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中石油光纤通讯方案

 
作为中国的能源支柱性企业,中石油在近年来蓬勃发展的中国经济中扮演着越来越重要的角色,上至国家的能源开发战略,下至普通民众日常的用油用气,中石油的发展已越来越同国家的经济建设及人民群众的日常生活息息相关。
然而,随着社会信息化程度的快速提高,中石油通信系统发展相对滞后并逐步成为企业发展的瓶颈。特别是在近年来数字化油气管线建设需求的推动下,如何立足于现有的网络和资源,并选择在通信领域有着深厚技术实力和丰富施工经验的合作伙伴,在保护现有投资的前提下利用新建管道通信建设的机会对原有通信系统进行优化和整合,就成为中石油通信建设需要迫切解决的问题。
  
中石油通信建设的特点及发展中遇到的问题
石油通信是伴随着石油工业的发展,从无到有,由小到大,在我国油田特有的生产方式和所处的恶劣的地理环境下逐步建立和发展起来的。经历了人工转接电话,卫星通信,微波通信等多种通信手段,这些通信方式在在中石油乃至中国经济的发展过程中都发挥了不可估量的作用,直到现在这些通信技术仍作为个别管道和油田的辅助通信手段。然而,随着信息化建设的不断发展,原有这些通信手段由于自身的种种缺陷无法满足石油通信的长远发展而淡出历史舞台。近年来,随着光纤通信成本的逐步降低以及光纤通信大容量、长距离传输的特点,加之中石油“同沟同缆”(在铺设油气管道的同时沿线铺设光缆)的建设思路也很大程度上节省了光纤通信建设中成本最高的线路铺设成本,光纤通信逐步成为中石油当前通信建设的主流,如何实现从原有通信方式向光纤通信的平滑转变就成为通信建设中首先遇到的问题。

另外,中石油的光纤通信建设有其自身显著的特点:
在网络层面,由于中石油的通信线路是随着油气管道的铺设而铺设的,因此每一条油气管道的通信系统单独来看都是以链状结构存在的,建网初期是一种必然,但众所周知链形组网业务流向单一,网络层次不分明,网络保护手段有限,带宽利用率低;随着近年来中石油管道通信建设的快速发展,各管道通信线路之间逐步形成交叉并形成一张全国性的大网,而大网中每条通信线路只是机械的叠加在一起,并没有融为一体发挥出作为网络应该具备的效能。因此如何整合各管道现有网络资源并融合到整网中,进而发挥出作为网络应该具有的业务疏导、网络保护、带宽合理分配等基本功能,是中石油网络发展中首先遇到的问题;
在业务层面,随着中石油信息化程度越来越高,越来越多的业务将承载于这张通信网之上,而目前来看这些业务又缺少足够的梳理,造成很多不重要的业务占用过多的网络资源,给网络带宽以很大的冲击,并可能威胁到象SCADA这样重要业务的正常使用;
在通信管理层面,各条管道有较强的独立性,从油气的运输维护到通信的建设管理均分属不同的部门负责,这样给通信网络造成的最大影响就是很难站在全网的角度对网络进行规划和整合,网络资源也很难进行统一的调度。
 
中石油光纤通信网络建设要点及解决方案分析
针对上面所分析的中石油光纤通信建设特点及由此产生的一些问题,本章着力就这些问题提出一些具有针对性的解决方案,并根据中石油自身的特点探索今后通信网络建设的若干要点。

网络结构要层次化
前面的描述中已经指出,打破目前扁平化的组网形态并使之形成层次化的网络结构是中石油光纤通信建设首先要考虑的问题。光纤通信网络一般采用三层架构:接入层、汇聚层和骨干层,接入层主要负责业务的接入;汇聚层对接入层的业务进行整合,把小颗粒的业务变成大颗粒;骨干层把从汇聚层上来的业务进行合理的疏导和调度。
汇聚层和骨干层的搭建需要对中石油现网网络情况进行仔细摸查后分步进行,首先提取出汇聚层,然后再基于汇聚层提取骨干层,需要在保证现有业务不受任何影响的条件下利用后续新建管道通信的机会逐步实施,是一项周期较长的系统工程。针对前面所分析的中石油网络特点,汇聚节点的选择因考虑以下几个方面: 
 光缆、管道等物理资源丰富的节点; 
 在石油各管线连接的边界节点,这样每一条管线的业务在经过边界节点的汇聚整合后才集中向其他管线申请带宽资源,可有效地提升网络运行效率,同时也使各管线之间的协调工作量最小;
尽量保证每条业务通过两个汇聚节点进行汇聚,以保证每条业务都有保护; 
 汇聚节点之间距离跨度不应太大,否则汇聚节点之间的带宽利用率仍然不高,且跨段太长必将增加网络故障点;
长远来看,汇聚节点的提取只能一定程度上缓解网络传送效率低,带宽浪费大的问题,但要想从根本上解决问题,还需要继续从一些大的汇聚点中提取出骨干层面,在骨干节点之间建设WDM波分系统,从而使得骨干节点之间可直接采用1跳路由直达,减少了业务传输不可避免的延时,也最大限度的释放了业务层面的网络带宽,从根本上提高了网络的传送效率,节省了网络的带宽。
  
最终理想的网络结构如下图所示:

网络保护要合理化
目前来说,主流的光纤通信网络保护方式有MSP(复用段保护)和SNCP(子网连接保护)两种。MSP主要适合于网络拓扑稳定的均匀分布型业务,比如运营商的局间中继业务;SNCP主要适合于网络拓扑不断变化、组网难以稳定的集中型业务。
对于中石油干线,传送网络的光缆建设主要基于石油管道的建设而配套建设,管理维护、光缆建设等均限制了传送网络的稳定组网。中石油的业务是集中型业务,各条管道的业务由各管道的调控中心进行集中管理,同时由北京油气调控中心进行整网业务的集中管理和调度。因此,采用SNCP方式的组网保护方式更加适合于中石油干线传送网络。
  
业务分类要差异化
通信网络是为业务服务的,如此众多的业务承载到一张通信网络之上,如果没有一个合理的业务分类原则,对所有的业务“一视同仁”,不可避免会影响网络的带宽分配和运行效率。通过对中石油目前现网运行的业务进行仔细分析,建议进行差异化的业务分类,不同等级的业务占用不同的网络资源,以提高网络的效率和业务适应性:
安全要求非常高的业务,比如SCADA业务等,可提供的安全等级为永远的1+1保护。 
 安全要求高的业务,比如中石油的语音业务等,可提供的安全等级为一次保护,二次恢复。
实时性要求不高的大量数据业务,如普通数据业务,业务中断后可提供恢复路径。
安全性要求较低的业务,网络可不提供保护带宽,也不保证能恢复。 
 突发业务、临时业务等,网络可不提供保护,也不能恢复,可以被其他高级别的业务抢占。
实现差异化的业务分类建议使用ASON(自动交换光网络)技术,该技术不但可以实现对业务的分级保护,而且还能给网络带来极大的灵活性和可扩展性,同时兼容以往的多种通信方式,是首选的光纤通信技术。

业务路径要最优化

业务路径规划一般考虑如下几个因素:
业务经过的节点数,也即跳数Hop;
业务的总传送距离,这也是引起时延的一个重要因素,Distance;
光纤链路的可用性,Pi;
负载均衡,Capability.Usage,一般建议这个值小于60%
光纤通信网络选路依据业务所经过的链路总权重最大的原则,权重值(AW)按如下的原则进行设置:
AW = K1*Hop+ K2*Distance + K3ln(Pi) + K4*Capability.Usage
其中,K1、K2、K3、K4为根据综合考虑所确定的系数。一般来说,干线网络更关注距离和可用性,因此中石油干线光纤传输网络路径规划的优先级如下:可用性、距离、节点数、流量。另外,业务路径的选取还要考虑到一些现实存在的问题,个别区域很难铺设光纤,仍使用原有通信手段,这些区域需要就近接入光纤通信网络,建议在选择业务路径的时候也要考虑和原有网络的融合。 

 
 
 
 
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