楊靜德（呼和浩特鐵路局　信息技術所，工程師，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010050）

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呼和浩特鐵路局集寧地區(qū)城域網(wǎng)改造

楊靜德
（呼和浩特鐵路局信息技術所，工程師，內(nèi)蒙古呼和浩特010050）

摘要：針對呼和浩特鐵路局集寧地區(qū)網(wǎng)絡通道已遠遠不能滿足要求的問題，介紹了對集寧地區(qū)網(wǎng)絡進行升級改造的方案和施工過程。通過對集寧地區(qū)城域網(wǎng)的改造，大大提升網(wǎng)絡帶寬和穩(wěn)定傳輸?shù)耐瑫r，也提高了廣大鐵路員工的工作效率，為呼鐵局的運輸提供了更方便、快捷、高效的保障。

關鍵詞：集寧地區(qū)；城域網(wǎng)；路由器POS端口；端口捆綁

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.010

隨著我國鐵路改革步伐的加快，鐵路信息化建設以前所未有的速度大跨步向前邁進。而鐵路網(wǎng)絡的發(fā)展制約著鐵路信息化的發(fā)展，辦公網(wǎng)絡在原有的基礎上進行改造已經(jīng)刻不容緩。網(wǎng)絡的提升對推進運輸調(diào)度指揮、運輸生產(chǎn)組織、客貨營銷服務、運力資源配置、經(jīng)營資源管理、行車安全監(jiān)控、鐵路建設和政務管理等信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行將發(fā)揮重要的作用。集寧地區(qū)目前的網(wǎng)絡通道已遠遠不能滿足要求，需對集寧地區(qū)網(wǎng)絡進行升級改造。

1　城域網(wǎng)概述

城域網(wǎng)簡稱MAN（Metropolitan Area Network）是在一個城市范圍內(nèi)所建立的計算機通信網(wǎng)，屬寬帶局域網(wǎng)。由于采用具有有源交換元件的局域網(wǎng)技術，網(wǎng)中傳輸時延較小，它的傳輸媒介主要采用光纜，傳輸速率在100 Mb/s以上。

MAN的重要用途是用作骨干網(wǎng)，通過它將位于同一城市內(nèi)不同地點的主機、數(shù)據(jù)庫以及局域網(wǎng)LAN等互相聯(lián)接起來，這與廣域網(wǎng)WAN的作用有相似之處，但兩者在實現(xiàn)方法與性能上有很大差別。

城域網(wǎng)絡分為核心層、匯聚層和接入層3個層次：

1）核心層主要提供高帶寬的業(yè)務承載和傳輸，完成和已有網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，其特征為寬帶傳輸和高速調(diào)度。

2）匯聚層的基本功能是匯聚接入層的用戶流量，進行數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)膮R聚、轉(zhuǎn)發(fā)和交換；進行本地路由、過濾、流量均衡、Qos優(yōu)先級管理；處理結(jié)果把用戶流量轉(zhuǎn)發(fā)到核心交換層或本地路由器處理。

3）接入層利用多種接入技術，進行帶寬和業(yè)務分配，實現(xiàn)用戶的接入，接入節(jié)點設備完成多業(yè)務的復用和傳輸。

隨著技術的發(fā)展和需求的不斷增加，業(yè)務的種類也不斷發(fā)展和變化著，從傳統(tǒng)的語音業(yè)務到圖像和視頻業(yè)務，從基礎的視聽服務到各種各樣的增值業(yè)務，從64 kb/s的基礎服務到2.5 Gb/s/10 Gb/s的租線業(yè)務，各種業(yè)務層出不窮。這就對網(wǎng)絡帶寬提出了更高的要求。

2呼鐵局集寧地區(qū)辦公網(wǎng)現(xiàn)狀

隨著近年來呼鐵局信息化建設地不斷升級和重要性的不斷提高，對網(wǎng)絡的要求也越來越高。各鐵路單位的信息量越來越大，對網(wǎng)絡帶寬的要求越來越高。而集寧地區(qū)目前沒有大型的匯聚節(jié)點，各網(wǎng)絡節(jié)點都是匯聚至一個個小型的匯聚節(jié)點后再上聯(lián)至呼和浩特鐵路局中心機房。這樣就造成數(shù)條通道連接至呼和浩特中心機房，各通道帶寬低、維護任務重、傳輸質(zhì)量低等諸多缺點。

集寧地區(qū)各節(jié)點如周圍各車站、各段的車間和班組等都是通過2 M電纜用路由器與上聯(lián)小型節(jié)點進行連接，然后各小型節(jié)點再通過2 M電纜用路由器與呼和鐵路局中心機房連接。這種方式不僅傳輸速度慢而且丟包現(xiàn)象嚴重。2 M電纜只能傳輸帶寬最大為2 M的數(shù)據(jù)，這對于目前鐵路辦公網(wǎng)所運行的業(yè)務來說，已經(jīng)遠遠不能滿足。光纜已經(jīng)是當下聯(lián)網(wǎng)的主流介質(zhì)。所以，急需要改變這種連接方式和網(wǎng)絡結(jié)構，即改造成城域網(wǎng)連接。

3　城域網(wǎng)改造方案

城域網(wǎng)是將集寧與呼和浩特物用155 M通道連接起來，并在集寧地區(qū)設一個匯聚節(jié)點，由此節(jié)點用100 M光纜通道輻射向集寧地區(qū)各個單位，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡帶寬的升級。

集寧地區(qū)匯聚節(jié)點設在呼鐵局信息技術所集寧分所機房。根據(jù)重要性，目前計劃與集寧分所機房直接連接的單位有：集寧南站、集寧北站、機務段、車輛段、工務段、集寧恒諾分公司、呼和供電段集寧車間等單位。

由于集寧信息技術分所為集寧地區(qū)城域網(wǎng)的匯聚節(jié)點，所以地位最為重要，需新增2臺思科7609路由器、2臺思科4507核心交換機。為了增加城域網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，2臺路由器分別與呼和信息技術所機房、包頭信息技術分所機房的思科7609核心路由器相連，以組成一個環(huán)路，這種連接的好處就在于如果一個方向通道中斷，可以從另一條通道傳輸數(shù)據(jù)，互為備用。2臺核心交換機分別與路由器相連，互為熱備機。

下聯(lián)各匯聚節(jié)點應為信息點比較集中的地點，而且應該有比較完備的信息機房和相關信息技術人員，如車輛段、機務段、工務段、貨運中心、車站等單位。

主通道采用155 M通道，通過思科7609路由器上的POS端口與對端的思科7609路由器的POS端口相聯(lián)。POS全稱為Packet Over SONET/SDH，又稱IP Over SONET/SDH。顧名思義，POS即通過SDH提供的高速傳輸通道直接傳送IP分組。POS定位于電信運營級的數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，對于呼鐵局來說就是通信段的跨市骨干網(wǎng)，其網(wǎng)絡主要由大容量的高端路由器，如呼鐵局采用的思科7906核心路由器，經(jīng)由高速光纖傳輸通道連接而成。POS最主要的優(yōu)點就是高效地利用帶寬資源，這對于城域骨干網(wǎng)是極為重要的。

從核心路由器下聯(lián)各小型匯聚節(jié)點是通過思科7609路由器上的以太網(wǎng)板上的路由端口連接，路由器以太網(wǎng)板上的路由端口不同于交換機的端口。它雖然也是快速以太網(wǎng)端口，通過雙絞線連接，但它每一個端口都是獨立的3層端口，可以直接在端口下配置任意IP地址。我們在此端口內(nèi)配置1個IP地址，下聯(lián)匯聚節(jié)點放置1臺3層交換機與路由器路由端口對接，在3層交換機內(nèi)加1個與之對應的IP地址應用將兩臺網(wǎng)絡設備連接，從而實現(xiàn)通信。3層交換機就是具有部分路由器功能的交換機，3層交換機的最重要目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這目的服務的，能夠做到一次路由，多次轉(zhuǎn)發(fā)。既可實現(xiàn)網(wǎng)絡路由功能，又可根據(jù)不同網(wǎng)絡狀況做到最優(yōu)網(wǎng)絡性能。通過在3層交換機上劃分VLAN（Virtual Local Area Network），通過VLAN將局域網(wǎng)從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段。各匯聚節(jié)點的網(wǎng)關地址就設置在3層交換機內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)場情況可設置多個網(wǎng)關地址。

通過核心匯聚中心下聯(lián)各匯聚節(jié)點的方式，可以有效地集中管理各重要單位的核心網(wǎng)絡通道，優(yōu)化了整個集寧地區(qū)的網(wǎng)絡結(jié)構，提高了辦公效率。

4　施工過程

由于整個城域網(wǎng)與原網(wǎng)絡不是一條通道，所以測試期間可以在不影響原網(wǎng)絡的情況下進行。為了最大限度地不影響原網(wǎng)絡，我們將對新網(wǎng)絡設置分配新的廣域網(wǎng)地址。廣域網(wǎng)地址的作用是用來做各網(wǎng)絡核心設備通信使用，啟用了同一網(wǎng)段的廣域網(wǎng)IP地址后，相鄰的網(wǎng)絡設置就可以建立連接。由于它只是用來連接相鄰2臺網(wǎng)絡設備的IP地址，所以可以用30位的子網(wǎng)掩碼來分配此類IP。當在測試時通過PING命令可以探測到與對端網(wǎng)絡設備已建立連接后，就證明網(wǎng)絡已連通，可以進行下一步本單位內(nèi)部的相關配置了。

由于各單位局域網(wǎng)地址不能更換（若更換的話將要把所有連接的微機都更換IP，工作量過大，也沒有這么做的必要），所以要把原局域網(wǎng)地址配置在新的網(wǎng)絡設備，即3層交換機內(nèi)。這樣的話我們需要定一個時間段來切換新舊網(wǎng)絡設備，會造成短時間的網(wǎng)絡中斷。為此，在新舊網(wǎng)絡設備切換之前，需要將舊設備的配置備份，并遷移至新網(wǎng)絡設備，遷移之后要反復核對確保無誤后方可切換。對于集寧地區(qū)來說，有許多之前的網(wǎng)絡結(jié)構在城域網(wǎng)改造后將重新調(diào)整，所以需對調(diào)整后的結(jié)構和網(wǎng)絡設備配置加倍核對、反復規(guī)劃以保證切換后可以安全、穩(wěn)定地使用新通道。

在前期準備工作完畢后可開始切換網(wǎng)絡。舊網(wǎng)絡設備皆為路由器，通過廣域網(wǎng)地址與其上聯(lián)點連接，然后將局域網(wǎng)IP地址配置在路由器的局域網(wǎng)端口（以太網(wǎng)口）上，通過交換機級聯(lián)至各崗位或微機、服務器。由于局域網(wǎng)地址，即各單位的網(wǎng)關地址在切換前后不變，所以切換時要將舊路由器從局域網(wǎng)口斷開，然后將新核心3層交換機對應VLAN的端口連接在舊網(wǎng)絡中即可完成城域網(wǎng)大通道的切換。為保證安全，舊網(wǎng)絡設備不斷電，舊通道仍可使用，若新通道不穩(wěn)定或中斷時可以將舊路由器局域網(wǎng)口接回原交換機，同時將新核心3層交換機斷開。當3層交換機接通后，可以在各崗位上測試，如果可以訪問路局、鐵總服務器即可視作網(wǎng)絡連通，切換成功。

5　城域網(wǎng)的延伸

集寧地區(qū)各重要單位城域網(wǎng)改造完畢后，只是將一部分最重要的單位作為小型匯聚中心與集寧匯聚中心用光纜連接。各單位分布在集寧地區(qū)周圍還有數(shù)目眾多的單位，如各車站。我們只做到這一步還不夠，要將城域網(wǎng)改造延伸至最基層?？紤]到各車站有近有遠，有些網(wǎng)絡改造成本較高，可以先將一些距離匯聚節(jié)點近一些的、改造成本較低的納入城域網(wǎng)改造二期工程中。

呼鐵局集寧地區(qū)各基層網(wǎng)絡現(xiàn)狀為，在各小站建立匯聚點，各單位圍繞著車站進行聯(lián)網(wǎng)。各車站的匯聚點為1臺路由器，通過2兆電纜連接。各車站的網(wǎng)絡結(jié)構為環(huán)型，即一條線上串聯(lián)數(shù)個或十數(shù)個車站。由于各車站沒有相關網(wǎng)絡維護人員，部分車站又偏遠并且條件較差，這種現(xiàn)狀造成一個車站斷網(wǎng)會使這條線上多個車站斷網(wǎng)。嚴重影響現(xiàn)場的正常工作。

由于我們城域網(wǎng)改造完畢后，集寧地區(qū)有一個核心的匯聚中心，有完備的機房和高水平的維護人員，現(xiàn)計劃將原有的環(huán)型結(jié)構打斷，改為星型結(jié)構，即把所有車站的匯聚點都直聯(lián)到集寧的匯聚中心。這樣本身網(wǎng)絡不容易中斷，而且即使中斷一個車站也不會影響到其他車站的網(wǎng)絡。

同時，將原有的2 M通道用端口綁定的方式擴容至4 M通道，即用2個2 M捆綁成1個4 M通道，大大提升了帶寬，提高了工作效率。路由器的端口捆綁就是將路由器上2個鏈路端口所接串口綁定為1個邏輯虛擬端口，并設置1個IP地址，從而實現(xiàn)帶寬擴大成2倍的功能。同時這樣做也沒有增加任何新設備，大大節(jié)約了改造成本。

具體匯聚車段有：賁紅、大陸號、七蘇木、豐鎮(zhèn)、堡子灣、新安莊、紅砂壩、土貴烏拉、蘇集、孤山、葫蘆、八蘇木、十八臺、馬蓋圖、姑家堡、卓資山、盧家村、白音察干、寶拉格、烏拉哈達、阿貴圖、土牧爾臺、友誼水庫、西土城、古營盤、廟梁、興和。網(wǎng)絡資源整合后見圖1所示。

圖1網(wǎng)絡資源整合后匯聚的車站示意圖

6結(jié)束語

隨著近年來科技不斷的發(fā)展，鐵路的信息化已逐步走向成熟。鐵路信息化是一項長期的、綜合的系統(tǒng)工程。加強鐵路運輸企業(yè)經(jīng)營管理信息化水平，借助現(xiàn)代計算機技術和信息技術，規(guī)劃建立直接服務于運輸生產(chǎn)的運營管理信息系統(tǒng)，以適應鐵路跨越式發(fā)展的需要。這一切首先要基于網(wǎng)絡，沒有網(wǎng)絡的使用，這一切都將只是虛設。呼鐵局集寧地區(qū)城域網(wǎng)的改造在大大提升網(wǎng)絡帶寬和穩(wěn)定傳輸?shù)耐瑫r，也提高了廣大鐵路員工的工作效率，為呼鐵局的運輸提供了更方便、快捷、高效的保障。

中圖分類號：U285.4

文獻標識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）01-0032-03