建好基础设施，为电厂信息化打造先进平台 —山西古交发电厂网络及综合布线系统

2013-11-29 11:08:19 电力信息化　点击量：评论 (0)

摘要：本文以山西古交发电厂新建工程的MIS系统为案例，重点讨论了电厂的网络、综合布线系统的设计和实施。方案从古交电厂MIS的目标出发，提出了成功建设发电企业网络系统的设计思路和详细方案，总结了方案的特点

二、网络系统设计
网络平台是MIS系统的中枢神经系统，是信息系统的基础设施。MIS系统的全部应用都是通过网络平台完成信息传输和交换的，标准的网络平台由传输设备、交换设备、接入设备、网络互连设备、布线系统、网络操作系统和测试设备等组成。
1.       设计要求
根据古交发电厂的对计算机网络系统的应用需要以及MIS系统建设的有关规定和要求，古交发电厂的计算机网络系统，采用“客户机/服务器”（C／S）与“浏览器／服务器”（B／S）相结合的体系结构，首要目的是实现电厂内部的信息和资源共享，此外一方面应能方便地与上级主管部门及其他系统内单位交换信息，另一方面，能与Internet连接，支持移动用户及远程用户的应用需求。
在技术上，系统的设计应充分体现先进性、开放性、安全性、适用性及易扩充性，采用先进成熟的网络技术和符合标准的网络协议、安全可靠的网络操作系统及数据管理系统，网络系统易于升级，同时便于分步实施，网络的传输速率能满足MIS系统应用的要求。
计算机网络系统主要是为管理信息系统的应用服务，因此，在网络建设中，设备及软件的选型应根据管理信息系统的需求来确定，在满足系统应用需求的前提下，力求经济、先进，同时技术、性能指标应恰当，能满足系统在未来几年内的应用要求。

2.       设计原则
网络系统的设计遵循先进性、开放性、安全性、经济实用性和可扩充性相协调的原则。
先进性：采用先进成熟的网络技术进行组网，支持数据、语音、视频图像等多媒体的应用。
开放性：采用符合ＩＳＯ以及相关标准的网络协议，选用符合ＩＳＯ以及相关标准的网络设备。
安全性：关键设备采用冗余设计，以确保网络系统设备的运行安全；采用用户口令识别和访问权限控制来保护网络资源的安全；采用防火墙技术来隔离内部网络和公众网络，阻止或减少来自外界的侵害。企业内部财务网络通过网关与厂MIS网连接，实现用户权限限制及数据过滤，确保财务系统数据的安全性。管理信息系统（MIS）同实时系统间设立网关，确保电厂生产不受外界干扰。
经济实用性：从经济实用出发，充分满足目前的应用需求并考虑今后企业发展的需要来选择设备，使用有限的投资建设一个性能优良的网络系统。
扩充性：在方案设计中充分考虑系统扩展和升级的能力，选用具有良好的升级能力和可扩展性能的设备，以利于今后系统扩展的需要。

3.       主干网络技术主要考虑的因素
带宽、延时和多层交换性能：随着用户端计算机处理速度的提高和用户应用需求的不断增加，如多媒体应用，分布式查询，远程办公等，对网络传输速率要求越来越高，这些都要求网络提供更高的带宽和更低的延时，同时网络上的流量变化也变得越来越难以预测，这就需要有更大的交换吞吐能力来处理网络主干上的信息流量。
虚拟组网和多层交换：为了保证网络系统的高效安全运行，必须利用虚拟组网和多层交换技术，对整个网络实施安全隔离、安全访问控制和网络规划管理等各种服务。
网络建设费用：要求全面考虑所采用的网络技术，保证在的整个网络生命周期内，可以使网络的总拥有成本最低。总拥有成本包括网络系统本次建设费用、网络运行维护费用、人员培训费用和网络升级等费用。这就要求所采用的网络技术不但要满足网络应用需要，而且能够从整体上降低网络的建设、培训维护和升级的费用。

4.       网络系统层次结构设计
根据发电厂厂区内各建筑物的物理分布情况和对网络建设的要求，古交电厂采用集中结合分布模式建网，考虑到两种模式建网的特性，力求充分利用两种模式的优点。因此，我们把电厂企业网分为核心网络层和分布接入层。
核心层主要作用是提供高速传输和数据的访问。分布层主要完成网络流量的控制机制以使骨干网和用户接入网隔离开来。
核心层位于综合办公/服务楼的信息中心机房，聚合来自综合办公/服务楼和厂区内其它各建筑物的网络流量，包括电厂的服务器和Internet接入系统。核心网络层主要负责处理网络核心层的路由交换处理、安全访问控制。网络核心层应该具有大的数据交换吞吐能力、多层路由交换能力、智能管理。核心层设备应该是高性能的交换机，可实现线速度的交换传输，具备高带宽、高可靠性。
分布接入层位于网络核心层以外，它应同时具有分布层和接入层网络的功能。它将各楼内的桌面工作站和工作组服务器接入核心层网络，由交换中心和位于厂区各建筑物内分布接入层交换机构成。要求高端口密度，可连接大量用户设备，每个端口价格相对较低，为发电厂综合办公楼层与层之间、部门与部门之间、乃至办公室与办公室之间提供强大的数据转发能力，并为所有端口提供无阻塞的多协议第三层交换，提供足够大的系统冗余，提供精简合理的配置，并将第三层交换的智能服务分布在每个楼层的每个部门的每个办公室，从而达到提高网络的整体性能，简化网络的结构、配置、维护与管理的目的。这种结合模式的网络结构具有良好的扩展性、适应性和可伸缩性。当各楼层和建筑物内的端口数量增加时(超过现有交换机端口数)我们可以利用路由交换设备良好的可扩展性和伸缩性的功能，采用增加低端高性能工作组交换机接入来适应网络的发展。

5.       千兆以太网方案设计
网络核心层交换机位于信息中心机房内，网络核心层交换机的功能是聚合来自分布层交换机的网络流量，并且直接连接电厂局域网的主机、路由器和Internet防火墙，主要负责处理网络核心层的路由交换处理、安全访问控制和服务质量保障。
古交发电厂的核心交换机采用第三层交换机、它能同时支持10/100以太网端口、100FX快速以太网端口和千兆比特网端口。核心交换机的配置要求：
配置2个12端口千兆以太网模块，其中16个端口通过光纤连接位于厂区内其它建筑物内的网络分布层交换机，剩余端口用于接入高性能服务器。
配置一块路由交换处理模块，为本机和下连的分布接入层交换机所有端口提供线速，无阻塞的多协议第三层交换。
设置方式：将所有下连分布接入层交换机的千兆以太网接口单独划分为一个虚拟网，便于对千兆以太网主干上的网络交通进行管理与控制；同时可将每个服务器连接端口单独划分一个虚拟网络，以便于控制和管理每个服务器的交通流量；另外可将连接Internet防火墙的端口单独划分为一个虚拟网，可增强Internet访问的控制和管理能力；利用高性能第三层交换能力在虚拟网之间提供无阻塞路由交换，路由协议采用的是OSPF，并根据网络安全策略配置安全访问控制。

6.       分布接入层网络系统
古交发电厂局域网分布接入层位于网络核心层以外，从物理位置上来说，分布接入层交换机位于建筑物内信息点密集的地方，聚合和分布来自各楼层的交通流量，并向上接入信息中心的核心交换机。为了充分保证网络的整体性能，分布接入层交换机应具有较大的网络吞吐能力，多层路由交换、安全访问控制能力。同时它最好具有较高的端口密度，较低的每端口价格，这样它就可以作为电厂的接入层交换机，连接服务器和桌面工作站。
a)综合办公楼的接入层交换机：
综合办公楼的分布接入层交换机位于综合办公楼设备交接间。分布接入层交换机配置一块引擎模块，带有２个千兆以太网接口可以配置成全双工方式连接网络核心层交换机。分布接入层交换机配有100M端口，用于连接综合办公楼内桌面工作站。
b)厂区内其它建筑物内的接入层交换机
根据厂区其它建筑物内的信息点分布情况，采用分布接入层交换机直接连接楼内的桌面工作站和工作组服务器的方式，为用户提供100M到桌面的网络连接。分布接入层交换机应具有100M以太网端口速度，另外还要具有支持千兆以太网或快速以太网多模或单模光纤上联端口。