节点
环上除主节点之外的其它节点都可以称为传输节点(边缘节点和辅助边缘节点实际上是特殊的传输节点)。
一个RRPP环上可以有多个传输节点,也可以没有传输节点(事实上这样的组网没有实际意义)。
边缘节点
众所周知,两个环形相交时一定有两个交点。
同理,子环和主环会有两个交点,这两个交点处的交换机其中一个叫做边缘节点,另外一个叫做辅助边缘节点。
把哪台交换机配置成边缘节点或辅助边缘节点没有特殊要求,只要配置上能区分这两个节点就可以了。
如图1所示Domain1就是一个RRPP域,所有从S1~S6地交换技属于Domain1。
Domain1的主控制VLAN和子控制VLAN分别为VLAN3和VLAN4,域中包含两个RRPP环,分别为Ring1和Ring2。
主环的主节点为S1,子环的主节点为S6。
S2、S3和S4都是主环的传输节点,S5是子环的传输节点。
子环的边缘节点和辅助边缘节点分别为S3和S2。
图1RRPP组网示意图
4RRPP环(RRPPRing)
每一个RRPP环物理上对应一个环形连接的以太网拓扑,RRPP环同样由整数表示的ID来标识。
每个RRPP环都是其所在的RRPP域的一个局部单元,实际上RRPP协议在RRPP环上起作用。
RRPP域中的环分为主环和子环,主环和子环通过配置时指定的级别来区分,主环的级别配置为0,子环的级别配置为1。
如图1所示RRPP域Domain1中包含了两个以太网环Ring1和Ring2。
Ring1为主环,级别配置为0;Ring2为子环,级别配置为1。
RRPP控制VLAN
控制VLAN是相对于数据VLAN来说的,在RRPP域中,控制VLAN只用来传递RRPP协议报文。
每个RRPP域配有两个控制VLAN,分别为主控制VLAN和子控制VLAN,配置时只需要指定主控制VLAN,而把比主控制VLAN的ID值大1的VLAN作为子控制VLAN。
主环协议报文在主控制VLAN中传播,子环协议报文在子控制VLAN中传播。
每个交换机上接入以太网环的端口属于控制VLAN,而且也只有接入以太网环上的端口可以加入控制VLAN。
如图1上每个端口旁边的数字3和4所示,主环的RRPP端口既要属于主控制VLAN,同时也要属于子控制VLAN;子环的RRPP端口只属于子控制VLAN。
主环被看作是子环的一个逻辑节点,子环的报文通过主环透传;主环的报文只在主环内部传播,不进入子环。
与控制VLAN相对,数据VLAN用来传输数据报文。
数据VLAN中可以包含RRPP端口,也可以包含非RRPP端口。
主节点
以太网环上每一台交换机都称为一个节点,每个RRPP环上必须有一个主节点,而且只能有一个,如图1中的S1是主环的主节点,S6是子环的主节点。
主节点是Polling机制(环网状态主动检测机制)的发起者,也是网络拓扑发生改变后执行操作的决策者。
主节点周期性的从其主端口发送HELLO(健康检测报文)报文,依次经过各传输节点在环上传播。
如果从主节点副端口能够收到自己发送的HELLO报文,说明环网链路完整;否则如果在规定时间内收不到HELLO报文,就认为环网发生链路故障。
主节点有如下2种状态:
CompleteState(完整状态)
当环网上所有的链路都处于UP状态,主节点可以从副端口收到自己发送的HELLO报文,就说主节点处于Complete状态。
主节点的状态即反映了RRPP环的状态,因此RRPP环也处于Complete状态,此时主节点会阻塞副端口以防止数据报文在环形拓扑上形成广播环路。
FailedState(故障状态)
当环网上某条链路处于Down状态时,就说主节点处于Failed状态,此时主节点放开副端口以保证环网上各节点通信不被中断。
传输节点
RRPP环上除主节点外的所有其它节点都是传输节点,如图1中的S2、S3和S4是主环的传输节点,S5是子环的传输节点。
传输节点负责监测自己的直连RRPP链路的状态,并把链路变化通知主节点,然后由主节点来决策如何处理。
传输节点有如下3种状态:
Link-UpState(UP状态)
传输节点的主端口和副端口都处于UP状态时,说明传输节点处于Link-Up状态。
Link-DownState(Down状态)
传输节点的主端口或副端口处于Down状态时,说明传输节点处于Link-Down状态。
PreforwardingState(临时阻塞状态)
传输节点的主端口或副端口处于阻塞状态时,说明传输节点处于Preforwarding状态。
处于Link-Up状态的传输节点检测到主端口或者副端口发生链路Down时,就从Link-Up迁移到Link-Down状态,并通过发送Link-Down报文通知主节点。
传输节点不从Link-Down状态直接迁移回Link-Up状态。
当处于Link-Down状态的传输节点某端口发生链路Up,并且由此主端口和副端口都恢复成UP状态,传输节点迁移到Preforwarding状态,并阻塞恢复的端口。
传输节点主、副端口都恢复的瞬间,主节点还不能马上知道这一信息,因此其副端口还处于放开状态,如果传输节点立即迁移回Link-Up状态,势必造成数据报文在环网上形成广播环路,因此传输节点从Link-Down先迁移到Preforwarding状态。
当处于Preforwarding状态的传输节点收到主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文时,将迁移到Link-Up状态。
如果COMPLETE-FLUSH-FDB报文在传输过程中不幸丢失,RRPP协议还提供了一种备份机制来恢复临时阻塞的端口并触发状态切换,就是传输节点在规定的时间内收不到COMPLETE-FLUSH-FDB报文,自行迁移到Link-Up状态,并放开临时阻塞端口。
第五章设备清单明细
序号
名称
型号
描述
数量
核心交换机
1
LS-5500-20TP-SI-H3
H3CS5500-20TP-SI-L3以太网交换机主机(12SFP+8GE)
1
汇聚交换机
2
LS-S3610-28TP
H3CS3610交换机主机,24个百兆电口,2个千兆SFP,两个10/100/1000兆电口(AC)
17
光模块
3
40km光模块
SFP-FE-LH40-SM1310
光模块-SFP-GE-单模模块-(1310nm,40km,LC)
30
IMC管理软件
SWP-IMC-IMPWN-CN
H3CiMC-智能管理平台标准版(不含节点)ForWindows-纯软件(DVD)中文版
1
LIS-IMC-IMPA-CN-50
H3CiMC-智能管理平台标准版license费用-管理50节点
1
第六章产品简介
6.1核心交换机
产品概述
H3CS5500-20TP-SI交换机硬件支持IPv4/IPv6双栈和IPv6overIPv4隧道(包括手工Tunnel,6to4Tunnel,ISATAPTunnel,auto-Tunnel),三层线速转发,提供8个1000Base-TX以太网端口,12个1000Base-XSFP千兆以太网端口,包转发率为30Mpps。
支持丰富的IPv6路由协议,包括RIPng、OSPFv3、ISISv6、BGP4+forIPv6。
支持IPv6的邻居发现协议(NeighborDiscoveryProtocol,NDP),管理邻居节点的交互。
支持PMTU发现(PathMTUDiscovery)机制,可以找到从源端到目的端的路径上一个合适的MTU值,以便有效地利用网络资源并得到最佳的吞吐量。
6.2汇聚交换机
产品概述
H3CS3610-28TP交换机不仅支持STP/RSTP生成树协议,还提供了基于多VLAN的生成树MSTP,极大提高了链路的冗余备份,提高容错能力,保证网络的稳定运行。
支持VRRP虚拟路由冗余协议,构建故障时的冗余路由拓扑结构,保持通讯的连续性和可靠性,有效保障网络稳定。
支持ECMP(等价路由),通过配置多条等值路径实现上行路由的冗余备份和负载分担。
H3CS3610-28TP交换机支持RRPP(快速环网保护协议),可以在以太网环完整时能够防止数据环路引起的广播风暴,而当以太网环上一条链路断开时能迅速恢复环网上各个节点之间的通信通路。
H3CS3610-28TP交换机采用专利技术允许交换机利用专用互联电缆实现多达16台设备的堆叠,支持不同端口设备的混合堆叠。
具有即插即用、单一IP管理。
同时大大降低系统扩展的成本,保护了用户投资。
第七章H3C服务化电力信息化大事记
2003年H3C参与设计并承建国家调度数据网,同年承建辽宁、吉林、广西电力调度数据网,拉开省级电力调度数据网建设序幕。
2004年承建中国大唐集团公司、中国电力投资集团公司广域网
2005年H3C承建广东电力公司11地市城域网
2006年国内首个基于广域分布式调度OMS数据共享与容灾系统,黑龙江电力OMS系统上线,H3C提供数据存储和安全产品保障
2006年国内基于EPON技术的电力配电自动化综合通信平台大规模应用,H3C提供EPON产品及通信解决方案
2004-2006年,H3C参与设计并承建
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