《配电网工业以太网交换机技术规范》

ICS FORMTEXTFORMTEXT点击此处添加中国标准文献分类号FORMTEXTQ/FORMTEXTCSGQ/FORMTEXTCSGFORMTEXTXXXXX—FORMTEXT2015FORMTEXT南方电网配电网工业以太网交换机技术规范TechnicalSpecificationsofIndustrialEthernetswitchfordistributioninCSGFORMTEXT点击此处添加与国际标准一致性程度的标识（报批稿）FORMTEXT2015-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXT中国南方电网责任有限公司   发布目  次TOC\o"1-2"\h\z\u目  次图1所示，配电网业务通过工业以太网网络接入到配电网骨干网络，再接入到主站系统。汇接交换机一般设置在变电站，配置二层或三层配电网工业以太网交换机；接入交换机一般设置在室内开关站、配电房、带开关的户外开关箱、环网柜等,配置二层配电网工业以太网交换机。配电网工业以太网交换机应支持环型、链形、星型三种基本拓扑的物理层组网，并支持基于基本拓扑的混合组网。接入交换机宜具备2条不同方向的上联链路，接入两个不同汇聚节点的汇接交换机。图SEQ图\*ARABIC1网络架构4.2网络功能要求4.2.1VLAN设置接入交换机可划分4个VLAN，包括1个设备管理VLAN、1个生产控制业务VLAN、1个视频监控业务VLAN、1个配电网其他业务VLAN。汇接交换机可划分5个VLAN，包括4个接入层VLAN和一个汇聚层与核心层互联VLAN。4.2.2网络安全支持IEEE802.1x规定的基于端口的网络访问控制协议，实现对每个端口接入设备的身份认证。支持SSH远程访问功能，实现加密的命令行方式管理；支持基于SSL的HTTPS访问功能，实现加密的Web方式管理。4.2.3网络风暴抑制风暴抑制值宜可由用户设定,宜支持独立设置广播风暴、组播风暴和未知单播风暴的抑制值。网络风暴抑制的最小粒度宜不超过64Kb/s或1pps。4.2.4访问控制列表支持基于端口的MAC地址和IP地址的访问控制功能。支持终端设备的IP地址或MAC地址与交换机端口绑定功能。4.2.5口令和密码支持设置口令长度应不少于8个ASCII字符，且应由数字、字符和特殊符号的ASCII组成，宜支持历史口令检查、口令最长使用时间设置、用户定期更改口令提醒。4.2.6权限管理宜支持多级权限管理，为不同用户设定不同的访问权限。4.2.7安全日志支持记录配置修改、端口状态变化、登录信息等安全相关事件的安全日志功能。4.2.8QoS设置应支持端到端QoS能力，针对每个用户或业务的服务等级协定参数，包括时延与抖动、保证带宽、最大带宽等设置；支持基于规定的流分类对上行业务进行优先级标记，应具有强制修改优先级标记的功能并依次对数据进行处理。标记应采用IEEE802.1dUserPriority，可选支持IPTOS和DSCP优先级标记。优先级对应关系建议如表1：优先级对应关系表UserPriority值对应报文7通信设备管理报文6配电网生产控制类业务报文5视频监控类业务4配电网其他业务3新业务扩展预留2104.2.8组网协议环型组网模式下，宜启用环网保护协议，实现环网单点故障快速自愈。4.3网络性能要求4.3.1应根据业务需求进行流量分析及带宽规划，网络带宽应满足5年内业务增长需求，并确保各链路带宽冗余度大于50%。4.3.2网络组网性能指标满足表2要求。组网性能指标指标要求备注网络时延<[10n+链路时延+测试数据包传输时间×（n－1）](us)网络时延抖动<n(us)丢包率0流量不超过吞吐量n为网络中最长数据链路经过的交换机跳数。设备技术要求5.1一般要求5.1.1应具备自诊断功能，并能以报文方式输出装置本身的自检信息。5.1.2应具备容错、纠错和隔离错误的能力，当发生错误操作或输入不合理数据时，应能进行信息提示并仍能有效运行。5.1.3支持将自身配置参数以文件形式进行备份，在交换机遇故障或损坏需要更换时，将备份文件复制至更换交换机即可完成配置替换。5.1.4网络管理功能应支持以下网络管理功能：本地和远程管理两种管理方式；应支持SNMPv2网络管理协议，宜支持SNMPv3网络管理协议；支持HTTP、HTTPS安全登录方式；CLI串口调试接口管理；配置的上传和下载；密码管理；异常告警提示。5.1.5设备硬件设计应符合IEC61850-3的规定，应采用自然散热（无风扇）方式设计。5.2二层工业以太网交换机5.2.1通信接口数量要求汇接交换机：支持不少于8个100M单模光口、2个1000M单模光口，支持不少于6个100M电口；接入交换机：支持不少于2个100M单模光口，支持不少于4个100M电口；支持不少于2个RS232/485串口（可选）。5.2.2功能要求数据帧转发应支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DNP、MODBUS、IEC61850等多种规约协议的配电网业务数据帧转发。数据帧过滤应实现基于IP或MAC地址的数据帧过滤功能。链路层检测应支持IEEE802.1ab规定的链路层检测协议（LLDP），实现网络拓扑自动生成的功能。生成树快速生成树协议支持IEEE802.1d-2004规定的快速生成树协议（RSTP），且协议数据包传输的最大跳数应不小于40。多生成树协议 支持IEEE802.1s规定的多生成树协议（MSTP）。网络风暴抑制应支持广播风暴抑制、组播风暴抑制和未知单播风暴抑制。VLAN支持IEEE802.1q定义的VLAN标准；应支持基于端口的VLAN，宜支持基于MAC地址的VLAN；支持VLANTrunk功能；应支持在转发的帧中插入、删除和修改标记头；其他要求应符合YD/T1099中的规定。组播功能a)支持GMRP动态MAC地址的配置组播功能；b)支持静态MAC地址的配置组播功能；c)支持基于IGMP-Snooping动态组播功能。链路聚合支持IEEE802.3ad规定的链路聚合控制协议（LACP），实现静态链路聚合和动态链路聚合功能；至少应支持4个链路聚合组，每个组最少链路数量不应小于2个；链路聚合功能开启过程中不应丢失数据。镜像支持单端口镜像和多端口镜像，镜像端口在不丢失数据的前提下应保证系统要求的转发速率。0故障管理a)支持本地告警输出功能，告警内容包括：电源失电告警、网络风暴、端口断线、端口连接、冗余网络故障恢复、用户认证次数超限、授权失败、异常流量。本地告警的干结点输出宜至少包含以上告警中的一种；b)支持基于SNMP或/和SMTP（RFC5321）的远程告警功能，用于向后台传送告警信息；c)支持故障定位功能，可定位故障至少应包括：配置错误、端口故障、网络节点故障、断线故障。d)具有容错、纠错和隔离错误的能力,当发生错误操作或输入不合理数据时，应能进行信息提示并仍能有效运行；e)支持统计功能，统计信息至少应包括：设备资源利用率、带宽利用率、端口转发帧数、丢弃帧数；f)支持系统日志生成功能，系统日志的内容至少应包括：正常流量统计、异常流量统计、用户行为、配置改变、网络拓扑改变、告警信息。1优先级应支持IEEE802.1p流量优先级控制标准，提供流量优先级和动态组播过滤服务，应至少支持4个优先级队列，具有绝对优先级功能，应确保关键应用和时间要求高的信息流优先进行传输。2宜支持设备掉电通知和自动掉电光路切换功能。3支持设备自动发现及远程接收配置功能。4环网恢复时间环网恢复是在环形网络中将两点之间存在的多条路径划分为通信路径和备份路径，在通信路径上进行数据转发，备份路径只用于链路的侦听，一旦发现通信路径失效，自动将通信切换到备份路径上。环网恢复时间通过每个交换机应不超过50ms。5.2.3性能要求设备可靠性指标应符合表3的规定。设备可靠性指标性能要求参考标准等级/指标可靠性MTBF≥200000h可用性GB/T17463A3（A≥99.95%）维修性M4（MTTR≤6h）修复时间RT4（MRT≤1h）启动电流S设备性能指标应符合表4的规定。二层工业以太网交换性能指标项目指标地址缓存能力≥4K地址学习速率≥1000帧/s丢包率=0单机时延（全双工）<10μs单机时延抖动（64字节）<1μs吞吐量全双工=端口最大速率×端口数量×2半双工=端口最大速率×端口数量以太网接口性能a）电接口支持100/1000BASE-T接口，电接口应符合IEEE802.3-2008的规定；接口宜配有屏蔽层。b)光接口支持100BASE-FX、GE光接口，100BASE-FX接口应符合ISO/IEC9314-3-1990的规定，GE光接口应符合IEEE802.3-2008的规定。GE光接口可以是1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASE-ZX接口中的一种或多种。具体指标满足表5、表6、表7和表8的要求。100BASE-FX接口参数接口类型参数要求单位发送波长范围1270～1380nm光功率（最大）-14.0dBm光功率（最小）-20.0dBm接收波长范围1270～1380nm光功率（最大）-14.0dBm接收灵敏度-31.0dBm强制接收灵敏度-25.0dBm1000BASE-SX接口参数接口类型参数要求单位62.5µsMMF50µsMMF发送波长范围770～860nm平均发射光功率（最大）0.0dBm平均发射光功率（最小）-9.5dBm接收波长范围770～860nm平均接收光功率（最大）0.0dBm接收灵敏度-17.0dBm强制接收灵敏度-12.5-13.5dBm1000BASE-LX接口参数接口类型参数要求单位62.5µsMMF50µsMMF10µsSMF发送波长范围1270～1355nm平均发射光功率（最大）-3.0dBm平均发射光功率（最小）-11.5-11.5-11.0dBm接收波长范围1270～1355nm平均接收光功率（最大）-3.0dBm接收灵敏度-19.0dBm强制接收灵敏度-14.4dBm1000BASE-ZX接口参数接口类型参数要求单位10µsSMF发送波长范围1530～1570nm平均发射光功率（最大）5.0dBm平均发射光功率（最小）0.0dBm接收波长范围1530～1570nm平均接收光功率（最大）-3.0dBm接收灵敏度-23.0dBm5.3三层工业以太网交换机5.3.1通信接口数量要求支持不少于8个100BASE-FX单模光接口，2个GE单模光接口。5.3.2功能要求三层交换机的二层功能应符合本标准第5.2.2节的相关功能要求。其他功能要求三层交换机功能要求如下：应支持IPv4协议,支持基于IP的子网划分功能及IP广播功能。宜支持IPv6/v4双栈协议（DualStack）、地址/协议转换（NAT/PT）、IPv6QoS配置、IPv6业务透传等功能；应支持地址解析协议（ARP）；应支持互联网控制消息协议（ICMPv4）；应支持动态主机配置协议（DHCP）；应支持直连路由、静态路由功能；应支持路由信息协议(RIPv2)，支持开放式最短路径优先协议（OSPFv2）；应支持虚拟路由冗余协议（VRRP），主备切换时间小于100ms；宜支持BFD快速链路检测功能；应支持互联网组管理协议（IGMP），并兼容IGMPv1、IGMPv2和IGMPv3，支持的组数量应不小于256；除支持5.1.4所述MIB外，还包括：RIPv2MIB扩展和OSPFv2MIB扩展。5.3.3性能要求设备可靠性指标应符合表3的规定。设备性能指标应符合表9的规定。三层工业以太网设备性能指标项目指标地址缓存能力≥4K地址学习速率≥1000帧/s丢包率=0单机时延（全双工）<10μs单机时延抖动<1μs包转发率全双工=×2半双工=路由表容量≥4K以太网接口性能三层交换机以太网接口性能满足本标准第节的相关接口要求。5.4设备典型配置配电网工业以太网交换机的典型配置参见表10。配电网工业以太网交换机的典型配置表序号设备名称主要技术要求1二层以太网交换机-2光4电(户内)户内使用（IP30），固定式或模块化交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥2个100M光口，≥4个FE电口的设备（不带串口）2二层以太网交换机-2光4电（户外）户外使用（IP54），固定式或模块化交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥2个100M光口，≥4个FE电口的设备（不带串口）3二层以太网交换机-2光4电，支持串口(户内)户内使用（IP30），固定式或模块化交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥2个100M光口，≥4个FE电口的设备,支持≥2个RS232/RS4854二层以太网交换机-4光4电(户内)户内使用（IP30），固定式或模块化交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥4个100M光口，≥4个FE电口的设备（不带串口）5二层以太网交换机-4光4电，支持串口(户内)户内使用（IP30），固定式或模块化交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥4个100M光口，≥4个FE电口的设备,支持≥2个RS232/RS4856二层以太网交换机(二层以太网交换机-4千兆光、8百兆光、12百兆电)户内使用（IP30），固定式或模块化交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥4个1000M光口，≥8个100M光口的设备，≥12个10/100M自适应以太网电口的设备7三层以太网交换机-2千兆光8百兆光4电户内使用（IP30），交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥2千兆光口、≥8百兆光口、≥4个10/100M电口，支持三层路由功能8三层以太网交换机-2千兆光16百兆光4电户内使用（IP30），交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥2千兆光口、≥16百兆光口、≥4个10/100M电口，支持三层路由功能9三层以太网交换机（三层交换机-4千兆光、4千兆电、8百兆光、8百兆电）户内使用（IP30），交换机主机，含双电源模块(根据现场情况选定交直流）、软件等，支持≥4千兆光口、≥4千兆电口、≥8百兆光口、≥8个10/100M自适应电口，支持三层路由功能。5.5网管系统5.5.1具备故障管理、配置管理、性能管理、安全管理等基本网管功能，并应支持网络拓扑自动发现、设备整体运行状态监视和展示、设备端口状态监视和展示、支持设备自动发现以及设备配置远程下发等功能。5.5.2支持SNMPv2和SNMPv3网络管理协议。5.5.3支持中文界面，英文界面可选。5.5.4支持多用户（至少16个）同时操作，支持访问控制，防止非授权访问。5.5.5采用开放式软件架构，可根据网络需要灵活部署和升级的网管软件系统。5.5.6提供对自身的管理功能，如系统启动、初始化、关闭、备份、补丁升级、数据库升级等。5.5.7具备较强的告警、性能、命令等数据的处理能力，要求支持处理不小于10,000,000条信息的能力。5.5.8支持数据库备份、恢复和拷贝功能，支持1＋1热备份配置。5.5.9提供北向接口与上级网络管理系统的互连，接口协议可以采用CORBA、XML或SOAP等；北向接口应至少提供登录、拓扑、业务发放、告警、存量统计、性能统计、日志等信息。工业环境适应性要求6.1电源要求6.1.1接入交换机电源要求支持-48VDC、24VDC、12VDC、110VDC、220VAC/DC可选，电压容差为-20%~+20%；支持冗余电源，支持无缝切换；2光口4电口设备配置整机功耗应不大于10W。6.1.2汇接交换机电源要求支持-48VDC、220VAC/DC、110VDC供电电压可选，电压容差为-20%~+20%；支持冗余电源，支持无缝切换；电源功耗不大于60W。6.2环境要求6.2.1气候环境参数应满足表11的要求。气候环境适应性设备类型气候条件值汇接交换机温度-20℃～60℃相对湿度10％～95％大气压力70～106kPa接入交换机温度-20℃～85℃相对湿度10％～95％大气压力70～106kPa注：以上为地面以上2m和设备前方0.4m处的温度。6.2.2低温交换机应能通过GB/T2423.1中规定的低温试验。在低温室温度偏差不大于±2℃条件下，低温室以不超过1℃/min变化率降温，待温度达到本标准6.2.1规定的低温温度并稳定后开始计时，给交换机连续通电2h，设备性能指标应符合本标准的相关要求。6.2.3高温交换机应能通过GB/T2423.2中规定的高温试验。在高温室温度偏差不大于±2℃条件下，高温室以不超过1℃/min变化率升温，待温度达到本标准6.2.1规定的高温温度并稳定后开始计时，给交换机连续通电2h，设备性能指标应符合本标准的相关要求。6.2.4低气压交换机应能通过GB/T2423.21中规定的低气压试验。在低气压室偏差不大于±0.5kPa条件下，气压室以不超过1.0kPa/min变化，待气压达到本标准6.2.1规定的低气压并稳定后开始计时，给交换机连续通电2h，设备性能指标应符合本标准的相关要求。6.3外壳防护等级户内使用的配电网工业以太网交换机应符合GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）中IP30要求，户外使用的配电网工业以太网交换机应符合GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）中IP54要求。6.4绝缘性能6.4.1绝缘电阻、介质强度和冲击交换机的绝缘要求见表12。经过绝缘试验后，交换机应能正常工作，并符合本标准第5章的相关性能要求。绝缘要求试验项目引用标准电源以太网（电）接口告警绝缘电阻，500VGB/T14598.3≥20MΩ≥20MΩ≥20MΩ介质强度U＜60V/300V＞U＞60VGB/T14598.30.5kV/2.0kV0.5kV0.5kV/2.0kV冲击U＜60V/300V＞U＞60VGB/T14598.31.0kV/5.0kV1.0kV1.0kV/5.0kV6.4.2湿热交换机应能承受GB/T2423.3规定的