电力调度数据网设计概述

2019-12-07胡怀伟

网络安全技术与应用 2019年12期

关键词：数据网子网乌兰察布

◆胡怀伟

电力调度数据网设计概述

◆胡怀伟

（内蒙古乌兰察布电业局内蒙古 012000）

2018年乌兰察布电业局调度处进行了调度数据网的建设，在建设过程中，我们通过对网络的优化解决了乌兰察布调度数据网资源紧张的问题，同时采用国际标准，保持了较好的扩展性、可靠性的要求，具有较好的推广价值。

数据网；路由；核心层；汇聚层

乌兰察布地区调度数据网是直接为电力调度生产服务的专用数据网络（以下简称乌兰察布接入子网），是乌兰察布电业局与局属厂站之间进行远动、保护子站、电量等业务数据传输的网络基础，对网络实时性、可靠性和安全性等指标要求较高。目前，乌兰察布地区调度主站与厂站终端设备间的通信仍然采取CDT、101专线的方式，可靠性、安全性及带宽不能满足电网迅速发展的需求。2014年底内蒙古自治区调度数据网双平面已经建成，并已延伸至乌兰察布地调，乌兰察布接入子网作为内蒙古电力调度数据网双平面的重要接入子网之一，在整个双平面建设中有着重要的意义。

本调度数据网设计将遵循“统一规划设计、统一技术体制、统一路由策略、统一组织实施”的方针，进行设计、建设、运行和管理。结合乌兰察布地区电网结构及通信传输网络结构实际情况，采用三层网络结构设计，确保建成一个层次清晰、规范、可靠、安全、完善、可扩展、易管理的调度数据网络。

1 调度数据网硬件设计

根据《国家电网调度数据网接入子网技术规范（试行）》要求，在网络规模较大或传输链路资源受限制的情况下，可在接入子网核心层节点与厂站接入层站点间增加一层汇聚节点。乌兰察布地区现有接入层厂站节点160余座，网络规模大、分布广、传输资源相对紧张，因此乌兰察布接入子网采用三层网络结构设计，即核心层、汇聚层、接入层。

1.1 核心层设计

乌兰察布接入子网核心层节点设置为两个，地址选择在乌兰察布地调自动化机房，接入子网核心1与核心2之间采用1000M光纤链路连接，具体拓扑如下图1所示。

1.2 汇聚层设计

根据乌兰察布接入子网建设对通道的要求以及乌兰察布地区现有光传输网络的现状和“十三五”规划，本工程设置8个汇聚层节点，站址分别选择在前进汇聚、德胜汇聚、高顺汇聚、海城汇聚、杜尔伯特汇聚、集宁汇聚、平地泉汇聚，团结汇聚，每个汇聚层站点将根据IP地址规划分别接入上述八个汇聚层节点。

图1 接入子网核心层连接示意图

汇聚节点按单设备多链路设计，两条链路分别连接接入子网核心或者核心2，每个汇聚点与两个核心形成三角形拓扑结构（一条直接连核心1、另一条直接连核心2），两个核心链路通过千兆光纤相连。汇聚与核心之间链路为SDH设备提供的STM-1/POS155光接口，且均为一对一接口模式。具体如图2所示。

图2 核心层到汇聚层连接示意图

核心、汇聚组间连接设计如表1。

1.3 接入层设计

本期项目规划接入层站点采用单设备单链路设计，站端传输设备能提供E1接口的优先采用4个E1通道做链路捆绑与汇聚核心连接；站端传输设备不具备E1接口接入能力的厂站通过以太网电接口的方式与汇聚核心连接。

表1 核心、汇聚组间连接设计

对于4个E1通道作链路捆绑的厂站，汇聚路由器采用CPOS接口形式与接入路由器连接；对于8M以太网接入的厂站，汇聚路由器采用单1000M以太网接口划分子接口形式与接入路由器连接，本期厂站侧IP地址规划按照双套网络设备设计。

详细拓扑如图3。

图3 接入与汇聚层连接示意图

2 调度数据网硬件互联设计

乌兰察布地区骨干网分为1 二平面，每个平面有一个节点，负责乌兰察布接入子网并网接入及调度应用系统接入。

根据国家电网调度数据网接入子网技术规范要求，乌兰察布接入子网核心1设计双千兆光纤链路分别与骨干网1 二平面节点连接；接入子网核心2双千兆光纤链路分别与骨干网1 二平面节点连接，以上连线均为同机房内部，链路使用千兆单模光纤。具体拓扑如下图4所示。

图4 接入子网核心跨域互连示意图

3 调度数据网的路由设计

乌兰察布接入子网基于开放性、可扩展性原则选择路由协议，AS内部IGP采用OSPF路由协议，同时采用BGP/MP-BGP路由协议支持IPV4和VPNV4路由的学习。

3.1 OSPF路由规划

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。本次项目采用IPv4协议的OSPF Version 2（RFC 2328）。

3.1.1区域规划

乌兰察布接入子网厂站数量多、区域分布广，为提高域内路由收敛速度，按照接入子网中划分的汇聚节点进行区域划分，具体规则如下：

接入子网的核心、汇聚区域划为Area0，核心及汇聚设备的loopback地址、核心间互联地址、核心与汇聚互联地址、汇聚间互联地址、网管网段加入Area0；以汇聚节点为根，将下联的厂站划分到对应的Area区域中，Area号按汇聚点顺序分配，同一汇聚节点下的厂站划分到同一Area区域中，汇聚点及相关接入层厂站的loopback地址、PE-P互联地址宣告到对应Area区域，关于PE-CE互联管理地址采用业务地址管理，示意图如图5。

图5 OSPF区域划分示意图

为便于管理和识别，接入子网OSPF区域号顺序分配，具体划分如表2。

表2 OSPF区域划分表

3.1.2参数规划

（1）RouterID

在接入站点和核心侧RouterID值设置为loopback0地址，在OSPF协议下配置，不使用设备全局配置。

（2）进程号

虽然OSPF支持多进程，但目前乌兰察布接入子网的实际需求中没有做多进程OSPF互通和MCE的需求，因此按照国调的规范各自治系统OSPF的进程号都采用1。

（3）路径开销

为确保路由器选择最优路径，应统一OSPF路由尺度（Cost）的计算，乌兰察布接入子网统一将Cost参考值设置为1024，计算公式为：1024/带宽，带宽的单位是Mbps，各种接口的路由尺度如表3所示。

表3 OSPF Cost值计算表

（4）安全认证

为防止路由欺骗，确保OSPF与可信节点建立邻居关系，本次工程在OSPF邻居认证方式上采用区域MD5的认证。并在非OSPF邻居的路由器端口上启用静默端口命令，禁止通过该接口建立邻居关系。

OSPF其他相关参数定义如表4。

表4 OSPF参数表

3.2 BGP路由规划

乌兰察布接入子网是独立的自治系统（AS），与内蒙古电力调度数据网骨干网进行跨域互联，启用EBGP协议。同时，全网应用MPLS VPN，采用MP-BGP协议进行VPN路由的交换，路由规划应遵循国家电网公司数据网接入规范。本工程BGP详细规划如下：

3.2.1自治系统AS规划

根据国家电网调度数据网相关规范要求，第一平面AS号采用60000，第二平面AS号采用50000，接入子网的AS号采取2xxyy模式，xxyy 为区域编码，乌兰察布省级编码为xx，地区编码取值为yy。本工程中乌兰察布接入子网AS号定义如表5。

表5 AS号规划

3.2.2路由反射器规划

由于同一个自治系统内部节点数较多，要形成全互联的结构，需要配置很多的BGP对等体，这在性能和维护上会带来巨大的压力，因此需要设立BGP反射。从整个乌兰察布接入子网来看，核心1和核心2节点作为乌兰察布接入子网一级反射服务器；汇聚节点作为核心节点一级反射器的客户端，同时作为二级反射器；接入层站点作为二级反射器的客户端。其中路由反射器的cluster id都采用自身loopback地址。

一般而言，一个Cluster只有一个路由反射器（Route Reflector，RR），但为防止路由反射器发生故障引起路由刷新信息的终止，在每个cluster 中配置多个路由反射器，此时该cluster 中的每个路由反射器都必须配置相同的cluster 标识符。具体路由反射对应关系如表6：