“四化”建设网络规划 “四化”建设项目部 2016年1月 1

前 言 随着油田生产信息化建设项目的全面推广，区域生 产指挥中心、自动化站库、现场视频监控和油井数据采 集的大规模部署，各单位网络系统的建设将同步开展和 实施。规划、设计和部署满足油区生产现场需求的网络 系统，对于实现油区生产数据采集的全覆盖，保障数据 采集、视频监控和办公应用的实时性、稳定性和可靠性 将起到至关重要的作用。

目 录 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第五部分 IP地址的管理 第六部分 机房建设相关要求

一、胜利油田网络建设概况 胜利油田网络发展历程 （一）初期建设阶段（1990-1996） 主要特点 主要应用 涉及范围 以单机和个人应用为主，资源共享为辅，网络系统 主要依靠AUI收发器、同轴电缆建立，规模较小。 油水井数据的人工录入和采集、采油厂油水井日（ 月）度数据处理。 地质所计算机室、采油矿、厂机关等。

一、胜利油田网络建设概况 胜利油田网络发展历程 （二）快速发展阶段（1997-2011 ） 胜利油田根据自身发展的需要，提出了建设油田“信息高 速公路”，网络系统不断扩建，应用类型逐渐增多，覆盖 生产、采油、作业、科研、经营、开发、管理等领域。 主要特点 主要应用 涉及范围 源头数据采集、地面建设数据库、办公自动化系统、采油 工程系统、地理信息系统等。 厂机关、机关直属、管理区、采油队、联合站、注水站等 。

一、胜利油田网络建设概况 胜利油田网络发展历程 （三）持续发展阶段（2012-至今 ） 信息化建设逐渐成为油田生产和经营管理的重要支撑和保 障力量，在信息技术与生产运行业务不断深入融合的基础 上，网络规模逐步扩大。 主要特点 主要应用 涉及范围 视频监控、生产指挥系统、生产数据实时采集、源头数据 采集、产能建设协同运行系统、作业运行管理系统等。 厂机关、机关直属、管理区、采油队、联合站、注水站、 计量站、配水间、油水井等。

一、胜利油田网络建设概况 胜利油田网络结构示意图

目 录 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第五部分 IP地址的管理 第六部分 机房建设相关要求

二、网络系统工程 网络系统工程定义 网络系统工程是为达到一定的目标，根据相关的标准规范，通过 详细的需求分析和规划设计，按照可行的施工方案，将网络系统的技 术、施工、应用和管理高效集成在一起的工程。 明确的目标 详细需求分析 合理规划设计 标准和规范 主要特点 项目实施计划 完善人力组织 充足技术力量 监理和验收标准

二、网络系统工程 网络工程周期模型 关于网络系统的生命周期的模型，具有代表性和适用于油田生 产信息化建设的有网络过程周期模型和网络循环周期模型。 （1）网络过程周期模型 每一个过程的工作任务是由上一个过程的完成而产生出来的，适 合于中小规模网络系统项目的开发，如下图所示： 需求分析 规划设计 现场实施 调试变更 运行考核 管理维护

二、网络系统工程 网络工程周期模型 （2）网络循环周期模型 每一次的循环迭代是依照每一个过程的完成不断推进上升的，这 种模型适用于大型网络系统项目的开发，如下图所示： 需求分析 规划设计 布线实施 管理维护 升级改造

二、网络系统工程 网络规划的意义 实施网络系统工程的首要工作就是进行规划设计，深入细致的规 划是成功构建网络系统的关键节点，缺乏规划的网络建设在后期运行 和管理过程中必然存在诸多问题，其可用性、稳定性、扩展性、可靠 性、安全性和可管理性缺乏保障。 应用类型 功能要求 网络规模 网络结构 管理需求 人员组织 技术要求 安全要求 主要任务： 对于以上指标给出尽可能准确的定量或定性分析和统计。

目 录 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第五部分 IP地址的管理 第六部分 机房建设相关要求

三、网络系统的规划与设计 网络需求分析 在网络系统工程建设初期，基本上需要做的两个方面的内容：一是 当前网络工程的需求分析，是规划的第一阶段，也是关键阶段；二是在 需求分析的基础上完成本次网络工程的施工设计和基本投资预算。 结构需求 功能需求 设备需求 “四化”建设区域的网络资源、 组网技术、通讯协议、传输介质等。 承载应用类型、数据采集传输频率、链路带宽需求等。 综合考虑应用需求，对设备的选型、性能、安装、调试等进行需求分析。 环境情况 管理需求 安全需求 对施工现场的环境基本情况的了解和 掌握，包括道路、建筑物、田地、树 木、工农关系等。 设备运行管理、网络运维、故障处理机制、升级扩容等。 数据传输链路安全、无线通讯安全、设备安全配置、工业防火墙或网闸、访问控制、事故处置、灾难恢复。

三、网络系统的规划与设计 网络方案设计原则 建设目标 建设原则 主要技术方案 方案设计方法 整体规划设计 1 分步实施计划 明确建设路线 2 保证施工质量 控制时间节点 着重关键节点 保护原有投资 1 建设原则 主要技术方案 方案设计方法 建设目标 2 3 4 5 6 7

三、网络系统的规划与设计 网络方案设计原则 建设目标 建设原则 主要技术方案 方案设计方法 以现场实际为依据 1 采用成熟技术方案 融合已有网络资源 严格遵循标准规范 注重系统安全建设 相关资料归档整理 1 建设原则 主要技术方案 方案设计方法 建设目标 2 3 4 5 6

三、网络系统的规划与设计 网络方案设计原则 建设目标 建设原则 主要技术方案 方案设计方法 物理拓扑结构图 1 逻辑拓扑结构图 设备及辅材的清单列表 IP地址规划方案 无线传输规划方案 主干线路规划方案 井场、站库综合布线方案 路由、交换机配置方案 无线网桥设备配置方案 网络机房建设方案 电源及防雷系统建设方案 网络综合管理方案 1 网络方案设计原则 2 3 建设原则 主要技术方案 方案设计方法 建设目标 4 5 6 7 8 9 10 11 12

三、网络系统的规划与设计 方案设计方法 分层网络设计方法： 一个采油厂或一个管理区的 网络系统应按照主从关系、地理 位置、关联关系等因素，自上而 下划分为几个层次，它们之间既 相对独立又互相关联。通常在油 田“四化”建设区域中，将网络 系统划分为三个层次：核心层、 汇聚层和接入层。

三、网络系统的规划与设计 方案设计方法 网络核心层 核心层是一个网络系统的中心枢纽，负责网络汇聚、数据交换、访问 控制、路由转发、VLAN管理、安全策略等。 网络汇聚层 汇聚层位于网络系统的第二层，是连接接入层和核心层的重要节点， 为接入层提供数据的汇聚、传输、管理和分发处理，并承担部分核心层的数 据交换任务。 网络接入层 接入层位于网络系统的边界，面向网络终端设备，提供终端设备的网 络接入功能，执行访问控制、网络边缘安全防御。

三、网络系统的规划与设计 网络拓扑示意图

三、网络系统的规划与设计 分层拓扑设计原则 按照分层结构规划设计网络拓扑时，应遵循以下三条基本原则： （1）区域最小化原则 网络中因拓扑结构改变而受影响的区域应被限制到最小程度。 （2）网络层级最少化原则 在分层网络设计中，尽量减少在各层级中增加新的层级数量，减少 数据传输的跳级数量。 （3）增加链路冗余设计 为保障网络传输的可靠性，减少故障中断时间，在重要汇聚节点与 核心层间增加冗余链路的设计，提高网络健壮性。

目 录 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第五部分 IP地址的管理 第六部分 机房建设相关要求

四、无线网络的规划 无线网络应用概述 在油田“四化”建设过程中，由于受投资额度、地理位置、环境 因素、工农关系、现场施工和运维管理等因素的限制，井场、计量站 、配水间等网络末端节点主要采用无线网络传输的方式。 优点 投资低、施工周期短、安装便捷、城区周边施工环境复杂的区域大大减少施工难度、易扩展 缺点 环境因素影响较大、噪声和频间干扰严重、供电电压不稳定、传输距离有限、管理难度大、安全性低

四、无线网络的规划 无线网桥产品介绍 已部署安装的无线网络产品 主要以RADWIN、MikroTik和UBNT三 种产品为主，其中RADWIN产品主要用于 管理区汇聚节点的无线基站，MikroTik 和UBNT产品主要用于井场、配水间、计 量站等接入节点的无线汇聚。 油井集中的汇聚区域 15米水泥杆 单井井场终端 6米金属杆 无线网桥 2016年油气生产信息化入围产品 星网锐捷 惠州宝丰 国基科技 中科院英菲 胜软Cambium

四、无线网络的规划 无线网络规划内容 区域网络拓扑图 管理IP 设备清单 团体名称 基站及远端选址 SSID 频点规划 口令及密码 链路测算 …… 传输距离 ……

四、无线网络的规划 无线异构网的概念 广义概念 狭义概念 专业版 不同无线标准的网络整合到一起的一种网络结构，这种网络结构中同时存在多种无线接入技术（如2G/3G/4G、WiFi、WiMax物联网等），网络中存在多种形态的节点，基站设备多样，地理位置分布随机，网络拓扑分级分层。 狭义概念 9项 单个无线系统内的异构网，指在目标区域内采用同种制式但不同形态的基站设备进行重叠部署，将网络进行分层或分级组网。

四、无线网络的规划 狭义无线异构网的特点 主要特点 分层分级部署 顶层网络 底层网络 采用功率大、增益强、传输远、覆盖广的宏基站设备，用于实现区域内的无线连续覆盖 底层网络 主要特点 采用多个功率小、传输近、覆盖小的小基站设备组成底层点对多点无线接入网，用做热点或密集区域的覆盖和数据吸收，这些底层网的汇聚点小基站可向顶层的宏基站设备进行汇聚，实现底层网与顶层网之间的互通。 分层分级部署

四、无线网络的规划 顶层网络基站选址 稳定、可靠、高带宽、高效、安全、冗余 机房条件 网络上联 覆盖区域 远端数量 供电条件 铁塔 管理需求 安全要求 稳定、可靠、高带宽、高效、安全、冗余

四、无线网络的规划 底层网络中心端选址 各底层网络的覆盖区域尽量避免交叉； 近距离网桥的中心汇聚端设备位置通常选择其能最大覆盖区域内所有远端的位 置，所以中心汇聚端的位置通常为区域边缘而非中心； 通常在距离中心汇聚端5m-8000m的范围内均可接收到有效电平值的信号强度， 但是考虑到灯下黑及长距离的空间衰落，建议为保证可靠有效的传输质量，距 离应控制在100m-1800m范围内，因此中心汇聚端最好选择与其它远端有些距离 且在区域内相对较为孤立的位置； 选择生命周期尽可能长的井场作为底层网络中心端的位置；

四、无线网络的规划 网络汇聚区域的规划 每个底层网络汇聚区域的中心端上联可采用远距离网桥或光缆的方式； 单个底层网络如果需要新增层级的话，注意控制远端节点的数量； 无论远端节点是否需要传输视频，以及中心端与远端节点的距离远近，先 把整个区域中都按照底层网络汇聚优先的原则，划分出所有的底层网络汇 聚区域，尽可能将该区域内的所有远端节点都纳入其中； 每个管理区的底层网络的汇聚区域的数量在20个以内，覆盖范围在2-3公 里以内； 针对每个底层网络汇聚区域，根据现场实堪的结果，确定出中心端的数量 ，根据实际网络吞吐量，看是否还需要进行区域割裂或合并； 根据实堪的结果，对于无法划入任何汇聚区域内的孤立节点，可按需采用 远距离网桥直接向上层网络中心点回传。

四、无线网络的规划 近距离远端接入数量 一个中心端设备可以接入的远端数量通常与带宽、传输距离和系统容量有 直接关系。802.11n协议理论支持的并发用户数为23-30个，根据油田井场实际 应用要求，建议的接入数量如下： 带宽要求小于1M时：在有效覆盖范围内，远端数量不要超过20个； 在带宽有要求的前提下：远端数量=（中心端的吞吐量）/（每远端带宽要 求）与20进行比较，小于20则取实际值，大于20则取20；需要注意的是中 心端设备的总吞吐量是以中心端距离区域内最远的远端设备之间的实际能 达到的最大带宽为全区域的总吞吐量； 考虑到有些井场未来会有更大的带宽需求，建议每个区域预留20%的容量 ，即远端总数在16个左右最为理想；

四、无线网络的规划 综上，需要视频传输的井场带宽按5M计算，其余井场按1M计算，远端数量 建议为： 一个中心端下的所有远端都需要视频传输时，远端最大数量为40/5=8个； 全部都只传输控制数据，最多为20个； 两种类型远端的混合，取值在1到20之间；

四、无线网络的规划 频点规划基本原则 按照国家无线电管理委员会的规定，网桥类设备可使用的频段范围为 2.4G或5G频段，按照油气生产信息化建设产品招标文件的规定，无线网 桥均采用5G频段为工作频段。 5G设备可用频点数根据频宽不同，完全不重叠的信道也有区别，需要 进行合理的频点划分、物理隔离等，原则如下： 在同一基站尽量避免重复使用同一频率 ； 尽量避免相邻扇区使用相邻信道 ； 尽量避免在扇区内重叠使用同一信道 ； 尽量避免在扇区内重叠使用相邻信道；

对于近距离网桥，同一个汇聚区域内，如果只有一个中心汇聚站， 频点可按需划分，中心站与远端需设置在同一个频点上，各远端与 中心站之间会在设定的频点上自适应配置，基本可以做到即插即用 ，不需要其它设置；如果有多个中心汇聚站，各中心汇聚站与其对 应的远端需要划分不同的频点； 相邻两个汇聚区域的边界位置，如果一个区域的中心站与另一个区 域的中心站有重叠覆盖时，这两个中心站及其对应的远端需划分不 同的频点； 近距离网桥中心汇聚站可按需选择远、近距离网桥作为其向顶层网 络汇聚基站的回传，若选择远距离网桥作为回程，此时如果近距离 网桥的中心汇聚站的主覆盖方向与远距离网桥远端的回传方向是同 向时，近距离网桥的中心汇聚站与远距离网桥的远端需要划分在不 同的频点上，如果是异向时则不需要；

一些孤立的不能划到底层网络汇聚区域内的远端节点，需要采用远距 离网桥的远端直接向顶层网络汇聚时，如果这些远端与顶层网络之间 刚好需要穿过一个底层网络汇聚区域时，需要考虑远、近距离网桥之 间划分在不同的频点上。

四、无线网络的规划 链路测算 无线信号的衰落通常有空间衰落、多径效应、穿透损耗、多普勒频移等， 无线网络通常需要进行详细的链路分析和链路预算，以确定收发两端得到稳定 的带宽和信号强度。对于油田使用无线网桥类设备和其场景特点，其空间传播 模型较为单一，远端与中心端采用视距传输，远端不移动，因此暂不需要考虑 多径效应、穿透损耗、多普勒频移。链路预算通常需要考虑如下因素： 设备发射功率 空中传输损耗 设备天线接收灵敏度 驻波比损耗 极端天气影响损耗

四、无线网络的规划 传输带宽 香农定理描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽 、信号噪声功率比之间的关系，根据这一定理，802.11n协议在频宽为40MHz时 理论速率峰值为300M，根据业界经验，实际可达的速率一般为理论峰值的0.5 倍，即150M左右，而较为稳定的净带宽一般在80M—100M左右。 当频宽减半设定为20MHz时，净带宽一般在40M-50M左右，10MHz时则为 20M-25M。需要注意的是这些速率值是在有效的传输距离内才能实现，按照经 验和实测，在3公里内，20MHz-40MHz频宽下，传输带宽在40M是最稳定的数值 。

四、无线网络的规划 前期故障汇总 在运行过程中，存在的主要问题有： 环境因素：树木、房屋遮挡导致信号强度变弱，网络传输不稳定或中断。 自然因素：异常天气导致信号强度变弱、风沙较大导致设备角度偏离、雷雨季节无线网桥或POE模块遭受雷击损坏。 管理问题：井场作业施工导致基带线缆损坏或施工后未及时恢复设备的安装。 产品及辅材质量：设备运行不稳定、配置参数自行恢复出厂设置、RJ45网口故障、POE模块损坏等。 网络规划：施工前未做好网络规划设计，存在设备频间干扰严重、中心端设备下联远端数量过多、网络级联层级过多等。 施工质量：设备安装不牢固、双绞线磨损、水晶头制作不标准、非全金属防护头存在氧化现象、通讯线杆不牢固、设备参数配置错误等。

目 录 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第五部分 IP地址的管理 第六部分 机房建设相关要求

五、IP地址的规划 IP地址规划的重要性 前期准备 系统部署 IP地址的合理规划和配置使用在网络系统现场建设过程中占有重要地位， 大型网络必须对IP地址进行统一的规划并得到实施。IP地址规划的好坏，影 响到网络路由协议算法的效率，网络传输性能，后期网络扩展和管理，也必 将直接影响到网络应用的进一步的发展。 系统部署 对于油田生产指挥系统和数据采集监控系统的部署进度和监控节点配置的 影响，按照项目部领导的安排和要求，在2016年2月底前，完成所有生产信 息化建设项目涉及的采油厂和管理区的两套系统的安装、部署、配置和调试 工作。

五、IP地址的规划 油田企业网IP地址类型 胜利石油综合信息网遵循中石化集团公司网络地址分配原则，采用 内部保留地址： A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255 B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255 C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255

五、IP地址的规划 “四化”管理区网络设备 “四化”管理区的需要配置IP地址的设备主要包括以下几类： 路由交换机 网络交换机 可网管工业交换机 磁盘阵列 服务器 台式计算机 无线网桥 视频摄像机 可编程控制器 RTU

五、IP地址的规划 IP地址分配原则 唯一性 IP地址的使用必须遵守唯一性，一个IP地址只能对应一台IT设备。 连续性 连续地址在层次结构网络中易于路径重叠，大大缩减路由表的大小，提高路 由算法的效率。因此为同一网络区域分类连续的网络地址，便于规划和管理 ，同时提高路由器的寻址效率。 扩展性 分配地址应预留充足的备用地址，在网络规模扩展时能够保证地址叠合所需 的连续性。

五、IP地址的规划 IP地址分配原则 可管理性 地址的分配应具有层次性，某个局部的变动不影响网络的其它部分。 高效性 可汇聚性 IP地址的分配应由利于路由表的汇聚和VLAN的变更。

五、IP地址的规划 IP地址划分方法 纵向划分： 横向划分 核心层需要规划的地址 汇聚层需要规划的地址 接入层需要规划的地址 按照设备类型、所属四级单位进行划分 公有地址、私有地址相结合，BGP边界网关协议 VLAN的规划 可考虑采用B类地址段中的私有地址 IP地址规划相关资料的归档。

目 录 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第一部分 胜利油田网络建设概况 第二部分 网络系统工程 第三部分 网络系统的规划与设计 第四部分 无线网络的规划 第五部分 IP地址的管理 第六部分 机房建设相关要求

六、机房建设相关要求 《计算机机房建设规范》 根据胜利油田企业标准 Q/SH1020 0804-2010 《计算机机房建设 规范》的相关要求，油田电子信息系统机房分为A、B、C三级： A级机房：放置的电子信息系统包含油田核心应用，具有高保密性或者承担油田核心、汇聚及转发，运行中断将造成油田范围内重大影响或重大经济损失的机房。 B级机房：放置的电子信息系统包含油田重要应用，具有保密性或者承担各单位内部业务数据转发，运行中断将造成局部范围影响及一定经济损失的机房。 C级机房：未达到A级和B级机房要求的为C级机房。

六、机房建设相关要求 性能要求 A级机房： B级机房 C级机房 场地设施应按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，场地设施不应因操作、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。 B级机房 场地设施应按冗余要求配置，在系统运行期间，场地设施在冗余能力范围内，不应因机房设备故障而导致电子信息系统运行中断。 C级机房 场地设施应按基本需求配置，在场地设施正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断。

六、机房建设相关要求 机房相关要求 电子信息系统机房的设备布置应满足机房管理、人员操作 和安全、设备和物料运输、设备散热、安装和维护的要求。 场地要求 机房选址必须达到防尘、防潮、防雷、抗静电、阻燃、绝缘、隔热等条件的物理环境。 装修工程 吊顶、墙体、隔断、地面、门窗、照明等。 供配电系统 独立电源、UPS后备电源、电缆规格。

六、机房建设相关要求 综合布线 光缆、双绞线、尾纤、电源线、桥架或PVC线槽、强电弱电独立，避免交叉。 设备放置 机柜、UPS、配电柜等，预留进出口通道、侧面维护通道、与墙体保持一定距离等。 机柜设备安装 设备间保留至少3U的空间、设备安装整齐牢固、柜内线缆走向清晰明确、相关标签标记等。 六、机房建设相关要求

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