WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方案探討

梁朝軍，刁益輝，林貴東

（1.中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院 廣州510630；2.中國(guó)電信股份有限公司廣東分公司 廣州510081）

1 引言

中國(guó)電信集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)電信）自2008年收購(gòu)CDMA網(wǎng)絡(luò)后，大力建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)，提高基站覆蓋率并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的第三方評(píng)測(cè)質(zhì)量指標(biāo)一直排名前列，移動(dòng)用戶規(guī)模發(fā)展迅猛。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的不斷發(fā)展和普及，手機(jī)上網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)、業(yè)務(wù)量越來(lái)越大。隨著電信運(yùn)營(yíng)商流量經(jīng)營(yíng)策略的實(shí)施、手機(jī)上網(wǎng)“一點(diǎn)接入”策略的推進(jìn)，WAP上網(wǎng)的業(yè)務(wù)量和流量大幅增長(zhǎng)，單節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷越來(lái)越大，將要達(dá)到WAP網(wǎng)關(guān)單節(jié)點(diǎn)的最大設(shè)計(jì)容量，因此，多節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)分流方案和組網(wǎng)方案是后續(xù)需要重點(diǎn)關(guān)注的研究課題。

2 GSM網(wǎng)絡(luò)的WAP網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)

在圖1所示的中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)移動(dòng)）/中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)聯(lián)通）的分組域核心網(wǎng)架構(gòu)中，GGSN和WAP網(wǎng)關(guān)之間的網(wǎng)絡(luò)并不是采用獨(dú)立建設(shè)的方式，GGSN中的手機(jī)終端出口接口和WAP網(wǎng)關(guān)之間是通過(guò)CMNet/169公網(wǎng)進(jìn)行連接。根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)特點(diǎn)，GGSN和WAP網(wǎng)關(guān)的防火墻通過(guò)GRE隧道連接，該承載方式可忽略中間承載網(wǎng)絡(luò)的IP地址、路由策略和組網(wǎng)架構(gòu)等因素。

WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方案實(shí)現(xiàn)方式為WAP網(wǎng)關(guān)與GGSN之間采用一對(duì)多的方式。在存在多個(gè)WAP網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的情況下，將GGSN進(jìn)行分組，每個(gè)分組與對(duì)應(yīng)的WAP業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)建立GRE連接，一個(gè)WAP網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以為多套GGSN提供代理上網(wǎng)服務(wù)。當(dāng)某組GGSN連接的WAP節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可支持手工/自動(dòng)方式將業(yè)務(wù)流切換到其他WAP節(jié)點(diǎn)。

3 中國(guó)電信CN2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CN2是中國(guó)電信著力為下一代網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)打造的業(yè)務(wù)承載平臺(tái)，其主要設(shè)計(jì)思路是：充分利用現(xiàn)有比較成熟的技術(shù)搭建一個(gè)可擴(kuò)展、高可用、具備一定QoS和安全性的融合業(yè)務(wù)承載平臺(tái)。

CN2的基本建網(wǎng)特點(diǎn)是大容量和輕載運(yùn)行，核心層采用MPLS FRR，全網(wǎng)采用快速路由收斂以及硬件線速轉(zhuǎn)發(fā)方式，具備差分服務(wù)、多播、有保證的MPLS VPN、協(xié)議平穩(wěn)重啟、BFD功能以及簡(jiǎn)化的業(yè)務(wù)開(kāi)放策略等。CN2的核心技術(shù)是IP/MPLS，可以提供全網(wǎng)MPLS的2層/3層VPN業(yè)務(wù)。

CDMA核心網(wǎng)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)主要基于CE+CN2，采用VPN實(shí)現(xiàn)，CE負(fù)責(zé)CDMA核心網(wǎng)元匯聚，CN2負(fù)責(zé)各業(yè)務(wù)VPN的長(zhǎng)途承載?，F(xiàn)有的ChinaNet（163公網(wǎng)）將主要作為普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，ChinaNet和CN2將長(zhǎng)期并存并相互補(bǔ)充，共同承載中國(guó)電信的IP業(yè)務(wù)。WAP網(wǎng)關(guān)作為增值業(yè)務(wù)平臺(tái)接入分組域核心網(wǎng)，即接入CN2和ChinaNet，組網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。

圖1 中國(guó)移動(dòng)/中國(guó)聯(lián)通的分組域組網(wǎng)架構(gòu)

圖2 中國(guó)電信CN2組網(wǎng)架構(gòu)

4 WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方案

4.1 WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)目標(biāo)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

隨著業(yè)務(wù)平臺(tái)用戶數(shù)、業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，單節(jié)點(diǎn)的設(shè)備容量開(kāi)始出現(xiàn)瓶頸。考慮到業(yè)務(wù)平臺(tái)的安全性和容災(zāi)要求，業(yè)務(wù)量大的業(yè)務(wù)平臺(tái)將進(jìn)行多節(jié)點(diǎn)、多物理機(jī)房建設(shè)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的負(fù)載分擔(dān)以及單節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的業(yè)務(wù)接管。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的不斷發(fā)展，WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙?jié)點(diǎn)、雙（多）機(jī)房建設(shè)。根據(jù)WAP網(wǎng)關(guān)的數(shù)量、各個(gè)節(jié)點(diǎn)的容量以及各PDSN承載的業(yè)務(wù)量情況，對(duì)PDSN進(jìn)行分組，PDSN與WAP網(wǎng)關(guān)是N∶1的關(guān)系，每組PDSN對(duì)應(yīng)于1套WAP網(wǎng)關(guān)，其中1臺(tái)WAP網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)手工方式調(diào)整業(yè)務(wù)流到其他WAP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行代理服務(wù)。

中國(guó)電信CDMA分組域核心網(wǎng)的組網(wǎng)特點(diǎn)：CE負(fù)責(zé)CDMA核心網(wǎng)元匯聚，核心網(wǎng)元PDSN、AAA服務(wù)器與業(yè)務(wù)平臺(tái)WAP網(wǎng)關(guān)屬于省級(jí)集中設(shè)備，WAP網(wǎng)關(guān)的多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方案主要涉及在CE匯聚的層面下如何實(shí)現(xiàn)與PDSN分組后的業(yè)務(wù)分流?；谏鲜鯳AP網(wǎng)關(guān)的目標(biāo)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和承載網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)要求，提出了兩種組網(wǎng)方案并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析。

4.2 CE內(nèi)部新增VPN方式

（1）總體思路

WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)思路如下所述。

·在PDSN、WAP網(wǎng)關(guān)和融合防火墻所接入相關(guān)的CE中新建VPN，用于承載PDSN出口的CTWAP撥號(hào)業(yè)務(wù)流，該VPN不需發(fā)布到PE設(shè)備，在省內(nèi)CE即可終結(jié)。例如每新增一套WAP網(wǎng)關(guān)，CE中需要新增一個(gè)VPN（PI-WAPn），并且把接入該WAP網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)流引入該VPN。

·每套WAP網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)路由（10.0.0.200）在不同的VPN中進(jìn)行區(qū)分。

·AAA服務(wù)器按照靜態(tài)配置的方式，將來(lái)自不同分組的PDSN的計(jì)費(fèi)流，轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的WAP網(wǎng)關(guān)。即AAA服務(wù)器將RADIUS消息中的PDSN名字字段作為分類，根據(jù)不同的分類將其轉(zhuǎn)發(fā)給PDSN對(duì)應(yīng)的WAP GW節(jié)點(diǎn)。

（2）組網(wǎng)說(shuō)明

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 CE內(nèi)部新增VPN方式的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)?/p>

關(guān)鍵網(wǎng)元的配置要求說(shuō)明如下所述。

·在PDSN的PI接口與WAP網(wǎng)關(guān)、融合防火墻接入的CE上，根據(jù)WAP網(wǎng)關(guān)數(shù)量創(chuàng)建新的VPN：PI-WAP1 VPN、PI-WAP2 VPN、…、PI-WAPn VPN。

·PDSN按照WAP網(wǎng)關(guān)數(shù)量和容量進(jìn)行分組，每組PDSN接入對(duì)應(yīng)的PI-WAP VPN，由對(duì)應(yīng)的WAP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行代理。

·WAP GW節(jié)點(diǎn)通過(guò)多個(gè)物理接口或子接口的方式接入承載網(wǎng)絡(luò)的PI-0（公網(wǎng)業(yè)務(wù)）、PI-1（運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部業(yè)務(wù)平臺(tái)）以及WAP網(wǎng)關(guān)所屬的PI-WAPn VPN。也就是說(shuō)，WAP網(wǎng)關(guān)第一節(jié)點(diǎn)除了接入PI-0和PI-1之外，還要接入PI-WAP1 VPN。

·融合防火墻設(shè)備通過(guò)多個(gè)物理接口或子接口的方式接 入 承 載 網(wǎng)CE的PI-0、PI-1和PI-WAP1、PI-WAP2 VPN、PI-WAPn VPN等多個(gè)WAP網(wǎng)關(guān)所屬VPN。

·不同VPN之間的業(yè)務(wù)流在CE中進(jìn)行隔離，由WAP網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)代理或者由融合防火墻進(jìn)行NAT地址轉(zhuǎn)換、路由控制。

（3）代理業(yè)務(wù)流程

下面以由WAP網(wǎng)關(guān)第一階段代理的業(yè)務(wù)流為例，對(duì)代理業(yè)務(wù)流的路由進(jìn)行說(shuō)明。

·PDSN1s—PI-WAP1—WAP網(wǎng)關(guān)第一節(jié)點(diǎn)—PI-1（訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)平臺(tái)，如彩信）。

·PDSN1s—PI-WAP1—WAP網(wǎng)關(guān)第一節(jié)點(diǎn)—PI-0（訪問(wèn)外網(wǎng)平臺(tái)）。

4.3 新增4層交換機(jī)方式

（1）總體思路

WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)思路為在PDSN和WAP網(wǎng)關(guān)之間增加4層交換機(jī)，由4層交換機(jī)根據(jù)源IP地址判斷來(lái)自不同PDSN的IP pool，把目的IP地址為10.0.0.200的代理業(yè)務(wù)路由替換為不同WAP網(wǎng)關(guān)的具體物理IP地址，轉(zhuǎn)發(fā)到該WAP網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行代理。具體說(shuō)明如下所述。

·新增4層交換機(jī)對(duì)WAP網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)路由（10.0.0.200）進(jìn)行業(yè)務(wù)分流，每新擴(kuò)一套WAP網(wǎng)關(guān)，根據(jù)WAP網(wǎng)關(guān)的數(shù)量和容量，對(duì)PDSN進(jìn)行重新分組，4層交換機(jī)以此修改配置各分組PDSN的IP pool地址和WAP網(wǎng)關(guān)物理IP地址。

·AAA服務(wù)器按照靜態(tài)配置的方式，將來(lái)自不同分組的PDSN的計(jì)費(fèi)流，轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的WAP網(wǎng)關(guān)。即AAA服務(wù)器根據(jù)RADIUS消息中的PDSN名字字段作為分類，根據(jù)不同的分類將其轉(zhuǎn)發(fā)給PDSN對(duì)應(yīng)的WAP GW節(jié)點(diǎn)。

（2）組網(wǎng)說(shuō)明

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D4所示。

關(guān)鍵網(wǎng)元的配置要求說(shuō)明如下所述。

·PDSN按照WAP網(wǎng)關(guān)數(shù)量和容量進(jìn)行分組，每組PDSN接入對(duì)應(yīng)的PI-WAP VPN，由對(duì)應(yīng)的WAP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行代理。

圖4 新增4層交換機(jī)方式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)?/p>

表1 兩種組網(wǎng)方式的性能對(duì)比

·在承載網(wǎng)CE上創(chuàng)建一個(gè)新CDMA-PI3 VPN，PDSN的CTWAP撥號(hào)業(yè)務(wù)流的PI接口，通過(guò)該VPN來(lái)承載，PDSN的VR4與CE的CDMA-PI-3 VPN互通。

·新增兩臺(tái)4層交換機(jī)，雙掛于PI-1和PI-3，分別位于兩個(gè)不同的物理機(jī)房，根據(jù)用戶源IP地址所屬不同的PDSN分組，替換目的IP地址（10.0.0.200）為 對(duì) 應(yīng)WAP網(wǎng) 關(guān) 防 火 墻 所 在 在PI-3的接口地址。

·WAP GW節(jié)點(diǎn)通過(guò)多個(gè)物理接口或子接口的方式接入承載網(wǎng)絡(luò)的PI-0（公網(wǎng)業(yè)務(wù)）、PI-1（運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部業(yè)務(wù)平臺(tái)）以及CDMA-PI-3 VPN。

·不同VPN之間的業(yè)務(wù)流在CE中進(jìn)行隔離開(kāi)，通過(guò)4層交換機(jī)分流代理業(yè)務(wù)流，并由WAP網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)代理或者由融合防火墻進(jìn)行NAT地址轉(zhuǎn)換、路由控制。

（3）代理業(yè)務(wù)流程

下面以由WAP網(wǎng)關(guān)第一階段代理的業(yè)務(wù)流為例，對(duì)代理業(yè)務(wù)流的路由進(jìn)行說(shuō)明。

·PDSN1s—PI-3—4層 交 換 機(jī)—WAP網(wǎng) 關(guān) 第 一 節(jié)點(diǎn)—PI-1（訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)平臺(tái)，如彩信）。

·PDSN1s—PI-3—4層 交 換 機(jī)—WAP網(wǎng) 關(guān) 第 一 節(jié)點(diǎn)—PI-0（訪問(wèn)外網(wǎng)平臺(tái)）。

4.4 對(duì)比分析

從表1所示的4個(gè)方面對(duì)上述兩種組網(wǎng)方式進(jìn)行對(duì)比分析。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)上網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)，提出了WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)目標(biāo)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)比分析了中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通在GSM網(wǎng)絡(luò)中的WAP網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合中國(guó)電信CN2的組網(wǎng)特點(diǎn)以及CDMA承載網(wǎng)中核心網(wǎng)元之間的組網(wǎng)現(xiàn)狀，提出了解決WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)目標(biāo)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的兩種承載網(wǎng)解決方案：新建VPN方式和新增4層交換機(jī)方式，并進(jìn)行了對(duì)比分析。雖然目前中國(guó)電信的WAP業(yè)務(wù)規(guī)模沒(méi)有達(dá)到節(jié)點(diǎn)容量瓶頸，且CDMA相關(guān)規(guī)范中也沒(méi)有提出的WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方案和解決案例，但本文根據(jù)中國(guó)電信的組網(wǎng)特點(diǎn)，對(duì)WAP網(wǎng)關(guān)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)的承載部分解決方案進(jìn)行了探討，給未來(lái)的實(shí)施提供了參考建議。

1 中國(guó)電信集團(tuán)公司、中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院.中國(guó)電信CDMA網(wǎng)IP綜合承載與分組域組網(wǎng)規(guī)范，2008

2 中國(guó)電信集團(tuán)公司.中國(guó)電信CDMA網(wǎng)絡(luò)WAP網(wǎng)關(guān)設(shè)備規(guī)范，2008

3 中國(guó)電信集團(tuán)公司.中國(guó)電信cdma2000核心網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)規(guī)范——HRPD A接口分冊(cè)，2008