摘 要：隨著中國石油集團川慶鉆探工程有限公司（以下簡稱川慶公司）在“十三五”規(guī)劃期間推動“數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展”，國內(nèi)外企業(yè)分支站點面臨在更廣地域開展業(yè)務(wù)、更多樣化數(shù)據(jù)傳輸，勢必要優(yōu)化公司的網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)分支站點能夠高效快速組網(wǎng)，安全穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸渠道。通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)升級川慶公司網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，專用網(wǎng)絡(luò)將承載集團龐大辦公網(wǎng)和生產(chǎn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，將有效提高川慶公司跨地域間的交流頻率和辦公效率，轉(zhuǎn)控分離技術(shù)和可視化運維技術(shù)也將進一步優(yōu)化公司的網(wǎng)絡(luò)運維效率，從而實現(xiàn)提質(zhì)增效，降低運營成本，川慶專網(wǎng)將助力川慶公司在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展的科技創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化轉(zhuǎn)型;智能化發(fā)展;軟件定義廣域網(wǎng);科技創(chuàng)新;信息化建設(shè);川慶專網(wǎng)

中圖分類號：TE978 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）22-0165-04

Abstract： With the promotion of "digital transformation and intelligent development" by China National Petroleum Corporation Chuanqing drilling Engineering Co.， Ltd. （hereinafter referred to as Chuanqing Company） during the "13th Five-year" Plan period， branch stations of domestic and foreign enterprises are facing business in a wider area and more diversified data transmission， so it is necessary to optimize the company's network transmission structure to achieve efficient and rapid networking of branch stations and secure and stable network transmission channels. By upgrading the network structure of Chuanqing Company through software-defined network technology， the private network will carry the data transmission of the group's huge office network and production network， which will effectively improve the cross-regional communication frequency and office efficiency of Chuanqing Company， and transfer control separation technology and visual operation and maintenance technology will also further optimize the company's network operation and maintenance efficiency， so as to improve quality and efficiency and reduce operating costs. Chuanqing Private Network will help Chuanqing Company in the digital transformation and intelligent development of scientific and technological innovation.

Keywords： digital transformation; intelligent development; software defined wide area network; scientific and technological innovation; information construction; Chuanqing special network

近年來中國石油集團把“數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展”作為轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、推進公司治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重大戰(zhàn)略舉措。中國石油集團川慶鉆探工程有限公司積極應(yīng)對油服行業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)，將“技術(shù)立企、成本領(lǐng)先、數(shù)字賦能”作為今后一個時期推動公司高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略部署。川慶公司制訂了企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型總體規(guī)劃，實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要推進路線，開展數(shù)字技術(shù)驅(qū)動管理變革。采用“數(shù)據(jù)+平臺+應(yīng)用”建設(shè)模式，建成了工程技術(shù)大數(shù)據(jù)和專家知識庫、工程技術(shù)一體化信息平臺、經(jīng)營決策支持平臺，構(gòu)建智能化技術(shù)支撐模式，打造高效井筒工程技術(shù)作業(yè)體系。在德探1井試點現(xiàn)場配備11大類500余個傳感器，匯集600余項實時數(shù)據(jù)，采集量較過去成倍提高，自動采集水平明顯提升，基本實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)工況全面感知，有力支撐了高效勘探效益開發(fā)，推動公司加快向“智慧鉆探”邁進。

圍繞中國石油集團戰(zhàn)略部署，服務(wù)于集團數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展。按照“能源行業(yè)和流程工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能者”定位，持續(xù)做好頂層設(shè)計與規(guī)劃，積極打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，搭建統(tǒng)一數(shù)字技術(shù)平臺，提升新基建能力;研發(fā)勘探開發(fā)夢想云、黨建云、國資監(jiān)管云等產(chǎn)品，統(tǒng)一業(yè)務(wù)平臺，支撐集團信息化建設(shè);探索新模式、新業(yè)態(tài)，轉(zhuǎn)變科技創(chuàng)新模式，助力企業(yè)生態(tài)化發(fā)展。昆侖數(shù)智加快推進改革創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型發(fā)展，實現(xiàn)“綜合型信息技術(shù)服務(wù)公司向數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能者轉(zhuǎn)變、項目型公司向平臺型公司轉(zhuǎn)變”，提升面向客戶的一體化交付能力、集成產(chǎn)品研發(fā)能力、數(shù)字化運營能力和數(shù)字化創(chuàng)新能力，在“數(shù)字中國石油”建設(shè)過程中充分發(fā)揮先鋒隊和主力軍作用，推進了產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字產(chǎn)業(yè)化協(xié)同發(fā)展。

1 應(yīng)用軟件定義網(wǎng)絡(luò)組建川慶專網(wǎng)

川慶公司通過引入SD-WAN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)優(yōu)化公司的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該技術(shù)兼容了智能動態(tài)路由控制、數(shù)據(jù)優(yōu)化、TCP優(yōu)化和QoS策略等技術(shù)，最大限度發(fā)揮傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的性能，提高自行對廣域網(wǎng)帶寬進行智能管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制功能與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能相分離，能夠按照預(yù)定的路由策略自主控制廣域網(wǎng)流量的流向，整合MPLS專線、光纖、無線網(wǎng)卡等多種網(wǎng)絡(luò)線路資源進行廣域網(wǎng)流量調(diào)度，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，降低流量成本，提高帶寬利用率;同時適用多分支結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及配置策略，自動匹配最佳路由路徑，實現(xiàn)負載均衡，保證全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)業(yè)務(wù)輸出傳輸。軟件定義網(wǎng)絡(luò)功能、架構(gòu)圖如圖1所示，軟件定義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

1.1 靈活組網(wǎng)即聯(lián)即用

川慶公司部分作業(yè)團隊具有流動性強、勘探作業(yè)周期短、地理位置偏僻和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施落后的特點，部分作業(yè)團隊缺乏專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，組網(wǎng)完全依賴網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)工程師的調(diào)試部署，部署周期長，無法及時響應(yīng)作業(yè)團隊的即時組網(wǎng)需求。

SD-WAN技術(shù)可以實現(xiàn)快速部署和靈活運維，通過有線寬帶、無線4G等無線技術(shù)等多種傳輸方式接入互聯(lián)網(wǎng)，通過控制器系統(tǒng)來簡化配置，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及時調(diào)整相關(guān)配置。從而實現(xiàn)了智能網(wǎng)關(guān)初次零配置上線，無需網(wǎng)絡(luò)工程師現(xiàn)場安裝調(diào)試，減少工程作業(yè)團隊對網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)工程師的技術(shù)力量依賴。

1.1.1 短距離場景應(yīng)用

短途通信主要是滿足公司與下屬單位的日常辦公聯(lián)系，各單位可以快速高效的訪問公司的各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)種類多，日常辦公的使用基數(shù)大，這些系統(tǒng)往往伴隨時間節(jié)點會有多并發(fā)大流量的特點，使用共用網(wǎng)絡(luò)無法滿足使用需要，會有擁塞卡頓的不良體驗，降低工作效率，可以使用運營商專用鏈路搭建公司自有的專網(wǎng)，該鏈路具有高帶寬低延遲的特點，能保障公司專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定傳輸。

1.1.2 中遠距離場景應(yīng)用

跨地域的中遠距離通信， 主要體現(xiàn)在公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要頻繁回傳生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具有固定的數(shù)據(jù)傳輸類型和數(shù)據(jù)流量，需要網(wǎng)絡(luò)鏈路具有長時間的穩(wěn)定傳輸能力，可以使用不同運營商的網(wǎng)絡(luò)鏈路進行融合，進一步保障網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的可靠性，作業(yè)現(xiàn)場只需給智能網(wǎng)關(guān)通電，即可實現(xiàn)二次部署即聯(lián)即用的設(shè)計理念，最大程度地縮短了組網(wǎng)的部署時間，提高了作業(yè)隊的組網(wǎng)效率。

在依賴運營商的龐大共享網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，還可以結(jié)合公司自建網(wǎng)絡(luò)鏈路，繼續(xù)拓展公司的專用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)作業(yè)隊末端通信的組網(wǎng)需求，在應(yīng)對復(fù)雜惡劣的自然環(huán)境，無法搭建有線網(wǎng)絡(luò)時，可以通過無線通信技術(shù)繼續(xù)延長通信距離，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運營商基站通信，將生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)直接回傳到公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以有效解決因自然環(huán)境惡劣無法快速有線網(wǎng)絡(luò)或部署成本高的問題。

1.1.3 超遠距離場景應(yīng)用

跨國際的超遠距離通信，在使用運營商的國際鏈路基礎(chǔ)上，通過多鏈路融合技術(shù)將多條鏈路進行整合，提高鏈路的可靠性，從而促進國外下屬機構(gòu)與公司的聯(lián)系，遠程訪問公司的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，進一步提高了員工的辦事效率。

1.2 融合傳輸降本增效

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式主要采用租賃運營商專線，由于公司業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，用戶基數(shù)變大，帶寬速率變低，直接影響生產(chǎn)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)應(yīng)用體驗感。如再租用更多的運營商的跨區(qū)域?qū)＞€搭建廣域網(wǎng)，租賃費用會持續(xù)增加。SD-WAN技術(shù)可以通過公網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)光纖鏈路與4G專線的融合，有效利用所有運營商的網(wǎng)絡(luò)連接來滿足其全部組網(wǎng)需求，將備份鏈路得到合理的利用，提升了網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)能力，保障生產(chǎn)業(yè)務(wù)持續(xù)運行，使得網(wǎng)絡(luò)升級和優(yōu)化所需的硬件資源和人力成本降低，穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，提高井隊作業(yè)的穩(wěn)定性和可靠性。

1.3 數(shù)據(jù)安全傳輸

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸加密采用IPsec VPN方式，對接入的無線設(shè)備和公共互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)膽?yīng)用無法管控，加密方式不可靠容易被竊取數(shù)據(jù)。

SD-WAN智能網(wǎng)關(guān)有足夠的計算資源來執(zhí)行HTTPS安全協(xié)議進行高速加密傳輸，提供一個安全覆蓋獨立于底層傳輸組件，對SD-WAN網(wǎng)關(guān)設(shè)備需要進行身份驗證，建立端到端的安全連接，通過使用IPsec或TLS/DTLS對流量進行加密來保護傳輸中的數(shù)據(jù)，防止傳輸?shù)膬?nèi)容被中間人冒充或者篡改。

通過微細分的方式對流量特征、網(wǎng)絡(luò)策略、應(yīng)用程序分類來進行分段防護隔離，持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上流量和類型，快速地檢測攻擊并反饋給網(wǎng)絡(luò)管理員。還可以將下一代防火墻安全設(shè)備產(chǎn)品進行虛擬化部署，通過SD-WAN技術(shù)實現(xiàn)對各分支站點的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進行安全升級，不需要單獨對每臺設(shè)備進行插件升級更新，在保障了生產(chǎn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸安全的同時，極大地減少了時間成本和人工成本。

1.4 零配置上線統(tǒng)一部署升級

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備部署，需要網(wǎng)絡(luò)工程師進行命令配置路由策略和安全策略，由于網(wǎng)關(guān)設(shè)備品牌類型多，數(shù)量多，舊設(shè)備的下架和新設(shè)備的部署，現(xiàn)場人工命令配置的方式，人為疏忽的因素，可能存在命令不一致性，給后期公司網(wǎng)絡(luò)維護增加難度，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，整個維護過程將存在故障分析難、維護周期長、運維成本高等問題。

通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的管控分離，可以遠程控制網(wǎng)關(guān)設(shè)備WAN端口，對智能網(wǎng)關(guān)進行統(tǒng)一配置策略下發(fā)，以全局的眼光對公司的整個專用網(wǎng)絡(luò)進行管控，根據(jù)實時的需求對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。

智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備初次零配置上線，現(xiàn)場無需專業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程師到現(xiàn)場配置設(shè)備，現(xiàn)在作業(yè)人員即可完成組網(wǎng)工作，整個配置皆由公司網(wǎng)絡(luò)管理人員在系統(tǒng)后臺進行統(tǒng)一操作，可以有效縮短部署時間，當遇到故障時，也可以通過后臺管理快速查找故障原因，當無法通過遠程調(diào)試配置快速解決故障時，還可以通過設(shè)備初始化，重新接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)，當設(shè)備無法修復(fù)時，可以就近配送備用設(shè)備，可以快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信，整個運維管理結(jié)構(gòu)保障公司的生產(chǎn)效率。

1.5 智能傳輸提升效率

SD-WAN技術(shù)實現(xiàn)了控制軟件和底層硬件分離，整個路由策略由后臺統(tǒng)一進行管理，通過微細分特性，將所有的流量數(shù)據(jù)按類別以及重要性劃分，配置負載均衡策略，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬質(zhì)量，了解整個網(wǎng)絡(luò)傳輸情況，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)智能選擇質(zhì)量最好的路徑，智能提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，減少延遲、抖動、丟包等情況，滿足各類井上生產(chǎn)應(yīng)用，進一步保障監(jiān)控視頻圖片、應(yīng)急通信及重要特殊業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)可靠性，SD-WAN與VPN綜合對比見表1。

2 智能網(wǎng)關(guān)研究助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在“十四五”期間，川慶公司將按照業(yè)務(wù)升級、場景構(gòu)建、組織變革、技術(shù)融合和基礎(chǔ)整合5條主線實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型，到“十四五”末，初步建成“數(shù)字川慶”。圍繞“一張網(wǎng)、一朵云、一個湖、一個平臺、統(tǒng)一基礎(chǔ)應(yīng)用”的規(guī)劃，形成公司“網(wǎng)絡(luò)+數(shù)據(jù)中心+云資源”云網(wǎng)融合資源服務(wù)、“技術(shù)中臺+邊緣平臺”協(xié)同服務(wù)和統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施運營服務(wù)。

在川慶公司實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上，建設(shè)新一代專網(wǎng)是整個轉(zhuǎn)型數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程的基礎(chǔ)，專網(wǎng)將承載川慶公司的數(shù)字化業(yè)務(wù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和穩(wěn)定性影響了生產(chǎn)及辦公應(yīng)用的工作效率，通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高效、穩(wěn)定、靈活、智能和安全等特性助力川慶公司的完成“一張網(wǎng)”建設(shè)。

2.1 統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)研制

經(jīng)過對川慶公司網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)研，深度分析了現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)問題，應(yīng)用SD-WAN技術(shù)特性，提升井場網(wǎng)絡(luò)的智能化，井場網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的自動識別與匹配，實現(xiàn)井場網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的智能選擇，網(wǎng)關(guān)的物理端口的智能識別?？蓪崿F(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場最大限度的覆蓋，提高井隊生產(chǎn)業(yè)務(wù)的靈活性、穩(wěn)定性、可靠性，同時利用端到端加密算法技術(shù)和廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，最大限度保證數(shù)據(jù)傳輸安全與傳輸效率。

系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）的設(shè)計模式，采用前后端分離的開發(fā)模式，統(tǒng)一管理平臺接收網(wǎng)關(guān)信息并對收到的數(shù)據(jù)進行處理，保存到數(shù)據(jù)庫中。用戶通過應(yīng)用層實現(xiàn)系統(tǒng)中配置、下發(fā)和查看等各項業(yè)務(wù)需求。

經(jīng)過公司試點工作測試驗證以后，SD-WAN專用網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)本公司單井網(wǎng)絡(luò)部署時間比傳統(tǒng)VPN加互聯(lián)網(wǎng)方式減少50%，通過部署智能策略實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（延遲、丟包率、抖動）的綜合性能提升30%，從而整體提高了公司網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?，安全性，提升了員工的使用體驗。

2.2 邊緣智能網(wǎng)關(guān)研制

邊緣智能網(wǎng)關(guān)具有路由轉(zhuǎn)發(fā)的基本功能和一定的計算能力，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)過初步分析處理，通過端到端加密專屬隧道傳輸，保障生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

網(wǎng)關(guān)在結(jié)構(gòu)上和材質(zhì)上充分考慮到實際使用環(huán)境進行特殊工藝處理，對智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計進行革命性的創(chuàng)新，采用智能注冊、配置文件自動下發(fā)、配置自動更新及網(wǎng)關(guān)底層驅(qū)動的自動更新安裝，使用簡便式的安裝方式，降低對現(xiàn)場安裝人員對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求，現(xiàn)場安裝人員僅需給設(shè)備通電連接互聯(lián)網(wǎng)即可，甚至各通信線路不需要指定具體的端口，通過統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)平臺可在設(shè)備上線后，對網(wǎng)關(guān)進行遠程配置，識別各端口的應(yīng)用類型，根據(jù)川慶公司網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀調(diào)整網(wǎng)絡(luò)路由，保障整個網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，提升生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，起到了提質(zhì)增效的設(shè)計目標。

3 結(jié)束語

智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備和配套統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)嚴格執(zhí)行高標準研制要求，研制的成果將為公司提供更加高效、安全和可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，為公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，通過不懈的努力和持續(xù)的創(chuàng)新，將科研取得新突破、新成果，充分發(fā)揮引領(lǐng)示范作用，提升川慶公司工程技術(shù)業(yè)務(wù)核心競爭力，安全高效服務(wù)油氣勘探開發(fā)，在實現(xiàn)公司降本增效的同時，為行業(yè)的發(fā)展和進步做出更多的貢獻。

參考文獻：

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[2] 楊劍鋒.打造科技創(chuàng)新引擎 助力“數(shù)字中國石油”建設(shè)[J].石油科技論壇，2021，40（6）：20-24.

第一作者簡介：羅盛勤（1984-），男，工程師。研究方向為信息技術(shù)。

*通信作者：童杉杉（1996-），女，助理工程師。研究方向為信息技術(shù)。