多鏈路傳輸策略的研究與應(yīng)用

孫鵬 陳曉宇 張永華 李永生

摘要：該文以VRRP、BFD、NQA及Track技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合氣象網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量和業(yè)務(wù)流種類迅速增加的實際業(yè)務(wù)特點，設(shè)計了符合氣象的多鏈路傳輸原則及策略。闡述該策略在廣東省氣象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用實現(xiàn)，并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)連通性、策略路由和鏈路切換等實踐，對多鏈路傳輸策略進行了驗證，在實際業(yè)務(wù)中也得以應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞：傳輸策略；BFD；VRRP；NQA；負載均衡

中圖分類號：TP393文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)18-4363-04

Research on Application of Meteorological Multilink Transmission Strategy of Province-city

SUN Peng, CHEN Xiao-yu, ZHANG Yong-hua, LI Yong-sheng

(Meteorological Information Center of GuangDong , Guangzhou 510080, China)

Abstract：In this paper, consider business characteristics of rapid increase of meteorological network business flow and flow types of actual business, base on VRRP BFD, NQA and Track technology, designed Multi-link transmission principles and strategies to meet meteorolog? ical. Illustrate the application and implementation of the policy in Guangdong meteorological network system, and the practice of network connectivity, policy routing and link switching, multi-link transmission strategy to be applied in the practical business and promotion, also be applied in the practical business and promotion.

Key words: transmission strategy; BFD; VRRP; NQA; Load balancing

針對于當(dāng)前的業(yè)務(wù)應(yīng)用來說，廣東氣象廣域網(wǎng)絡(luò)在帶寬上可以滿足，但是對于網(wǎng)絡(luò)的高可用性，業(yè)務(wù)擴展能力而言有些局限。隨著業(yè)務(wù)的增加，數(shù)據(jù)量變得越來越大，同時對時效性的要求也越來越高，這勢必會對氣象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出新的要求，不僅要求增加網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)鏈路，實現(xiàn)多鏈路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還要求能夠達到負載均衡（業(yè)務(wù)分流，保障關(guān)鍵應(yīng)用）、多鏈路自動切換冗余熱備份等功能，進一步提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。為此，研究氣象多鏈路網(wǎng)絡(luò)的傳輸策略顯得尤為重要。

當(dāng)前很多氣象局的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都具有多條鏈路，而對氣象多鏈路網(wǎng)絡(luò)傳輸策略的研究還比較少，主要有喻輝[1]所做的相關(guān)工作，但文獻[1]中主要是論述單一技術(shù)（VRRP技術(shù)）在氣象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用。該文在闡述氣象網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、氣象多鏈路的基礎(chǔ)上，深入分析常用傳輸策略，結(jié)合氣象業(yè)務(wù)特點提出氣象網(wǎng)絡(luò)傳輸策略的制定原則，設(shè)計適合廣東氣象網(wǎng)絡(luò)特點的傳輸策略，將該策略實際應(yīng)用在廣東氣象的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，并通過連通性測試、業(yè)務(wù)分流測試和鏈路冗余測試，驗證了該策略設(shè)計的正確性與可行性。

1氣象多鏈路概述

1.1網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

廣東氣象廣域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為省-市-縣三級，省市網(wǎng)絡(luò)是基于MPLS VPN[2]的寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中心端為100Mbps接入，各分節(jié)點為10Mbps接入。

中心端以1臺核心路由器通過GE[3]連接至運營商線路和骨干交換機。

分節(jié)點有1臺多業(yè)務(wù)路由器，連接內(nèi)網(wǎng)交換機相和運營商。

由于只有一條MPLS-VPN廣域網(wǎng)絡(luò)，只能采取傳統(tǒng)撥號方式（33.6kbps）作為備份通信手段，只能傳輸傳統(tǒng)的氣象觀測報文，大量數(shù)據(jù)無法傳輸，不能滿足氣象數(shù)據(jù)的實時性要求。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2多鏈路傳輸

對當(dāng)前運營商提供的主流寬帶廣域網(wǎng)傳輸方式進行了對比，MSTP做為一種新而且成熟的通訊技術(shù)，既有可平滑擴展的的能力，又具有二層鏈路的高安全高時效等特點，具有較高性價比，因此選擇作為本單位第二路廣域網(wǎng)線路。

2傳輸策略研究

2.1傳輸策略

1）VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由器冗余協(xié)議）技術(shù)[4]，兩臺路由器通過該協(xié)議虛擬實現(xiàn)高可用性。主備路由器由選舉機制決定。

VRRP作為容錯協(xié)議[5]，既提高可靠性，也簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。解決單臺路由器故障后自動切換至良好路由器繼續(xù)提供鏈路的問題，大大減少了單一鏈路設(shè)備故障時造成的網(wǎng)絡(luò)中斷時間。

2）Track技術(shù)，用于實現(xiàn)聯(lián)動功能[6]。包括應(yīng)用模塊、Track模塊和監(jiān)測模塊三個方面，模塊之間建立聯(lián)動項，檢測模塊檢測到事件后，Track模塊觸發(fā)應(yīng)用模塊執(zhí)行動作。

3）BFD與NQA

BFD（Bidirectional Forwarding Detection，雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測）[7]是快速故障檢測機制，可以快速檢測鏈路連通狀況[8]。

NQA（Network Quality Analyzer），網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析[9]。以發(fā)送網(wǎng)絡(luò)測試報文的方式，對性能、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及其質(zhì)量進行分析，提供時延、抖動、速率等參數(shù)。2.2傳輸策略原則

網(wǎng)絡(luò)傳輸控制性能研究中常考慮的主要原則有[10]：網(wǎng)絡(luò)的整體效率性能、服務(wù)質(zhì)量要求、公平性。（1）吞吐率盡可能高；（2）服務(wù)質(zhì)量QoS要求包括帶寬的合理分配，隊列的優(yōu)先等；（3）參照比例區(qū)分模型[11]，根據(jù)QoS需求，按合理比例對帶寬資源分配。

上應(yīng)用。由于IP地址規(guī)劃清晰，采用源地址目的地址做策略路由的方式實現(xiàn)分流。

以視頻應(yīng)用為例，將視頻應(yīng)用的地址段，或者主機地址，通過ACL建立匹配規(guī)則[13]來區(qū)分視頻應(yīng)用與非視頻應(yīng)用。在策略路由中選擇MSTP線路的對端路由器對應(yīng)對口IP作為路由網(wǎng)關(guān)。

3）雙鏈路的快速切換

在某一條廣域網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，快速的將網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)切換至另一條正常網(wǎng)絡(luò)，不至于對業(yè)務(wù)造成影響。

實現(xiàn)：在路由器中配置NQA和BFD，分別監(jiān)視對端路由器端口地址和本地端口。在各個靜態(tài)路由和策略路由中配置Track聯(lián)動，在NQA與BFD中定義監(jiān)視條件，考慮到路由器的資源，適當(dāng)放松偵測時隙至秒級。

分節(jié)點惠州與中心省局鏈路如下：

1）分節(jié)點（惠州）至中心（省局）方向：

①無故障：

視頻應(yīng)用：分節(jié)點5040à中心6608_2à中心6608_1àFireWallà中心Switch Aà中心Switch B。

非視頻應(yīng)用：分節(jié)點5040 -->中心6608_1 --> FireWall -->中心Switch A-->中心Switch B。

②演繹單鏈路故障

演繹途中MSTP鏈路故障：

視頻應(yīng)用：分節(jié)點5040 -->中心6608_1 --> FireWall -->中心Switch A-->中心Switch B。

非視頻應(yīng)用：分節(jié)點5040 -->中心6608_1 --> FireWall -->中心Switch A-->中心Switch B。

2）中心（省局）至分節(jié)點（惠州）方向：

①無故障

視頻應(yīng)用：中心Switch B -->中心Switch A --> FireWall -->中心6608_1 -->中心6608_2 -->分節(jié)點5040

非視頻應(yīng)用：中心Switch B -->中心Switch A --> FireWall -->中心6608_1 -->分節(jié)點5040

②演繹MPLS-BPN鏈路故障：

視頻應(yīng)用：中心Switch B -->中心Switch A --> FireWall -->中心6608_1 -->中心6608_2 -->分節(jié)點5040

非視頻應(yīng)用：中心Switch B -->中心Switch A --> FireWall -->中心6608_1 -->中心6608_2 -->分節(jié)點5040

效果測試

通過測試，確認策略配置的正確性和對網(wǎng)絡(luò)的連通性進行確認。包括硬件測試、網(wǎng)絡(luò)連通性測試、業(yè)務(wù)分流測試和鏈路冗余測試，其結(jié)果表明該文設(shè)計的傳輸策略能夠滿足實際業(yè)務(wù)需求，取得較好的效果。