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1、电厂网络结构与核心层的设计第17卷第6期电脑开发与应用电厂网络结构与核心层的设计NetworkStructureandCentralLevelDesignofPowerPlant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ABSTRACTWiththeincreasingexpedienceof
2、enterprisesize,requirementofinformationtechnologyapplicationisincreased,Thenetworksetbeforecantmeetthenewrequirementaftercompletingitsmission.Afterpresentingthedesignplanofpowerplantlocalnetworkthatisbothadvanced,reliableandeconomic,application,thispapergivesmoredescriptionaboutthedesignofnetworkstr
3、uctureandthecentrallevel,andalsothedesignofdistributedlevel,makingthesystemisofsuperperformanceandhighreliableaswellasupgrading.KEYWORDScentrallevel,networkstructure,systemdesign,distributedlevel,packagetransfer永济热电厂地处华北电网最南端,装机容量300MW.为了提高企业生产管理水平,于1994年建立了基于NOVELL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
4、有1OOM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.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,ATM,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OSI模型
5、协议体系和基于TCP的IP协议体系.ISO/OSI模型协议体系在市场上没有真正推广开,而TCP/IP协议体系已成为目前最流行的网络协议,被Internet采用作为基本的数据传输协议,成为事实上的工业标准.永济热电厂网络也选择TCP/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ATM.千兆位以太网是以简单的以太网技术为基础的.是成功的10Mb/s以太网和lOOMb/s快速以太网连接标准的扩展.它可为网络主干提供1Gb/s的带宽,传输速度比快速以太网提高十倍.与ATM比较它主要有以下的技术优点: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
6、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QOS.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QOS.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CSMA/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
7、千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础,因而*2004一O227收到,2004一O328改回*该项目为永济热电厂立项的企业信息化项目;该论文获2003年度该厂优秀科技论文二等奖.*-R-卢秋云,女,1963年生,工程师,1987年毕业于太原理工大学,研究方向:网络技术,信息管理等.电厂网络结构与核心层的设计技术相对简单,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.2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
8、靠性信息的基础.为确保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的火力发电厂,考虑网
9、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比,网络主干采用独占1O00M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
10、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图1智能化三层网络结构图V()AWWWMAlL站车衡通机相连图2永济电厂网络拓扑图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.3网络核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
11、的交换传输及连接服务器等核心设备,并且要求非常可靠,实现不问断工作.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Passport8610核心交换机.其主要技术指标为:交换背板带宽不低于32Gb/s,北电Passport8610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Passport8610核心交换机的多层交换能力是128Gb/S,包转发能力96Mp/s.适用于新的应用需求的线速1P路由,支持各种路由协议;RIP,OSPF,静态路由等.具有6个插槽底8006,双电源.整个网络经过防
12、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,实现与因特网的连接.4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BayStacK420用于二层交换.通过光纤上连核心交换第17卷第6期电脑开发与应用机,形成网络的高速骨干.它是一种堆栈式第二层以太网,具有以下的特点:模块或固定结构.可以提供24个1o/100M交换全双工UTP接口,提供一个1000M光纤的GBIC接口,内置堆栈连接器.12.8Gb/s的交换结构和ASICS支持在所有端口上以线速进行全面符合802.1D标准的MAC层
13、帧转发和过滤;它以网速性能在所有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.10/100M交换全双工.每个UTP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10Mb/s还是以1OOMb/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NIC或集线器的半双工连接.具有管理功能.基于web的网络管理使你可以通过一个网络浏览器轻松管理BayStack42024T或堆栈.此外,堆栈还可以作为一个只有一个1P地址的单一实体来管理.支持802.1Q
14、形成VIAN.每个交换机上最多可以建立32个基于端口的VLAN以扩展广播域和分段网络业务传输范围,以提高网络效率.交换机的每个端El都支持802.1QVLANTagging,因此用户可以在各交换机上高效地传输广播或业务.VLAN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ASICS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MAC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,
15、20032郑阿奇.网络原理与应用.北京:电子工业出版社,20033胡亚峰.局域网组建一书通.北京:航空工,出版社,2003*+一+*+-+*+.-4-一+*+一+一+-+-+卜一卜+一+*卜卜+卜-+-+一卜-+?(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.CMutex: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.CEvent: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.CCriticalSection:临界区对象,将一段代码置人临界区,只允许最多一个线程进入执行这段代码.一个临界区仅在创
