Hirschmann交换机配置指南要点.pdf

百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 1 北京地铁十五号线 DCS 主控系统 Hirschmann 交换机配置指南 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 2 本文件（包括附录）的知识产权归Belden 公司所有。如无授权，请勿复制或传播。 本文件的使用范围仅局限于北京地铁15 号线工程。本文件只能被上海百通公司（Belden） 和北京交大微联公司用于北京地铁15 号线工程 DCS 主控系统 Hirschmann 网络设备的配 置指导。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 3 目录 1 项目概况4 1.1 项目背景 4 1.2 DCS控制系统简介 4 1.3 网络管理系统简介 5 2 配置准备 6 2.1 硬件准备 6 2.2 软件准备 6 3 交换机 Web配置界面简介 8 3.1 利用 HiDiscovery软件为交换机分配IP 地址 8 3.2 登陆配置界面 9 3.3 Web配置界面简介 11 3.3.1 整体结构 11 3.3.2 配置生效及刷新 11 3.3.3 配置保存及读取 11 3.3.4 帮助功能 12 4交换机各项功能实现方式 13 4.1环网配置方法 13 4.2 VLAN 配置方法 13 4.3路由功能配置方法 16 4.4端口绑定配置方法 17 5网络管理功能实现方式 19 5.1网管服务器设置方法 19 5.2网管客户端设置方法 21 5.3针对网络故障定位及其应对方法 22 6常见网络故障原因及应对方法 23 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 4 1 项目概况 1.1 项目背景 北京地铁 15 号线是北京市2015 年“三环、四横、五纵、七放射”地铁线网规划格 局的重要组成部分之一。线路建成后，将极大的缓解北京北部地区交通压力。整条线路 总体呈东西走向，西起海淀区北沙滩站，东到顺义区俸伯站。线路全长37.058 公里，共设 有 18 座车站。其中，设备集中站6 座，非设备集中站12 座；另设有1 座车辆段， 1 座 停车场， 1 座主用控制中心，1 座备用控制中心，1处维修中心，全部要求实现有线网络 覆盖。 1.2 DCS 控制系统简介 接入 DCS 系统网络的信号业务有：ATS 系统、 CI 系统和 MSS 系统。 如下图所示， 根据系统需求将信号各系统组成5 个环网， 其中 ATS 独立占用2个环 网（ N 网和 R 网） ，CI 共同占用2 个环网（ N 网和 R 网） ，MSS 独立占用1 个环网（ N 网） 。 设备集中站 非设备集中站 ATS-R MSS CI-R CI-N ATS-N 车辆段 / 停车场 主用 / 备用控制中心 迂回通道 串接通道 通信通道分为车站间串接通道和首尾站冗余通道。正常情况下信号各系统使用串接 通道进行通信，在串接通道中断的情况下，系统中的网络交换机会自动打开迂回通道进 行通信，从而保证信号系统通信的连续性。 设备集中站、车辆段/停车场均设有5 台网络设备，分别负责ATS、CI 系统 N 网， ATS、CI 系统 R 网及 MSS 系统的数据交换。非设备集中站均设有2 台网络设备，分别 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 5 负责 ATS 系统 N 网、ATS 系统 R 网的数据交换。 主用 /备用控制中心设有3 台网络设备， 分别负责 ATS 系统 N 网、 ATS 系统 R 网及 MSS 系统的数据交换。 1.3 网络管理系统简介 网管设备设置于车辆段的网络设备室，设置一台网管服务器，用于对DCS 网络设 备进行故障管理、配置管理、性能管理、安全管理，如下图所示。DCS 网络设备要求支 持 SNMP 标准协议。 DCS 网络设备支持VLAN 划分功能，业务通信与网管通信应严格 划分到不同的VLAN中。图中的黑线部分为段内网管VLAN ，通过这种连接方式，网管 服务器可以与五个环网中的任一网络设备进行管理。 车辆段 网管服务器 MSS 服务器 ATS-R MSS CI-R CI-N ATS-N 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 6 2 配置准备 2.1硬件准备 在对网络系统进行配置前，必须先对系统的硬件配置进行相应的检查： 必须保证所有的交换机均正常上电，并成功启动， 所有交换机均可以正常通信； 在进行环网配置前，必须保证每个环网为线型链路； 具有一台配置电脑以及至少一台的测试电脑； 配置过程中可能用到的相关附件：如配置电缆、万用表和对讲机等。 2.2软件准备 在对网络系统进行配置前，必须为配置电脑安装相应的软件以确保配置电脑能够登 陆 Hirschmann 交换机的 Web 配置界面： 配置电脑上必须安装版本足够新的JAVA 软件； 配置电脑上必须安装Hirschmann 的 HiDiscovery 软件，用于交换机的IP 地址 分配； 配置电脑必须保证与交换机的网管IP 位于同一子网内； 网管服务器上必须安装Industrial HiVision软件的服务器程序； 测试电脑上需要安装用于系统性能测试的相关软件。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 7 3 交换机 Web 配置界面简介 3.1利用 HiDiscovery 软件为交换机分配IP 地址 Hirschmann 交换机在出厂的默认配置中，交换机的默认IP 地址为0.0.0.0，其子网 掩码也为0.0.0.0。如果要对交换机进行配置，必须先为每台交换机分配一个不同的IP 地址： 双击其中的一台设备，可以在弹出的窗口中为其分配IP 地址、子网掩码和默认网 关等参数。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 8 注意：左键选中一台设备后，再点击Signal 按钮后，该交换机的所有LED 灯会开 始闪烁，可使用此方法用于区分每台设备。如果错误的将两台交换机设置为相同的IP 地址， HiDiscovery 软件会提示有冲突的地址。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 9 3.2登陆配置界面 在为交换机分配完IP 地址以后，就可以通过配置电脑的IE 浏览器登陆交换机的配 置界面。登陆时只需要在IE 浏览器的地址栏中输入目的交换机的IP 地址并进行连接， 或通过 HiDiscovery 软件的“ WWW ”按钮直接跳转到交换机的Web 界面。 首先出现的是交换机的登陆窗口，该窗口需要选择用户名并输入相应密码。“user” 用户只具有“只读”权限，密码为“public” ； “ admin”用户具有“读/写”权限，密码为 “private” 。 注意：输入密码时请注意大小写之分，并确保JAVA 软件的版本足够新。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 10 3.3Web 配置界面简介 3.3.1整体结构 下图是 Hirschmann 交换机配置界面的截图，左侧为树型结构的菜单栏，右侧是对 应菜单栏中选项的相应内容。 3.3.2配置生效及刷新 在每一项的配置页面中，通常都会有“Set”和“ Reload”两个按钮。其中“Set” 按钮的作用是使所修改的配置即时生效；“Reload”按钮的作用是刷新该页的数据。因 此，在对交换机进行配置修改后，都需要点击该页面中的“Set”按钮，以确保配置修 改可以即时生效。 注意：点击“ Set”按钮后，只是确保修改生效，并没有保存进交换机内部的配置 文件。如果不进行配置保存，所做的修改会在交换机重启后丢失。 3.3.3配置保存及读取 对交换机进行完配置后，需要将配置保存在交换机内部，以确保下次断电重启后， 配置信息仍然有效。下图所示的就是交换机配置的读取、保存和删除页面： 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 11 配置读取：可以从交换机内部以及利用不同的方式从PC 端读取交换机的配 置信息； 配置保存： 选中“ to Device”指保存至交换机内部（通常选择本项） ；选中“to URL ”指通过下面的URL 地址利用TFTP 服务器程序保存至配置电脑内部； 选中“ to PC”指通过弹出的窗口直接选择路径保存至配置电脑内部；binary 和 script 是指两种保存的格式，分别是二进制代码和脚本文件。 配置删除：选中“current configuration ”只删除目前的配置，并不改动交换 机内部所保存的配置文件；选中“current configuration and from Device”会 删除目前所有配置和交换机内部的配置文件，恢复至出厂设置。 3.3.4帮助功能 Hirschmann 交换机的配置页面中，都有一个“Help”按钮，当用户不清楚该页配 置的作用和使用方式时，可以点击该按钮，在弹出的窗口中，会显示出集成至交换机 内部的产品配置手册信息。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 12 4 交换机各项功能实现方式 4.1环网配置方法 由于交换机会将广播包转发至所有的端口上，因此，不经过配置的交换机如果连成 环路，会出现广播包的死循环情况，发生严重的广播风暴，在很短的时间内占满所有带 宽，导致网络全部瘫痪。如果交换机构成环网，必须采用相应的冗余管理机制，以确保 交换机在物理上虽然是个环网，但是在逻辑上仍然是线型链路。 注意：在完成对所有交换机的环网配置前，必须保持线型的网络结构。同时，针对 RS 系列的一体化交换机，我们建议将交换机面板上的两个DIP 开关 “RM ” 和 “ Stand-by” 同时拨到ON 的位置，将交换机设置为软件配置优先。 Hirschmann 的交换机的环网配置位于Web 配置界面的 “RedundancyHIPER-Ring ” 选项中，如下图所示： 在该页中需要填写环端口（Ring Port ）及冗余管理器（Redundancy Manager）两项： 环端口就是环网连接时使用的两个主干端口；而针对冗余管理器，在每个环网中，必须 有并且只能有一台交换机打开冗余管理器，其余设备的Redundancy Manager 必须位于 “Off ”状态下。其余选项采用默认设置即可。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 13 注意：如果有多台交换机打开冗余管理器，会导致备用链路出现切换故障。同时， 由于 HIPER-Ring和 RSTP 属于不同的冗余机制，在主干链路上必须关闭RSTP 功能， 要关闭该功能，只需要在“RedundancyRSTP Global ”选项中选择Off 即可。 在对所有交换机进行完环网配置以后，即可将网络结构连接成环型结构，连接成功 后，作为冗余管理器的交换机上的RM 指示灯会从黄色变为绿色。同时会有一个端口变 为备用端口，该端口的LED 指示灯与其余主干端口状态不同。 4.2VLAN配置方法 出于网络安全的角度考虑，通常会将控制网络按照区域或者业务划分为不同的 VLAN 。 VLAN （虚拟局域网）的主要作用在于隔绝广播域，同时对相应设备进行访问 上的控制。 注意：在对交换机进行VLAN划分的过程，必须保证配置电脑所连接的端口位于 网管 VLAN中，通常，我们建议将网管VLAN独立出来，定义为VLAN1 ，其它的业 务 VLAN 依次定义为VLAN2 、VLAN3 Hirschmann 的交换机的VLAN配置位于Web 配置界面的“Switching VLAN ”选 项中，如下图所示： 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 14 对应的四个选项分别是：Global（整体功能） 、Current（现有的VLAN 配置检查）、 Static （VLAN 输出端口属性配置） 、Port（端口属性配置） 。每台设备进行独立VLAN （非 交叉）划分时需要依据以下的顺序进行： 首先在 Static 选项中新建一个VLAN ，新建 VLAN的原则是： 只要需要通过该交换 机的 VLAN 数据，均需要在配置中体现出来。 点击“ Create entry”即可创建不同的VLAN ，所创建的VLAN需要保证有统一的 VLAN ID和名称。 创建完相关VLAN后，可依据端口连接的业务的VLAN规划，将每个端口划分到 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 15 相应的 VLAN中，同时， 上联端口（包括环端口和其它用于交换机之间连接的端口）的 定义如下图的1.1 和 1.2 端口所示： 注意：上图显示的是交叉VLAN的划分属性，如果是采用独立VLAN ，只需要将 每个端口指认到相应的VLAN中即可，无需指认到多个VLAN 中；同时，上图所显示 的“M ”属性是软件版本较早的设备的显示方式，对于软件版本较新的设备，其对应的 是“ T”属性；在划分VLAN的过程中，切勿将所有的端口都从网管VLAN中划分出 去，至少要保证上联端口具有网管VLAN 的属性， 如果划分错误， 将无法通过WEB 界 面对该交换机进行管理，需要使用Hirschmann 专用的配置线（RS232 RJ11）对交换 机进行配置修改或清空。· 然后需要在Port 选项中修改每个端口的PVID ， 修改的结果是要保证每个端口PVID 与其相应的端口的VLAN ID相匹配。具体的配置方式如下图所示： 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 16 完成以上步骤后，即完成了对该台交换机的VLAN划分。 可以在 “VLAN Global” 和“ VLAN Current”两个选项中检查相应的配置是否正确及完整。 4.3路由功能配置方法 在对交换机进行完VLAN划分后， 如果不开启路由功能，交换机的各个不同VLAN 间是不能相互通信的。在实际的使用过程中，可以对三层交换机进行相关的路由功能配 置，以实现不同VLAN 间的通信要求。路由功能的配置位于Web 界面的“ Routing”选 项中： 首先在“ Routing Global”选项中将设备的路由功能打开： 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 17 然后在“ RoutingInterfacesConfiguration ”中，点击“Wizard”按钮，即可在弹 出的窗口中根据现有的VLAN配置，为每个VLAN 配置其路由接口。 在配置过程中，需要输入一个IP 地址及其对应的子网掩码，该IP 地址即是下端设 备所对应的默认网关的地址，通常选择末位为1、100 或者 200 的 IP 地址作为默认网关 的地址。 注意：当为交换机的网管VLAN配置完路由接口后，该三层交换机的网管地址会 发生变化。例如，交换机原来的IP 为 192.168.16.20/24，在为网管VLAN （ VLAN1 ）设 置完路由接口 （192.168.16.1/24） 后，该三层交换机的网管地址就会变为192.168.16.1/24， 而不再是原来的192.168.16.20/24。所以，我们建议，先为业务VLAN设置虚拟的路由 接口，最后为网管VLAN设置路由接口。同样的，在删除的过程中，也应先删除业务 VLAN 的路由接口，最后再删除网管VLAN 的路由接口。 4.4端口绑定的配置 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 18 出于网络通信安全的角度考虑，需要针对每个端口进行相关的端口设备绑定。该绑 定可以依据下端设备的MAC 地址或 IP 地址均可，但同时生效的只能是MAC 绑定或者 IP 绑定中的一种。该配置位于Web 界面的“ SecurityPort Security ”中，如下图所示： 在“ Action ”动作选项中，有三种可选的反应方式，该动作是指当端口连接的设备 不符合绑定规则时，交换机所采取的动作：none（无动作）；trapOnly（只向网管服务器 发送报警，但不关闭端口）；portDisable （端口关闭） 。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 19 5 网络管理功能实现方式 5.1网管服务器设置方法 网管服务器是整个网络系统管理的核心部件，该设备的设置和运行状况对网络管理 功能起着决定性的作用。 首先，该网管服务器应该能对网络中所有的交换机进行配置，同时，网管服务器上 应该安装有Hirschmann 的 HiVision 6.4 及 Industrial HiVision软件，用于设备的配置和监 控。该网管服务器应保持24 小时运行状态，以便能随时的收到下端设备的报警信息。 网管服务器所需要做的软件安装准备：1，设备配置所需的HiDiscovery 、JAVA 软 件； 2，用于设备配置的HiVision 6.4 工程师版软件；3，用于网络拓扑生成和实时监控 的 Industrial HiVision操作员版软件， 该软件有服务器和客户端之分，网管服务器端需要 安装的是服务器组件；4，为网管服务器添加Windows 的 SNMP 组件，该组件用于保证 服务器能收到交换机发送的SNMP 报警，该组件可以通过系统盘进行安装。 Hirschmann 的两种网络管理软件均是需要License 来实现完整功能的。 针对 HiVision 6.4 工程师版软件，通过“开始菜单所有程序HirschmannHiVision 6.4 Tool Box HiVision Edit License”来导入License 序列号；针对Industrial HiVision操作员版软件， 可在软件运行后，在该软件的“选项”菜单里面输入License。 在完成以上准备步骤后，可以通过HiVision 6.4 软件为所有连接的交换机划分 VLAN ，同时，也可以使用Industrial HiVision软件生成网络设备的拓扑结构图。以下是 Industrial HiVision软件的配置步骤： 1， 在该软件的“选项”菜单里面输入软件的搜索范围： 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 20 2， 点击扫描网络， 软件会依据搜索范围，扫描所有网络设备，包括交换机及下端设备： 3， 搜索完成后，右键点击空白区域，选择“自动生成拓扑”，该软件即可生成相应的 网络拓扑结构图： 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 21 4， 调整每个设备的位置及相关属性，并将网管服务器的IP 地址设置为交换机的报警 发送方向，该设置可以通过Industrial HiVision 软件或Web 配置界面（ Diagnostics Alarms）来完成： 5.2网管客户端设置方法 网管客户端可设置在任意的一台监控设备上，使用基于ActiveX 控件的方式登陆到 网管服务器上，以获取相应的网管数据。该方式不直接访问下端交换机，只在网管客户 端和网管服务器之间进行相应的数据通信。该方式的使用方法在“Hirschmann 网管软件 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 22 客户端使用说明”文档中已经详细描述，在此不再赘述。 5.3针对网络故障定位及应对方法 在完成对网络管理系统的架设之后，即可实现对网络系统的全面管理及监控功能。 利用 Industrial HiVision软件，可以方便的帮助用户定位网络故障，并分析故障原因。 当网络中出现故障时（设备连接中断、光纤链路中断等等），交换机会自动的向网 管服务器发送SNMP 报警数据包，随后，网管软件上的拓扑结构图会发生相应的变化， 并在报警栏中记录报警信息。每一条报警信息里面都包括有报警的来源，精确的定位到 每台交换机的每个端口。相应的，网管维护人员可以通过报警信息，查找和分析故障原 因，最快的解决网络故障。同时，报警信息可以通过弹窗或者声音报警的方式更加醒目 的显示出来，引起操作人员的重视。 常见的一些网络故障及其原因将在下一章中给出。 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 23 6 常见网络故障原因及应对方法 1，设备连接中断。 引起设备连接中断的原因可能有多种：设备重启、电缆被拔出、交换机断电、交 换机相应端口被关闭等等。需要根据实际的故障现象进行分析，主要的工作是硬件的 检查工作。 2，某个设备通信状况不好。 最常见的现场情况是整体网络通信状况良好，但是其中某台或几台操作站响应很 慢。发生这种情况，通常是由于操作站PC 的网卡速率与交换机端口速率不匹配所造 成的。例如，交换机端口是打开自动协商端口，而下端设备固定了速率及双工模式。 由于这种设置，会导致该交换机端口自动变为半双工模式，正常的数据通信过程就会 产生冲突。交换机的Web 界面的端口统计栏会显示该端口有很多的错误数据包被丢 弃，例如CRC 校验错误、冲突、数据包过小等等。这种情况下会直接影响到下端设 备的通信状况。 同时，还有一种可能，是由于线路的原因，比如线缆过长、线路干扰过大等多种 可能。 3，光纤功率过小。 在工业现场，由于光缆链路过长及工程需要，可能会出现多处熔接的情况，再加 上施工人员水平参差不齐，可能造成物理光路上出现隐患及故障。因此，我们建议在 光纤熔接完成后使用光功率计进行光路检查，以保证光路衰减符合相关要求。如果不 具备检查条件，可以在交换机通电后，使用交换机自身的SFP功率来进行检查。具体 的功率参数位置在Web 界面的 Diagnostics PortsSFP modules。该项目中，会列出 交换机上所安装的SFP模块的接收及发送功率，对照网络结构图，可以查找出现有的 衰减过大的链路。通过对光纤跳线、耦合器、熔接点及其它连接设备的调整，将收发 功率调整到合适的范围内，以保证网络的正常运行。 4，相同 VLAN内部无法通信。 出现该情况，主要的可能是VLAN的配置出现了错误，需要挨个检查每台交换机 的 VLAN 配置是否正确，其中包括下端端口以及相应的上联端口的属性。 5，不同 VLAN间无法通信。 首先需要检查三层交换机的路由配置是否正确，以及相应的VLAN 路由是否已经 百通赫斯曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 24 打开。如果没有打开路由功能，不同VLAN 间的通信肯定是无法实现的。针对故障的 VLAN ，可以使用下端设备分别Ping 自己的默认网关及对方设备的默认网关，以检查 路由的具体故障点。 6，某个区域或环网上通信状况不好。 当出现某个区域或者环网上的多台设备通信状况不好的时候，需要从应用层面上 进行分析。可以利用HiVision 6.4 软件的端口分析器，检查重要端口的负载及数据包 类型。当负载过大或广播包过多的时候，会影响到某个区域的多台设备的正常通信。 必要的时候，可以利用交换机的端口镜像功能，配合Ethereal 等抓包软件，将主干链 路上的数据包抓取下来进行分析，尽量的清理网络中没有意义的广播数据包。同时， 整个控制网络也要做好完善的防病毒工作。 7，整个网络出现大面积报错。 这种情况是网管人员最不愿意看到的。下面，我们将由浅入深的进行分析。 最简单的原因是网管服务器和整个网络或者部分网络失去了连接，比如网卡的故 障或线路的故障。这时，整个网络的运行状况是正常的，只是网管服务器失去了对网 络的管理和监控能力。相对而言，这种故障比较好分析和解决。 比较复杂的情况是网络中出现了广播风暴，由于线缆连接的错误或者其它原因， 交换机在逻辑上也构成了环型结构，这样所产生的广播风暴，会直接导致全网或部分 网络的瘫痪。这时，需要从Industrial HiVision软件的报警日志入手，找到故障发生前 最近的报警记录，分析其中哪些可能是错误的操作导致的，依据故障源快速的定位故 障点，从而排除线路连接或其它错误。 更为复杂的情况是由于物理链路不稳定所造成的：如果主干环网光纤链路衰减很 大，导致 SFP模块的发送和接收功率均处在阀值附近时，这时会很危险。因为物理链 路的不稳定会导致交换机无法判断正确的通信路径，伴随着交换机内部MAC 地址表 不停的刷新，会导致面向连接的通信的三次握手过程无法顺利完成，自然就会影响到 下端设备及网管服务器的通信状况。所以说，良好的物理链路是整个网络正常运行的 基本保证。 8，关于备件的替换 我们建议针对网络中所有的或者重要的设备点进行配置的备份，该备份可以保存 在一台电脑内。如果某台设备出现故障，可以最快速度将配置导入备件交换机中，并 将故障设备替换下来。