淺析VOIP地空通信網(wǎng)異地共享測試中遇見的網(wǎng)絡(luò)中斷問題

王薊寧

摘要：天府國際機(jī)場順利建成后，計(jì)劃以天府機(jī)場、終端區(qū)為實(shí)驗(yàn)場所對VOIP地空通信設(shè)備異地共享進(jìn)行測試。在測試過程中，將天府機(jī)場、終端區(qū)地空通信網(wǎng)絡(luò)互連后，發(fā)現(xiàn)部分臺站監(jiān)控中斷、異地VOIP無法連接等問題。通過對地空通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初步檢查分析，查明了問題原因，為今后多地網(wǎng)絡(luò)互連積累了經(jīng)驗(yàn)，提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地空通信;生命樹;GPS時(shí)鐘;

引言

VOIP地空通信網(wǎng)是民航的發(fā)展趨勢之一，天府機(jī)場建成后成都的兩場四地為測試該網(wǎng)絡(luò)異地共享提供了契機(jī)，通過測試可以為今后西南四地互連積累經(jīng)驗(yàn)，提供數(shù)據(jù)支撐。

1、成都地空通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

目前天府航管小區(qū)機(jī)房采用兩臺華為交換機(jī)堆疊作為核心設(shè)備，航管小區(qū)機(jī)房中相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)直接接入核心交換機(jī);天府機(jī)場有兩個(gè)塔臺，每個(gè)塔臺有兩臺接入交換機(jī)，兩臺交換機(jī)以主備方式分別由單鏈路連接到航管小區(qū)核心交換機(jī)。終端區(qū)機(jī)房和天府航管小區(qū)機(jī)房類似，由兩臺華為交換機(jī)堆疊作為核心設(shè)備，終端區(qū)機(jī)房中相關(guān)業(yè)務(wù)直接接入核心交換機(jī);終端應(yīng)急區(qū)、雙流航管小區(qū)等其他區(qū)域的業(yè)務(wù)，分別有兩臺接入交換機(jī)，兩臺交換機(jī)以主備方式分別由單鏈路連接到終端區(qū)機(jī)房核心交換機(jī)。天府航管小區(qū)機(jī)房核心和終端區(qū)機(jī)房核心，計(jì)劃用雙鏈路連接，因連通時(shí)業(yè)務(wù)異常，暫時(shí)處于斷開狀態(tài)。

目前以航管小區(qū)、終端區(qū)機(jī)房為中心形成的兩部分網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，仍然是典型的二層交換式網(wǎng)絡(luò)，所有交換機(jī)上根據(jù)不同的業(yè)務(wù)劃分了多個(gè)VLAN。以天府航管小區(qū)機(jī)房為例，將不同業(yè)務(wù)網(wǎng)段的三層IP網(wǎng)關(guān)配置在核心交換機(jī)上，來實(shí)現(xiàn)該機(jī)房和其他區(qū)域的終端網(wǎng)絡(luò)三層路由通信。終端區(qū)機(jī)房情況相同。

如果要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)房之間以及所連業(yè)務(wù)的連通，僅依靠VLAN劃分會有很多問題，這也是現(xiàn)在兩個(gè)機(jī)房連通時(shí)業(yè)務(wù)異常的主要原因。

另外，除了地空通信中的業(yè)務(wù)網(wǎng)段地址，在網(wǎng)絡(luò)中因?yàn)橛蠫PS時(shí)鐘同步的需求，地空通信網(wǎng)絡(luò)與時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)連接在了一起，同時(shí)監(jiān)視專業(yè)相關(guān)設(shè)備也同樣在時(shí)鐘同步交換機(jī)上獲取時(shí)鐘信號。

2、網(wǎng)絡(luò)問題原因分析

2.1生成樹問題

原計(jì)劃將兩個(gè)機(jī)房業(yè)務(wù)連通進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)中的生成樹協(xié)議較為混亂，這給網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、流量轉(zhuǎn)發(fā)造成了問題。

1）天府航管小區(qū)生成樹：

天府航管小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，核心交換機(jī)連接了GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)，GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)連接為更為復(fù)雜的其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的生成樹根橋位于終端區(qū)機(jī)房中的一臺交換機(jī)上。交換機(jī)GPS-B連接核心交換機(jī)的接口被阻塞。

2）終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)生成樹：

終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，核心交換機(jī)也連接了GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)，終端區(qū)網(wǎng)絡(luò)的生成樹根橋在交換機(jī)上。終端區(qū)核心交換機(jī)連接GPS-B的接口被阻塞。

3）綜上所述，兩個(gè)機(jī)房中的地空通信網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)闆]有合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，導(dǎo)致生成樹根橋位置不合理。加之地空通信網(wǎng)絡(luò)和GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)連接，上面網(wǎng)絡(luò)中還有眾多和GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)連接的交換機(jī)未畫出，網(wǎng)絡(luò)連接非常復(fù)雜，生成樹路徑由自動選擇也不合理，網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致故障排查困難等問題。

目前網(wǎng)絡(luò)由航管小區(qū)、終端區(qū)兩個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，連通2個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)時(shí)存在業(yè)務(wù)異常。經(jīng)過排查，2個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)有各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，有各自的IP地址段和VLAN規(guī)劃。當(dāng)通過二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連通時(shí)，由于生成樹協(xié)議、VLAN未統(tǒng)一規(guī)劃，易產(chǎn)生連通異常問題。

3、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具體措施

3.1生成樹優(yōu)化

當(dāng)前地空通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行多區(qū)域生成樹協(xié)議，且和GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)連接在一起，時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)又與其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)連接，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并沒有對生成樹進(jìn)行規(guī)劃，也沒有生成樹的保護(hù)機(jī)制。

1）對地空通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生成樹規(guī)劃，兩個(gè)核心機(jī)房分別運(yùn)行生成樹協(xié)議;

2）多區(qū)域生成樹協(xié)議適用于多區(qū)域復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，建議用快速生成樹協(xié)議取代;

3）把地空通信網(wǎng)絡(luò)和時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)的生成樹隔離開，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰化，減少網(wǎng)絡(luò)半徑，減少網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)重新計(jì)算生成樹的概率，縮短網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間為秒級;

4）規(guī)劃地空通信網(wǎng)絡(luò)中的核心交換機(jī)作為生成樹的根橋，并通過設(shè)置根橋保護(hù)，配置邊緣端口等方式，保證生成樹的穩(wěn)定性。

3.2路由規(guī)劃

目前通信網(wǎng)絡(luò)中未運(yùn)行路由協(xié)議，依靠把網(wǎng)關(guān)配置在同一臺交換機(jī)的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較大的時(shí)候，就會出現(xiàn)通信故障，這也是目前兩個(gè)機(jī)房連通時(shí)出現(xiàn)故障的一個(gè)因素;另外網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大以后將導(dǎo)致無法有效管理，故障排查也變得異常困難。

建議兩個(gè)機(jī)房核心交換機(jī)分別作為各自網(wǎng)關(guān)，兩個(gè)機(jī)房之間及與其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，采用路由協(xié)議，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及路由網(wǎng)段數(shù)量綜合評估采用靜態(tài)路由或動態(tài)路由。靜態(tài)路由協(xié)議適用于小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)使用，路由需要手工添加，路由可控性較強(qiáng);動態(tài)路由適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，能夠自動計(jì)算網(wǎng)絡(luò)最佳轉(zhuǎn)發(fā)路徑，免于人工干預(yù)，為網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)提供便利。

3.3其他方面措施

1）交換機(jī)未開啟遠(yuǎn)程登錄

目前交換機(jī)設(shè)備未開啟遠(yuǎn)程管理功能，為了網(wǎng)絡(luò)管理和排查故障，建議開啟交換機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程登錄功能，采用安全的SSH連接，同時(shí)配置交換機(jī)設(shè)備訪問控制策略，既保證安全，也方便遠(yuǎn)程管理。

2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)

成都作為民航空管區(qū)域中心，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大。網(wǎng)管系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源、業(yè)務(wù)、用戶的統(tǒng)一管理以及實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動。網(wǎng)管系統(tǒng)即類似于內(nèi)話、電臺的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)設(shè)備、鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)作為IT基礎(chǔ)設(shè)施，是所有上層應(yīng)用系統(tǒng)的底座，沒有基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，上層應(yīng)用系統(tǒng)將無從談起。因此，通過網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控也是十分必要的。

4. 下一步工作計(jì)劃及展望

目前，地空通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)視數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)在GPS時(shí)鐘數(shù)據(jù)交換機(jī)，雖然該交換機(jī)上地空通信相關(guān)設(shè)備接口和監(jiān)視數(shù)據(jù)相關(guān)接口進(jìn)行了VLAN劃分，可以隔離地空通信設(shè)備和監(jiān)視設(shè)備之間的數(shù)據(jù)互通，但通過該交換機(jī)連接的設(shè)備仍然屬于同一個(gè)生成樹下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，需要重新計(jì)算生成樹時(shí)，計(jì)算過程中出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)不可用情況仍然會波及到相關(guān)的監(jiān)視設(shè)備。

為保證測試過程安全可控，對運(yùn)行不造成影響，首先要將地空通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)視數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)隔離。建議GPS時(shí)鐘服務(wù)器對于不同業(yè)務(wù)類型使用多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)卡進(jìn)行時(shí)鐘信號分發(fā)。下一步將天府機(jī)場與重慶分局進(jìn)行互聯(lián)測試時(shí)也使用同樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)隔離。

在地空通信信號逐步由模擬信號轉(zhuǎn)向VOIP的過程中，天府機(jī)場、終端區(qū)是首次建立起了一套地空通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，在監(jiān)視信號數(shù)據(jù)越來越多的由串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為IP數(shù)據(jù)的趨勢下，監(jiān)視數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也越來越大，需要管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備越來越多。而目前缺乏有效的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理手段、技術(shù)人員也普遍缺乏網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)知識。希望將來在成都四地建設(shè)網(wǎng)管系統(tǒng)，對所轄生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，可以大幅度提升網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問題的處置能力，并逐步培養(yǎng)技術(shù)人員網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識，為西南地空通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《民用航空空中交通管制服務(wù)地空通信設(shè)備配置第1部分》：語音通信（MH/T4028.1-2010）.

[2] 王熠 VoIP技術(shù)在民航VHF通信系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用.通信設(shè)計(jì)與應(yīng)用.2016.5.

[3] 彭冠宇 北京大興國際機(jī)場內(nèi)話系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目新技術(shù)應(yīng)用.空中交通.2020.9.

[4] 王麗 生成樹協(xié)議與交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的研究. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2016.2.