污水处理项目千兆环网解决方案

一、 概述
        根据对网络的要求，并结合通信系统传输系统的特性，组网方案采用TSC®工业级交换机产品组成如下总体系统结构图（主要设备及连接示意图）。
● 全网络采用单一的TCP/IP从上到下的组网理念，将IP深入到最底层的现场级光纤环网,并且同层的交换机全部采用光纤连接。
● 系统设计充分考虑多个业务子系统的系统特点，技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则，形成一整套功能齐全的组网解决方案。
● 网络设备选用国际知名品牌。
● 因网络规模庞大，组网方案采用清晰的多层结构，从最根本的网络结构设计上简化网络的维护及管理，实现故障点的快速分离及明确，确保系统的稳定运行。
● 组网方案自身必须具备一定的故障排除及快速自愈功能，能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除，并实时报警。
● 对网络进行人工维护、扩容、或故障修复时应该做到影响最小化，做到维护及扩容对系统运行无影响；故障修复只对相关网络设备的连接终端有一定的影响。
● 网络设备选择采用具备高实时性和稳定性的工业级设备
● 组网方案必须能够具备快速故障分析及排除的功能。
● 组网方案必须具备兼容性，能够无缝连接不同厂商的网络设备，具备高性价比。

二、 网络拓扑

设计说明
        从污水处理自动控制系统的构成和分布来看，控制系统具有系统检测点多、执行机构分散、连锁性控制要求高等特点。为适应以上特点，将整个通讯系统划分为2个层次，分为现场检测层（现场控制网络系统）和现场管理层（以太网层网络系统）。同时可以通过以太网扩展接受上一级网络（厂级管理网）的调度，实现PLC控制系统、污水厂管理系统的整体结合。根据现场设备的分布情况，本方案在现场分区域设置9座现场分控站和一座中央控制室，采用快速冗余环技术的单环双节点连接结构模式连接各站，这样就将整个污水厂的控制系统构成一个有机的整体
本网络方案特点：
(1) 本方案采用千兆工业以太网交换机构成单网双节点冗余结构，当链路或节点发生故障的情况下，备份链路在50毫秒内启用，保证了控制系统的最大可靠性。
(2) 中央控制室的服务器与工业交换机的连接采用千兆的主、备链路连接，当主链路发生故障时，备份链路启动。同时工业电视监控由于通讯数据大，也采用千兆的连接。
(3) 视频信号的无码传输
(4) 通过工业交换机的专业网络管理软件TSC autosniffer，能够观察网络上任何一个节点的设置。

三、 技术说明
a) 系统功能
● 采用单环双节点环网的冗余方式，在同一光纤环网的所有交换机可以通过光纤环实现全交换，无需占用任何上层交换机的资源。
● 为了确保系统的可用性及可管理性以及广播的隔离，级千兆网络必须具备划分多个VLAN的功能，将不同的子系统根据其业务及流量特性规划到不同的VLAN中。做到VLAN之间互不影响并且每个VLAN享有较好的响应时间及较小的延时。
● 出于网络安全考虑系统必须具备针对VLAN及端口的镜像功能才能够快速、准确的针对VLAN进行诊断，防止及快速排除非安全因素（如网络风暴）。
● 网络必须功能强大且配置简单，并且尽量采用较单一的产品型号。接入层百兆环网形成具备冗余的环网自愈时间应在50毫秒之内，50毫秒及更短的自愈时间可以保证控制及视频信号的无错传输。
● 确保电源模块故障对系统运行没有影响（双电源输入）。
系统性能指标
● 符合IEEE 802.3/802.3u/802.3x/802.1p等以太网标准
● 可提供4个1000M光纤端口和24个10/100M双绞线端口(RJ45)
● 双绞线端口(RJ45)自适应10/100BaseTX，自适应全/半双工
● 支持Supreme-Ring环网协议，环网切换时间小于50ms
● 支持单环、双环冗余网络结构
● 支持VLAN，VLAN地址表大小为8K
● 支持端口与MAC地址绑定，MAC地址过滤
● 支持端口链路聚合（Port Trunk）和端口镜像（Port Mirror）
● 支持IGMP Snooping组播控制和广播风暴控制
● 支持IEEE802.1p Class of service服务种类优先级策略
● 支持Web、Telnet、SNMP等远程管理模式；本地网管通过标准的Console(RS-232)接口实现
● 提供与组态软件连接的OPC接口，支持RMON（统计、历史、报警、事件）

四、 系统性能指标
三层千兆工业以太网环网交换机TSC Titan6028
端口配置
TSC Titan6028可提供24个100Mbps快速以太网电口和4个1000Mbps千兆以太网端口，其中千兆以太网端口采用光电组合的模式，即10/100/1000Base-T和SFP接口(不含SFP模块)可任选其一使用，用于千兆上联或构筑千兆主干环网，具有灵活的端口配置和良好的扩展性能。
主要特点
• 无阻塞全线速的二/三层转发及路由功能
• 可提供多种速率的以太网接口
• 环网保护能力实现毫秒级的网络快速恢复
• 配合对TSC™ Platina系列产品统一管理的SNMP管理软件TSC™ AutoSniffer，提供强大且完备的网管功能
二层特性
• 存储转发（Store and forward）交换方式
• 背板带宽26G，交换容量12.8G，包缓存容量32M，MAC地址转发表16K
• 全双工模式下提供IEEE802.3x流控功能（Flow control），半双工模式下提供背压流控功能（Back-pressure flow control）
• 支持端口聚集（Port Trunk），最多支持28个聚集组（Trunk Group），每个组中最多可以包含8个端口
• 支持多种生成树协议，包括IEEE802.1D/IEEE802.1W/IEEE802.1S
• 支持端口与MAC地址绑定，提供广播风暴抑制功能
• 支持IGMP Snooping组播侦听，支持GMRP协议
• 支持基于数据流和基于端口的带宽控制，最小控制步长为64Kbps
• 支持基于IEEE802.1Q tag-base VLAN和基于端口port-base VLAN，支持1-4096VLAN ID，支持GVRP协议
• 支持QoS策略，基于IEEE802.1p标准可提供8个优先级队列，支持Diffserv区分服务。
• 支持IEEE802.1x用户认证和Radius协议
• 支持N:1端口镜像
三层特性
• 4K三层主机表，16K路由转发表
• 支持静态路由、RIP v1/v2及OSPF v2协议
• 支持IGMP和PIM-SM等组播协议
• 支持基于IP及协议的ACL访问控制列表
• 支持2~7层的流量过滤，防御病毒攻击
• 支持DHCP server和DHCP relay
• 支持虚拟路由器冗余协议VRRP
管理特性
• 提供RS-232控制端口（console port）命令行（CLI）网管
• 支持通过TELNET方式进行远程命令行（CLI）网管
• 支持远程WEB方式进行远程图形化（GUI）网管
• 支持SNMP管理，支持RNOM第1，2，3，9组
• 支持集群网管
冗余特性
• 具备毫秒级的环网冗余保护

技术参数
项目 指标
背板带宽 26G
交换容量 12.8G
包缓存容量 32M
包转发率 9.6Mpps
转发模式 存储转发
模块配置 8口100Mbps快速以太网电口模块，RJ45
8口100Mbps快速以太网光口模块，LC
4口1000Mbps快速以太网电口模块，RJ45
4口1000Mbps快速以太网光口模块，SFP
ASIC芯片表参数
MAC地址表 16K
三层主机表 4K
路由转发表 16K
二层交换功能
VLAN 基于端口，基于IEEE802.1Q，最多VLAN数4096
端口镜像 支持N:1端口镜像
生成树协议 IEEE802.1D/IEEE802.1W/IEEE802.1S
优先级 IEEE 802.1p，8个优先级队列
端口聚合 支持28组Trunk，每组最大8个端口
三层路由功能
路由接口 64个
组播 IGMP v1/v2/v3
单播路由 RIP/RIP2，OSPF v2
组播路由 PIM-SM
冗余路由 VRRP
DHCP 支持DHCP server和DHCP relay
网管类型
CLI 支持（Console和Telnet）
WEB 支持
SNMP v1/v2/v3
RMON 支持RMON第1，2，3，9组
物理和电器参数
物理尺寸 440mm×340mm×66mm（W×D×H）
重量 满配置3Kg
电源 200~240VAC，47~60Hz，冗余电源模块
功耗 满配置75W
工作环境
环境温度 -10~60oC
储存温度 -40~70oC
湿度 10~90%（无凝露）