电厂网络结构与核心层的设计

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1、Ne twork Struc ture an d Cen tra l L eve l D e s ign of Power P lan t卢秋云(山西永济热电厂永济044500)【摘 要】 由于企业规模不断扩大, 对信息技术的使用要求不断增加, 原建的网络在完成了历史使命后已不能满足新的需求, 在提出电厂局域网既先进可靠而又经济实用的设计方案后, 重点阐述了其网络结构与核心层的设 计, 并辅以分布层的设计, 使整个系统性能优良、可靠性高、易于升级。【关键词】 核心层, 网络结构, 系统设计, 分布层, 包转换A BSTRACT W ith th e inc rea sing exp ed ie

2、nce o f en te rp r ise size, requ irem en t o f info rm a t io n tech no lo gy app lica t io n is inc rea sed. T h e ne tw o rk se t befo re can t m ee t th e new requ irem en t af te r com p le t ing it s m issio n. A f te r p re sen t ing th e de sign p lan o f pow e r p lan t lo ca l ne tw o rk t

3、h a t is bo th advanced, re liab le and eco nom ic, app lica t io n, th is p ap e r g ive s m o re de sc r ip t io n abo u t th e de sign o f ne tw o rk st ruc tu re and th e cen t ra l leve l, and a lso th e de sign o f d ist r ibu ted leve l, m ak ing th e sy stem is o f sup e r p e rfo rm ance an

4、d h ighre liab le a s w e ll a s up g rad ing.KEYW O RD S cen t ra l leve l, ne tw o rk st ruc tu re, sy stem de sign ,d ist r ibu ted leve l, p ack age t ran sfe r永 济 热 电 厂 地 处 华 北 电 网 最 南 端, 装 机 容 量300M W 。为了提高企业生产管理水平, 于 1994 年建立选择 T C P IP 的协议体系。1. 2 网络技术选择目前应用的两种主流联网技术是千兆位以太网和A TM 。 千兆位以太网是以简单的

5、以太网技术为基础 的。是成功的 10M b s 以太网和 100M b s 快速以太网 连接标准的扩展。 它可为网络主干提供 1Gb s 的带了基于 N OV EL L的以太网, 依靠该网络完成了信号采集监视系统, 并经不断改造完善, 目前已有 100M网络连接。它的建立为提高生产经营管理水平, 保证设备的安全稳定运行, 起到了积极的作用。但近年来由于企 业规模不断扩大, 对信息技术的使用要求不断增加, 原 有网络已不能满足需要。 要求尽快建立企业新的计算机信息化网络 永济热电厂局域网。 本文对网络结 构与核心层的设计等作以简述。宽, 传输速度比快速以太网提高十倍。与A TM主要有以下的技术优

6、点:比较它可提供更高的带宽, 并且有强大的伸缩性。升级时不需要对网络作任何改变, 相对其他高速网络技术 而言, 在经济和管理性能方面具有较好的选择。支持多媒体及 Q O S。千兆位以太网以其高速的 交换能力, 与以太网和快速以太网相比较, 已经降低了网络的拥塞和延时, 可以很好地支持多媒体及 Q O S。千兆位以太网设计灵活, 对网络结构无限制, 可 采用交换式、共享式等, 支持交换机之间或交换机与工 作站之间全双工连接模式。 由于千兆位以太网设计灵 活, 对网络结构几乎无限制, 正在应用的网络互连技术与特定 IP 技术和千兆位以太网完全兼容。千兆位以太 网支持新的交换机之间或交换机与工作站之

7、间全双工的 连 接 模 式, 也 支 持 半 双 工 连 接 模 式 以 方 便 与 基 干C SM A CD 存取方式的共享集成器连接。千兆位以太网费用较低, 管理和维护方便。由于 千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础, 因而1网络交换方案要建立一个技术领先, 性能优良的局域网就必须有一个优良的网络设计方案, 这是网络系统建设的基础。目前, 局域网主干技术有多种: 快速以太网、A TM 、 令牌环网、千兆以太网等。 网络主干方案包括: 网络协 议体系选择: 网络技术选择等。1. 1 网络协议体系选择在计算机网络上目前运行的数据传输协议体系主 要有两大类: 基于 ISO 的 O S I 模

8、型协议体系和 基 于T C P 的 IP 协议体系。 ISO O S I 模型协议体系在市场上没有真正推广开, 而 T C P IP 协议体系已成为目前 最流行的网络协议, 被 In te rn e t 采用作为基本的数据传输协议, 成为事实上的工业标准。永济热电厂网络也技术相对简单, 而使用量大。 不仅设备购置费用低, 而且培训、维护和故障分析的费用也较低, 从而使整个网络费用降低。由于千兆位以太网以上的诸多优点, 使其逐渐成 为局域网的主流技术, 成为局域网联网技术的首选。永济热电厂网络选择千兆位以太网技术。网络结构的设计结构合理的网络是保证局域网提供高性能、高可 靠性信息的基础。 为确保

9、永济热电厂局域网建成一个 结构简单合理, 可靠性高易管理的网络信息系统。网络 结构设计应采用目前普遍使用的层次化设计方案。依据层次化设计理念, 永济热电厂网络采用智能 化的三层设计方案, 结构如图 1。其优点为:简单。通过层次化设计, 将网络分成许多相互联 系而又彼此独立的小单元, 使网络的整体复杂性得以 降低, 便于网络的故障检查和排除。升级容易。由于层次化设计的灵活性, 可以不改 变整个网络环境, 使网络容易升级到最新的技术。易管理。由于层次化结构, 可依据各层使用要求 的不同, 进行设备配制。从而使单个设备配置的复杂性 大为降低, 使得整个网络维护方便, 管理简单易行。永济热电厂是已运行

10、的火力发电厂, 考虑网络系统 的总体建设及发展, 结合电厂实际, 建立以光纤通信和新的数据封装技术为核心的高速大容量计算机网络通 信技术, 使计算机网络形成完整的有机体。 局域网主干 采用三级交换结构体系, 由核心层、分布层、接入层构成 三层网络。 其结构为: 生产楼三楼计算机房中心核心交 换机为一级, 组成核心层; 下连各楼层交换机为二级, 组成分布层; 接入层采用二级交换机直接连接到桌面用 户。一、二级构成分布式、有层次的整体。以冗余连接方 式提高网络架构的可靠性。 考虑传输要求及设备性价2不对其他层次造成影响; d. 可管理性: 层次结构可使单个设备配置的复杂性大大降低、管理更易。网络核

11、心层的设计网络的核心层是整个网络的中心, 是整个网络设 计的关键。 它担负网内大量的通信, 各部门间的连接, 提供办公自动化, 数据信息服务, 为数据中心服务器提 供高性能的连接以及与因特网之间的连接。 要实现高 性能的交换和传输, 又必须为许多先进的网络应用提 供支持。因而核心层设备必须是高性能的交换机, 可实 现高速度的交换传输及连接服务器等核心设备, 并且 要求非常可靠, 实现不间断工作。根据网络应用的复杂 性 和 多 样 性, 并 考 虑 到 经 济 原 则, 选 择 北 电 P a sspo r t8610 核心交换机。 其主要技术指标为: 交 换 背 板 带 宽 不 低 于 32G

12、b s, 北 电P a sspo r t8610 核心交换机为目前高性能需求的应用提 供 高 达 128Gb s 的 交 换 能 力, 并 可 进 一 步 扩 展 至256Gb s 的交换能力。 多 层 交 换 能 力 最 少 为 30Gb s。 北 电P a sspo r t8610 核心交换机的多层交换能力是 128Gb s, 包转发能力 96M p s。 适用于新的应用需求的线速IP 路由, 支持各种路由协议; R IP、O SP F、静态路由等。具有 6 个插槽底 8006, 双电源。 整个网络经过防火墙通过微波通信线路连接到省电力公司, 由省电力公司提供因特网出口, 实现与因特网的连

13、接。3比, 网络主干采用独占 1 000M交换以太网, 到桌面为独占 100M 交换以太网。 网络拓扑图如图 2 所示。它的优点是: a. 简单性: 通过对网络分层形成许多 小单元, 使网络的整体复杂性得以降低, 使故障更容易排除; b. 可扩展性: 因为网络模块化增长而不会遇到 问题; c. 灵活性: 网络升级容易, 任意层次的网络升级分布层的设计分布层是网络的重要组成部分, 是核心层和访问 层的分界点。定义了网络的边界, 对数据包进行复杂的 运 算。 在 热 电 厂 网 络 环 境 中, 分 布 层 设 备 采 用4机, 形成网络的高速骨干。它是一种堆栈式第二层以太单一实体来管理。网, 具

14、有以下的特点:模块或固定结构。 可以提供 24 个 10100M 交 换全双工 U T P 接口, 提供一个 1 000M 光纤的 GB IC支持 802. 1Q 形成 V L A N 。 每个交换机上最多可以建立 32 个基于端口的 V L A N 以扩展广播域和分 段网络业务传输范围, 以提高网络效率。交换机的每个接口, 内 置 堆 栈 连 接 器。 12.8Gb s 的 交 换 结 构 和端口都支持 802.1Q V L A N T agg in g, 因此用户可以A S IC S 支持在所有端口上以线速进行全面符合 802.1D 标准的M A C 层帧转发和过滤; 它以网速性能在所 有

15、端口中最高转发速率可达每秒 510 万个数据包, 而且不会出现数据包丢失现象。10100M 交换全双工。 每个 U T P 端口都采用 自感技术, 可以自动监测并支持所连接设备的速度和 模式。这 24 交换端口中的每一个都会检测连接的设备 是以 10M b s 还是以 100M b s 的速度运行; 再自动调 整到最佳速度; 它们还会自动检测并支持到服务器、大 用户终端站及其他交换机的全双工连接, 以及到传统 N IC 或集线器的半双工连接。具有管理功能。基于W eb 的网络管理使你可以 通过一个网络浏览器轻松管理 B ayS tack 420 24T 或在各交换机上高效地传输广播或业务。V

16、L A N 简化了网络业务操作、添加和改造工作, 因此可降低管理费 用。它的配置和堆叠都简单, 可以灵活地选择用于高 速上行连接。 具有应用智能特性, 先进的流量管理功能, 充分满足用户的要求。 12. 8Gb s 的交换光纤和普 通的 A S IC S 通过所有的端口。可在峰值为每秒 510 万 信息包的速率下, 支持兼容全面的 802. 1D 的M A C 帧转发。参 考 文 献1仇洪冰, 王玫. 现代网络通信导论. 北京: 电子工业出版社, 2003郑阿奇. 网络原理与应用. 北京: 电子工业出版社, 2003胡亚峰. 局域网组建一书通. 北京: 航空工业出版社, 200323堆栈。 此

17、外, 堆栈还可以作为一个只有一个 IP 地址的(上接第 27 页)访问某个共享资源, 常用来控制访问共享资源的线程 数量。CM u tex: 互斥量对象, 一个时刻至多只允许一个 线程访问某资源, 未被占用时处于有信号状态, 可以实现对共享资源的互斥访问。C E ven t: 事件对象, 用于使一个线程通知其他线 程某一事件的发生, 所以也可以用来封锁对某一资源 的访问, 直到线程释放资源使其成为有信号状态。适用 于某一线程等待某事件发生才能执行的场合。CC r it ica lSec t io n: 临界区对象, 将一段代码置入临 界区, 只允许最多一个线程进入执行这段代码。一个临 界区仅在

18、创建它的进程中有效。4. 2等待函数W in 32 A P I 提供了能使线程阻塞其自身执行的 等待函数, 等待其监视的对象产生一定的信号才停止阻塞, 继续线程的执行。其意义是通过暂时挂起线程减少对 C PU 资源的占用。在某些大型监控系统中, 串口 通信只是其中事务处理的一部分, 所以必须考虑程序执行效率问题, 当串口初始化完毕后, 就使其处于等待通信事件的状态, 减少消耗的 C PU 时间, 提高程序运 行效率。常 用 的 等 待 函 数 是 W a itFo rS in g leO b jec t ( ) 和W a itFo rM u lt ip leO b jec t s ( ) ,

19、前 者 可 监 测 单 个 同 步 对结论5本文中涉及的 V C + + 6. 0 中串口通信与数据库技术的应用示例在W IN DOW S2000 环境下经过连续运 行, 性能稳定可靠, 可以充分应用在实际工程项目中。参 考 文 献李现勇. V isua l C + + 串口通信技术. 北京: 人民邮电出版社, 20021阮 帮 秋. V C 实 现 串 口 通 信 例 程。w eb. 200121113 .h t tp: san jianx ia. m y r ice. com vcindex. h tm 2. 3下期要目 智能数字电平分析仪的原理与实现 基于 V B 中M SComm 控件

20、的通信软件开发与实现 基于模式识别技术的高速公路收费站计算机管理系统的研制 基于 V isio V BA 的 GRA SP 建模与仿真可视化环境 基于M SP 430F 149 单片机的键盘显示系统 利用M SComm 控件实现可寻址广播系统的串行通信 任意方向运动模糊图像的恢复 N S2 在W indow s X P 环境下的编译与应用 基于 A RM 微处理器和 C O S 的配网综合装置设计 基于 J 2E E 和M V C 的W eb 应用开发方法研究 铁路计算机网络中提高W EB 服务器的安全性 一种新型 P ID 控制算法在直流电机跟踪系统中的应用 智能针灸决策系统的结构设计 基于 XM L 的 SQ L 查询扩展与研究 基于特征匹配的芯片管脚视觉检测系统设计 利用 V FW 进行视频开发file:/D|/新建 Microsoft Word 文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:/D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56