手拉手保护（共4篇）
手拉手保护 篇1
摘要：配用电通信网作为配网自动化、用电信息采集等的重要通信通道,对于智能配电网的实现起着关键制约作用。以太网无源光网络(Ethernet-Passive Optical Network,EPON)是终端接入网的重要技术成果,为了提高EPON网络的可靠性,文章介绍了EPON“手拉手”保护在配网自动化、用电信息采集中的应用,并针对某地区用电信息采集终端单网卡、上层BGP MPLS VPN骨干网络业务网关不同的问题,实现了跨网段的保护,并优化了EPON网络结构。
关键词：配网自动化,用电信息采集,EPON,“手拉手”保护
0 引言
伴随着电力行业科技的迅猛发展,坚强智能电网建设持续推进。配用电作为电力输送的最后环节,因其点多面广、分散的特点,其智能化、可靠性方面尚与主网相去甚远。目前,配电网大多通过运营商的GPRS实现“遥信、遥测”二遥业务功能,需要耗费大量人力完成现场操作。目前,智能电表基本普及,对用户电能的集采依靠的是传统的电力线载波或运营商的GPRS通道,数据采集的可靠性、稳定性受到极大限制。而伴随着发展清洁能源的号召,未来电动汽车充电站等智能配电终端也将大量使用[1,2]。显而易见,通信通道成为制约智能配电网建设的关键因素。
随着通信终端接入技术的发展,无源光网络(Passive Optical Network,PON)的应用越来越广泛。以太网无源光网络(Ethernet-Passive Optical Network,EPON)作为PON技术与以太网技术的融合,解决了通信“最后一公里”光纤入户问题,受到了智能配电网建设的青睐。EPON可以实现手拉手保护等多种灵活的组网方式,与配电网“手拉手”结构具有“天然吻合”的特点,可为配电网的坚强可靠提供有力的通信通道支撑[3]。为此,本文介绍了EPON手拉手保护在配用电通信网建设中的成功应用。
以往的文献资料[4,5]介绍的“手拉手”保护都是基于二层网络实现,而当EPON双上联的BGP MPLS VPN骨干网2个接入路由器业务网关不同时,如何实现“手拉手”保护,尚没有好的解决方案,本文就这一困难提出了具体的方案;各地区EPON网络不乏过多依赖SDH骨干网进行数据传输的问题,对SDH带宽造成不小的压力,本文针对此现状提出了改造计划。
1 EPON技术介绍
EPON组网结构包括光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)、无源分光器(Passive Optical Splitter,POS)、光网络单元(Optical Network Unit,ONU)3个部分,其特点如下。
1)EPON采用点到多点的传输。
2)EPON采用波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术实现单芯双向传输,可有效节省纤芯资源。上下行速率可达1 Gbps,其中下行采用时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)技术,连续广播发送数据报文;上行采用时分复用多址接入(Time Division Multiple Access,TDMA)技术,通过测距技术保证数据在传输中不发生碰撞,通过动态带宽分配算法(Dynamic Bandwidth Allocation,DBA)应对用户突发业务的带宽分配。其上行波长为1 260~1 360 nm,下行波长为1 480~1 500 nm[6]。
3)最大传输距离可达20 km,非常适合地域小、人口密度大的建设区域。
4)EPON组网灵活,ONU具有双PON口的设计,EPON可以实现手拉手双链型保护,与电力配电网结构天然吻合;可以实现50 ms内切换,满足配网自动化“三遥”的实时性需求。
2 某地区EPON网络建设概况
某地区配用电通信网光纤通道的建设重点延续原有电力线缆结构,同步建设以同时满足配网自动化、用电信息采集业务。两业务遵循分区隔离的原则[7],各自接入地区不同的骨干通信网。其中,配网自动化终端接入ONU,上传至OLT设备,经该地区的自动交换光网络(Automatic Switch Optical Network,ASON)多业务传送平台(Multi-Service Transfer Platform,MSTP),上传至地区配网自动化主站系统[8]。
用电信息采集终端接入ONU,上传至OLT,通过广域网数据通信网开通的用电信息采集VPN业务,上传至位于异地的用电信息采集主站系统。
为提高配网自动化、用电信息采集通信通道的可靠性,在进行网络设计和建设过程中,重点采用手拉手双链型保护方式,以下对其实现进行详细介绍。
3 用电信息采集EPON手拉手保护建设
该地区用电信息采集EPON系统建设采用手拉手双链型保护组网,光纤通道的建设也按照满足手拉手组网来建设。各个ONU具备双PON口结构,就近接入OLT。OLT通过上联变电站数据通信网设备,传至异地用电信息采集主站系统。
该地区数据通信网采用Cisco设备组网,采用BGP MPLS/VPN技术,通过VPN虚拟专线,承载不同业务并实现业务间的有效隔离,其中用电信息采集业务的VPN命名为FK。该地区用电信息采集VPN的IP规划考虑了未来用电信息采集光纤业务接入需要大量IP,特地为每个变电站分配了4个C类长度的IP地址,在每个变电站路由器上配置业务网关[9,10]。
3.1 面临困难及问题
目前该地区的用电采集终端均不具备双网卡,只能配置一个业务IP和一个网关。而上联的2台数据通信网路由器配置了不同业务网关。为了适应已建的数据通信网广域网,手拉手保护倒换的实现方案为:两OLT间光纤直连(见图1),或1台OLT双上联至两站点广域网路由器设备。但当OLT设备故障、OLT上行链路故障或接入路由器故障时,业务无法成功倒换将造成大范围业务中断。显然,解决EPON跨网段保护问题势在必行,而这一问题的解决需要在数据通信网接入路由器上来实现。
3.2 解决方案
3.2.1 VRRP
1)针对终端主机只能配置单一网关的问题,要实现双上联链路的冗余热备保护,虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol,VRRP)是最合适的解决方案。VRRP提供了一个虚拟IP地址作为终端主机的网关,配置了VRRP的2台路由器分别为Master角色和Backup角色,Master路由器负责数据转发至该虚拟网关,当Master一侧链路故障时,Backup路由器升级为Master,承担起数据的转发任务。在故障及业务倒换的过程中,终端主机的业务不受影响。
2)而VRRP切换的原理实际是地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)欺骗,应在二层网络实现,所以配置VRRP时Master路由器的IP、Backup路由器的IP、虚拟IP应为同一网段。OLT上行链路故障示例如图2所示,A、B站点用电信息采集业务网关地址分属不同网段,可以应用Secondary IP可以实现VRRP:①在同一个VLAN或接口下配置2个或多个网关扩充IP段,解决IP段不够用问题;②也可以用来实现不同IP段不同作用;③也可以针对主IP和Secondary IP创建不同的VRRP组。
图2中,以采集终端a.b.131.1为例,正常情况下其业务主走A站点一侧,当图2所示的任何一处发生故障时,其应能倒换至B站点一侧。则在A、B站点Cisco路由器修改配置如下:
A站点配置:
B站点配置:
3.2.2 EEM
路由器会将Interface VLAN m的本地直连路由重分布到BGP,数据通信网广域网根据路径优先原则,优先选取A站点向上游进行发布a.b.128.0/22网段。
但实践中可知,当OLT上联至A站点一侧链路中断时,A站点Interface VLAN m仍up,为master状态,A站点本地直连路由a.b.128.0/22依然存在。而BGP的网络发布遵循:只要本地路由表中存在该路由条目,就会被添加到BGP表中进行宣告。造成向上游发布的网段仍是优先从A站点发出,而此时B站点路由器已变为master状态,并负责转发ONU传来的数据,因此会出现不一致问题。这时,若要使得向上游广域网发布的a.b.128.0/22网段也从B站点发出,首先笔者通过采用Track与接口管理联动,当接口的状态为up时,接口管理模块将状态反馈到Track,Track的状态为up,反之Track的状态为down。
将Track的状态与BGP是否发布路由联系起来,试验中应用Cisco嵌入式事件管理器(Embedded Event Manager,EEM)来操纵runningconfiguration。EEM是Cisco开发的一项改进的网络管理技术,它可以定期监测某一事件,当某一特定事件发生时,EEM立即执行特定动作,这一系列的过程叫做EEM Policy(与H3C的嵌入式自动化架构EAA类似)。EEM Policy的配置包括2种方式:Applet、Tool Command Language(TCL)。Applet的配置相对简单,通过IOS的CLI来配置;而TCL较为专业,需掌握脚本语言,本文中笔者采用了Applet方式。
综上,对于A站点的路由器,通过EEM提供的Object Tracking功能来监测Track的状态,对于特定的Track状态触发对应的Action。当Track的状态为down时,Interface VLAN m为down,BGP不发布路由,这时路由得以从B站点发布。
A站点配置举例如下:
3.2.3 测试结果
在该地区一个公用变现场的ONU进行试验,对于a.b.131.1的采集终端来说,正常情况下主走A站点,链路正常时网管截图如图3所示。
追踪路由至电力大楼是通过A站点a.b.131.253跳转的,链路正常时追踪路由如图4所示。
当A站点一侧OLT上行链路发生故障时,A站点网管图全部掉线变为灰色(见图5),A站点a.b.128.0的直连网段在路由表中消失。追踪路由至电力大楼,可知业务通过B站点a.b.155.254节点转发,链路故障时追踪路由如图6所示。
4 配网自动化EPON手拉手保护建设
该地区配网自动化采用手拉手双链型保护方式。配网自动化终端ONU通过双PON口上联至OLT,通过ASON光传输网开通以太网专线业务(Ethernet Private Line,EPL),上传至配网自动化主站系统[11,12]。目前该地区配网自动化承载网全部基于二层以太网技术。配网自动化“手拉手”保护组网示意如图7所示。手拉手保护倒换的流程为:如果原业务(图7中蓝线方向)传至B站点,当光纤发生中断时,则断点右侧仍按原方向传送,而断点左侧将改为通过图7中红线传至A站点。
基于二层网络的配网自动化承载网虽然配置简单、易于维护,但无疑对SDH承载网的带宽造成了巨大的压力。随着该地区全域化配电通信网的建设,配用电通信专用骨干网的建设方案已被提出并提上建设日程。建成后,各个变电站的IP段可以进行合理规划,目前该地区配网自动化终端均不具备双网卡配置,为了避免出现不同网关之间手拉手保护问题,新建的配用电通信骨干网络适合采用MPLS L2VPN技术进行组网。
5 结语
EPON作为通信接入网的新兴技术,在传输距离没有特殊要求且小于20 km的地域得到了很好的应用,其手拉手双链型保护方式“天然”吻合了该地区配电网结构,为配网自动化、用电信息采集业务的可靠接入提供了保障。本文阐述了EPON手拉手保护在该地区配网自动化、用电信息采集中的成功应用,对于用电信息采集终端单网卡面对数据通信网不同业务网关情况下,实现了跨网段保护。
本文主要就EPON网络内部光纤故障时手拉手倒换及跨网段保护的问题进行了探讨。对于EPON上联网络的深层故障时ONU如何感知,如何采用双向转发检测(Bidirectional Forwarding Detection,BFD)、ICMP-echo等实现快速故障检测,感知故障后如何实现快速倒换,进行进一步的研究十分有意义。目前EPON产品的生产厂商层出不穷,对于不同品牌设备手拉手保护的互联互通问题,是后续研究的重点。
何天玲
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手拉手保护 篇2
1 EPON组网分析
配网自动化组网中支持多种PON组网保护方案, 包括Type B保护、EPON Type D保护 (GPON Type C保护) 和独立上行保护, 其中GPON Type C保护和EPON Type D保护原理相同。
电力系统中通常所说的手拉手保护是在EPON Type D保护基础上发展而来[6]。EPON Type D保护分为单归属和双归属, 配电通信网中通常采用的是双归属模式, 即上行冗余PON口分别在2台OLT上, 如图1所示。在双归属的组网场景中, ONU具有双PON口, ONU与OLT之间的2条PON线路处于主备状态, 正常工作状态下, ONU仅能通过主用线路PON口转发报文, 备用PON口在备用OLT上注册信息, 但不能用于转发报文。当主用线路中的某器件发生故障导致主用线路中断时, ONU可快速切换到备用OLT。
在配电网实际组网应用中, EPON手拉手组网比图1所示网络复杂, 整个网络可以分为核心层、汇聚成、接入层3个层面, 如图2所示。核心层包括设置在主站的核心交换机, 用于快速转发数据;汇聚层包括位于变电站内的OLT、汇聚交换机以及传输设备SDH/MSTP, OLT将数据传送至汇聚交换机, 进行数据汇聚、安全控制、流量控制等处理后通过骨干通信网传输至核心交换机;接入层包括放置在环网柜/开闭所/柱上开关的ONU、分光器和配电终端设备, ONU通过主备用2条光纤线路分别连接至不同变电站的OLT。
2 手拉手保护倒换网络特性分析
在大部分企业测试环境中, 通常采用图1的网络拓扑对手拉手保护功能进行测试[7,8], 测试结果表明在主用线路发生故障的情况下, 业务能够很快地倒换至备用线路, 整个倒换大约在50 ms。但是在实际生产环境中, 主用线路发生故障后, 往往需要数分钟甚至更多时间, 业务才能够倒换成功。
对比测试环境拓扑和实际组网环境拓扑, 发现测试环境和实际组网的差别在于实际环境比测试环境多了汇聚层和核心层交换机, 为研究交换机对EPON手拉手保护特性的影响, 采用仿真软件e NSP模拟手拉手倒换过程中OLT、ONU、交换机的网络行为。不考虑PON的物理特性, OLT、ONU的网络交换特性可以等效成以太网2层交换机, 因此在仿真中采用2层交换机模拟OLT和ONU, 仿真拓扑如图3所示。
图中CORE模拟主站核心交换机, SW1和SW2模拟变电站汇聚交换机, SW1的g0/0/1与SW2的g0/0/1之间采用3层通道互联, CORE与SW1、SW2之间运行OSPF协议;OLT和ONU均由2层交换机模拟, SW1、SW2、OLT1、OLT2以及ONU之间均用二层链路连接, 其中SW1的g0/0/4与SW2的g0/0/4之间采用2层通道互联;配电终端设备 (DTU) 用PC进行模拟, IP地址为10.1.20.100, 在SW1设置DTU网关10.1.20.254。仿真过程中通过控制ONU上联端口g0/0/1和g0/0/2的开关状态模拟主用PON链路故障后的倒换动作。在DTU上使用命令“ping 1.1.1.1–t”来模拟实时遥测信息, 1.1.1.1为CORE环回口地址。
2.1 稳态运行
稳态运行情况下, ONU的g0/0/1端口被关闭, 主用PON链路为ONU-OLT2。通过命令在所有设备上查看实际物理地址 (MAC) 表, 列出与DTU的MAC相符合的表项, 结果如表1所示。
在SW1上查看DTU对应IP地址10.1.20.100的ARP表项, 发现其对应MAC地址为5489.9850.7777, 对应出接口为g0/0/4。
通过抓包分析可知DTU向CORE上传数据路径:DTU—ONU—OLT2—SW2—SW1—CORE, CORE向DTU下发数据路径:CORE—SW1—SW2—OLT2—ONU—DTU, 此时DTU能够持续连通CORE, 表明系统能够正常工作。
2.2 故障倒换
将ONU的g0/0/2关闭, 并打开ONU的g0/0/1, 模拟主用PON链路失效后数据从备用PON链路进行发送, 发现DTU无法连通CORE, 连接中断。通过命令在所有设备上查看MAC地址表, 列出与终端DTU的MAC相符合的表项, 结果如表2所示。
在SW1上查看10.1.20.100的ARP表项, 发现结果与正常运行时相同, 对应出接口仍为g0/0/4。
由表2可知, 当备用的链路被启用时, 除了OLT2丢失DTU的MAC地址表项外, OLT1、SW1、SW2的MAC地址表项均未发生变化, 而且SW1的ARP表项也未发生变化。抓包分析显示, DTU上传的信息直接在OLT1处即被丢弃, 无法上传至SW1和CORE。等待5 min后再次查看MAC表, 结果如表3所示。
此时在SW1上查看10.1.20.100的ARP表项, 发现结果与正常运行时相同, 10.1.20.100对应出接口仍为g0/0/4。结果表明, 此时MAC地址表已经被正确学习, 但是由于SW1关于10.1.20.100的ARP表项仍然存在错误, 故DTU无法恢复与CORE的通信。
抓包分析发现, DTU发往CORE的数据已经被CORE正确接收, 但CORE向DTU发送的回复报文全部被SW1通过g0/0/4接口发送出去, 从而导致DTU无法接收到回复报文, 与CORE的连接关系建立失败。再等待20 min后, 发现DTU和CORE的连接恢复, 此时查看MAC表和ARP表, 发现均学习正确,
SW1关于10.1.20.100的ARP表项对应出接口已从g0/0/4更新至g0/0/2。
2.3 原因分析
在手拉手倒换过程中, 限制业务进行快速倒换的原因主要有二: (1) OLT1的MAC地址表项没有及时更新; (2) 当OLT1和SW1的MAC地址表项更新后, SW1的ARP表项没有及时更新。分别采用MAC地址漂移和ARP更新原理对上述现象进行解释。
2.3.1 MAC地址漂移
MAC地址漂移是指某个端口的源MAC地址老化之前, 设备从另一个端口学习到该源MAC地址, 并刷新MAC地址表中源MAC地址和物理端口的对应关系, 这就好像是MAC地址从一个端口漂移到另一个端口。为应对恶意用户利用MAC地址漂移原理仿冒其他用户或上层设备的MAC地址, OLT支持防御MAC地址漂移特性, 简称防MAC漂移。实现原理是从端口A接收到某个源MAC地址的报文后, 设备会检查MAC地址表中是否已存在该MAC地址。如果MAC地址表中记录端口B对应该MAC地址, 则设备根据主控板、端口类型等判断是否允许该MAC地址从端口B漂移到端口A。对于禁止漂移的情况, 在MAC地址老化之前, 设备会丢弃从端口A接收到的含有该源MAC地址的报文。
在EPON系统中, OLT默认开启防MAC地址漂移功能, OLT网络侧接口 (NNI) MAC地址优先级为1, 用户侧接口 (UNI) MAC地址优先级为0, 因此当OLT网络侧接口学习到某个MAC地址后, 即使该MAC地址立刻从UNI被学习到, 该MAC仍然不会被覆盖, 而从用户侧发来的带有该源MAC地址的报文会被全部丢弃。
对应仿真拓扑, OLT1的NNI接口为g0/0/1, UNI接口为g0/0/2, 在稳态运行情况下, OLT1从NNI接口学习到了DTU的MAC地址5489.9850.7777, 当备用PON线路备启用后, OLT1又从g0/0/2学习到5489.9850.7777, 但由于g0/0/2的MAC地址优先级低于g0/0/1, 该MAC地址无法被正确学习, 因此表2中OLT1关于DTU的MAC地址5489.9850.7777对应接口仍然是g0/0/1。这种情况会持续到OLT1中该MAC地址表项老化时间结束, 当该MAC地址在老化时间达到后仍然无法被刷新, OLT1丢弃这个MAC地址, 开始接收g0/0/2的MAC地址学习。MAC地址的老化时间默认为5 min, 因此等待5 min后, 表3中MAC地址被正确学习。
2.3.2 ARP更新原理
ARP用于确定对应IP地址的网卡物理地址。在实际环境中, 只有同时满足以下2个条件时, 设备的ARP表项才会更新: (1) 设备收到来自某IP的ARP请求包或免费ARP包; (2) 设备现有ARP表项中已经存在该IP对应的ARP表项。其他非ARP报文不会对设备的ARP表项产生影响。
以仿真系统为例, 系统刚开始运行时, DTU不知道网关10.1.20.254对应的MAC地址, 则会发送ARP请求, SW1以自身MAC地址回应, DTU收到ARP回复后即在ARP表中保存相应的ARP表项, 同样SW1中也会保存关于DTU的ARP表项。当发生故障倒换后, DTU无法感知上层网络变化, 仍然采用原ARP表项封装数据包, 并不会发送ARP请求或免费ARP报文, 因此虽然网络拓扑发生变化, 但是SW1由于没有收到DTU的ARP请求或免费ARP, SW1中关于DTU的ARP表项仍不会更新。因此, 即使倒换后SW1能正确学习关于DTU的MAC地址 (如表3) , 由于不满足ARP更新的2个条件, 当CORE发往DTU的数据经过SW1时, SW1仍会按照原ARP表项中的对应接口g0/0/4将数据发送出去, 从而导致DTU与CORE建立连接失败, 这种情况会持续到ARP老化时间到达。当DTU的ARP表项老化时间达到后, SW1会发送一个ARP探测确定原ARP对应DTU主机是否存活, 由于DTU上联通道已经连接至OLT1, SW1自然无法从g0/0/4获取ARP探测的回应, 尝试数次仍无法得到回应后, SW1会删除相应ARP表项。此时若有CORE发往DTU的流量, SW1会发出ARP广播, 请求DTU的MAC地址, 从而获取正确的ARP表项。
需要注意的是, 在Cisco设备中ARP表项只起到IP地址和MAC地址互相转换的功能, 具体数据发送则会查找相应的MAC地址表项。国内大部分厂家在优化ARP表功能时, 在ARP表中添加了出接口一项, 虽然减少了查找多个表项带来的延迟, 但是也带来了MAC表和ARP表无法同步刷新而导致数据被错误转发的问题。
3 倒换机制优化
根据上述分析可知, 当EPON手拉手保护从主用PON链路切换到备用PON链路过程中, 倒换延迟主要体现在MAC地址老化时间和ARP表项老化时间两方面。MAC地址老化时间默认为5 min, ARP表项老化时间默认为20 min, 远超过了网络故障自动恢复的允许时间, 影响了电力系统的实时性和可靠性。通过减少MAC表和ARP表的老化时间可以缩短保护等待时间, 然而多次尝试发现, 如果将老化时间略减少后, 对手拉手保护倒换的提升效果非常有限;但是如果将老化时间大幅减少 (5 s) , 整个网络内会产生大量的ARP报文, 在网络结点数量较多的情况下有可能产生报文堵塞, 影响整个网络的正常运行, 产生的后果比倒换失败更加严重。
通过研究MAC表和ARP表的更新机理, 采用以下2种方式对手拉手保护倒换机制进行优化: (1) 在网关交换机上配置端口隔离功能, 避免OLT在NNI接口学习到终端DTU设备的MAC地址, 解决防端口漂移带来的问题; (2) 在发生主备PON链路倒换时, ONU通过备用PON链路同步发送免费ARP报文, 主动更新网关交换机的ARP表, 解决MAC地址表和ARP地址表无法同步更新的问题。
3.1 端口隔离
端口隔离是为了实现报文之间的2层隔离而产生的高级功能, 正常情况下, 同1个VLAN内所有的设备均属于同1个广播域, 同1个广播域中设备的MAC地址、IP地址可以被同1个广播域中另外1台设备学习。采用端口隔离特性, 可以实现同1个VLAN内端口之间的隔离, 用户只需要将端口加入到隔离组中, 就可以实现隔离组内端口之间2层数据的隔离, 使用隔离技术后隔离端口之间不会产生单播、广播和组播。采用端口隔离, 不但增强了网络的安全性, 提供了灵活的组网方案, 同时节省了大量的VLAN资源。
在EPON手拉手保护网络的网关交换机上部署端口隔离, 即可保证主用PON链路上的OLT和备用链路上的OLT均不可能从NNI学习到终端设备的MAC地址, 不但保留了OLT防MAC地址漂移的安全功能, 而且解决了保护倒换过程中MAC地址老化的等待时间。以仿真系统为例, 在SW1上部署端口隔离, 将g0/0/2和g0/0/4放入一个隔离组。在稳态运行情况下, OLT1的g0/0/1不会从SW1学习到DTU的MAC地址, 在发送故障倒换后, OLT2的g0/0/1也不会从SW2学习到DTU的MAC地址, 如图4所示。
3.2 免费ARP
免费ARP报文是一种特殊的ARP报文, 该报文中携带的发送端IP和目标IP地址都是本机IP地址, 报文源MAC地址是本机MAC地址, 报文的目的MAC地址是广播地址。设备通过对外发送免费ARP报文来实现以下功能: (1) 确定其他设备的IP地址是否与本机IP地址冲突。当其他设备收到免费ARP报文后, 如发现报文中的IP地址和本机IP地址相同, 则给发送免费ARP报文的设备返回一个ARP应答, 告知该设备IP地址冲突。 (2) 设备改变了硬件地址, 通过发送免费ARP报文通知其他设备更新ARP表项。
免费ARP具有更新其他设备ARP表项的功能。在EPON手拉手组网中, 利用该特性即可实现主备PON链路倒换过程中汇聚交换机ARP表项主动更新功能。具体思路如下:在正常工作状态下, ONU设备会保存终端设备的ARP表项。当ONU监测到主用PON链路发生故障后, 将业务导向备用PON链路时, 同步发送一个免费ARP报文, 该报文中携带的发送端IP地址和目标IP地址都是终端设备IP地址, 报文源MAC地址是终端设备的MAC地址, 报文的目的MAC地址是广播地址。当备用OLT和汇聚交换机收到该免费ARP报文后, 会立即更新本地的ARP表和MAC地址表, 无须再等待相应表项的老化时间。
以仿真系统为例, 正常运行时ONU会保存DTU的ARP表项IP:10.1.20.100—MAC:5489.9850.7777, 当ONU检测到主用PON链路故障后, 会主动通过备用PON链路发送免费ARP, 免费ARP的源IP地址和目的IP地址均为10.1.20.100, , 源MAC地址为5489.9850.7777, 目的MAC为广播地址。虽然此时DTU本身没有发出ARP, 但是SW1仍然可以从g0/0/2接口接收到免费ARP报文, 从而更新本地的ARP表项, 确保倒换过后系统正常运行, 如图5所示。
4 实际系统仿真验证
以无锡地区配电自动化EPON网络为验证对象, 诚飞、灰凌、仕途、竹辉路为某条线路上4个馈线终端设备 (FTU) , 各FTU所连ONU以EPON手拉手保护方式组网, 主备用链路分别连接至杨亭变OLT和商贸变OLT, 如图6所示。设备地址规划如表4所示。
在主站前置机通过输入命令“ping 10.X.20.36–t”, 长时间观察诚飞FTU终端的在线情况, 在核心交换机通过输入命令“ping–m 10–c 50000 10.X.20.36”观察诚飞FTU终端的在线情况。
优化前, 断开诚飞ONU与杨亭OLT直连光纤, 启用商贸变备用PON链路, 倒换后主站前置机与核心交换机一直处于丢包状态, 且主站前置机产生告警信息, 显示诚飞FTU离线, 等待约20 min后诚飞FTU恢复在线, 告警消失。实施优化措施后, 断开诚飞ONU与杨亭OLT直连光纤, 启用商贸变备用PON链路, 核心交换机显示丢包数为2, 表明业务倒换延迟在50 ms以内, 主站前置机未显示丢包, 同时无告警产生。
5 结束语
EPON手拉手保护组网方式提高了EPON网络的可靠性, 但大部分厂家在研发、测试手拉手保护功能时, 仅考虑EPON光路的倒换时间, 并未结合实际业务和全局拓扑进行考虑, 导致手拉手保护在应用中存在较多的问题。文中结合真实EPON系统, 从以太网分析角度提出了端口隔离、免费ARP的优化策略, 缩短了手拉手保护的业务倒换时间, 提高了配电通信网网络自愈功能。文中所做优化均基于华为的EPON产品, 多品牌EPON设备互联互通、协议的兼容性以及手拉手保护倒换测试的标准还需进一步规范、完善。
参考文献
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手拉手交朋友 篇3
人教版五年级下册“口语交际·习作一”:让我们策划一次和远方小学生“手拉手”的活动,然后以个人或小组的名义,给远方的小学生写信。
习作法宝
本次习作要求写一封信给远方的小朋友,与他们讨论“手拉手”建立联系,商量互助活动的内容。很多地方的城乡同学结成了“手拉手”的小伙伴,相互了解、相互学习、互相帮助,共同提高。写给谁呢?你可以联系第一单元的主题,写给西部小朋友。还可以写给通过电视、网络、报纸、杂志等媒体了解的小朋友等等。在众多的小朋友中,找出一个合适的人选。
法宝一:
注意书信的格式。书信一般由五部分组成,即称呼、正文、祝语、署名、日期。开头顶格写称呼,然后另起一行空两格写正文。
结尾处写表示祝愿的话,右下方写上写信人的姓名,下边写上写信的日期。
法宝二:
注意书信的内容。一般情况下,书信的内容是写信人想说的话,并没有固定要求。根据本次习作要求,可以先介绍自己的情况,再与远方的小学生说说开展“手拉手”活动的想法。“手拉手”活动,到底开展什么活动呢?这个活动必定要与写信的对象保持一致,对于写信的双方都有意义,才能够真正地发自内心,才有开展的可能性。例文《给远方小朋友的一封信》的正文先说明写信的原因,接着作自我介绍,然后重点写“手拉手”活动的想法,这些内容叙述得非常清楚,重点突出。
法宝三:
“手拉手”——“好朋友” 篇4
问题引子:如图1,在△AEC、△ADB中,∠EAC=∠DAB=90°,AE=AC,AD=AB,连接BE、DC,请说明线段BE、DC的关系.
思考过程:这题很特别,图中有两个等腰直角三角形,这两个三角形很好玩,直角顶点是公共的,它们就像“手拉着手的好朋友”一样,肯定会擦出火花.老师在课上都是边读题边在图中标注,我为了方便观察,也把相等的边和角用彩笔标注出来(很遗憾,电子稿看不出来,说明一下:AE、AC用红色标注,AD、AB用蓝色标注),因为研究的是BE、CD的关系,所以我把目光落到△EAB、△CAD上,正好分别有红边、蓝边各一条,现在“边”的条件用光了,就得挖掘“角”的功效了,而我只能证相等两边的夹角相等,因为如果我选其余的角,那就是典型的“边边角”结构,这是不能证明三角形全等的.怎么办呢?还有两个直角没有用呀!两个直角之间隔了个∠BAC,各自加上这个锐角,不就有两个相等的钝角了嘛,正好是“SAS”结构,可证出△BAE≌△DAC,所以BE=DC.思考历程结束了吗?并没有.题目问的是“BE和DC的关系”,应该包括数量关系和位置关系(这是我们同学常常犯错的地方,考虑问题不全面),相等仅仅是数量关系.我目前知道的特殊的位置关系无非是平行和垂直,观察这幅图,我猜想应该是垂直.所以,我需证∠DFB是直角,也就是证∠FBD+∠FDB=90°.刚才的那对全等三角形是一把利器,要把它的价值发挥到最大,全等带来的∠ABE=∠ADC让我成功地把∠FBD“割开”,变成∠ADC+∠ABD,再加上∠FDB,就变成∠ADB+∠ABD=90°,所以BE、DC的位置关系是垂直,于是最终得出结论:BE、DC垂直且相等(当然,我们也可以充分运用“基本图形”:对于△ADG、△BGF,结合全等三角形带来的∠ABE=∠ADC,可以得到∠DAG=∠BFG=90°).
更大发现:我们不是为了做题而做题,更应该发现问题背后的价值.本题从静态的角度看,是两个有着公共顶点的等腰直角三角形组成了一对全等的三角形,而从动态的角度看,是△BAE绕A点逆时针旋转90°到△DAC.这是老师说过的基本图形“手拉手”问题,我梳理了一下我目前遇到的问题,有些问题表面与它不一样,其实本质完全相同,我们只要会做一题,就会做很多类似的题目了,这可能就是老师常常说的举一反三吧.下面来看两个例子:
例1如图2,在等边三角形ACB、CDE中,连接AD、BE.
(1)求证:AD=BE;(2)求∠AFB的度数.
例2如图3,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=40°,将△ABC绕点A按逆时针方向旋转100°,得到△AED,连接BE、CD交于点F.
(1)求证:△ABE≌△ACD;(2)求∠ACD的度数.
怎么样,同学们,这两个问题看着似乎与前面的不一样,其实它们是一样的哦!随着学习的深入,“手拉手”的图形肯定会有很多,其他基本图形也将会很多,我很期待,你们呢?