卓越TSC工业以太网在南水北调中的应用

　　南水北调就是把长江流域的水通过输水系统引到北方缺水地区，按照规划，南水北调将分为东线、中线、西线三条引水线路，有计划、分步骤地实施，东线是从长江下游取水，通过扬水泵站，逐级北送到山东、河北等地，中线是从长江支流的汉江取水，沿京广线自流到北京、天津，西线是从长江上游引水到黄河上游，南水北调是作为解决中国北方水资源短缺的特大型工程。

　　南水北调是继三峡工程之后，我国又一个重大的国土建设工程，它对中国社会进步和经济持续发展的意义甚至超过了三峡工程。这一浩大的工程，对于我们提高资源综合利用效率、合理配置资源、增强环境意识和社会公益责任感，都提出了更高的要求。南水北调，是一项跨流域的宏伟工程，旨在缓解北方水危机，实现南北经济齐飞，其深远意义为世人瞩目。

　　南水北调中线工程以解决沿线100多个城市生活和工业用水为主要供水对象，兼顾农业及其它用水，建成以后经济效益和社会效益巨大。跨流域调水工程是人类运用现代科学技术，改造自然，改变人类生存环境，保护生态平衡和促进经济发展的伟大壮举。南水北调工程的兴建对华北的经济环境、生态环境以及社会环境都将带来巨大的改善，并带动全国经济和社会的持续发展与稳定。

二、系统要求

　　南水北调东线第一期工程调度运行管理系统下设12处分中心，江都分中心是其中的一处分中心，江都站工程管理处的调度控制管理系统向上需链接江都分中心，向下要链接变电所、一站、二站、三站、四站、西闸、东闸和芒稻闸8个站点，为江都站各工程站点实施调度、控制、管理提供平台，支持与已建网络系统（江苏省防汛调度计算机网络）的互连 。根据江都站系统总体要求，我们在组网方案中主要考虑以下几个方面：

　　1. 系统设计充分考虑多个业务子系统的系统特点，技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则，形成一整套功能齐全的组网解决方案。

　　2. 网络设备选用国际知名品牌，并在水利行业有成功应用

　　3. 因网络规模庞大，组网方案采用清晰的多层结构，从最根本的网络结构设计上简化网络的维护及管理，实现故障点的快速分离及明确，确保系统的稳定运行。

　　4. 组网方案自身必须具备一定的故障排除及快速自愈功能，能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除，并实时报警。

　　5. 对网络进行人工维护、扩容、或故障修复时应该做到影响最小化，做到维护及扩容对系统运行无影响;故障修复只对相关网络设备的连接终端有一定的影响。

　　6. 网络设备选择采用具备高实时性和稳定性的工业级设备

　　7. 组网方案必须能够具备快速故障分析及排除的功能。

　　8. 组网方案必须具备兼容性，能够无缝连接不同厂商的网络设备，具备高性价比。

三、网络拓扑结构图

　　根据江都站网络系统的需求，并结合水利行业的一些特殊应用，组网方案采用卓越TSC工业级交换机产品组成如下总体系统结构图（主要设备及连接示意图）。

　　关于网络拓扑图总图的说明

　　1. 清楚的层次分析，三层网络结构设计，各业务段分工明确

　　2. 采用光纤组成的快速以太网环形拓朴结构，采用三层环网交换机，分别构建东西两个千兆工业环网;

　　3. 东环网由三站、四站、东闸、变电所组成，西环网由一站、二站、西闸、芒稻闸组成

　　4. 三层环网交换机环网协议保证环内站点发生故障时在50ms内收敛，实现各环节点的有效冗余和数据传输的高度实时

　　5. Trunking（端口捆绑）技术分别上联（采用两个千兆端口），增大环内数据上传的带宽，实现上联链路的冗余和备份

四、方案优势

　　1. 此系统设计方案充分考虑了多个业务子系统的系统特点，技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则，通过TSC PT32三层千兆工业冗余环网交换机形成一整套功能齐全的组网解决方案。

　　2. 由于此网络规模庞大，组网方案采用了清晰的多层结构，从最根本的网络结构设计上简化了网络的维护及管理，实现故障点的快速分离及明确，从而确保系统的稳定运行。

　　3. 组网方案中的三层环网交换机环网协议保证环内站点发生故障时在50ms内收敛，实现各环节点的有效冗余和数据传输的高度实时，并可以通过工业交换机的专业网络管理软件TSC autosniffer，能够观察网络上任何一个节点的设置并能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除，实时报警。

　　4. 此网络方案设计已经最小化进行人工维护、扩容、或故障修复时对网络的影响，在维护及扩容时对系统运行无影响。

　　5. TSC PT32三层千兆工业冗余环网交换机是高实时性和稳定性的工业级设备。

　　6. 此网络方案中采用的TSC PT32三层千兆工业冗余环网交换机具备非常优秀的兼容性，能够无缝连接不同厂商的网络设备，具备非常高的性价比。

五、TSC PT32三层千兆工业冗余环网交换机特点

　　无阻塞全线速的二/三层转发及路由功能

　　可提供多种速率的以太网接口

　　环网保护能力实现毫秒级的网络快速恢复

　　配合对TSC™ Platina系列产品统一管理的SNMP管理软件TSC™ AutoSniffer，提供强大且完备的网管功能

　　1、二层特性

　　存储转发（Store and forward）交换方式

　　背板带宽26G，交换容量12.8G，包缓存容量32M，MAC地址转发表16K

　　全双工模式下提供IEEE802.3x流控功能（Flow control），半双工模式下提供背压流控功能（Back-pressure flow control）

　　支持端口聚集（Port Trunk），最多支持28个聚集组（Trunk Group），每个组中最多可以包含8个端口

　　支持多种生成树协议，包括IEEE802.1D/IEEE802.1W/IEEE802.1S

　　支持端口与MAC地址绑定，提供广播风暴抑制功能

　　支持IGMP Snooping组播侦听，支持GMRP协议

　　支持基于数据流和基于端口的带宽控制，最小控制步长为64Kbps

　　支持基于IEEE802.1Q tag-base VLAN和基于端口port-base VLAN，支持1-4096VLAN ID，支持GVRP协议

　　支持QoS策略，基于IEEE802.1p标准可提供8个优先级队列，支持Diffserv区分服务。

　　支持IEEE802.1x用户认证和Radius协议

　　支持N:1端口镜像

　　2、三层特性

　　4K三层主机表，16K路由转发表

　　支持静态路由、RIP v1/v2及OSPF v2协议

　　支持IGMP和PIM-SM等组播协议

　　支持基于IP及协议的ACL访问控制列表

　　支持2～7层的流量过滤，防御病毒攻击

　　支持DHCP server和DHCP relay

　　支持虚拟路由器冗余协议VRRP

　　3、管理特性

　　提供RS-232控制端口（console port）命令行（CLI）网管

　　支持通过TELNET方式进行远程命令行（CLI）网管

　　支持远程WEB方式进行远程图形化（GUI）网管

　　支持SNMP管理，支持RNOM第1，2，3，9组

　　支持集群网管

　　4、冗余特性

　　具备毫秒级的环网冗余保护

六、结束语

　　南水北调江都站改造完成后，自动化控制水平明显提高，完全保证了网络监控的需要。系统高度的可靠性和直观简易的操作性大大节约了人力成本。该系统建成后运行可靠，生产效率明显提高，也为南水北调其它站网络监控提供了宝贵的运行经验。总之，随着自动化的不断发展和工业网络技术的不断积累，水利监控将向更加智能化、合理化和人性化趋势发展。