環(huán)保護(hù)技術(shù)在寬帶城域網(wǎng)的應(yīng)用研究

趙鈞鋒

摘 要 隨著GPON光纖寬帶接入技術(shù)的普及，“三網(wǎng)融合”的深入，寬帶城域網(wǎng)不但要承載愈來愈高的流量，更要承載NGN、4G、IPTV等電信級的業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)承載能力、業(yè)務(wù)安全保證能力提出了更高的要求。文章對主要的環(huán)保護(hù)技術(shù)鏈路聚合技術(shù)、RRPP技術(shù)進(jìn)行了介紹，并對其在寬帶城域網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞 鏈路聚合；RRPP；寬帶城域網(wǎng)；應(yīng)用

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）181-0041-02

隨著國家“寬帶中國”戰(zhàn)略的實施，GPON光纖寬帶接入技術(shù)在城域網(wǎng)接入層的大規(guī)模應(yīng)用，百兆寬帶的普及，寬帶城域網(wǎng)將承載愈來愈高的流量。同時“三網(wǎng)融合”的深入，所有數(shù)據(jù)、語音、視頻等業(yè)務(wù)都需要在寬帶城域網(wǎng)上承載。電信級業(yè)務(wù)的承載要求寬帶城域網(wǎng)具備多業(yè)務(wù)的承載能力、端到端的QOS保證能力、業(yè)務(wù)的安全保證能力。

首先，寬帶城域網(wǎng)要能夠為不同的業(yè)務(wù)提供不同的端到端的服務(wù)質(zhì)量保證，在網(wǎng)絡(luò)骨干層構(gòu)建多業(yè)務(wù)平面，在網(wǎng)絡(luò)邊緣實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的感知，把業(yè)務(wù)引入到不同的承載平面，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的承載，嚴(yán)格保證NGN、4G、IPTV等實時性的多媒體業(yè)務(wù)對帶寬、時延、抖動和丟包率的要求。

其次，網(wǎng)絡(luò)要具備極高的業(yè)務(wù)安全保證能力，寬帶城域網(wǎng)需要提供端到端業(yè)務(wù)的安全性保障，防止非授權(quán)的訪問和非法入侵；能夠及時應(yīng)對病毒和黑客惡意發(fā)起的攻擊；可以支持MPLS VPN，對業(yè)務(wù)可進(jìn)行有效隔離，降低業(yè)務(wù)被盜用的可能性，讓高收益的NGN、IPTV、4G等電信級別業(yè)務(wù)不會受到低收益業(yè)務(wù)的不良干擾；網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到電信級的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)備和鏈路方面有一定的冗余備份空間，可對單點故障進(jìn)行消除，對于語音項目要求的50ms倒換需求能夠滿足。

為提高網(wǎng)絡(luò)的承載能力和安全保障能力，鏈路聚合技術(shù)和RRPP技術(shù)這兩種主要的環(huán)保護(hù)技術(shù)在寬帶城域網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 RRPP技術(shù)介紹

通常情況下二層網(wǎng)絡(luò)中對網(wǎng)絡(luò)可靠性采用的是STP協(xié)議。由IEEE開發(fā)的該協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議，在實際網(wǎng)絡(luò)工程中應(yīng)用十分普遍。但該協(xié)議也并不是絕對完全可靠的，實踐經(jīng)驗表明由于網(wǎng)絡(luò)大小方面存在限制，因此收斂時間很容易被網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌绊?。STP的收斂時間常為秒級，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)直徑較大時，其收斂時間將更長。盡管適用RSTP/MSTP可在一定程度上降低收斂時間，對于4G/NGN語音等高標(biāo)準(zhǔn)高要求的項目而言卻是仍難完全滿足。

2 RRPP基本原理

在各個域上的各個節(jié)點配置同樣的RRPP域ID及控制VLAN。各個域具備兩種類型的VLAN，一種是主控制VLAN，在其中傳播的是主環(huán)協(xié)議報文；另外一種是子控制VLAN，在其中傳播的是子環(huán)協(xié)議報文。而在主環(huán)節(jié)點上的RRPP端口，會在加入主控制VLAN的同時還加入子控制VLAN，但在子環(huán)上的RRPP端口，加入的僅僅只有子控制VLAN。子環(huán)的協(xié)議報文在主環(huán)中會被當(dāng)作數(shù)據(jù)報文進(jìn)行處理，和數(shù)據(jù)報文一起同步阻塞或放開。

3 鏈路聚合技術(shù)、RRPP技術(shù)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 鏈路聚合技術(shù)的典型應(yīng)用

在寬帶城域網(wǎng)建設(shè)優(yōu)化中核心層路由器與匯聚層BAS之間、匯聚層與BAS與匯聚層交換機(jī)之間、接入層交換機(jī)與OLT的上行多用到鏈路聚合技術(shù)，用于增加網(wǎng)路帶寬與提高網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性。

從圖1中可以看出每一臺匯聚層BAS均分別通過2條GE鏈路上聯(lián)至2臺核心層路由器，每一臺匯聚交換機(jī)均分別通過2條GE鏈路上聯(lián)至2臺匯聚層BAS，而接入層OLT、交換機(jī)均通過2條GE鏈路上聯(lián)至1臺匯聚層交換機(jī)。充分利用了鏈路聚合技術(shù)實現(xiàn)不同層次設(shè)備間帶寬提升與冗余備份，對于聚合組中單鏈路故障可以實現(xiàn)毫米級的快速倒換和用戶的無感知的。在實際應(yīng)用中設(shè)備間的鏈路往往不止2條，一般為保證鏈路聚合組中某條鏈路中斷、剩余鏈路在網(wǎng)絡(luò)高峰時不發(fā)生擁塞，總鏈路峰值利用率控制在60%以內(nèi)，當(dāng)達(dá)到預(yù)警線需要擴(kuò)容時，將新增鏈路加入既有聚合組中即可輕松實現(xiàn)帶寬擴(kuò)容。

3.2 鏈路聚合技術(shù)應(yīng)用需要注意的事項

3.3 鏈路聚合組啟用動態(tài)LACP協(xié)議

當(dāng)鏈路聚合組中某條鏈路單纖中斷時，一側(cè)端口DOWN、一側(cè)端口UP，端口DOWN的一側(cè)鏈路會退出聚合組，如果采用靜態(tài)Trunk就無法通告給對端設(shè)備，對端端口將仍在聚合組中，將會造成流經(jīng)該鏈路的業(yè)務(wù)不通、甚至影響該鏈路聚合組的所有業(yè)務(wù)，所以只要是鏈路聚合就一定要啟用動態(tài)LACP協(xié)議，這樣雙方設(shè)備就可以對端口加入或退出某個動態(tài)聚合組達(dá)成一致，有效避免單纖中斷造成的網(wǎng)絡(luò)故障。

3.4 RRPP技術(shù)的典型應(yīng)用

在寬帶城域網(wǎng)建設(shè)優(yōu)化中由于縣區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點多、距離遠(yuǎn)，不適合采用鏈路聚合技術(shù)將鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點交換機(jī)直掛縣匯聚交換機(jī)，而是采用RRPP技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在環(huán)網(wǎng)狀態(tài)下進(jìn)行迅速的故障檢測以及倒換工作，使其不僅能夠為多種項目提供高帶寬，還能夠盡可能減少業(yè)務(wù)中斷情況的發(fā)生。綜合考慮各個節(jié)點間業(yè)務(wù)量大小、單環(huán)節(jié)點數(shù)目、所處地理情況等因素，采用雙層相交環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)匯聚節(jié)點與縣公司匯聚節(jié)點組成主環(huán)網(wǎng)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)匯聚節(jié)點與該鄉(xiāng)鎮(zhèn)主環(huán)節(jié)點組成子環(huán)網(wǎng)。

從圖2可以看出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲杏袃蓚€及兩個以上的環(huán)。但是各個環(huán)之間只有一個公共節(jié)點。此時要求每個環(huán)屬于不通的RRPP域。主環(huán)網(wǎng)節(jié)點1位于縣公司匯聚機(jī)房、部署1臺華為QuidwayS9306交換機(jī)，其他主環(huán)網(wǎng)節(jié)點位于該縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)匯聚機(jī)房、各部署1臺華為QuidwayS9303交換機(jī)，主環(huán)網(wǎng)節(jié)點交換機(jī)間通過10GE鏈路互聯(lián)；以該鄉(xiāng)鎮(zhèn)匯聚機(jī)房為公共節(jié)點，與鄉(xiāng)鎮(zhèn)下面節(jié)點組建子環(huán)，子環(huán)網(wǎng)節(jié)點各部署1臺華為QuidwayS5328C交換機(jī)，次環(huán)網(wǎng)節(jié)點交換機(jī)間通過GE鏈路互聯(lián)。實際應(yīng)用中遠(yuǎn)比次復(fù)雜，根據(jù)區(qū)域行政劃分、節(jié)點數(shù)量多少，主環(huán)網(wǎng)、子環(huán)網(wǎng)往往不止一個，環(huán)網(wǎng)中的節(jié)點數(shù)量也不固定，但任一主環(huán)網(wǎng)、子環(huán)網(wǎng)中任一節(jié)點都可下掛OLT，為保障鏈路可靠性，OLT均要雙GE上行。

4 結(jié)論

在實際應(yīng)用中，鏈路聚合、RRPP等環(huán)保護(hù)技術(shù)往往混合應(yīng)用，同時與OTN、PTN傳輸技術(shù)相結(jié)合，使寬帶城域網(wǎng)具備多業(yè)務(wù)的承載能力、端到端的QOS保證能力、業(yè)務(wù)的安全保證能力，使電信運(yùn)營商能夠為用戶提供優(yōu)質(zhì)高速的互聯(lián)網(wǎng)、語音、IPTV服務(wù)，達(dá)到國家“寬帶中國”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

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