配用电通信网伍仙门片区、泮塘片区接入网网络优化技术分析

罗智峰 蔡继涛

【摘要】 从2007年至今，广州配电通信网经过了多期建设，已形成设备规模较大，厂家种类繁多的专用通信网。近几年配电通信网在运行中出现一些问题，本文针对近年配电通信网运行中发现的问题进行了详细的分析，提出了较完善的解决方案，为今后配电通信网更加安全稳定运行的优化方向提供了可靠依据。

【关键词】 配电通信网 网络结构 优化效果

一、网络现状

1.1广州配电通信网基本现状

广州配电通信网通过多期的建设，已形成较大规模。截止目前，已调试、并成功接入配网综合网管的通信设备1700多台。在配电通信网起步建设时，因缺少对未来通信网络整体的建设规划，采用了大二层环型组网方式，即同一片区内，除汇聚交换机外的所有电房及变电站的配电网交换机，同处在一个二层网络，网络规划的不合理性在网络扩建、业务猛增的建设中逐渐凸显出来，大二层环形组网规模扩大到一定程度易引发数据网运行风险。

1.2网络优化前伍仙门片、泮塘片配电通信网结构

目前伍仙门片配电通信接入网涉及变电站11座，电房381间。泮塘片配电通信接入网涉及变电站10座，电房135间。两片区域接入层均采用工业以太网二层交换机光纤直连的方式组网，并组成多个手拉手环，最后通过伍仙门三层交换机汇聚后经传输网至核心层路由器。由于全网是由多个封闭的物理环组成的环套环的结构，因此，在所有交换机上采用生成树协议RSTP用以阻断环路。

1.3伍仙门片、泮塘片配电通信网管理、业务IP现状

广州配电通信网经过多期建设在IP分配上出现了违背上述原则的情况，其中，伍仙门片、泮塘片配网通信设备业务IP分配以汇聚站点伍仙门变为中心，其中业务IP、网管IP段均分配多个C类地址，两片区业务和网管网关均配置在伍仙门罗杰康三层交换机上。

二、伍仙门片、泮塘片配电通信网存在问题

伍仙门片、罗涌片接入网经过多期建设，规模越来越大，网络运行中出现了一些问题，通过对近几年的配电通信网运行情况分析，总结出伍仙门片、泮塘片两片接入网存在多方面的问题，具体如下：

1、配电通信网建设如火如荼，规模越来越大，早期建设的大二层环型组网网络规划不尽合理，有可能引发数据网运行风险。由于前期建设中伍仙门片、泮塘片涉及变电站接入层交换机全部为二层交换机（电房也是二层交换机），造成整个接入网络直径过大，超过了RSTP协议管控范围，如伍仙门-文德（万福路291号双公变综合房-仰忠街开关房）环网节点数有35个，远远超过正常运行上限的25个节点，一旦网络有中断、新设备接入等情况都将造成整个网络出现抖动，甚至造成大规模业务中断。

2、伍仙门片、泮塘片配电通信网接入网21个变电站，516间电房的配电自动化业务均通过伍仙门变三层交换机（罗杰康）汇聚后到达核心层，且所有接入环路业务、网管网关均配置在该三层交换机上，存在单点故障的风险。

3、该片区配电通信网接入层呈环套环的网络结构，并且经历多期建设，设备的VLAN配置和IP配置情况复杂。部分设备的VLAN和IP配置，与原定的VLAN和IP配置分配原则不一致，需要整改。甚至存在一个“手拉手”环内配置多个业务VLAN或网管VLAN。

4、配电通信网经过多批次基建项目建设，网络规模越来越大，设备种类也越来越多，现场设备调试时也是分人、分批调试，设备软件版本也不一致，需要统一升级设备软件版本。

5、伍仙门片、泮塘片配电通信网接入网协议的根节点并非在汇聚层交换机上，某些子网甚至出现了多个根节点的状况，造成网络不稳定。

三、网络优化方案

3.1网络优化前期准备工作

（1）统计伍仙门片、泮塘片现有在网运行的工业以太网设备类型和数量；

（2）对统计出的设备逐点登录，检查配置的管理IP地址、业务IP地址，管理VLAN号，业务VLAN号，并对所有设备互联端口广播包流量进行限制，防止网络广播风暴时设备因CPU使用率过高导致设备网管脱管。

（3）编制伍仙门片、泮塘片网络拓扑图。

（4）将两片区根节点手动设定在伍仙门变三层交换机上。

（5）新增泮塘变汇聚层设备（三层交换机），将泮塘片接入网业务及网管网关从伍仙门变三层交换机上割接至泮塘变三层交换机上，进而分担伍仙门汇聚点的压力。

3.2网络优化实施计划及预期结果

3.2.1优化步骤及实施计划

a）伍仙门片接入网优化计划

为避免网络调整过程出现大面积的配电网业务中断，伍仙门网络优化分为11个阶段进行调整，如图1所示。

阶段1：开启汇聚层伍仙门变至核心层路由器的备用路由，便于阶段性业务调整时，未调整的业务从主用通道到达配电自动化主站。

阶段2至阶段11：安装并配置变电站三层交换机，分配好业务VLAN、网管VLAN，新增接入段网关，且保证接入环内业务的VLAN一致性。

b）泮塘片子网优化计划

为避免网络调整过程出现大面积的配电网业务中断，泮塘片的网络拓扑的划分，分为8个阶段进行网络优化调整，如图2所示。

阶段1：在泮塘变新增一台三层交换机，并开启汇聚层泮塘变至核心层路由器的备用路由，便于阶段性业务调整时，未调整的业务从主用通道到达配电自动化主站，新调整的业务可以从备用路由到达主站。

阶段2至阶段8：安装并配置变电站三层交换机，分配好业务VLAN、网管VLAN，新增接入段网关，且保证接入环内业务的VLAN一致性。

3.2.2优化后预期效果

针对伍仙门片、泮塘片接入网存在的问题，按照上述计划实施网络优化工作后，将得到如下预期效果：

1、网络层次更加清晰。

将伍仙门片、泮塘片接入网内变电站二层交换机全部用三层交换机替换，并开启三层功能，缩小接入层二层环路生成树收敛半径，减低接入层网络收敛时间，同时更好隔离广播域。

2、避免单点故障。

网络优化完成后，汇聚层设备配置两台三层交换机，同时配置主、备路由与核心网通信，增加了网络可靠性。同时，接入层变电站三层交换机依旧沿用“手拉手”方式组网，两台三层交换机启用VRRP冗余备份功能，由原来的单网关调整为双网关，避免因单站故障导致整片接入环业务中断的可能性。

3、接入环设备的VLAN和IP更清晰。

网络优化后，“手拉手”接入网内每一个二层环均配置一个业务VLAN，一个网管VLAN，一个业务IP段，一个网管IP段，业务、网管网关配置于站内三层交换机（VRRP技术，虚拟网关）上。

4、新增汇聚站点，减小单个汇聚点设备运行压力。

网络优化前，伍仙门片、泮塘片所有业务经过伍仙门一台三层交换机汇聚后到达核心网；网络优化后，新增泮塘变汇聚点，把原伍仙门下挂的“黄沙变、龙津变、西关变、金花变、源溪变、三元里变”配电自动化业务割接到泮塘变三层交换机，从而减轻了伍仙门汇聚设备的运行压力。

5、限制端口广播包流量，防止设备脱管。

对所有设备互联端口广播包流量进行限制，防止网络广播风暴时设备因CPU使用率过高导致设备网管脱管。同时对网络中运行设备配置进行梳理，关闭未使用的端口，避免因现场人员误接入引起的网络抖动。

四、结语

通过对原伍仙门片接入网运行中产生广播风暴的原因分析，对接入网交换机的各项性能参数和故障情况进行反复测试和模拟，编制了伍仙门片、泮塘片配电通信网接入网网络优化技术分析，规模涉及整改约五百多台台工业以太网二、三层交换机设备，对在运行的工业以太网交换机设备性能、组网方式及协议部署有更深入的了解，使现有网架的优化效果达到较大提升，为后续配电通信网建设及运维提供了宝贵的经验。