呼和浩特铁路局集宁地区城域网改造

杨静德（呼和浩特铁路局　信息技术所，工程师，内蒙古　呼和浩特　010050）



呼和浩特铁路局集宁地区城域网改造

杨静德
（呼和浩特铁路局信息技术所，工程师，内蒙古呼和浩特010050）

摘要：针对呼和浩特铁路局集宁地区网络通道已远远不能满足要求的问题，介绍了对集宁地区网络进行升级改造的方案和施工过程。通过对集宁地区城域网的改造，大大提升网络带宽和稳定传输的同时，也提高了广大铁路员工的工作效率，为呼铁局的运输提供了更方便、快捷、高效的保障。

关键词：集宁地区；城域网；路由器POS端口；端口捆绑

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.010

随着我国铁路改革步伐的加快，铁路信息化建设以前所未有的速度大跨步向前迈进。而铁路网络的发展制约着铁路信息化的发展，办公网络在原有的基础上进行改造已经刻不容缓。网络的提升对推进运输调度指挥、运输生产组织、客货营销服务、运力资源配置、经营资源管理、行车安全监控、铁路建设和政务管理等信息系统的安全稳定运行将发挥重要的作用。集宁地区目前的网络通道已远远不能满足要求，需对集宁地区网络进行升级改造。

1　城域网概述

城域网简称MAN（Metropolitan Area Network）是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术，网中传输时延较小，它的传输媒介主要采用光缆，传输速率在100 Mb/s以上。

MAN的重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网LAN等互相联接起来，这与广域网WAN的作用有相似之处，但两者在实现方法与性能上有很大差别。

城域网络分为核心层、汇聚层和接入层3个层次：

1）核心层主要提供高带宽的业务承载和传输，完成和已有网络的互联互通，其特征为宽带传输和高速调度。

2）汇聚层的基本功能是汇聚接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发和交换；进行本地路由、过滤、流量均衡、Qos优先级管理；处理结果把用户流量转发到核心交换层或本地路由器处理。

3）接入层利用多种接入技术，进行带宽和业务分配，实现用户的接入，接入节点设备完成多业务的复用和传输。

随着技术的发展和需求的不断增加，业务的种类也不断发展和变化着，从传统的语音业务到图像和视频业务，从基础的视听服务到各种各样的增值业务，从64 kb/s的基础服务到2.5 Gb/s/10 Gb/s的租线业务，各种业务层出不穷。这就对网络带宽提出了更高的要求。

2呼铁局集宁地区办公网现状

随着近年来呼铁局信息化建设地不断升级和重要性的不断提高，对网络的要求也越来越高。各铁路单位的信息量越来越大，对网络带宽的要求越来越高。而集宁地区目前没有大型的汇聚节点，各网络节点都是汇聚至一个个小型的汇聚节点后再上联至呼和浩特铁路局中心机房。这样就造成数条通道连接至呼和浩特中心机房，各通道带宽低、维护任务重、传输质量低等诸多缺点。

集宁地区各节点如周围各车站、各段的车间和班组等都是通过2 M电缆用路由器与上联小型节点进行连接，然后各小型节点再通过2 M电缆用路由器与呼和铁路局中心机房连接。这种方式不仅传输速度慢而且丢包现象严重。2 M电缆只能传输带宽最大为2 M的数据，这对于目前铁路办公网所运行的业务来说，已经远远不能满足。光缆已经是当下联网的主流介质。所以，急需要改变这种连接方式和网络结构，即改造成城域网连接。

3　城域网改造方案

城域网是将集宁与呼和浩特物用155 M通道连接起来，并在集宁地区设一个汇聚节点，由此节点用100 M光缆通道辐射向集宁地区各个单位，从而实现网络带宽的升级。

集宁地区汇聚节点设在呼铁局信息技术所集宁分所机房。根据重要性，目前计划与集宁分所机房直接连接的单位有：集宁南站、集宁北站、机务段、车辆段、工务段、集宁恒诺分公司、呼和供电段集宁车间等单位。

由于集宁信息技术分所为集宁地区城域网的汇聚节点，所以地位最为重要，需新增2台思科7609路由器、2台思科4507核心交换机。为了增加城域网的安全稳定性，2台路由器分别与呼和信息技术所机房、包头信息技术分所机房的思科7609核心路由器相连，以组成一个环路，这种连接的好处就在于如果一个方向通道中断，可以从另一条通道传输数据，互为备用。2台核心交换机分别与路由器相连，互为热备机。

下联各汇聚节点应为信息点比较集中的地点，而且应该有比较完备的信息机房和相关信息技术人员，如车辆段、机务段、工务段、货运中心、车站等单位。

主通道采用155 M通道，通过思科7609路由器上的POS端口与对端的思科7609路由器的POS端口相联。POS全称为Packet Over SONET/SDH，又称IP Over SONET/SDH。顾名思义，POS即通过SDH提供的高速传输通道直接传送IP分组。POS定位于电信运营级的数据骨干网，对于呼铁局来说就是通信段的跨市骨干网，其网络主要由大容量的高端路由器，如呼铁局采用的思科7906核心路由器，经由高速光纤传输通道连接而成。POS最主要的优点就是高效地利用带宽资源，这对于城域骨干网是极为重要的。

从核心路由器下联各小型汇聚节点是通过思科7609路由器上的以太网板上的路由端口连接，路由器以太网板上的路由端口不同于交换机的端口。它虽然也是快速以太网端口，通过双绞线连接，但它每一个端口都是独立的3层端口，可以直接在端口下配置任意IP地址。我们在此端口内配置1个IP地址，下联汇聚节点放置1台3层交换机与路由器路由端口对接，在3层交换机内加1个与之对应的IP地址应用将两台网络设备连接，从而实现通信。3层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，3层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。既可实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优网络性能。通过在3层交换机上划分VLAN（Virtual Local Area Network），通过VLAN将局域网从逻辑上划分成一个个网段。各汇聚节点的网关地址就设置在3层交换机内，根据现场情况可设置多个网关地址。

通过核心汇聚中心下联各汇聚节点的方式，可以有效地集中管理各重要单位的核心网络通道，优化了整个集宁地区的网络结构，提高了办公效率。

4　施工过程

由于整个城域网与原网络不是一条通道，所以测试期间可以在不影响原网络的情况下进行。为了最大限度地不影响原网络，我们将对新网络设置分配新的广域网地址。广域网地址的作用是用来做各网络核心设备通信使用，启用了同一网段的广域网IP地址后，相邻的网络设置就可以建立连接。由于它只是用来连接相邻2台网络设备的IP地址，所以可以用30位的子网掩码来分配此类IP。当在测试时通过PING命令可以探测到与对端网络设备已建立连接后，就证明网络已连通，可以进行下一步本单位内部的相关配置了。

由于各单位局域网地址不能更换（若更换的话将要把所有连接的微机都更换IP，工作量过大，也没有这么做的必要），所以要把原局域网地址配置在新的网络设备，即3层交换机内。这样的话我们需要定一个时间段来切换新旧网络设备，会造成短时间的网络中断。为此，在新旧网络设备切换之前，需要将旧设备的配置备份，并迁移至新网络设备，迁移之后要反复核对确保无误后方可切换。对于集宁地区来说，有许多之前的网络结构在城域网改造后将重新调整，所以需对调整后的结构和网络设备配置加倍核对、反复规划以保证切换后可以安全、稳定地使用新通道。

在前期准备工作完毕后可开始切换网络。旧网络设备皆为路由器，通过广域网地址与其上联点连接，然后将局域网IP地址配置在路由器的局域网端口（以太网口）上，通过交换机级联至各岗位或微机、服务器。由于局域网地址，即各单位的网关地址在切换前后不变，所以切换时要将旧路由器从局域网口断开，然后将新核心3层交换机对应VLAN的端口连接在旧网络中即可完成城域网大通道的切换。为保证安全，旧网络设备不断电，旧通道仍可使用，若新通道不稳定或中断时可以将旧路由器局域网口接回原交换机，同时将新核心3层交换机断开。当3层交换机接通后，可以在各岗位上测试，如果可以访问路局、铁总服务器即可视作网络连通，切换成功。

5　城域网的延伸

集宁地区各重要单位城域网改造完毕后，只是将一部分最重要的单位作为小型汇聚中心与集宁汇聚中心用光缆连接。各单位分布在集宁地区周围还有数目众多的单位，如各车站。我们只做到这一步还不够，要将城域网改造延伸至最基层。考虑到各车站有近有远，有些网络改造成本较高，可以先将一些距离汇聚节点近一些的、改造成本较低的纳入城域网改造二期工程中。

呼铁局集宁地区各基层网络现状为，在各小站建立汇聚点，各单位围绕着车站进行联网。各车站的汇聚点为1台路由器，通过2兆电缆连接。各车站的网络结构为环型，即一条线上串联数个或十数个车站。由于各车站没有相关网络维护人员，部分车站又偏远并且条件较差，这种现状造成一个车站断网会使这条线上多个车站断网。严重影响现场的正常工作。

由于我们城域网改造完毕后，集宁地区有一个核心的汇聚中心，有完备的机房和高水平的维护人员，现计划将原有的环型结构打断，改为星型结构，即把所有车站的汇聚点都直联到集宁的汇聚中心。这样本身网络不容易中断，而且即使中断一个车站也不会影响到其他车站的网络。

同时，将原有的2 M通道用端口绑定的方式扩容至4 M通道，即用2个2 M捆绑成1个4 M通道，大大提升了带宽，提高了工作效率。路由器的端口捆绑就是将路由器上2个链路端口所接串口绑定为1个逻辑虚拟端口，并设置1个IP地址，从而实现带宽扩大成2倍的功能。同时这样做也没有增加任何新设备，大大节约了改造成本。

具体汇聚车段有：贲红、大陆号、七苏木、丰镇、堡子湾、新安庄、红砂坝、土贵乌拉、苏集、孤山、葫芦、八苏木、十八台、马盖图、姑家堡、卓资山、卢家村、白音察干、宝拉格、乌拉哈达、阿贵图、土牧尔台、友谊水库、西土城、古营盘、庙梁、兴和。网络资源整合后见图1所示。

图1网络资源整合后汇聚的车站示意图

6结束语

随着近年来科技不断的发展，铁路的信息化已逐步走向成熟。铁路信息化是一项长期的、综合的系统工程。加强铁路运输企业经营管理信息化水平，借助现代计算机技术和信息技术，规划建立直接服务于运输生产的运营管理信息系统，以适应铁路跨越式发展的需要。这一切首先要基于网络，没有网络的使用，这一切都将只是虚设。呼铁局集宁地区城域网的改造在大大提升网络带宽和稳定传输的同时，也提高了广大铁路员工的工作效率，为呼铁局的运输提供了更方便、快捷、高效的保障。

中图分类号：U285.4

文献标识码：B

文章编号：1006-8686（2016）01-0032-03