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1交換機基本數(shù)據(jù)配置策略

1.1各節(jié)點交換機的命名

為便于交換機數(shù)據(jù)配置和后期維護，應根據(jù)站點、間隔、安裝屏柜，功能應用等設置交換機的名稱。如220kV林海變GOOSE中心A網(wǎng)交換機。

1.2交換機管理VLAN及管理地址的規(guī)劃

智能化變電站的二層交換機均具備管理地址配置功能，合理規(guī)劃管理段的IP地址將給后續(xù)運行維護帶來便利。由于二層交換機的管理IP與VLAN關聯(lián)，需要選擇一個VLAN作為管理地址VLAN，建議劃分一個C類網(wǎng)段作為交換機管理地址段，并可與節(jié)點名稱形成一定的對應關系。對于星型網(wǎng)絡，建議按網(wǎng)絡層次分配設備管理地址，如中心節(jié)點分配較小的IP地址，非中心節(jié)點可根據(jù)對應中心節(jié)點的端口順序依次分配IP地址。對于環(huán)型網(wǎng)絡，可規(guī)劃中心交換機為始發(fā)點，以較小端口連接設備開始分配IP地址。

1.3交換機時間同步的設置

對于交換機本身而言，時間戳對網(wǎng)絡故障判斷、安全事故調(diào)查意義重大，對此有幾種設置方式:無時間服務器的情形，需手動調(diào)整交換機的系統(tǒng)時間和時區(qū);通過SNTP同步時間，需配置NTP服務器地址，并保證路由可達。

1.4交換機的端口分配策略

1)交換機級聯(lián)端口的分配

對于星型網(wǎng)絡，中心節(jié)點與其它節(jié)點的級聯(lián)端口分配順序建議與其它節(jié)點的編號順序相對應，便于識別。對于端口模塊化的中心節(jié)點設備，如果端口資源充足，建議每個模塊僅接入一個節(jié)點，以降低單個端口模塊故障的影響范圍。而對于接入節(jié)點，建議分配相同編號的端口。對于環(huán)型網(wǎng)絡，每個交換機需分配2個級聯(lián)口，建議采用高帶寬的光纖端口互聯(lián)，為提升可靠性，建議將2個級聯(lián)端口分配在2個端口模塊上，且整個環(huán)網(wǎng)的互聯(lián)關系有規(guī)律，如順次采用前一節(jié)點的1號端口連接下一節(jié)點的2號端口。

2)交換機連接各種裝置的端口分配

連接各裝置的端口可根據(jù)實際情況分配，但建議相同類型功能的裝置連接在同一編號的端口，便于數(shù)據(jù)配置時提高效率和避免錯誤。

1.5VLAN劃分及配置策略

VLAN的規(guī)劃和配置是二層交換機的核心配置部分。根據(jù)業(yè)務類型確定VLAN的劃分和VLAN間的通信策略至關重要:對于IEC61850－9－2組網(wǎng)模式，要求對采樣的劃分非常精確，控制裝置的報文范圍一般可按間隔或者按母差的一個板卡來劃分，同時應盡量避免采樣數(shù)據(jù)流量通過級聯(lián)口;對于GOOSE組網(wǎng)模式可根據(jù)各站點的電壓等級、業(yè)務分類進行合理規(guī)劃，不同電壓等級宜對應不同的VLAN范圍，對于同一電壓等級內(nèi)的二層設備可根據(jù)功能、間隔、母線等實際情況結(jié)合通信需求劃分不同VLAN，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隔離或互通，不同間隔只能收到母差跳閘等公共信號，不收其它間隔信號，特別情況如相鄰線閉鎖除外。根據(jù)端口連接設備/裝置的數(shù)據(jù)規(guī)劃和VLAN能力確定端口的VLAN屬性:對于交換機級聯(lián)口配置成trunk，并通過forbidden控制VLAN轉(zhuǎn)發(fā)端口;對于連接裝置的端口，如裝置不具備VLAN配置能力，則交換機相應端口配置為edge/untagged，如裝置具備VLAN配置和處理能力，則可將交換機端口配置為trunk/tagged;所有VLAN都需要的端口設置trunk(如錄波器、網(wǎng)絡記錄分析儀，公用測控)。另外，A/B網(wǎng)對稱規(guī)劃設計，A網(wǎng)的VLAN和PVID，均宜小于B網(wǎng)。

2交換機主要配置實施及檢測

2.1VLAN配置檢測

當交換機所有VLAN劃分完成，裝置組網(wǎng)開機后，用調(diào)試軟件登錄交換機參看實際配置;同時也可在裝置和站內(nèi)網(wǎng)絡分析記錄儀上查看是否有GOOSE，SMV斷鏈;對同一VLAN內(nèi)通信異常端口，可在相關交換機端口上外接調(diào)試筆記本，并采用Ping命令，來測試相關交換機端口互通狀況;對于跨交換機VLAN內(nèi)出現(xiàn)通信異常時，則采取逐級回查的辦法，從接受側(cè)裝置開始，通過網(wǎng)絡包分析軟件捕捉網(wǎng)絡報文的辦法，逐級逐臺交換機往源頭查，直到發(fā)送側(cè)裝置。

2.2端口廣播風暴抑制配置實施

1)廣播風暴概念

由于網(wǎng)絡環(huán)路、網(wǎng)卡故障及病毒木馬等原因，致使交換機端口接收到大量的廣播包，進而引發(fā)廣播風暴(即指過多的廣播包消耗了大量的網(wǎng)絡帶寬，導致正常的數(shù)據(jù)包無法正常地在網(wǎng)絡中傳送)，導致網(wǎng)絡癱瘓或數(shù)據(jù)包超時。借助于對端口的廣播風暴控制手段，可以有效地避免硬件損壞或鏈路故障導致的網(wǎng)絡癱瘓。目前，交換機廣播風暴抑制通常有阻塞端口的帶寬上限值、端口的帶寬下限值及端口啟用的傳輸速率下限值等方式。

2)廣播風暴抑制配置及檢測

配置:對過程層采樣網(wǎng)(SMV)、GOOSE網(wǎng)及站控層MMS網(wǎng)內(nèi)交換機可進行端口速率限制(入口速率限制、出口速率限制等)，以防范網(wǎng)絡廣播風暴，但交換機端口限速閾值與正常的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量須恰當配合，以免誤過濾正常數(shù)據(jù)，造成相關信息丟失和數(shù)據(jù)實時性下降。在指定端口啟用傳輸速率下限值時，該值應當小于或等于下限值。當廣播、多播或單播傳輸?shù)陀诿棵肴舾杀忍?bps)時，端口將恢復正常傳輸。通常，該取值范圍為0.0～10000000bps。檢測:根據(jù)交換機端口速率限制閾值大小，可用專用測試儀(或網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包模擬軟件)來模擬多個間隔SV和GOOSE發(fā)生相應流量網(wǎng)絡數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)量應滿足端口所設置的閾值要求)，以檢測交換機端口廣播風暴抑制配置功能是否正常。

2.3端口鏡像配置實施

端口鏡像功能將交換機上1個或多個端口(被鏡像端口)的數(shù)據(jù)復制到1個指定的目的端口(監(jiān)控端口)上，然后將鏡像目的端口與網(wǎng)絡分析記錄儀(或網(wǎng)絡管理軟件)相連，以進行網(wǎng)絡流量分析和故障排除。端口鏡像分為本地端口鏡像和遠程端口鏡像2種鏡像方式。

2.4生成樹協(xié)議及鏈路保護檢測

1)生成樹協(xié)議概念生成樹協(xié)議，利用STP算法(生成樹算法)，在存在交換環(huán)路的網(wǎng)絡中生成1個無環(huán)的樹形網(wǎng)絡。運用該算法將交換網(wǎng)絡冗余的備份鏈路邏輯上斷開，當主要鏈路出現(xiàn)故障時，能夠自動切換到備份鏈路，保證數(shù)據(jù)的正常轉(zhuǎn)發(fā)。目前，常采用生成樹協(xié)議(STP)或快速生成樹協(xié)議(RSTP)，來避免形成環(huán)路、引發(fā)廣播風暴。

2)生成樹協(xié)議配置策略及檢測方法

配置:在過程層網(wǎng)絡中網(wǎng)橋ID最小的交換機將被選舉為根交換機，而網(wǎng)橋ID由優(yōu)先級和MAC地址組成，一般通過調(diào)整交換機的優(yōu)先級來保證中心交換機的網(wǎng)橋ID最小;給每臺交換機選舉1個根端口(根交換機除外)，開銷(Cost)最小的端口就是根端口;每個網(wǎng)段中選舉1個指定端口，同一網(wǎng)段中離根交換機開銷最小(cost值最小)的端口就是指定端口;將所有既不是根端口也不是指定端口的端口設置阻塞狀態(tài)，其余端口則經(jīng)由學習狀態(tài)進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。檢測:模擬多臺交換機間環(huán)接、2臺交換機間多條鏈路環(huán)接及單臺交換機上多個端口環(huán)接3種環(huán)境，對生成樹協(xié)議配置策略進行測試。通過監(jiān)測相應交換機端口流量變化情況，并查看交換機設備日志，來判斷生成樹配置策略的有效性。

3結(jié)束語

目前，在智能變電站網(wǎng)絡總體規(guī)劃、設計方面已開展不少初期應用工a作，部分網(wǎng)絡參數(shù)配置隨意性較強，對后期維護便捷性考慮欠少，交換機安全防護功能利用率低，網(wǎng)絡配置及測試的規(guī)范性有待加強，網(wǎng)絡系統(tǒng)可能的安全隱患難以及時發(fā)現(xiàn)與整治。文中從網(wǎng)絡性能(安全性、實時性、可靠性、健壯性等)因素和后續(xù)運維便捷化等方面出發(fā)，對如何合理規(guī)范工程實施進行探討，并在交換機命名、IP地址和端口規(guī)劃、VLAN劃分、端口鏡像、廣播風暴抑制和生成樹協(xié)議等項目的配置策略及檢測方法上總結(jié)經(jīng)驗，上述經(jīng)驗對提高整體網(wǎng)絡系統(tǒng)性能將起到積極作用。

作者：劉正誼梁運華彭聰周定宇單位：國網(wǎng)湖南省電力公司長沙供電分公司國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司