試論IP城域網(wǎng)BRAS組網(wǎng)可靠性及應(yīng)用

彭國(guó)鋒

摘要：IP城域網(wǎng)作為三網(wǎng)融合的基礎(chǔ)性平臺(tái)，其在固網(wǎng)寬帶建建設(shè)中占據(jù)著重要地位，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，BRAS作為IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層中管理用戶及流量的核心設(shè)備，其可靠性設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)高質(zhì)量的重要保證，是保證電信級(jí)業(yè)務(wù)能力、提高服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。本文將在分析BRAS組網(wǎng)可靠性影響因素及要求的基礎(chǔ)上，探討B(tài)RAS設(shè)備內(nèi)可靠性、設(shè)備間可靠性及鏈路可靠性，并結(jié)合實(shí)際案例作出進(jìn)一步的分析。

關(guān)鍵詞：IP城域網(wǎng)；BRAS組網(wǎng)；可靠性

依照中國(guó)電信集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的指導(dǎo)意見，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)的大容量、少節(jié)點(diǎn)、寬帶接入網(wǎng)廣覆蓋。城域骨干網(wǎng)是業(yè)務(wù)控制點(diǎn)及控制點(diǎn)以上的城域網(wǎng)核心路由器組成的三層路由網(wǎng)絡(luò)，劃分為核心層和業(yè)務(wù)接入控制層兩層，核心層由核心路由器組成，提供IP城域網(wǎng)到國(guó)干、省干的出口，業(yè)務(wù)接入控制層由接入服務(wù)器（BRAS）與業(yè)務(wù)路由器（SR）兩種業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)設(shè)備組成，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)接入與控制。BRAS設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)IP/ATM寬帶接入網(wǎng)關(guān)、組播網(wǎng)關(guān)功能。比如：PPPOE及IPOE的接入，實(shí)現(xiàn)組播、VPN等多種業(yè)務(wù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)相應(yīng)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效控制，涉及用戶認(rèn)證和計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)安全、流量控制、服務(wù)質(zhì)量（QOS）的實(shí)現(xiàn)等。傳統(tǒng)PSTN/CATV網(wǎng)絡(luò)正在向IP網(wǎng)絡(luò)遷移，IP網(wǎng)絡(luò)將承載越來越多的業(yè)務(wù)。分析IP城域網(wǎng)BRAS組網(wǎng)的可靠性對(duì)促進(jìn)BRAS組網(wǎng)可靠性建設(shè)具有非常重要的意義。

1、BRAS組網(wǎng)的可靠性分析

1.1可靠性影響因素

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速普及和應(yīng)用的日益深入，各種增值業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上得到了廣泛部署，網(wǎng)絡(luò)帶寬也以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)短時(shí)間的中斷就可能影響大量業(yè)務(wù)，造成重大損失。BRAS作為業(yè)務(wù)承載主體的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)單元，組網(wǎng)可靠性因此也成為關(guān)注的焦點(diǎn)，可靠性問題可歸結(jié)為三大方面：①系統(tǒng)及硬件的可靠性，例如BRAS主控板、接口板損壞、電源模塊、風(fēng)扇模塊損壞等，這些問題都可能會(huì)造成設(shè)備宕機(jī)。②IP網(wǎng)絡(luò)的可靠性，例如BRAS上下行鏈路所在的端口或業(yè)務(wù)板出現(xiàn)故障，上下行鏈路所在的傳輸系統(tǒng)或纜線損壞導(dǎo)致的鏈路中斷，核心路由器、匯聚交換機(jī)與BRAS連接的端口故障或設(shè)備停機(jī)等。③軟件可靠性，例如具備虛擬化的功能。而BRAS熱備技術(shù)的不完善、匯聚交換機(jī)/OLT設(shè)備智聯(lián)BRAS鏈路的不完全實(shí)現(xiàn)、光線引起的單通故障等也是影響B(tài)RAS組網(wǎng)可靠性的因素。

1.2網(wǎng)絡(luò)對(duì)BRAS組網(wǎng)的可靠性要求

網(wǎng)絡(luò)對(duì)BRAS組網(wǎng)的可靠性要求主要體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備可靠性、IP網(wǎng)絡(luò)可靠性及業(yè)務(wù)可靠性的高要求上，其可靠性逐級(jí)上升。組網(wǎng)建設(shè)原則如下：①根據(jù)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀或業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，接入邊緣層接入節(jié)點(diǎn)時(shí)采用冗余設(shè)備設(shè)置，分別與匯聚節(jié)點(diǎn)相連。匯聚層設(shè)備雙歸到上層單點(diǎn)多設(shè)備或多點(diǎn)。匯聚層與核心層設(shè)備可以視情況合理設(shè)置。核心層設(shè)備采用全互連或半互連，大流量?jī)牲c(diǎn)一條可達(dá)。②同層內(nèi)盡量多互聯(lián)，單點(diǎn)考慮多設(shè)備。③下層雙歸或是多歸到上層多個(gè)設(shè)備的單點(diǎn)上或多點(diǎn)上。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的高要求主要體現(xiàn)在當(dāng)BRAS設(shè)備的上、下行鏈路的某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可自行啟用網(wǎng)絡(luò)自愈技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)，將數(shù)據(jù)流失造成的損失降到最小。

對(duì)業(yè)務(wù)可靠性的高要求主要體現(xiàn)在當(dāng)BRAS設(shè)備的某節(jié)點(diǎn)或鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，用戶流量可切換到備份單板或設(shè)備上。用戶信息可同步到備份單板或設(shè)備上，保證了用戶業(yè)務(wù)不會(huì)出現(xiàn)中斷。

2、BRAS組網(wǎng)的建設(shè)分析

2.1設(shè)備內(nèi)可靠性

BRAS設(shè)備內(nèi)的可靠性依賴于符合電信級(jí)可靠性要求的產(chǎn)品，對(duì)于設(shè)備自身的故障。應(yīng)利用設(shè)備自身所具備的主控單元、交換網(wǎng)板、電源以及風(fēng)扇系統(tǒng)均采用冗余熱備份設(shè)計(jì)；主控單元倒換過程中，在線用戶不掉線，業(yè)務(wù)不中斷；所有板卡可進(jìn)行熱插拔，電氣隔離、防雷、抗電磁屏蔽能力較強(qiáng)；能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，為設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可靠性、業(yè)務(wù)可靠性提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2設(shè)備間可靠性

2.2.1N+I備份方式

N+I備份方式下BRAS設(shè)備一般處于空負(fù)荷狀態(tài)，設(shè)備上行端口連接IP城域網(wǎng)的核心路由，下行端口配置自適應(yīng)狀態(tài)。通常采用大二層技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶VLAN透?jìng)鞯紹RAS備份設(shè)備上。當(dāng)全網(wǎng)發(fā)生BRAS設(shè)備故障時(shí)，人工干預(yù)通過二層物理鏈路將業(yè)務(wù)通達(dá)備份設(shè)備上。N+I備份方式可實(shí)現(xiàn)設(shè)備與業(yè)務(wù)的冷備份，通過在匯聚交換機(jī)與備份BRAS之間開通保障業(yè)務(wù)承載的二層鏈路方式來進(jìn)行實(shí)施。

2.2.2雙機(jī)備份方式

雙機(jī)備份方式分為l+1冷備份、1+l溫備份和1：l熱備份三種方式，其中1+1冷備份與N+I備份相同。采用這種備份方式時(shí)，全網(wǎng)對(duì)備份容量的需求較大，成本較高，僅能實(shí)現(xiàn)設(shè)備與業(yè)務(wù)的冷備份，不具備較高的可實(shí)施性。

1+l溫備份通過設(shè)定設(shè)備對(duì)用戶接入請(qǐng)求的響應(yīng)延時(shí)，優(yōu)選一個(gè)設(shè)備為主用接入設(shè)備，另一設(shè)備為備用接入設(shè)備。根據(jù)多種策略（用戶MAC、VLAN、端口等）設(shè)定響應(yīng)速度，切換過程中，用戶業(yè)務(wù)中斷，用戶終端需要重新?lián)芴?hào)或復(fù)位。

1：l熱備份通過多個(gè)設(shè)備上的多個(gè)接口加入同一個(gè)備份組，主備之間啟用VRRP協(xié)議，協(xié)商出主備接口。用戶從主設(shè)備上線，主設(shè)備把用戶IPSession信息（IP、MAC、VLAN等）通過VRRP協(xié)議到備用設(shè)備。主設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，則切換到備用設(shè)備，用戶無感知，借助BFD檢測(cè)機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)50毫秒故障檢測(cè)和倒換。

從N+l備份方式到雙機(jī)1：l熱備份，其組網(wǎng)的可靠程度逐級(jí)增強(qiáng)，相對(duì)于N+1備份方式，1：1熱備份雖然造價(jià)較高，實(shí)現(xiàn)較為困難，但其可靠性更高，適用于用戶高要求或業(yè)務(wù)承栽能力要求較高的情況，選擇1：1熱備份時(shí)，應(yīng)盡量選擇跨局址同一廠家生產(chǎn)的BRAS設(shè)備進(jìn)行備份，避免不同廠家之間的1：1熱備份。

2.2.3VLAN透?jìng)骷夹g(shù)

VLAN雙透技術(shù)是將一臺(tái)匯聚交換機(jī)與兩臺(tái)或多臺(tái)BRAS連接。并向連接BRAS端口透?jìng)飨嗤腜VLAN，以達(dá)到備份效果，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，無需人工干預(yù)，用戶可自行由另一臺(tái)BRAS承接。但其覆蓋用戶較少，鏈路利用率不高。VLAN分離透?jìng)骷夹g(shù)可透?jìng)鞑煌腜VLAN，覆蓋用戶多，流量分布均勻，用戶定位準(zhǔn)確，但發(fā)生故障時(shí)只能通過人工干預(yù)，不能自動(dòng)進(jìn)行切換。

2.3鏈路可靠性

鏈路分為上、下行鏈路。上行鏈路中盡量保證同一局向的中繼電路通過不同光纜物理路由，傳輸系統(tǒng)接兩臺(tái)核心路由器。BRAS設(shè)備與核心路由器之間運(yùn)行IS-IS動(dòng)態(tài)協(xié)議，并支持BFD+FRR（快速重路由）技術(shù)。當(dāng)上行端口出現(xiàn)故障時(shí)，BFD檢測(cè)到故障后，啟用FRR機(jī)制，完成切換，降低用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的損失。

下行鏈路包括BRAS和匯聚交換機(jī)鏈路，支持VRRP和BFD技術(shù)。當(dāng)匯聚交換機(jī)向多臺(tái)BRAS設(shè)備開通多條物理鏈路時(shí)，應(yīng)將BRAS設(shè)備及交換機(jī)的端口放置在不同槽位板卡上。

3、結(jié)語

寬帶IP城域網(wǎng)是基于IP/ATM的寬帶信息網(wǎng)絡(luò)，是建設(shè)一個(gè)面向新世紀(jì)的、綜合承載各類多媒體業(yè)務(wù)的、安全穩(wěn)定的電信運(yùn)營(yíng)級(jí)基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，其對(duì)BRAS組網(wǎng)的可靠性也是要求越來越高。本文通過對(duì)BRAS組網(wǎng)可靠性影響因素及要求的分析，為BRAS組網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)而分析了設(shè)備內(nèi)、設(shè)備間及鏈路可靠性，并將其應(yīng)用到實(shí)際案例中。實(shí)現(xiàn)BRAS組網(wǎng)的高可靠性設(shè)計(jì)，提高BRAS組網(wǎng)的可靠性是保證用戶業(yè)務(wù)順利開展、提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。在IP城域網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中占據(jù)著重要地位，應(yīng)給予高度重視，不斷提高BRAS組網(wǎng)可靠性。

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