VLAN技術在沈陽地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

李愛華

（沈陽地鐵集團有限公司運營分公司，沈陽 110141）

隨著軌道交通和信息網(wǎng)絡的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用逐漸趨于成熟，網(wǎng)絡結構日趨復雜，網(wǎng)絡硬件性能不斷提高，成本不斷降低，使得電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡采用了交換技術，以提高網(wǎng)絡性能。

1 VLAN介紹

VLAN（Virtual Local Area Network）即“虛擬局域網(wǎng)”，是一種通過局域網(wǎng)內的設備邏輯地，而不是物理地劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的技術。VLAN是一種比較新的技術，允許管理員創(chuàng)建基于系統(tǒng)功能或者管理職能的網(wǎng)絡段，而不必受到地理位置限制。一個VLAN就是一個廣播域，VLAN之間的通信是通過路由器來完成的。每個VLAN都有一個VLAN ID，在整個局域網(wǎng)中可以唯一標識該VLAN。VLAN的目的是為了分隔不同類型的網(wǎng)絡，VLAN間的通信需要通過三層路由來實現(xiàn)。

從技術角度講，VLAN劃分一般有以下三種：

第1種：基于端口的VLAN

指定把一個或多個交換機上的幾個端口劃分一個邏輯組，組成一個VLAN。該方法的優(yōu)點是直觀、配置簡單，缺點是當連接的網(wǎng)絡設備改變時需要對交換機端口進行重新配置。

第2種：基于MAC地址的VLAN

指定按MAC地址把一些站點劃分為一個邏輯子網(wǎng)，構成一個VLAN，用戶屬于哪個VLAN由其網(wǎng)卡中的MAC地址決定。該方法的優(yōu)點是用戶/主機可以移動；缺點是更換網(wǎng)卡或主機后，需要重新配置交換機，同時需要管理員記錄大量MAC地址及其與用戶、主機的對應關系。

第3種：基于IP地址的VLAN

指定一組IP地址構成一個VLAN。該方法的優(yōu)點是用戶/主機可以隨意移動，容易管理；缺點是需要檢查每個IP包的三層報頭。

對于VLAN的劃分主要采取上述的第1種和第3種方式，第2種方式為輔助性方案。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)介紹

電力監(jiān)控系統(tǒng)（Supervistory Control And Data Acquisition System，SCADA系統(tǒng)），又稱數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。[1]電力監(jiān)控系統(tǒng)由中央級監(jiān)控系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)和通信傳輸系統(tǒng)構成。通過電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)變電所的無人值守，實現(xiàn)控制中心電力調度員的遠程監(jiān)控，主要包括遙控、遙測、遙信和遙調。

3 VLAN在沈陽地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

沈陽地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中使用的交換機有兩種，一種是中央級電力監(jiān)控系統(tǒng)的三層交換機；另一種是變電所綜合自動化系統(tǒng)的二層交換機。

3.1 中央級電力監(jiān)控系統(tǒng)

以控制中心主交換機為例，具體劃分情況詳見圖1。

圖2第一列為該VLAN的ID標識號，第四列是交換機的每個端口是否屬于該VLAN的標志，其中包含4種，“U”表示該端口屬于這個VLAN但發(fā)報文時不會自動添加4字節(jié)VLAN標記，“-”和“F”表示該端口不屬于這個VLAN，“T”表示該端口屬于這個VLAN且發(fā)報文時會自動添加4字節(jié)VLAN標記。

圖1 控制中心主交換機VLAN劃分規(guī)劃

圖2 交換機VLAN劃分

圖3 交換機VLAN劃分按端口顯示

由圖1-圖3可知，6.1-6.4端口屬于VLAN1，且與VLAN1、VLAN2、VLAN3內端口通信；6.5-6.10端口屬于VLAN2，且與VLAN1、VLAN2內端口通信；6.11-6.16端口屬于VLAN3，且與VLAN1、VLAN3內端口通信。VLAN2和VLAN3內端口不能通信。

3.2 變電所綜合自動化系統(tǒng)

變電所綜合自動化系統(tǒng)配置單臺交換機，通過VLAN劃分實現(xiàn)了主網(wǎng)、備網(wǎng)、所內不同的網(wǎng)段，節(jié)省了成本，具體劃分情況詳見圖4。

圖4 牽混所VLAN劃分規(guī)劃

由圖4可知，交換機母板的1-8端口，擴展板slot2的1-4端口屬于VLAN2，為主網(wǎng)網(wǎng)段；交換機母板的9-16，擴展板slot2的5、6端口屬于VLAN3，為備網(wǎng)網(wǎng)段；交換機母板的17-24，擴展板slot4的1-6端口屬于VLAN4，為所內網(wǎng)段。VLAN2、VLAN3、VLAN4內端口不能通信。

4 結術語

VLAN是在物理網(wǎng)絡基礎上通過技術手段建立的邏輯網(wǎng)。VLAN技術在沈陽地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，增加了網(wǎng)絡連接的靈活性，節(jié)約了網(wǎng)絡資源，控制了網(wǎng)絡流量，提高了網(wǎng)絡效率和安全性，對目前沈陽地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行和管理起到了積極的作用。