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中石油光纖通訊方案

 
作為中國的能源支柱性企業,中石油在近年來蓬勃發展的中國經濟中扮演著越來越重要的角色,上至國家的能源開發戰略,下至普通民眾日常的用油用氣,中石油的發展已越來越同國家的經濟建設及人民群眾的日常生活息息相關。
然而,隨著社會信息化程度的快速提高,中石油通信系統發展相對滯后并逐步成為企業發展的瓶頸。特別是在近年來數字化油氣管線建設需求的推動下,如何立足于現有的網絡和資源,并選擇在通信領域有著深厚技術實力和豐富施工經驗的合作伙伴,在?;は鐘型蹲實那疤嵯呂瞇陸ü艿勞ㄐ漚ㄉ璧幕岫栽型ㄐ畔低辰杏嘔駝?,就成為中石油通信建設需要迫切解決的問題。
  
中石油通信建設的特點及發展中遇到的問題
石油通信是伴隨著石油工業的發展,從無到有,由小到大,在我國油田特有的生產方式和所處的惡劣的地理環境下逐步建立和發展起來的。經歷了人工轉接電話,衛星通信,微波通信等多種通信手段,這些通信方式在在中石油乃至中國經濟的發展過程中都發揮了不可估量的作用,直到現在這些通信技術仍作為個別管道和油田的輔助通信手段。然而,隨著信息化建設的不斷發展,原有這些通信手段由于自身的種種缺陷無法滿足石油通信的長遠發展而淡出歷史舞臺。近年來,隨著光纖通信成本的逐步降低以及光纖通信大容量、長距離傳輸的特點,加之中石油“同溝同纜”(在鋪設油氣管道的同時沿線鋪設光纜)的建設思路也很大程度上節省了光纖通信建設中成本最高的線路鋪設成本,光纖通信逐步成為中石油當前通信建設的主流,如何實現從原有通信方式向光纖通信的平滑轉變就成為通信建設中首先遇到的問題。

另外,中石油的光纖通信建設有其自身顯著的特點:
在網絡層面,由于中石油的通信線路是隨著油氣管道的鋪設而鋪設的,因此每一條油氣管道的通信系統單獨來看都是以鏈狀結構存在的,建網初期是一種必然,但眾所周知鏈形組網業務流向單一,網絡層次不分明,網絡?;な侄斡邢?,帶寬利用率低;隨著近年來中石油管道通信建設的快速發展,各管道通信線路之間逐步形成交叉并形成一張全國性的大網,而大網中每條通信線路只是機械的疊加在一起,并沒有融為一體發揮出作為網絡應該具備的效能。因此如何整合各管道現有網絡資源并融合到整網中,進而發揮出作為網絡應該具有的業務疏導、網絡?;?、帶寬合理分配等基本功能,是中石油網絡發展中首先遇到的問題;
在業務層面,隨著中石油信息化程度越來越高,越來越多的業務將承載于這張通信網之上,而目前來看這些業務又缺少足夠的梳理,造成很多不重要的業務占用過多的網絡資源,給網絡帶寬以很大的沖擊,并可能威脅到象SCADA這樣重要業務的正常使用;
在通信管理層面,各條管道有較強的獨立性,從油氣的運輸維護到通信的建設管理均分屬不同的部門負責,這樣給通信網絡造成的最大影響就是很難站在全網的角度對網絡進行規劃和整合,網絡資源也很難進行統一的調度。
 
中石油光纖通信網絡建設要點及解決方案分析
針對上面所分析的中石油光纖通信建設特點及由此產生的一些問題,本章著力就這些問題提出一些具有針對性的解決方案,并根據中石油自身的特點探索今后通信網絡建設的若干要點。

網絡結構要層次化
前面的描述中已經指出,打破目前扁平化的組網形態并使之形成層次化的網絡結構是中石油光纖通信建設首先要考慮的問題。光纖通信網絡一般采用三層架構:接入層、匯聚層和骨干層,接入層主要負責業務的接入;匯聚層對接入層的業務進行整合,把小顆粒的業務變成大顆粒;骨干層把從匯聚層上來的業務進行合理的疏導和調度。
匯聚層和骨干層的搭建需要對中石油現網網絡情況進行仔細摸查后分步進行,首先提取出匯聚層,然后再基于匯聚層提取骨干層,需要在保證現有業務不受任何影響的條件下利用后續新建管道通信的機會逐步實施,是一項周期較長的系統工程。針對前面所分析的中石油網絡特點,匯聚節點的選擇因考慮以下幾個方面: 
 光纜、管道等物理資源豐富的節點; 
 在石油各管線連接的邊界節點,這樣每一條管線的業務在經過邊界節點的匯聚整合后才集中向其他管線申請帶寬資源,可有效地提升網絡運行效率,同時也使各管線之間的協調工作量最??;
盡量保證每條業務通過兩個匯聚節點進行匯聚,以保證每條業務都有?;?; 
 匯聚節點之間距離跨度不應太大,否則匯聚節點之間的帶寬利用率仍然不高,且跨段太長必將增加網絡故障點;
長遠來看,匯聚節點的提取只能一定程度上緩解網絡傳送效率低,帶寬浪費大的問題,但要想從根本上解決問題,還需要繼續從一些大的匯聚點中提取出骨干層面,在骨干節點之間建設WDM波分系統,從而使得骨干節點之間可直接采用1跳路由直達,減少了業務傳輸不可避免的延時,也最大限度的釋放了業務層面的網絡帶寬,從根本上提高了網絡的傳送效率,節省了網絡的帶寬。
  
最終理想的網絡結構如下圖所示:

網絡?;ひ俠砘?
目前來說,主流的光纖通信網絡?;し絞接蠱SP(復用段?;ぃ┖蚐NCP(子網連接?;ぃ┝街?。MSP主要適合于網絡拓撲穩定的均勻分布型業務,比如運營商的局間中繼業務;SNCP主要適合于網絡拓撲不斷變化、組網難以穩定的集中型業務。
對于中石油干線,傳送網絡的光纜建設主要基于石油管道的建設而配套建設,管理維護、光纜建設等均限制了傳送網絡的穩定組網。中石油的業務是集中型業務,各條管道的業務由各管道的調控中心進行集中管理,同時由北京油氣調控中心進行整網業務的集中管理和調度。因此,采用SNCP方式的組網?;し絞礁郵屎嫌謚惺透上嘰屯?。
  
業務分類要差異化
通信網絡是為業務服務的,如此眾多的業務承載到一張通信網絡之上,如果沒有一個合理的業務分類原則,對所有的業務“一視同仁”,不可避免會影響網絡的帶寬分配和運行效率。通過對中石油目前現網運行的業務進行仔細分析,建議進行差異化的業務分類,不同等級的業務占用不同的網絡資源,以提高網絡的效率和業務適應性:
安全要求非常高的業務,比如SCADA業務等,可提供的安全等級為永遠的1+1?;?。 
 安全要求高的業務,比如中石油的語音業務等,可提供的安全等級為一次?;?,二次恢復。
實時性要求不高的大量數據業務,如普通數據業務,業務中斷后可提供恢復路徑。
安全性要求較低的業務,網絡可不提供?;ご?,也不保證能恢復。 
 突發業務、臨時業務等,網絡可不提供?;?,也不能恢復,可以被其他高級別的業務搶占。
實現差異化的業務分類建議使用ASON(自動交換光網絡)技術,該技術不但可以實現對業務的分級?;?,而且還能給網絡帶來極大的靈活性和可擴展性,同時兼容以往的多種通信方式,是首選的光纖通信技術。

業務路徑要最優化

業務路徑規劃一般考慮如下幾個因素:
業務經過的節點數,也即跳數Hop;
業務的總傳送距離,這也是引起時延的一個重要因素,Distance;
光纖鏈路的可用性,Pi;
負載均衡,Capability.Usage,一般建議這個值小于60%
光纖通信網絡選路依據業務所經過的鏈路總權重最大的原則,權重值(AW)按如下的原則進行設置:
AW = K1*Hop+ K2*Distance + K3ln(Pi) + K4*Capability.Usage
其中,K1、K2、K3、K4為根據綜合考慮所確定的系數。一般來說,干線網絡更關注距離和可用性,因此中石油干線光纖傳輸網絡路徑規劃的優先級如下:可用性、距離、節點數、流量。另外,業務路徑的選取還要考慮到一些現實存在的問題,個別區域很難鋪設光纖,仍使用原有通信手段,這些區域需要就近接入光纖通信網絡,建議在選擇業務路徑的時候也要考慮和原有網絡的融合。 

 
 
 
 
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