大型企业信息化网络设计方案研究

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0 引言

信息化规划是现代企业高效管理和运作的有效保障手段，而网络规划则是信息化技术体系基础设施中的重要组成部分。其主要目标是建立统一办公和管理网络，承载应用系统和数据，并对其进行集中管理和维护。

网络规划主要涉及两方面内容：一是企业业务需求分析；二是信息化网络逻辑设计。主要工作可分为四个部分：用户业务需求分析、逻辑网络拓扑设计、网络管理和安全管理以及网络基本设备选型等工作。

本文在简要描述某集团公司网络现状的基础上，说明其业务基本构架模型以及各类业务应用系统对信息化网络建设提出的各种需求，然后从网络分层规划的角度说明为满足各类需求而要求信息化网络应具有的网络拓扑结构，并说明网络各分层的具体作用和实现，以及相应的数据中心建设和网络管理。最后简要说明具体实现可采用的几种先进技术和实施建议。

1 业务需求分析

信息化网络将直接支持企业的建设、运营、生产和管理，实现网络化运营系统及各部门相关

大型企业信息化网络设计方案研究

Research on information network design for large enterprise

赵 炯1，林旺城1，洪 翔2，杨根兴3

ZHAO Jiong 1, LIN Wang-cheng 1, HONG Xiang 2, YANG Gen-xing 3

(1. 同济大学 机械工程学院，上海 201804；2. 上海申通轨道交通咨询有限公司，上海 201112；

3. 上海计算机软件技术开发中心，上海 201103)

摘 要：描述了大型企业信息化规划中网络基础设施设计的内容和方法。给出了信息化网络规划的主要设计目标和原则，说明了业务需求分析的方法和内容；重点介绍了网络逻辑设计可采用的分层设计方法，并以实例对设计步骤进行了详细说明，同时给出相应的数据中心建设和网络管理的设计要求。最后给出了网络建设实施中可采纳的若干建议。

关键词：网络规划；需求分析；分层设计：RPR

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2010)08-0031-05Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.08.10

数据的交互和共享。典型的网络化运营系统如图1所示：包括网络运营协调及应急处置子系统、网络业务清分子系统、网络设备维护、物资供应、安全检测子及资产管理子系统、信息中心和综合业务协同子系统等，其中基础网络平台是指作为通信基础设施的公用信息传输网络和有/无线通信系统。

图1 网络化运营系统示意图

为了实现该网络化运营系统，其中基础网络平台的建设是关键之一，尤其是与其密切相关的信息化网络的设计和建设将直接影响网络化运营系统的性能和效能。因此在信息化网络规划和设计过程中

收稿日期：2009-10-28

作者简介：赵炯（1963 -），男，江苏苏州人，副教授，博士，研究方向为通信与计算机研究。

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透彻地调研和分析企业业务需求格外重要。1.1 集团通信网络现状

目前，公司的网络传输处于混用状态。已建的网络有以下特点：1）在建设网络时没有集团范围内的长期统一规划可循，各子单位或部门仅根据业务需要随意建设自己的网络。各单位所建网络之间没有信息共享和数据交换计划，也没有网络管理和安全的考虑。2）网络拓扑结构复杂，多点交叉。用户接入层次不清，没有逻辑。对外的互联网接入没有规划，没有统一边界接口，接入方法凌乱。3）对网络应用没有规划，各个业务板块网络独立，与应用对接关系不密切。

鉴于集团业务网络的技术发展较快，目前的各传输网络选用的传输制式和传输速率不尽相同，给构建统一传输网络带来一定困难。因此从这方面来看，也有必要从网路的基本架构、业务网络及业务量的分析、子网及拓扑关系、网络管理等多方面出发，进行分析、制定适合集团自身业务特点的网络规划。1.2 业务应用系统

信息化网络作为各个业务的基础网络，其组网和设计规划方案必须充分考虑各个业务的发展需求，并结合信息化网络本身的特点，以满足业务需求为原则，进行合理科学的业务预测。根据集团实际业务需求以及相应信息系统建设规划，信息化网络将负责传输图像、语音、集团协同管理信息、各中心业务管理信息、综合监控等控制与监视管理信息。各应用系统对于所处的网络层面也有相应的需求。从应用系统层级划分来看，我们可以将其大致分为集团管理层、各中心业务管理层、各业务生产管理层以及生产系统四个层面。其对应于网络层次的划分如表1所示。

表1

应用系统和业务系统对应的网络层次需求

数据,其纵向汇集场景如图2所示。

1.3 业务通信量估算

集团各子公司各有一个运营控制中心用于控制各业务点和各职能部门。各子公司与其业务点之间通讯只需1000M带宽即可。在公用传输系统上，各子公司相关部门间的业务应用信息传递将 在各子公司控制中心进行汇聚，并在以太网络上按目的地址发送。采用带宽共享方式，将总带宽设定为2000M，可对其进行限速为1000M。具体需求如表2所示。

图2 数据纵向汇集场景表2 信息系统业务需求表

通过对业务系统的需求情况逐一进行分析，预计目前的信息化网络传输需求带宽量约2000M。随着业务网络的技术发展以及企业运营体制的改进，业务需求带宽也会随之变化。企业的业务需求发生变化时，应及时跟踪相应的业务

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需求变化量，根据传输网络现状做出相应的传输调度方案或另行制定业务网络方案。

2 网络拓扑设计

网络拓扑结构设计主要工作是确定网络中所有主要节点的互联方式。在设计时主要考虑网络体系结构、网络规模、网段和互联节点、网络协议和所采用的主要交换机、路由器等设备的类型。本节首先说明两种可选用的网络拓扑结构，然后说明如何运用分层设计方法实现集团信息化网络拓扑结构的设计。2.1 网络拓扑结构

从网络的物理组成结构来看，网络拓扑结构基本可分为层次结构和环型结构两种。层次结构根据具体功能要求将网络划分为分层建设的方式，一般采用Cisco公司提出的三层拓扑结构设计方法，其每层都具有其特定功能分别是核心层、汇聚层和接入层[1]。典型的层次结构如图3所示。

图3 典型层次结构示意图

层次结构网络的主要特点有：1）核心层实现高速数据转发；2）汇聚层实现丰富的接口，及与

接入层之间的互访控制；3）接入层实现用户接入；4）网络拓扑结构故障定位可分级便于维护；

5）网络功能划分清晰有利于发挥设备最大效率；6）网络拓扑利于扩展。

环型结构则主要由多台核心三层交换机或路由设备连接成环路来构建网络，其典型结构如图4所示[2]。

在汇聚及接入层，网络结构主要以环网为主。弹性分组环(RPR) 技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型MAC层协议，可有效地传送话音、图像等多种业务类型，具有网络拓扑自动发现、环路带宽共享、公平分配等技术优势。在汇聚层和接入层内嵌RPR技术可为数据业务提

供优质的带宽共享和公平接入能力将业务高效地传送到核心层。2.2 实例介绍

下面以某集团为例，说明网络拓扑设计的具体实现。集团的信息网络组网节点包括各业务点的视频设备节点、数字音频节点和办公自动化节点、各分运营公司和各服务中心办公大楼和场所的大量节点、IDC数据中心、互联网接入节点等，因此整个网络拓扑结构将显得很复杂。在设计此类网络中，为了使得网络拓扑结构逻辑清晰、功能明确，可以将网络拓扑结构设计为如图5所示的4层结构：核心层、骨干层、汇聚层和边缘接入层。

图5 集团的网络拓扑结构

2.2.1 核心层与骨干层设计

核心层连接各子公司的通信子网，实现各子公司传输子网间的互连，在整网中起到汇接的作用。骨干层主要用于提供两个节点之间的最优传输路径，是网络的高速主干，因此要求具备高可靠性、可用性，并能快速适应网络变化。由于骨干层对网络互连至关重要，核心层应采用冗余结构和冗余组件设计。核心层由骨干层中选择的几个重要节点构成，因此核心层节点具有骨干层节点的所有功能和性能。另外，核心层节点需要为

图4 典型环型结构示意图

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集团提供核心通信枢纽需要采用高性能的核心交换机来担当此任。

网络核心节点的选择涉及到业务点地理位置等诸多问题。由于部分特点网络节点的地理位置已经确定，所以本规划研究中核心节点的选择原则是根据现有的业务需求和未来的业务发展潜力进行综合考虑而得出的：1）核心传输网络主要为其它业务网提供服务，核心节点的选择需根据其它业务网的网络结构进行综合考虑；2）核心节点的选择需根据业务对传输的需求在各地理区域内设置核心节点，做到跨区业务能尽可能少的转接，以实现业务的均衡分配。另外，选择骨干节点所遵循的具体原则有以下几条：1）各子公司的运营控制中心是通信汇聚点，是骨干节点；2）IDC数据中心所处位置的节点；3）主要管理点；4）业务汇聚点。 2.2.2 汇聚层设计

汇聚层管辖各子公司的线路通信，跨子网间的传输需求通过本区的转接点输送给核心层，在核心层中实现跨子网间的转接。汇聚层设备应有足够的带宽，具有三层和多层交换特性，能执行安全和网络策略，包括地址转换和防火墙策略等。在设计时通常需要考虑的策略或功能有QoS、静态路由和动态路由选择以及地址过滤等。为了支持这些功能，应选用具有双核心的三层交换机，具备三层交换和路由协议能力，支持PoE功能及三层QoS功能[3]。

汇聚层交换设备一般属于楼宇交换机或位置独立的子单位的主要交换机。在逻辑上它是应用数据的汇聚处。为保证可靠性，可以使用双上行线连接到核心层。对于某集团信息化网络，其汇聚点应设置在的控制中心（OCC）处。汇聚点与上层网的连接应遵循就近接入上层网核心节点的原则。

2.2.3 接入层设计

接入层为各种业务网络提供接入手段，可在接入层采用内嵌RPR的环形结构。在接入层是实施针对用户的各种包过滤等网络基本策略的最佳之处，可以有效保护局部网络免受网络内外的攻击。因此接入层的交换机设备可以选择稍微低档但具有较强的执行网络策略能力的一些的路由器或交换机设备。通常来说它应具有以下功能：1）提供较多数量的100MB（或1000MB）用户连接端

口并提供起码千兆的到汇聚层的上行端口且所有端口支持二层交换功能；2）支持网络智能管理功能、QoS功能和PoE功能；3）支持VLAN、VLAN Trunk、VLAN聚合和安全等特性；4）支持标准以太网协议和业界标准，提供灵活的用户接口。

接入节点应设置相关单位的管理用房中。各业务点的接入交换机应与通信设备机房合用，可采用MDF加EDF两种配线架方式。

3 数据中心建设和网络管理

建设数据中心的主要目的是为了实现数据共享、统一管理和降低投资提高效益。数据中心（IDC）用来集中存放和管理集团范畴内的所有应用和数据，是信息化技术体系的基础。从网络冗余和可恢复性要求、备份和灾难恢复要求、数据存储要求、应用系统性能要求等因素综合考虑，数据中心需要设置相应的备份中心。相互提供应用和数据备份以及灾难恢复。

数据中心要统一规划和建设并能均衡骨干网络流量。对于数据中心（IDC）选址原则，与网络核心节点的选择原则相同。此外，电源等配套设备的建设标准应和IDC机房等级以及用户SLA相适应，对重要用户进行重点保障。

网络管理系统与被管理设备之间指定使用SNMP协议，并使用成熟的网络管理软件进行管理。网络设备必须支持通用的公有信息模型，同时也允许提供针对自身产品特色的私有信息模型。网络管理和维护所使用的管理系统与被管设备之间的网管信息通道可采用带内方式，也可采用带内带外相结合的方式。

4 网络规划实施建议

常见的网络传输技术有以下三种：1）基于SDH和MSTP的RPR的以太环网技术设计。它是指基于SDH平台，内嵌RPR功能，而且提供统一网管的多业务节点[4]。主要特点是其以太网业务适配到PRP MAC层，再映射到SDH通道中传输；2）基于网状设计的ASON技术设计。ASON以其高效的资源利用率、灵活的电路调度能力、快速有效的网络保护和恢复机制以及良好的网络扩展能力引起了运营商的关注[1] ，但当网络增大到一定规模时，ASON网络规划复杂程度和不确定性将大大增加；3）全光网络技术设计。如果在经费上允许，

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经通过了厂方的验收。系统能准确完成各种复杂

操作控制，对平板车电液系统的状态监测和故障诊断迅速准确。但还有许多问题值得探讨和研究，基于知识的智能专家诊断系统依然存在许多明显的局限性，由领域专家提供知识到机器学习或基于神经网络等对平板车故障诊断系统未来有很大的发展空间。参考文献：

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计算机应用研究,2004,2,169-170,185.

[2] 陆胜,刘锬.基于知识的智能故障诊断方法和过程实现[J].

机床与液压,2009,37(1),167-170.

[3] 朱浩波.PLC在机电设备故障诊断中的应用[J].哈尔滨理

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[4] 张高升.重型工程平板车监控系统的研制[D].武汉:武汉

理工大学,2007.

图3 故障诊断信息显示界面

可以考虑在骨干层和核心层使用全光网络设备。

目前某集团公司的网络是以传送语音和低速数据为主的，采用基于MSTP的10G SDH通信传输网。而目标网络还需要一个以传送视频和高速数据为主的，采用基于IP的10G 高速数据网，该网络在传送视频图像时还应提供组播功能。网络建设存在两个可选方案。方案一是依实际需求，另建设一个高速网络；方案二是在现有MSTP网络的基础上进行基于IP的服务升级，并将带宽容量扩大，所有业务均承载在一个网上。

根据集团的实际业务需求，规划的目标网络应能支持基于IP的文本、语音、图像等的传输，并且具有根据公司各单位组织架构的差异，划分不同的VPN、Qos保障等多种特性，能够承载基于TCP/IP的多种网络应用与协议。现有MSTP的网络在实现全网的视频应用时，由于本身不支持组播功能，在升级的同时，还需配备具有支持组播复制、标记传输等功能的非传统型三层路由交换机，且各线解码器仍需配置转发组播功能的设备实现目标网络图像应用功能。而且MSTP的现有网络即便实现了升级，由于其本身是基于TDM的SDH技术，仍存在对高速、大颗粒IP数据传输无缝适应的问题。因此根据以上分析，并考虑到与IP业务需求相适应的要求，推荐方案一。另外，对于公司信息化网络整体结构，虽然ASON技术具

有较好的网络扩展性等一些优点，但由于其在无论是在设计方面还是在网络管理上均比较复杂，因此不建议采用。从信息化网络方面考虑，骨干网拓扑建议使用以太环网技术实现主干网结构，带宽容量为10GB或以上。若要考虑技术上的先进性，那么可以使用全光网技术实现骨干网络基础设施。

5 结论

本文介绍了大型企业网络规划设计的方法和注意事项，并以实例详细讲解了网络拓扑结构中的核心层与骨干层、汇聚层、接入层设计方案以及具体的建设实施建议，本规划对大型企业信息化网路规划有一定指导意义。目前此规划已经生效，相关部门已经投入建设。参考文献：

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[3] 石炎生,羊四清,谭敏生.计算机网络工程实用教程[M].北

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