H3C RRPP技术构筑坚强电力信息城域网

一、机遇与挑战

随着中国加入WTO和电力行业体制改革的不断深入，中国电力市场将更加开放，电力市场由卖方市场走向买方市场，供电企业也在逐渐由纯粹的生产型企业向生产经营型企业转变。通过“增产节约”满足社会需求并增加企业效益是电力生产的主要目的。由于规模经济的需求，电力生产规模不断扩大，生产技术日趋复杂，生产和管理的信息量剧增，管理工作量日益繁重，为满足企业增加效益的需求，必须优化企业的生产要素，使企业的物流、人流、信息流处于最佳结合状态。传统的管理方式如报表处理等已日益不能适应生产的发展，而企业综合管理和经营决策提供的信息太少，信息集成度不高，成为管理的一大缺陷。因此，加快信息化建设，借鉴和引入先进的管理模式，使信息技术真正转化为生产力，是今后供电企业经营管理的发展方向。

因此，加快信息化建设，借鉴和引入先进的管理模式，使信息技术真正转化为生产力，是今后供电企业经营管理的发展方向。这直接导致传统的电力系统业务需求也发生了变化。主要表现在：

·         生产、管理及办公等局域网已经部署，供电企业生产、用电、营销自动化加速了对局域网互连技术---电力信息城域网的建设要求。

·         视频业务的出现：会议电视、视频监控(无人职守)、IP语音等都对网络带宽、可靠性及接口灵活性提出更高的要求。

·         系统流程化管理，ERP/EAM/SCM/FMIS/CRM-CallCenter等业务的部署与实施，依赖智能、安全、可靠的信息城域网络。

而且，随着电力市场化的进程，营配系统、购售一体化系统、负荷预测与管理控制决策支持系统的建设也迫在眉睫，以上系统都需要完善的信息网络支撑。

二、信息网络化
         电力工业是技术密集型行业。信息、通信技术在电力生产、建设、经营、管理、科研、设计等领域应用广泛，在电网安全生产、经济调度、降低成本、缩短工期、提高劳动生产率等方面取得了显著的成效。实践证明，实施"信息化带动工业化"战略，是电力工业发展的方向，也是电力企业创新发展的必由之路。企业信息化是企业在生产和经营、管理和决策、研究和开发、市场和营销等各方面全面应用信息通信技术，建设通信传输系统和信息网络，通过对信息和通信资源的有效开发和利用，调整或重构企业组织结构和业务模式，服务企业发展目标，提高企业竞争力的过程。推进企业信息化建设进程，有利于利用国际先进信息技术，提高技术装备水平；有利于利用互联网，扩大市场营销体系；有利于通过信息化降低决策中的不确定性和风险；有利于促进业务流程的优化。面对经济全球化的大趋势，特别是在加入WTO后，将更直接地面对国际竞争。如果不能与时俱进地实施信息化建设，企业的发展就必然受到严重制约，在激烈的市场竞争中败下阵来。因此，我们必须提高认识，增强责任感和紧迫感。
          信息和通信网络的建设和管理是一项复杂的系统工程，应坚持以下原则：以提高企业的效益和竞争力为目标，把它作为衡量企业信息化成败的标准；紧密结合企业改制、改组、改造和加强管理；坚持以人为本；坚持统一规划、分步实施。

三、电力信息城域网建设可靠性分析

电力信息城域网具有明显的行业特点，因为电力信息业务纵向性比较明显，作为传输通道的光纤资源沿高压线路敷设，一般呈现物理环形或链形拓扑。整个网络从总体上可以分成三个层次:核心层，汇聚层，接入层。

在传统的二层网络中，对于网络可靠性一般采用STP协议，STP协议是由IEEE开发的一种标准的环网保护协议，并得到广泛应用，但实际应用中受到网络大小的限制，收敛时间受网络拓扑影响。STP一般收敛时间为秒级，网络直径较大时收敛时间更长，采用RSTP/MSTP虽然可以减少收敛时间，但是对于电力营销、财务、语音视频等高服务质量要求的业务仍然不能满足要求。

为了缩短收敛时间，消除网络尺寸的影响，RRPP（Rapid Ring Protection Protocol）协议应运而生。RRPP是一个专门应用于以太网环的链路层协议，它在以太网环中能够防止数据环路引起的广播风暴；当以太网环上一条链路断开时，能迅速启用备份链路以恢复环网上各个节点之间的通信通路。和STP协议相比，RRPP协议具有拓扑收敛速度快和收敛时间与环网上节点数无关的特点。RRPP环网技术也逐步成为业界主流的环网技术。

另外一个纬度来看当前电力信息城域网为何需要环网，如下图所示：

目前的电力信息城域网为了保证可靠性，在汇聚层和本部中心机房之间部署双链路上行，但实际应用中这两链路或光纤都处于一个架空走廊、地沟或管道中，这样就出现了SRG（shared risk group）共同风险组，链路保护无任何意义；同时该种网络中还会浪费核心交换机的端口资源和光纤资源。

环网优化后的结果如下图所示：

环网拓扑下的网络由于节点间的光纤分别走不同的架空走廊或管道，不会存在SRG的问题，同时提供快速的保护倒换。

H3C以太环网解决方案利用高性价比的RRPP环网技术，解决上述网络问题的同时实现各种业务数据流的快速保护倒换，协同高中低端交换机推出整体的环网解决方案。

四、H3C RRPP技术方案

RRPP主要由多个节点构成的环网，其中一个为主节点，其他节点为传输节点，主节点在环上的两个端口分为主端口和从端口，主节点通常周期性从主端口发送环的HELLO报文，环完整的情况主节点就会在从端口上接收到自己发送的HELLO报文，这样主节点认为环网处于完整状态，则立刻阻断从端口保证没有环路；若在一定周期内从端口收不到自己发送的HELLO，则认为环网出于故障状态，主节点会打开从端口使其正常转发。

一旦故障发生时如链路down，故障相邻的节点或端口上会通过中断立刻检测到故障，并立刻向主节点发送Link_down报文，主节点接收到该报文则认为环处于故障状态，立刻打开从端口，同时发送报文通知其他传输节点更新转发表，传输节点更新转发表后数据流则切换到正常的链路上。

若故障恢复，故障节点或端口会UP起来，这时故障节点会临时阻塞该端口，但该端口还能透传RRPP协议报文，主节点发送的HELLO报文可以穿透临时阻塞端口，一旦主节点的从端口接收到自己发送的HELLO 报文，认为环恢复完整状态，立刻阻断从端口，并发送报文通知其他节点打开临时阻塞端口同时刷新转发表，业务流量切换到正常链路上来。

五、技术优势和特点

H3C公司的RRPP以太环网解决方案支持组环环网上任一单一链路或节点发生故障流量倒换的时间低于200ms；另外当网络上承载多业务、大流量的时候也不影响网络的收敛时间，保证业务的正常开展。

1、二层单播业务

众所周知，二层业务就是通过MAC转发业务，选择路径主要依赖于MAC和端口的对应表的关系；在以太环网中，正常路径出现故障时，二层业务要切换到备份的正常的链路上来，需要把MAC和旧端口的对应关系，刷新到新的端口上来；所以MAC转发表的刷新的快慢至关重要，以太环网解决方案中提出的观念就是置位删除硬件学习，故障时接收到主节点发送的刷新转发表通知报文后通过置位快速删除硬件的MAC转发表，然后通过硬件快速学习，实现二层业务的快速保护倒换。

2、三层单播业务

三层业务通常是通过IP进行转发，这个问题与硬件实现关系密切，通常硬件转发架构分为两种：一是路由+下一跳+ARP+端口形成FIB转发表，该技术的好处是所有三层转发只需要查一次FIB表项，就可以查到出端口及其封装；另一种就是路由+下一跳+ARP形成FIB转发表，该技术三层转发需要两次查表，第一次查FIB表得到下一跳的封装，第二次查找MAC表得到出端口，这种方式在环网切换时只与MAC相关，解决方式和思路同二层业务流。这里以太环网解决方案中考虑就是第一种情况，FIB转发表中带有出端口的，方案中提出两种机制：源端请求和远端告知结合的机制，源端请求是由源节点主动请求下一跳ARP来更新FIB转发表；远端告知就是由远端通过免费ARP的机制通知其他节点更新FIB转发表；这两个思路结合实现了以太环网解决方案的三层业务的快速保护倒换。

3、组播业务

组播业务都是通过组播转发表项来进行转发和复制的，通常组播业务为视频业务，对网络可靠性要求更高，H3C公司以太环网解决方案中组播业务的思想就是环上静态部署，由于RRPP会阻断从端口，不会形成广播风暴，另外只要环上的RRPP协议收敛即打开主节点从端口或打开临时阻断端口，组播业务就可以立刻恢复。

通过在电力信息城域网中部署RRPP技术，既解决了电力光缆资源部署的问题，又实现了业务的高可靠性，经多个省市电力公司实际运行，取得了良好的效果。正如某电力公司信息主管所言，自从我们的地区城域网采用H3C RRPP自愈环网技术以后，再也不用担心各种光缆意外中断而影响业务运行了。