【网络工程规划与设计案例教程】项目一_任务3-3_省级电力地调网项目实施文档.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流【网络工程规划与设计案例教程】项目一_任务3-3_省级电力地调网项目实施文档.精品文档.项目案例星湘电力地调网项目设计与实施目 录1.需求分析11.1地区调度数据网技术分析及方案介绍11.2地区调度数据网方案介绍11.3地区调度数据网方案总结42.网络互联与拓扑结构42.1拓扑结构与设计概述42.2核心层设计(H3C SR8808)52.3汇聚层设计(H3CSR6608)122.4接入层设计182.5园区网设计263.网络主要技术指标313.1链路负载延迟的保障313.2全网路由的收敛与恢复313.3详细的分段时延分配313.4可靠性设计31
2、3.5网络系统的开放性和可扩性设计324.网络协议和路由334.1网络协议对IPv4与IPV6的支持334.2路由策略374.3网络收敛504.4网络自愈535.地区调度数据网与国调数据网第一平面、第二平面互联互通596.服务质量(QoS)保证606.1 保证网络时延和时延抖动606.2QoS队列机制616.38个等级服务级别保障676.4 流量监管和流量整形696.5 细粒度的流类别定义717.MPLS/VPN747.1MPLS VPN设计747.2HoPE设计747.3 分层PE的改进757.4MPLS技术实施767.5Mpls流量工程817.6MPLS实施链路保护和路径保护817.7By
3、pass方式的详细介绍847.8VPN的体系结构标准877.9二层的MPLS VPN907.10MPLS VPN的跨自治系统解决方案947.11对MPLS VPN的支持997.12MPLS VPN的安全997.13Mpls VPN中对重叠地址的支持997.14Mpls vpn中客户路由设计997.15对多种网络方式接入的支持1007.16对RSVP的支持1017.17项目设备对MPLS的支持1058.IPv6支持1068.1 设备对IPV6的支持1068.2IPv6路由协议支持1078.3IPv4向IPv6迁移方案1108.4IPv4向IPv6迁移时设备的支持1128.5 实施IPv6后整个网
4、络系统的性能1131. 需求分析随着电力系统地区调度业务的迅猛发展,各种调度自动化系统层出不穷,应用范围也越来越向纵深发展。自动化系统间数据交换对数据传输的可靠性、通道可用率、实时业务的传输时延等方面要求越来越高,原先各地区普遍采用的专线或电话拨号接入网络的方式,在电力系统的突飞猛进中不堪重负,逐渐落伍。面对电力行业调度领域日益增长的需求,电力调度生产自动化建设成了一股不可逆转的潮流。眼下,信息传输方式重要性日益凸显,全国电力系统都迫切需要建设地区调度数据网,为调度生产提供更安全、可靠、实时地数据传输网络,确保地区电网安全、可靠、稳定、经济的运行。地区调度数据网作为省电力调度数据网的向下延伸,
5、与省级电力调度数据网只是覆盖变电站的电压等级不同,在技术上和设备要求完全与省电力调度数据网相同;同时由于地区数据网是省级电力调度数据网的向下延伸,必须采用行之有效的技术手段解决两级调度数据网的路由控制问题,确保两级调度数据网都可以安全、稳定的运行。1.1 地区调度数据网技术分析及方案介绍1.1.1 地区调度数据网拓扑结构分析目前省级电力调度数据网已经建设完毕,多数都在各个地调配置一台或两台骨干路由器负责接入当地的220KV变电站和电厂,这样对于地区调度数据网中地市核心设备的选择就有两种方式:方式一:与省级电力调度数据网中地调的设备共用,做为地区调度数据网的核心设备 方式二:地区调度网不与省级调
6、度数据网共用设备,新配置一台或两台设备做为地区电力调度数据网的核心设备。而对于的县调/集控站、变电站所就全部新配置设备。方式一的优点:节省经费;但由于地区调度数据网未来会有大量的节点接入,仍旧要扩容板卡。采用这种方式在地区调度数据网进行扩容和产生故障时会对省级调度数据网造成影响,同时会增加省网现有设备的负担,而且可能导致现有设备配置饱和,无法继续扩容。方式二的优点:结构清晰,层次分明,设备负担小;同时地区调度数据网的变化对省网不会产生影响。采用这种方式组网投资会略有增加,但新增设备的投资仅占总投资的很小比例。经过以上比较分析建议在地区调度数据网拓扑结构上选择方式二,使两级调度网络在网络结构上面
7、更加清晰和稳定,确保调度生产业务的稳定运行。1.2 地区调度数据网方案介绍1.2.1 合理解决路由问题由于两级网络的设备同在一个自治域内,采用不跨域方式如何控制两级调度数据网之间的路由发布就成了一个问题,首先不能把地区调度数据网的所有公网路由都发布到省网之中,一旦地区调度数据网路由产生变化会对省网造成巨大的影响,反之也要控制省级调度数据网的公网路由发布到地区调度数据网之中。由于学习到的私网路由的下一跳是发布这条私网路由的PE设备的loopback地址,所以公网上来讲他需要学习到MPLS VPN网络中所有PE设备的路由,起要与每台PE设备的loopback地址之间建立起MPLS标签转发的公网隧道
8、,这就要求学习到每台PE设备的loopback的32位明细路由。路由数量随着PE数量增加急剧上升。上面谈的是公网路由,对于私网路由存在同样的问题,由于MPLS/VPN是一种平面式模型,PE设备无论处于网络的哪个层次,对其性能要求是相同的,由于路由逐层聚合,甚至在PE向边缘方向扩展时,要维护全网的私网路由。公网路由和私网路由这对于核心的PE设备来讲,不是一件困难的事,而一个省的地区调度数据网接入多达几百台,从投资角度考虑通常会采用低端路由器,但是对于边缘的低端PE设备来讲,让其承担全网的公网路由和私网路由负担明显增加,不利于设备的稳定运行。 在地区调度数据网之中采用H3C公司的分层PE技术就可以
9、很好的解决以上问题。分层PE的结构如下图所示,直接连结用户的设备称为下层PE(Underlayer PE或User-end PE,用户侧PE),简写为UPE,连结UPE并位于网络内部的设备称为上层PE(Superstratum PE或Sevice Provider-end PE,服务运营商侧PE),简写为SPE。这种框架结构称为PE的分层结构(Hiberarchy of PE),简写为HoPE。采用分层PE技术后,SPE就成为UPE设备公网路由和私有路由的代理,如此一来,更上一级设备想与UPE互通只需要与SPE互通就可以了。目前,调度数据网域内路由器基本都采用OSPF。原有地调设备在省级电力调
10、度数据网之中已经属于一个OSPF进程,新建的地区电力调度数据网需要再运行一个专门的OSPF进程。地区调度数据网的核心设备属于省级电力调度数据网OSPF进程的骨干区域,同时又属于新OSPF进程中的AREA 0,这样通过采用OSPF多进程的方式来实现公网路由的控制,两级网络只导入各自所需要的路由。将两个OSPF进程的ASBR设置在地区调度数据网的SPE上面,这样下级设备作为UPE就只需要学习上级路由器SPE的公网路由即可。同时,对私网路由采用分层PE技术,可以避免维护全网MPLS/VPN私网路由,UPE仅需要维护本地的路由信息。分层PE技术还可以进行多级嵌套,确保地区调度数据网的接入设通过分层PE
11、技术减少自身设备的压力,最终实现不增加接入设备的投资的情况下确保省级调度数据网与地区调度数据网稳定运行。图1 省级地区调度数据网1.2.2 分层PE的改进在原有的HOPE的实现中,SPE不会向UPE发送明细的VPN路由,而只是发送一条VPNv4默认路由,以使UPE不需要维护大量的路由。发送默认路由的结果是UPE下的一个VPN Site可以访问其它所有PE/UPE下的同一VPN,即在同一VPN内不同汇聚节点下面的变电站可以进行互通,而在某些情况下,用户希望隔离同一VPN下某些Site间的互访,这就需要实现SPE向UPE发送明细路由,而不是默认路由。为此满足电力调度数据网的需求又对分层PE进行定制
12、的开发,在原有向UPE发缺省路由的功能基础上又实现发精确路由,这样就可以根据用户的需求来灵活的调整配置来实现不同的互访需求。1.2.3 可靠性部署项目中启用BFD for OSPF/BGP/VRRP来快速进行网络故障恢复。在地市调度中心和县调度中心的两台核心路由器间,启用BFD for VRRP,加快主备路由器间的切换过程。在县调中心/集控站和变电站的路由器上启用BFD进行链路单通监测,在单通时尽快进行主备链路的切换。在地调核心、骨干和接入路由器上启用GR for OSPF/BGP /LDP。在重新建立网络邻接关系的过程中保持转发平台继续转发并尽量减少路由器或协议重启导致的路由抖动。 1.2.
13、4 分级网管方案地区电力调度数据网作为省级电力调度数据网的一部分,因此地区电力调度数据网中网络设备需要可以被省中心的网管进行管理,对于向调度数据网接入设备数,网络规模比较庞大的网络,往往需要采用多级网管的方式实现对网络的管理,以一个省级网管为例,各地市管理各自设备,同时通过地市网管接口向中心的网管系统传送管理信息,省中心的网管既可以通直接管理设备,也可以调用下属各地市的网管获取信息。在调度数据网的日常网络管理之中设备管理和告警信息管理是最重要的工作,因此省调的网管也要可以对地区调度数据网中的关键设备进行管理,同时也要可以接收关键设备发出的告警,这样才能真正意义的实现分级网管。分级设备管理的部署
14、说明:1、各级管理中心分别部署H3C网管系统,管理各自管理域中的网络设备;2、在省调网络管理系统上可以将地调管理中心网管服务器作为特殊图标网络管理中;3、如果需要对地区调度数据网网络进行管理,可以在省调网管上直接点击地区网管图标。调用地区网管的客户端界面,对地区网络进行检查,定位网络问题,实现端到端管理。对于网络设备告警信息的管理,建议采用如下方式:1、对于地区网络中需要重点关注的设备,可以将地区网络中重点关心的设备加入到上级网络中,同时在地区网管中设置告警转发功能,将重点设备的重点告警(如:端口Up/Down)转发到上级网管,这样当地区网络的重点设备出现问题时,总部的管理员同样可以及时了解并
15、关注。2、对于地区网络中其它的设备,直接通过地区网管进行管理。1.3 地区调度数据网方案总结根据以上对拓扑结构和业务互通方式的详细分析,建议地区电力调度数据网总体方案如下:新增设备做为地区调度数据网核心设备;省级调度数据网与地区调度数据网同属于一个自治系统采用分层PE技术实现路由控制地区调度数据网采用OSPF多进程技术部署分级网管方案实现网络分级管理2. 网络互联与拓扑结构2.1 拓扑结构与设计概述具体拓扑结构如下图所示:图2 网络拓扑结构整体网络构建采用层次化结构设计。由省调核心层设备H3C SR8808与县级汇聚层设备h3c SR6608之间采用多路E1链路捆绑构建高速广域网骨干链路。与各
16、变电站设备MSR3040采用E1链路联接至各县级汇聚层设备SR6608。考虑全网可靠性结构设计,全网均采用双核心,双汇聚,双冗余链路的设计方案,有效避免了单点故障的产生,极大提升了网络的可靠性与稳定性。核心层设备SR8808具有完善的MPLS VPN支持能力,保证MPLS域的延伸,SR8800作为MPLS域的P或PE设备,保证MPLS广域纵向网一直拉伸到局域核心网络,甚至拉伸到接入层面,真正提供“语音、视频、数据”三网合一的端到端服务保证。也能够满足电力地调网今后的MPLS VPN扩展需求。下面章节将对各层结构设计予以详细说明。2.2 核心层设计(H3C SR8808)2.2.1 地调核心网广
17、域网架构省级地调广域网由于地域上覆盖的广阔性,对网络设备的可靠性和安全性要求极高,H3C SR8808完全满足上述组网要求,网络的核心层由SR8808组建,SR8808作为省级核心节点,SR6608做为地市汇聚节点。为了保证网络的安全性,在国家核心、省级节点采用上下行设备分开的设计架构;省级和县级地市节点同时可作为城域网汇聚接入、专线汇聚。图3 网络拓扑结构本方案适用于电力等骨干网络的新建、扩容和改造,全网支持MPLS VPN。在组建电力地调核心网时,如果骨干网使用全网互联结构不仅浪费线路资源而且运维成本高,推荐使用先进的RPR技术组网。RPR不仅具有快速自愈的弹性保护机制和高效的带宽利用能力
18、,并且还有组网灵活简单的优点,适合于新建城域网的建设。在具体组网设计时,采用SR8808作为骨干路由器组成核心环网,SR8800下行提供高密10GE、GE、FE接口,还能提供其他丰富接口类型,包括E1、POS等,可以直接连接以太网交换机,也可以专线接入。由于SR8808具有完善的MPLS VPN支持能力,保证MPLS域的延伸,SR8800作为MPLS域的P或PE设备,保证MPLS广域纵向网一直拉伸到局域核心网络,甚至拉伸到接入层面,真正提供“语音、视频、数据”三网合一的端到端服务保证。也能够满足电力地调网今后的VPN扩展需求。2.2.2 核心网设备SR8808概述SR8800路由器是H3C公司
19、基于对用户业务应用的充分调研和深刻理解而推出的万兆核心路由产品,主要应用在IP骨干网、IP城域网以及各种大型IP网络的核心和汇聚位置。SR8800核心路由器具有强大的转发性能和丰富的业务特性全面满足用户各种组网应用的需求。SR8800采用了平面分离和三引擎转发的设计理念,通过基于分布式的高性能网络处理器(NP)硬件转发和大容量Crossbar无阻塞交换技术,保障了系统的高处理性能和灵活的扩展能力;通过分布式的专用QoS控制单元,为所承载的核心业务提供精细化控制和端到端服务保证;通过分布式OAM检测引擎,实现了30ms故障检测,保障所承载业务不中断运行。SR8800通过上述创新的高可靠性技术和精
20、细化QoS控制机制充分保证电力多用户多业务流畅运行。2.2.3 产品特点创新的体系架构保障业务的高性能SR8800采用了创新的四平面分离和三引擎转发体系架构,实现了万兆NP平台和Crossbar无阻塞交换技术完美融合,完全满足用户对于业务处理性能和容量的要求。平面分离的架构使系统的管理、监控等功能模块对转发平面的影响降到最小,使转发平面更加专注于对业务的处理,从而实现万兆业务流量线速转发。分布式转发引擎使接口板业务处理实现硬件化,SR8800业务接口板上同时具有NP业务引擎、QoS控制引擎和表检索引擎,通过专用转发控制引擎使原来全部由NP业务引擎处理的表项查找和QoS调度等功能全部交给业务处理
21、板上的表检索引擎和QoS控制引擎来处理,极大加快了业务处理速度,使系统在完成万兆业务线速处理的同时,能够实现精细化QoS调度机制和真正意义上E2E流控。专用的OAM引擎保证业务的高可靠性SR8800在传统的核心路由器双平面(控制平面和转发平面)的基础上,利用专用的OAM引擎设计了一个独特的OAM检测平面,该平面监控网络故障,能够实现30ms的故障检测和20ms的业务切换,保证业务运行不中断。检测平面与控制平面、转发平面相互独立、互不影响,为用户提供了电信级的可靠性。同时,SR8800还支持完善的设备可靠性机制,包括:关键部件11冗余备份、热插拔、热补丁等功能。内置QoS引擎实现精细化业务控制内
22、置QoS引擎支持层次化QoS(H-QoS),可以实现基于端口、用户组、用户及用户业务的多级调度机制,H-Qos和MPLS TE配合可以实现按隧道、按业务进行带宽预留和调度。QoS引擎提供先进的队列调度(PQ、LLQ、CQ、WFQ、CBWFQ)、拥塞避免、流量监管、流量整形、优先级标记等功能,可保证不同业务的带宽、时延和抖动,满足不同用户、不同业务等级的“区分服务”。QoS控制引擎提供200ms的强大包缓存能力,可解决网络突发流量引起的丢包问题。SR8800的Crossbar交换网支持VOQ和E2E流控技术,可有效避免报文的头阻塞(HOL),并且在Crossbar上实现了报文的“区分服务”。开放
23、业务构架(OAA)满足定制化需求SR8800秉承H3C公司的开发架构设计理念开放应用架构(OAA),提供了开放应用平台(OAP)板卡,以满足后续业务定制和升级的要求,如:嵌入式的FW、IPS等安全插卡,实现了核心路由器和业务应用系统的无缝整合。全面的IPv6解决方案IPv6作为下一代网络的基础协议以其特有的技术优势得到广泛的认可,SR8800全面支持IPv6协议族,支持IPv6静态路由、RIPng、OSPFv3、IS-ISv6、BGP4+等IPV6路由协议,支持丰富的IPv4向IPv6过渡技术,包括:IPv6手工隧道、6to4隧道、ISATAP隧道、GRE隧道、IPv4兼容自动配置隧道等隧道技
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