基于千兆交换技术的地区级电力数据网建设.docVIP

一、引言 ??? 按照《全国电网二次系统“十五”规划纲要》，电力数据网（SPDNet）主要用于传输电力调度实时数据、应用软件用的准实时数据和调度生产管理用的批次数据。自国家电力数据网建设完成后，各网省调及地调也展开了各级电力数据网的建设。在建设中主要采用IP + SDH + Fibre的技术体制，由于节点多、规模大等原因，采取分级、分层、多自治域设计的总体结构，分为国家电力数据骨干网和省级电力数据网,2级网络相对独立。 ??? 衢州电力从1999年开始在浙江省率先采用IP+SDH+Fibre的技术体制，通过El链路构建电力4级数据网络。随着自动化的发展，原有的网络已成为衢州电力开展高带宽、多业务应用的瓶颈；同时，随着IP宽带技术的发展，作为网络建设的主流技术，IP+Fibre必将得到极大的发展和应用。因此，从2002年初，衢州电力开始采用千兆光纤以太网技术对原有的网络进行升级，至2004年底，基本实现了千兆网络的全覆盖。 ??? 然而，衢州电力数据网络采用传统的IP路由技术组网，虽然网络利用率较高，但是，安全级别较低、实时性要求较低的业务与安全级别较高、实时性要求较高的业务混在一起，低安全级别的业务严重影响高安全级别的业务，不能满足国家电网公司二次安全防护的要求。因此，决定对网络进行改造。建成的网络采用交换组网模式，运用多协议标签交换（MPLS）技术将整个网络分成多个虚拟专用网（VPN），不同的VPN分别承载不同的业务，相互之间完全隔离。这种组网技术在衢州电力范围内部署了端到端的MPLS-VPN，满足国家电网公司二次安全防护对电力数据网的要求。 本文着重介绍在衢州电力数据网络建设及改造过程中采用的关键技术和积累的经验，阐述了基于千兆交换技术组网的MPLS-VPN技术的特点及组建专用网的优势，提出一种新型的电力数据网络组网方式。 二、原电力数据网络状况及改造的必要性 ??? 原衢州电力数据网络是一个以千兆光纤为基础、覆盖衢州电力范围内县调及220 kV/110 kV变电站的网络。整个网络呈多个环型结构，中心为2台Cisco Catalyst 6509,主引擎为Cisco 6509第2代引擎，其他节点则为Catalyst 3550-EMI交换机。 ??? 近年来，衢州电力调度自动化系统由原来单一的SCADA/EMS系统扩展为SCADA/EMS；DMS,图像监控、故障录波远传等自动化系统，数据的传输对网络提出了新的要求。同时，由于在电力调度自动化系统中，各种业务对网络安全性和实时性的要求不同，因此，网络设计时必须考虑为不同的业务保证不同的网络资源。 ??? 由于原网络组建早于电力二次系统安全防护要求的提出，因此在安全方面存在隐患，在总体设计上也存在一些不尽如人意的地方，主要表现如下： ??? 1．实时业务及准实时业务采用虚拟局域网（VLAN）方式隔离，无法按照二次安全防护的要求划分出横向的安全Ⅰ区、Ⅱ区，无法实现2个安全区的相互隔离。 ??? 2．由于采用传统的IP路由技术，各种业务流量相互混在一起，不满足二次安全防护对数据纵向传输时安全隔离的要求。 ? ??3．未对网络的IP地址进行合理规划，不利于网络的管理。 ??? 4．不符合电力数据网络“分层管理”的原则。 因此，衢州电力决定在保护已有投资的基础上，通过应用新技术对网络进行改造，提高网络的灵活性、稳定性；在保证业务传送要求的同时，优化数据业务传输效率，提高网络的安全性。 三、电力数据网络建设方案 （一）网络拓扑 改造后的衢州电力数据网络包括2个核心环和9个接入环，采用千兆以太网（GE）光纤实现互联。核心环节点为MPLS-VPN的PE（provider edge）节点，接入环节点为MPLS-VPN的CE（customeredge）节点，每个节点配置2台设备，实现设备冗余。CE节点通过Multi-VRF （VPN路由选择和转发）－CE技术实现VPN的划分。为保证整个网络的可靠性，每个接入环尽量采用双节点的接入方式。网络拓扑如图1所示。 （二）组网模式 ??? 目前，地区级电力数据网络存在2种主流组网模式：El组网方式和GE组网方式。E1组网方式为双星形连接，传输通道采用E1或多条El捆绑的方式，采用窄带的PE路由器设备。GE组网方式采用光纤互联，核心层、汇聚层采用具有多个GE端口、高性能的宽带PE设备，接人层CE设备采用具有划分VPN功能的交换机。 ??? El组网方式对E1通道提供底层保护，稳定性较高，工程经验丰富，但网络故障定位和排除较难，只能提供窄带应用，投资的成本较高。GE组．网采用千兆光纤环形拓扑结构，整体稳定性较高，能迅速实现故障定位和故障排除，便于拓展高带宽应用，性价比较高，但占用光纤资源。 目前衢州电力数据网络为GE和El两种共存的方式，即主用的网络通道采用以GE