配用電通信網伍仙門片區、泮塘片區接入網網絡優化技術分析

羅智峰 蔡繼濤

【摘要】 從2007年至今，廣州配電通信網經過了多期建設，已形成設備規模較大，廠家種類繁多的專用通信網。近幾年配電通信網在運行中出現一些問題，本文針對近年配電通信網運行中發現的問題進行了詳細的分析，提出了較完善的解決方案，為今后配電通信網更加安全穩定運行的優化方向提供了可靠依據。

【關鍵詞】 配電通信網 網絡結構 優化效果

一、網絡現狀

1.1廣州配電通信網基本現狀

廣州配電通信網通過多期的建設，已形成較大規模。截止目前，已調試、并成功接入配網綜合網管的通信設備1700多臺。在配電通信網起步建設時，因缺少對未來通信網絡整體的建設規劃，采用了大二層環型組網方式，即同一片區內，除匯聚交換機外的所有電房及變電站的配電網交換機，同處在一個二層網絡，網絡規劃的不合理性在網絡擴建、業務猛增的建設中逐漸凸顯出來，大二層環形組網規模擴大到一定程度易引發數據網運行風險。

1.2網絡優化前伍仙門片、泮塘片配電通信網結構

目前伍仙門片配電通信接入網涉及變電站11座，電房381間。泮塘片配電通信接入網涉及變電站10座，電房135間。兩片區域接入層均采用工業以太網二層交換機光纖直連的方式組網，并組成多個手拉手環，最后通過伍仙門三層交換機匯聚后經傳輸網至核心層路由器。由于全網是由多個封閉的物理環組成的環套環的結構，因此，在所有交換機上采用生成樹協議RSTP用以阻斷環路。

1.3伍仙門片、泮塘片配電通信網管理、業務IP現狀

廣州配電通信網經過多期建設在IP分配上出現了違背上述原則的情況，其中，伍仙門片、泮塘片配網通信設備業務IP分配以匯聚站點伍仙門變為中心，其中業務IP、網管IP段均分配多個C類地址，兩片區業務和網管網關均配置在伍仙門羅杰康三層交換機上。

二、伍仙門片、泮塘片配電通信網存在問題

伍仙門片、羅涌片接入網經過多期建設，規模越來越大，網絡運行中出現了一些問題，通過對近幾年的配電通信網運行情況分析，總結出伍仙門片、泮塘片兩片接入網存在多方面的問題，具體如下：

1、配電通信網建設如火如荼，規模越來越大，早期建設的大二層環型組網網絡規劃不盡合理，有可能引發數據網運行風險。由于前期建設中伍仙門片、泮塘片涉及變電站接入層交換機全部為二層交換機（電房也是二層交換機），造成整個接入網絡直徑過大，超過了RSTP協議管控范圍，如伍仙門-文德（萬福路291號雙公變綜合房-仰忠街開關房）環網節點數有35個，遠遠超過正常運行上限的25個節點，一旦網絡有中斷、新設備接入等情況都將造成整個網絡出現抖動，甚至造成大規模業務中斷。

2、伍仙門片、泮塘片配電通信網接入網21個變電站，516間電房的配電自動化業務均通過伍仙門變三層交換機（羅杰康）匯聚后到達核心層，且所有接入環路業務、網管網關均配置在該三層交換機上，存在單點故障的風險。

3、該片區配電通信網接入層呈環套環的網絡結構，并且經歷多期建設，設備的VLAN配置和IP配置情況復雜。部分設備的VLAN和IP配置，與原定的VLAN和IP配置分配原則不一致，需要整改。甚至存在一個“手拉手”環內配置多個業務VLAN或網管VLAN。

4、配電通信網經過多批次基建項目建設，網絡規模越來越大，設備種類也越來越多，現場設備調試時也是分人、分批調試，設備軟件版本也不一致，需要統一升級設備軟件版本。

5、伍仙門片、泮塘片配電通信網接入網協議的根節點并非在匯聚層交換機上，某些子網甚至出現了多個根節點的狀況，造成網絡不穩定。

三、網絡優化方案

3.1網絡優化前期準備工作

（1）統計伍仙門片、泮塘片現有在網運行的工業以太網設備類型和數量；

（2）對統計出的設備逐點登錄，檢查配置的管理IP地址、業務IP地址，管理VLAN號，業務VLAN號，并對所有設備互聯端口廣播包流量進行限制，防止網絡廣播風暴時設備因CPU使用率過高導致設備網管脫管。

（3）編制伍仙門片、泮塘片網絡拓撲圖。

（4）將兩片區根節點手動設定在伍仙門變三層交換機上。

（5）新增泮塘變匯聚層設備（三層交換機），將泮塘片接入網業務及網管網關從伍仙門變三層交換機上割接至泮塘變三層交換機上，進而分擔伍仙門匯聚點的壓力。

3.2網絡優化實施計劃及預期結果

3.2.1優化步驟及實施計劃

a）伍仙門片接入網優化計劃

為避免網絡調整過程出現大面積的配電網業務中斷，伍仙門網絡優化分為11個階段進行調整，如圖1所示。

階段1：開啟匯聚層伍仙門變至核心層路由器的備用路由，便于階段性業務調整時，未調整的業務從主用通道到達配電自動化主站。

階段2至階段11：安裝并配置變電站三層交換機，分配好業務VLAN、網管VLAN，新增接入段網關，且保證接入環內業務的VLAN一致性。

b）泮塘片子網優化計劃

為避免網絡調整過程出現大面積的配電網業務中斷，泮塘片的網絡拓撲的劃分，分為8個階段進行網絡優化調整，如圖2所示。

階段1：在泮塘變新增一臺三層交換機，并開啟匯聚層泮塘變至核心層路由器的備用路由，便于階段性業務調整時，未調整的業務從主用通道到達配電自動化主站，新調整的業務可以從備用路由到達主站。

階段2至階段8：安裝并配置變電站三層交換機，分配好業務VLAN、網管VLAN，新增接入段網關，且保證接入環內業務的VLAN一致性。

3.2.2優化后預期效果

針對伍仙門片、泮塘片接入網存在的問題，按照上述計劃實施網絡優化工作后，將得到如下預期效果：

1、網絡層次更加清晰。

將伍仙門片、泮塘片接入網內變電站二層交換機全部用三層交換機替換，并開啟三層功能，縮小接入層二層環路生成樹收斂半徑，減低接入層網絡收斂時間，同時更好隔離廣播域。

2、避免單點故障。

網絡優化完成后，匯聚層設備配置兩臺三層交換機，同時配置主、備路由與核心網通信，增加了網絡可靠性。同時，接入層變電站三層交換機依舊沿用“手拉手”方式組網，兩臺三層交換機啟用VRRP冗余備份功能，由原來的單網關調整為雙網關，避免因單站故障導致整片接入環業務中斷的可能性。

3、接入環設備的VLAN和IP更清晰。

網絡優化后，“手拉手”接入網內每一個二層環均配置一個業務VLAN，一個網管VLAN，一個業務IP段，一個網管IP段，業務、網管網關配置于站內三層交換機（VRRP技術，虛擬網關）上。

4、新增匯聚站點，減小單個匯聚點設備運行壓力。

網絡優化前，伍仙門片、泮塘片所有業務經過伍仙門一臺三層交換機匯聚后到達核心網；網絡優化后，新增泮塘變匯聚點，把原伍仙門下掛的“黃沙變、龍津變、西關變、金花變、源溪變、三元里變”配電自動化業務割接到泮塘變三層交換機，從而減輕了伍仙門匯聚設備的運行壓力。

5、限制端口廣播包流量，防止設備脫管。

對所有設備互聯端口廣播包流量進行限制，防止網絡廣播風暴時設備因CPU使用率過高導致設備網管脫管。同時對網絡中運行設備配置進行梳理，關閉未使用的端口，避免因現場人員誤接入引起的網絡抖動。

四、結語

通過對原伍仙門片接入網運行中產生廣播風暴的原因分析，對接入網交換機的各項性能參數和故障情況進行反復測試和模擬，編制了伍仙門片、泮塘片配電通信網接入網網絡優化技術分析，規模涉及整改約五百多臺臺工業以太網二、三層交換機設備，對在運行的工業以太網交換機設備性能、組網方式及協議部署有更深入的了解，使現有網架的優化效果達到較大提升，為后續配電通信網建設及運維提供了寶貴的經驗。