地市级供电局调度数据网第二平面的设计
发表时间：2018-03-13T11:42:46.170Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：洪子宁
[导读] 摘要：分析了调度数据网的业务种类与需求，从拓扑原则、从节点选择与设备配置、拓扑设计、路由协议与IP地址规划、网络安全与网络管理、设备运行环境五个方面论述了设计地市级供电局调度数据网第二平面所应考虑的因素。
（广东电网有限责任公司汕头供电局）
摘要：分析了调度数据网的业务种类与需求，从拓扑原则、从节点选择与设备配置、拓扑设计、路由协议与IP地址规划、网络安全与网络管理、设备运行环境五个方面论述了设计地市级供电局调度数据网第二平面所应考虑的因素。
关键词：调度数据网；第二平面；拓扑设计
1.引言
地区调度数据网承载着调度自动化、相量测量系统等电力生产重要业务，是电网安全生产的重要保障。
为提高调度控制能力和生产运行效率，在原有调度数据网的基础上，地市级供电局应建设电力调度数据网第二平面，以满足日益增长的生产业务需求。
2.业务种类和需求分析
设计网络应明确网络所需承载的业务种类与需求，对于地市级供电局的调度数据网第二平面，需承载的业务位于控制区的有：调度自动化系统（SCADA/EMS）、相量测量系统（PMU）、自动电压控制系统（AVC）、安稳控制系统等，位于非控制区有：电能量计量系统、保护管理信息系统、安稳管理信息系统、故障录波系统等。
所需承载的业务应综合业务使用部门需求，统计业务要求的通道时延、带宽的要求，典型业务的需求如图1所示。
图1 调度数据网第二平面业务需求表
以此估算每个站点目前所需调度数据网的带宽典型值为1.6Mb/s，因此接入层可以采用2Mb/s带宽的E1通道承载业务，考虑业务增长需求，如果光传输资源充裕，每个接入站点建议使用带宽4Mb/s以上的MSTP通道承载业务。
根据要求每台汇聚路由器汇接的接入路由器不大于30，估算调度数据网汇聚层之间互联或汇聚层与核心层之间的互联通道带宽应大于4Mb/s（每个接入路由器接入带宽）*30（最大接入路由器数）=120Mb/s，因此互联通道可以采用155Mb/s的带宽承载业务，如过光传输资源充裕，可采用带宽8*155M的MSTP通道互联。
对于表中所列各类业务，当网络拥塞的情况下，应对实时性要求高的业务实现优先带宽保证，可以采用DSCP和EXP进行业务优先级标识，优先保证实时业务的传输。
3.调度数据网络设计
3.1节点选择与设备配置设计
完成网络承载的业务分析后，应根据业务需求选择节点与配置设备。
地市级供电局调度数据网一般按照三层建设，节点也分为核心层、汇聚层与接入层与省公司做互联的省地互联节点。
对于省地互联节点，一般设置在500kV站点。
对于核心层节点，一般设置在地区地调、备调与一个异地的光缆资源丰富、地理位置安全、光缆资源丰富的骨干通信点，核心节点配置核心路由器。
汇聚层节点一般设置在位于传输网骨干环中且光缆资源较为丰富的220kV以上站点，汇聚层节点配置汇聚路由器。
其余节点为接入层节点，配置接入路由器。
核心路由器采用双设备冗余备份，核心路由器与汇聚路由器的电源模块、主控板、接口卡母卡、光接口板、POS接口板都应配置双板卡冗余备份，接入路由器电源模块、主控板、E1接口板应配置双板卡冗余备份。
各层级路由器相应的光模块也应当根据实际需求做一定比例的备份。
在某些业务接入点与通信机房距离较远的站点，无法使用双绞线接入路由器时，需配置接入交换机用于业务接入，再用光纤连接交换机与路由器传输业务。
设备参数方面，需要重点关注的是设备的整机最大交换容量与单槽位最大交换容量、插槽数量、每槽位最大接口数量是否满足业务需求，链路层协议与路由协议是否满足组网需求，是否具备QOS功能、安全功能与网络管理功能。
3.2网络拓扑设计
在节点选择完成后，应考虑用合理健壮的拓扑将设备组织起来。
地市级供电局调度数据网第二平面网络拓扑应采用核心、汇聚、接入三层结构组网，网络结构一般为半网状结构与星型结构。
定下网络结构后重点工作在于设计拓扑中设备互联链路，应从光缆资源与光传输资源两方面进行考虑。
光缆资源方面，明确地区光缆是否已经覆盖调度机构与厂站，统计OPGW光缆、ADSS光缆、管道光缆、海底光缆比例，在构建数据网链路优先考虑使用安全稳定的OPGW光缆。
统计光缆纤芯资源平均利用率，尽量避开纤芯资源利用率超过75%的光缆。
光传输资源方面，考虑OTN网络或MSTP网络传输资源是否充足，考虑省地互联时中调OTN网络或MSTP网络传输资源是否充足，各个传输设备有没有配置足够接入POS通道的光板与接入GE/FE通道的板卡。
核心层之间的互联链路应由2条独立传输路由承载。
核心层与汇聚层的链路，可以采用POS技术的155M链路承载或光纤GE直连方式，根据光缆与光传输资源的充裕度合理规划，应具备2个及以上不同方向的互联链路且具备2条及以上独立的传输路由，注意尽量与第一平面的路由相互独立，尽量避免双平面同一链路同时中断的风险。
使用POS通道时的底层光缆路由应与其它的光纤GE直连路由互相独立，避免同一光缆中断导致POS通道与光纤GE同时中断。
接入层至汇聚层的链路可以采用E1链路承载或MSTP链路承载，在传输资源丰富的情况下，建议使用MSTP链路承载，未来可根据业务需求灵活扩容，接入层路由器应通过2个不同方向的链路上联到到2台不同的汇聚层设备。
汇聚层路由器与传输设备的对接，可采用CPOS技术或者E1直连的方式，推荐路由器使用CPOS技术与传输设备对接，可大大简化现场布线，降低运维难度。
省地互联链路应采用两点异地互联的方式保障可靠性，第一互联节点选择在地调，通过省网传输资源连接到位于其他地市级供电局的省汇聚节点，第二互联节点选择调度机构之外的核心层或汇聚层节点，通过省网传输资源连接到位于本地市级供电局
的省汇聚节点。
典型的拓扑图如图2所示。
地区调度数据网内各站点至地调的路由跳数不大于6跳。
图2 调度数据网第二平面典型拓扑图
3.3路由协议与IP地址规划
设计调度数据网第二平面应选择合理的路由协议。
调度数据网路由应分为全局路由和VPN路由，分别用于网络地址和业务地址互联互通。
对于全局路由在自治域内的分发，一般采用OSPF路由协议实现，应把各个区域规划好。
在自治域间可采用BGP路由协议或静态路由协议实现全局路由互通。
对于VPN路由的分发，一般采用MP-BGP协议实现PE路由器之间的VPN路由分发，采用静态路由或OSPF等协议实现PE路由器与CE路由器之间的VPN路由分发。
IP地址的合理分配是保证网络正常运行和网络资源有效利用的关键，在进行IP地址分配时，应根据IP地址需求合理对全网IP地址
IP地址的分配方案可以按如下方法估算：对于设备互连IP地址，调度数据网路由器互联每条链路需要2个IP地址，可以采用30位掩码来划分子网，每条链路为一个网段，每个C类地址可分配64条链路。
对于网络管理IP地址，每台设备需要1个IP地址作为管理设备的地址。
对于业务地址，地调可以分配512个地址，对于厂站可以分配64个地址，注意实时和非实时VPN地址应分离。
设备互连地址、网络管理地址与业务地址的总和再考虑预留未来发展的IP地址，得出整个网络最终需要的IP地址数量。
3.4网络安全与网络管理设计
调度数据网的信息安全是电网安全生产的重要保障，设计应遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的二次安全防护原则，符合国家发改委第14号令的要求。
在设计网络时，应注意严禁跨区互联，调度数据网在光传输网承载时，应承载在与综合数据网通道不同的MSTP板卡上，保证物理隔离。
第二平面跟第一平面的调度数据网应不互联，业务通过图3的方式分别进行接入。
调度数据网第二平面的网络管理可采用中调统一监控或地区局配置独立网管系统两种方式。
考虑经济因素与运维必要性，建议采用在中调和备调部署一套网络管理系统，实现对全网集中管理的方式，在地调只部署网管终端，通过登陆中调网络管理系统对本地区的设备进行运维管理。
3.5设备安装和运行环境设计
调度数据网第二平面的设计需规划好设备安装与运行环境，对于核心层与汇聚层设备，一般需要另立机柜进行安装，对于接入层设备，可以考虑利用已有机柜空间进行布置。
对于新增的路由器，还需要考虑设备的功耗与工作电流，相对应需要多大容量的开关。
统计所有需安装路由器的站点的电源情况，根据目前负载估算加装路由器后的预估负载，按照电源规范计算蓄电池的容量是否能满足要求，计算单套电源设备的容量与模块数量是否满足预估负载和蓄电池充电的要求，对不满足要求的电源，应考虑进行改造。
4.结论
通过对地市级供电局调度数据网络第二平面的设计，从节点选择与设备配置、拓扑设计、路由协议与IP地址规划、网络安全与网络管理、设备运行环境五个方面探讨了设计应考虑的各项因素，提出了设计方法。
做好调度数据网第二平面的设计，可以有效避免单平面出现问题对业务的影响，提高业务保障能力，保障电网电力生产的安全稳定。
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