計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電視網(wǎng)絡(luò)工程中的應(yīng)用

王傳紅

（黑龍江蘿北縣軍川農(nóng)場(chǎng)廣播電視局，黑龍江 蘿北 154244）

1 電視網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)

電視站采用集中控制的方式，為了保證整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流時(shí)刻處在一個(gè)安全、可靠的交換狀態(tài)，為其選擇一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、容易實(shí)施、具有較高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就顯得尤為突出。任何一個(gè)以太網(wǎng)都是由計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)適配器、傳輸通道和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。首先，不能因?yàn)槟硞€(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器工作不正常就影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，所以，在每個(gè)計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)適配器必須是冗余的；其次，也不能因?yàn)槟硹l傳輸通道的失效，或者某個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的失效就影響整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常通信，所以，傳輸通道和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也必須是冗余的；甚至當(dāng)整個(gè)以太網(wǎng)失效時(shí)，也要考慮采用其他網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。因此，利用冗余的網(wǎng)絡(luò)適配器、冗余的傳輸通道、冗余的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，最終就構(gòu)成了多重冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。只有這樣才能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全、可靠和高效的目的。目前，常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括星型、總線型、環(huán)型、雙星型和雙環(huán)型。星型網(wǎng)絡(luò)布線簡(jiǎn)單，管理方便，直接通過(guò)背板交換，交換速度快，但缺點(diǎn)是沒(méi)有冗余，且中央交換機(jī)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)于集中；環(huán)型網(wǎng)絡(luò)允許光纖出現(xiàn)一處斷點(diǎn)，發(fā)生鏈路故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)在500ms 之內(nèi)切換到總線，缺點(diǎn)是屬于簡(jiǎn)單冗余，當(dāng)某一交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)故障；雙星型冗余網(wǎng)絡(luò)，允許交換機(jī)、光纖、網(wǎng)線(網(wǎng)卡)三種故障，直接通過(guò)背板交換，交換速度快。缺點(diǎn)是布線復(fù)雜，成本高，而且冗余實(shí)際上是通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)的，切換時(shí)間與軟件編程有較大關(guān)系；雙環(huán)網(wǎng)冗余網(wǎng)絡(luò)，允許交換機(jī)、兩處光纖、網(wǎng)線(網(wǎng)卡)四種故障，是常用的高級(jí)工業(yè)冗余網(wǎng)絡(luò)，布線較雙星型簡(jiǎn)單，成本也低于雙星型，鏈路故障恢復(fù)時(shí)間小于500ms，其他故障取決于軟件。因此綜合考慮，電視站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用了雙環(huán)網(wǎng)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

2 電視站與梯調(diào)之間的通信結(jié)構(gòu)

電視站與梯調(diào)通信采用光纖專線通道和衛(wèi)星通道兩者互為備用的方式，較大地提高了可靠性。梯調(diào)到電視站衛(wèi)星鏈路模式為：集控主機(jī)→交換機(jī)→加密裝置→集控路由器→集控三層交換機(jī)→集控衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)機(jī)→電視站衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)機(jī)→電視站路由器→電視站加密裝置→電視站交換機(jī)→電視站通訊機(jī)。集控到電視站光纖鏈路模式為：集控主機(jī)→交換機(jī)→加密裝置→集控路由器→SDH 專線通道→電視站路由器→電視站加密裝置→電視站交換機(jī)→電視站通訊機(jī)。其中集控路由器采用CISCO2600 系列路由器，縱向認(rèn)證加密裝置選用南京南瑞集團(tuán)公司的syskeeper2000，三層交換機(jī)選用CISCO3560 系列交換機(jī)，電視站路由器采用CISCO2800 系列。如何實(shí)現(xiàn)電視站與梯調(diào)之間的通信，在靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由的選擇上，做了一番探討，下面作簡(jiǎn)要介紹。

電視站光纖鏈路采用的是OSPF 動(dòng)態(tài)路由協(xié)議配置，而衛(wèi)星鏈路采用靜態(tài)路由協(xié)議配置。靜態(tài)路由是手工配置，具備動(dòng)態(tài)路由功能的路由器能自動(dòng)建立自己的路由表。靜態(tài)路由是指由網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置的路由信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理員需要手工去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。靜態(tài)路由信息在缺省情況下是私有的，不會(huì)傳遞給其他的路由器。當(dāng)然，網(wǎng)管員也可以通過(guò)對(duì)路由器進(jìn)行設(shè)置使之成為共享的。靜態(tài)路由一般適用于比較簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在這樣的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)管理員易于清楚地了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于設(shè)置正確的路由信息。使用靜態(tài)路由的另一個(gè)好處是網(wǎng)絡(luò)安全保密性高。動(dòng)態(tài)路由因?yàn)樾枰酚善髦g頻繁地交換各自的路由表，而對(duì)路由表的分析可以揭示網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)地址等信息。因此，網(wǎng)絡(luò)出于安全方面的考慮也可以采用靜態(tài)路由。

圖1

動(dòng)態(tài)路由器上的路由表項(xiàng)是通過(guò)相互連接的路由器之間交換彼此信息，然后按照一定的算法優(yōu)化出來(lái)的，而這些路由信息是在一定時(shí)間間隙里不斷更新，以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)，以隨時(shí)獲得最優(yōu)的尋路效果。為了實(shí)現(xiàn)IP 分組的高效尋路，IETF 制定了多種尋路協(xié)議。其中用于自治系統(tǒng)（AS:Autonomous System）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議有開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先（OSPF：Open Shortest Path First） 協(xié)議和尋路信息協(xié)議（RIP：Routing Information Protocol）。所謂自治系統(tǒng)是指在同一實(shí)體（如學(xué)校、企業(yè)或ISP）管理下的主機(jī)、路由器及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集合。還有用于自治域系統(tǒng)之間的外部網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議BGP-4等。大型和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境通常不宜采用靜態(tài)路由。一方面，網(wǎng)絡(luò)管理員難以全面地了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一方面，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器中的靜態(tài)路由信息需要大范圍地調(diào)整，這一工作的難度和復(fù)雜程度非常高。

因此，綜合考慮電視站的實(shí)際情況，光纖鏈路路由采用OSPF 動(dòng)態(tài)路由進(jìn)行配置，衛(wèi)星鏈路采用靜態(tài)路由進(jìn)行配置。

3 電視站與調(diào)度之間的通信結(jié)構(gòu)

圖2 調(diào)度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

調(diào)度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的兩個(gè)通道通過(guò)兩個(gè)路由器接入電視站通信機(jī)房。然后分別通過(guò)縱向加密裝置和縱向互聯(lián)防火墻接到電視站控制區(qū)和非控制區(qū)。控制區(qū)通過(guò)互聯(lián)交換機(jī)以雙通道接入遠(yuǎn)動(dòng)裝置、穩(wěn)控子站和PMU 子站；非控制區(qū)也通過(guò)互聯(lián)以雙通道接入電能量采集裝置和保信子站。在控制區(qū)和非控制區(qū)之間用橫向互聯(lián)防火墻加以隔斷，保證控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。其中，控制區(qū)和非控制區(qū)的交換機(jī)均采用H3C LS-5500-28C-EI，縱向加密認(rèn)證裝置采用SysKeeper-2000 縱向加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)，縱向互聯(lián)防火墻和橫向互聯(lián)防火墻采用東軟NetEye FW5120-GD 型防火墻。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于電視站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)介紹了電視站內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電視站與梯調(diào)通信結(jié)構(gòu)、電視站與調(diào)度通信結(jié)構(gòu)，展示了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各層次的結(jié)構(gòu)配置，通過(guò)電視站的實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行，證明本文給出的網(wǎng)絡(luò)配置是有效的，對(duì)今后類似工程有一定參考價(jià)值。