本文論述了在風電機組光纖環網下實現視頻監控與IP 語音電話的問題與方法、影響IP 語音服務質量的主要因素，并提出了基于風電機組通訊網絡視頻監控與IP 語音相應的解決配置方法。著重分析了風電機組通訊網中的保證監控數據、視頻流、語音QoS(Quality of Service)的機制。

1. 引言

隨著風電場業主需求的升級，諸如視頻監控、IP 語音電話、震動監測等越來越多的應用需要加載到IP 網絡上傳輸。風電場就地光纖環網具備能夠承載大量多業務實時數據傳輸的能力，但是需要在網絡配置、數據劃分、優先級別設定上進行相關設置，從而保證風電機組監控數據的正常傳輸。

2. 典型的風電機組通訊網絡

風電場通訊網絡為光纖環網，所謂的光纖環網就是由多個交換機的光纖端口首尾依次相連形成的環狀網絡。正常狀態下，環網內的數據傳輸是單向的，當交換機檢測到單向傳輸斷開時，自動開啟備用端口，進行反方向數據傳輸。典型的風電機組通訊網絡如下拓撲：

3. 網絡傳輸質量因素

以太網是目前應用最廣泛的局域網技術。考慮到LAN 中的臨界點，如上行鏈路和百兆光纖環主干。當組織內部配置越來越多要求帶寬的應用時，可能存在超過預計的情況。這終將導致需要在LAN 中使用QoS工具。

QoS 的英文全稱為"Quality ofService"， 中文名為" 服務質量"。QoS 是網絡的一種安全機制, 是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術。在正常情況下，如果網絡只用于特定的無時間限制的應用系統，并不需要QoS，比如Web 應用。但是對關鍵應用和多媒體應用就十分必要。當網絡過載或擁塞時，QoS能確保重要業務量不受延遲或丟棄，同時保證網絡的高效運行。

風電機組百兆光纖環網資源總是有限的，數據、視頻、語音、震動等其他數據只要存在搶奪網絡資源的情況，就會出現服務質量的要求。服務質量是相對網絡功能業務而言的，在保證風電機組監控數據業務的服務質量保障語音質量，就可能損害視頻監控、震動數據等服務質量。因此，需要根據各種業務的特點來對網絡資源進行合理的規劃和分配，從而使網絡資源得到高效利用。

在風電場光纖環網中，交換設備故障、軟件配置、硬件連接錯誤都會造成廣播風暴的發生，由于現有網絡是完全開放的廣播域，所以一旦發生廣播風暴風電機組PLC 會因為LAN 口阻塞而停止運行。在現有網絡上再增加視頻監控、語音電話是不是就增加了廣播風暴發生的風險? 答案是否定的。通過VLAN技術將風電機組監控數據包、視頻監控數據包、IP 語音包隔離傳輸。VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)中文名為" 虛擬局域網"。VLAN 是一種將局域網設備從邏輯上劃分成一個個網段，從而實現虛擬工作組的數據交換技術。同一個VLAN 中的廣播包只有VLAN 中的設備成員才能接收到，而不會傳輸到其他的VLAN 中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風暴的產生。同時，不同VLAN 之間不能相互通訊，這樣增加數據傳輸的安全性。VLAN 在交換機上實現方法主要有六種：基于端口的VLAN、基于MAC地址的VLAN、基于網絡層協議的VLAN、基于IP 組播的VLAN、按策略劃分的VLAN、按用戶定義非用戶授權劃分的VLAN。

4. 風電場通訊網絡具體配置應用

通過圖1 可以發現風電機組內光纖交換機所連接有IP 語音電話、風電機組PLC、面板觸摸屏、視頻攝像機;控制室核心交換機連接有相關服務器、IP 語音網關、以及中控IP 語音電話。結合具體需求，網路配置規則如下:

4.1 將交換機電口按數據業務類型劃分VLAN

具體來講將所有交換機的電口1、2 設置為VLAN100，優先級設置為7。風電機組內交換機電口1、2端口連接為PLC 和觸摸屏。中控處電口1 、2 連接為數據服務器和中控顯示電腦。這樣配置目的是將風電機組通訊控制數據單獨走VLAN100，交換機在進行數據傳輸時優先對VLAN100 數據進行轉發。

將所有交換機的電口3 設置為VLAN200, 優先級設置為5. 連接設備為IP 語音電話。所有語音數據單獨走VLAN200，數據傳輸優先級別僅次于風電機組通訊數據。將所有交換機電口4 設置為VLAN300，優先級設置為3. 連接設備為視頻攝像機。由于視頻數據包流量相對較大，占用帶寬較多，相對風電機組運行控制數據保障級別又較低，所以視頻監控數據傳輸優先級設為最低。

4.2 交換機QoS配置

結合VLAN 配置，同時需要進行交換機端口QoS 傳輸保障。QoS目的是將所有端口的數據按照VLAN所設定的優先級進行排列轉發。QoS保障首先為最高優先級的隊列進行服務，直到該隊列為空，然后為下一個次高優先級隊列服務，依此類推。這種方法的優勢是高優先級業務總是在低優先級業務之前處理。這就保障了風電機組通訊數據在傳輸轉發過程中總是被優先轉發處理。具體來講將所有交換機QoS 配置為搶占式，FE1、FE2 電口級別選擇最高優先級， 其余端口選擇802.1P 優先級。

5. 總結

風電機組光纖環網交換機選擇基于端口劃分的VLAN。這種配置固定簡單，只要將所有的端口都定義為相應的VLAN 組即可。交換機各端口網線連接必須符合相應的業務類型即可實現通訊，同時各類型設備之間不能互通。這就保證所有風電機組PLC、面板、數據服務器在一個虛擬局域網內通訊。所有IP語音電話語音網關在一個虛擬局域網內通訊。所有視頻監控攝像機在一個虛擬局域網內通訊。這種方式最大限度的限制廣播域的規模，從而控制廣播風暴發生的幾率和發生的范圍。