傳輸網(wǎng)承載大客戶業(yè)務的組網(wǎng)技術(shù)分析研究

摘要：近年來，運營商競爭愈演愈烈，政企客戶作為各大運營商業(yè)務重要的的收入來源和客戶資源，成為各家爭奪的焦點。隨著客戶需求多樣性、大容量、保護性的變化，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這些新的技術(shù)客戶的要求越來越多，這些新興的業(yè)務需求對運營商的網(wǎng)絡支撐提出了更大挑戰(zhàn)。本文基于智慧醫(yī)療專線接入的建設需要，介紹了MSTP、IPRAN網(wǎng)絡的特點和關(guān)鍵技術(shù)，從骨干層、匯聚層、接入層等幾個層面，闡述了基于MSTP網(wǎng)、IP RAN網(wǎng)承載智慧醫(yī)療大客戶專線接入建設思路與規(guī)劃方法，通過咸陽地區(qū)現(xiàn)有兩張傳輸網(wǎng)絡的整合實現(xiàn)本次智慧醫(yī)療客戶業(yè)務的承載，利用兩張網(wǎng)絡各自的優(yōu)勢快速實現(xiàn)該局大客戶業(yè)務傳送的高要求，成為本次項目急需解決的問題。

關(guān)鍵詞：MSTP網(wǎng)絡；IPRAN網(wǎng)絡； MPLS；以太網(wǎng)專線 ;OAM 管理

一、業(yè)務現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)分析

為推進智慧城市建設，咸陽市政府以市民電子健康信息為基礎，創(chuàng)新管理和服務手段，提升便民服務水平，改善群眾就醫(yī)感受，推動醫(yī)療衛(wèi)生管理和服務向集約化、互聯(lián)網(wǎng)化、整體化方向滿足業(yè)務的快速、靈活接入?？紤]投資回收和技術(shù)成熟的過渡期，MSTP承載網(wǎng)絡在短時間內(nèi)不可能會完全退出。目前MSTP網(wǎng)絡主要用于承載安全隔離性要求高、高ARUP值的政企專線業(yè)務。本文以咸陽市政府智慧醫(yī)療客戶接入項目為例進行研究，如何充分利用現(xiàn)有MSTP網(wǎng)絡和IPRAN網(wǎng)絡實現(xiàn)業(yè)務快速接入，對于在新形勢下，滿足多元化、高品質(zhì)以及大帶寬的業(yè)務接入的需求具有一定的指導意義。

（一）MSTP及IPRAN技術(shù)簡介

1. MSTP即多業(yè)務傳送平臺技術(shù)，是一種基于SDH技術(shù)的解決方案，MSTP增加了FE、GE、ATM等業(yè)務接口，解決了數(shù)據(jù)業(yè)務的傳送需求，在設備內(nèi)部通過對多個2M時隙捆綁，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)業(yè)務帶寬的保證，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)MSTP技術(shù)，具備了廣泛的帶寬和更強的動態(tài)帶寬分配能力，同時具備統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理平臺，加快了業(yè)務的提供速度，改進網(wǎng)絡的擴展性，降低運營維護成本。

其相應的特點有：繼承了SDH技術(shù)的諸多優(yōu)點，支持多種協(xié)議和物理接口，提供集成的數(shù)字交叉連接功能，有豐富的OAM管理功能，支持并對SDH各開銷的配置管理，以及告警和性能檢測功能，支持誤碼檢測，向著下一代傳送網(wǎng)的方面發(fā)展。

2. IPRAN（IP Radio Access Network）是一種IP的無線接入網(wǎng)技術(shù)。用于在城域匯聚/核心層采用IP/MPLS技術(shù)，它結(jié)合了SDH的可靠性和IP網(wǎng)絡的靈活性，是針對網(wǎng)絡的IP化基站回傳場景優(yōu)化定制的整體解決方案。近年來，網(wǎng)絡IP化已成為運營商網(wǎng)絡發(fā)展中最突出的趨勢之一，而移動承載網(wǎng)絡的IP化則是其中重要的組成部分。在此背景下，傳統(tǒng)方案已無法滿足未來數(shù)據(jù)運輸?shù)男枨螅虼?，IPRAN作為解決無線接入IP化最直接的方式被提出并大規(guī)模應用。近年來，隨著客戶專線接入的需求的不斷增加，IPRAN網(wǎng)因為其組網(wǎng)設備多樣化、接口豐富、保護性和網(wǎng)絡管理能力強等特點，被各運營商廣泛用于接入大客戶專線。

（二）以太網(wǎng)專線技術(shù)

以太網(wǎng)專線是一種基于以太網(wǎng)技術(shù)的國際數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，這種服務通常適用于需要大量數(shù)據(jù)傳輸和實時應用的場合，例如視頻會議、云計算等等，相比于公共互聯(lián)網(wǎng)，以太網(wǎng)專線可以提供更穩(wěn)定的和可控的帶寬。以太網(wǎng)專線業(yè)務提供明確的帶寬保證，這點可確?？蛻粼诟叻鍟r段也能獲得穩(wěn)定的帶寬資源，與共享帶寬的服務不同，以太網(wǎng)業(yè)務為客戶提供獨享的寬帶資源，避免了因其他用戶流量波動而影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，從源點到目的地全程專線服務，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，以太網(wǎng)專線業(yè)務服務通常支持多種速率和配置選項，以滿足不同用戶的需求，通過業(yè)務的優(yōu)先級設置和流量管理功能，確保關(guān)鍵業(yè)務數(shù)據(jù)得到優(yōu)先處理。以太網(wǎng)專線技術(shù)具有豐富的QOS特性，端到端的帶寬保證和最低的處理時延。在傳輸過程中的每一個環(huán)節(jié)的通信質(zhì)量、延時、帶寬等都是可以預知的，MSTP設備的大客戶專線繼承了SDH豐富的OAM管理功能，支持對SDH各開銷的配置管理，以及告警和性能檢測功能，支持誤碼檢測，以太網(wǎng)專線技術(shù)廣泛應用于教育城域網(wǎng)，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡互聯(lián)等場景，可以實現(xiàn)高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，滿足不同業(yè)務的需求。

二、業(yè)務需求及組網(wǎng)方案

（一）需求簡介

智慧醫(yī)療系統(tǒng)架構(gòu)的實現(xiàn)，需要接入多家市級醫(yī)療機構(gòu)、衛(wèi)生機構(gòu)和相關(guān)部門。根據(jù)本次項目的統(tǒng)計，需要接入的基層醫(yī)療機構(gòu)有282所、村級衛(wèi)生室和普通門診有4064個。接入帶寬為100M的智慧醫(yī)療專線數(shù)量為48條，其中市區(qū)14條、三原縣4條、其余縣各為3條。接入帶寬為20M的智慧醫(yī)療專線數(shù)量為224條。

（二）規(guī)劃原則

現(xiàn)有的MSTP網(wǎng)絡已經(jīng)無法滿足高于10M帶寬業(yè)務的市場需求。 尤其是難以滿足日益增加的100M以上帶寬業(yè)務的需求，這些大的帶寬就需要IP RAN網(wǎng)絡來承載 。因此，結(jié)合當前咸陽市政府智慧醫(yī)療網(wǎng)絡現(xiàn)狀，制定了符合客觀硬件功能所具備的條件，同時，能夠最大限度滿足客戶快速建網(wǎng)需求的合理有效的建設方案，咸陽市政府智慧醫(yī)療專線接入建設應遵循以下原則：

1.充分挖掘、利用現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，不斷優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)絡利用率，減少投資。

2. IP RAN網(wǎng)絡除承載移動網(wǎng)業(yè)務以外，要滿足專線接入需求。應當積極探索和總結(jié)IP RAN承載專線的組網(wǎng)方案及與MSTP融合的組網(wǎng)方案，充分利用MSTP網(wǎng)絡資源，快速實現(xiàn)客戶業(yè)務的接入。

3.方案應充分考慮給出政企專線業(yè)務MSTP和IPRAN都承載的方案。

4.優(yōu)先滿足智慧醫(yī)療專線一期業(yè)務的快速接入。方案應當適度超前，滿足未來1—2年本地范圍內(nèi)“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務的接入，同時推進IPRAN網(wǎng)絡融合承載業(yè)務的有效嘗試。

（三）組網(wǎng)方案

維護人員針對咸陽市區(qū)，市、縣、區(qū)級三級醫(yī)療機構(gòu)和公共衛(wèi)生服務機構(gòu)的無線接入方案，規(guī)劃采用IPRAN/MSTP網(wǎng)絡完成專線接入。其中市、縣級醫(yī)療機構(gòu)帶寬100M，區(qū)級醫(yī)療機構(gòu)和公共衛(wèi)生服務機構(gòu)帶寬20M。各接入單位及用戶通過CA進行訪問控制，實現(xiàn)全市各級醫(yī)療衛(wèi)生服務機構(gòu)、衛(wèi)生行政管理機構(gòu)、公共衛(wèi)生機構(gòu)等單位的安全互聯(lián)互通和信息共享。最終組網(wǎng)方式如圖1。

（四）基于IP RAN網(wǎng)絡的智慧醫(yī)療專線接入方案

IP RAN網(wǎng)絡技術(shù)可以滿足中國聯(lián)通政企大客戶點對點的各種帶寬的專線業(yè)務需求，網(wǎng)絡可提供靈活的業(yè)務接入，滿足大客戶所需的高保護性、帶寬靈活及端到端的業(yè)務運行質(zhì)量保障能力。

IP RAN 網(wǎng)管是指用于管理和維護的IPRUN網(wǎng)絡的軟件系統(tǒng)。IPRUN網(wǎng)管的主要職責是確保網(wǎng)絡的運行安全，及時發(fā)現(xiàn)和解決網(wǎng)絡故障，以及優(yōu)化網(wǎng)絡性能。

（五）MSTP和IPRAN網(wǎng)絡的混合組網(wǎng)承載業(yè)務分析

由于本地區(qū)MSTP 網(wǎng)絡二級匯聚點和中繼層的資源已飽和，或者SDH單一站點和IPRAN單一站點具備的網(wǎng)絡資源例如容量、纖芯、容量等無法完全滿足本次大客戶業(yè)務需求，為保障項目中基層醫(yī)療網(wǎng)點順利匯聚到縣（區(qū)）交換機，將此次需要業(yè)務接入的MSTP 匯聚節(jié)點設備與其有重合覆蓋 IPRAN 設備對接，匯聚后的各縣區(qū)的匯聚節(jié)點設備數(shù)據(jù)在經(jīng)過 MSTP 網(wǎng)絡匯聚節(jié)點收斂后，通過 IPRAN 網(wǎng)絡傳送至縣（區(qū)）機房的混合組網(wǎng)方式。

投資費用方面，組網(wǎng)方式利用網(wǎng)絡中現(xiàn)有的MSTP 環(huán)網(wǎng)的設備和線路已有資源信息，避免了重復浪費投資，縮短了建設周期，節(jié)約了成本，使項目具備較高的投資回報率。

組網(wǎng)的安全性方面，MSTP網(wǎng)絡是一種改進的生成樹協(xié)議，它允許在同一個網(wǎng)絡中運行多個生成樹實例但是，從而提高網(wǎng)絡的冗余性和容錯能力. MSTP網(wǎng)絡的保護性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.BPDU保護：BPDU（Bridge Protocol Data Unit）保護功能可以防止非法BPDU報文的傳播，避免因惡意攻擊或配置錯誤導致的網(wǎng)絡不穩(wěn)定。當檢測到非法BPDU時，受保護的端口會被關(guān)閉，以防止?jié)撛诘沫h(huán)路或其他網(wǎng)絡問題。

2.防TC-BPDU報文攻擊保護：這個功能可以限制設備在單位時間內(nèi)處理TOP CHANGE （TC） BPDU報文的次數(shù)，超過閾值的TC BPDU報文將被忽略，以減少網(wǎng)絡波動和保護設備。

3.根保護：根保護功能可以防止根橋被非法搶占，確保網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。如果根橋收到優(yōu)先級更高的BPDU，它會暫時放棄根橋地位，等待一段時間后再次嘗試成為根橋。

4.環(huán)路保護：MSTP提供了環(huán)路保護功能，當檢測到潛在的環(huán)路時，會阻止相關(guān)端口的轉(zhuǎn)發(fā)，防止環(huán)路的形成。

5.共享鏈路保護：在雙歸屬網(wǎng)絡中，共享鏈路保護功能可以在共享鏈路出現(xiàn)故障時，強制設備切換到RSTP模式，并結(jié)合根保護功能避免網(wǎng)絡環(huán)路。

6.異常報文過濾：MSTP還支持異常報文過濾功能，可以過濾掉非預期的STP/RSTP/MSTP報文，防止它們在網(wǎng)絡中傳播，從而維護網(wǎng)絡穩(wěn)定運行。

通過上述保護機制，MSTP網(wǎng)絡能夠有效地防范各種潛在的網(wǎng)絡風險，確保網(wǎng)絡的健康運行，但是實際現(xiàn)網(wǎng)中業(yè)務板卡端口資源有限，在實際網(wǎng)絡中MSTP 和IPRAN對接的端口是唯一的，并沒有實現(xiàn)端口級別的1+1網(wǎng)絡保護，現(xiàn)網(wǎng)中如果出現(xiàn)線路或者端口故障就會存在數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點失效，導致下級智慧醫(yī)療業(yè)務全部中斷的安全隱患，給大客戶造成一定的損失，后期逐步整改優(yōu)化完成。

擴展性方面，本期工程根據(jù)大客戶接入的需求，使用帶寬為GE的傳送容量，具有較多時隙資源冗余，可以完全滿足后期智慧醫(yī)療業(yè)務需求增大后該站點的帶寬擴容需求。當網(wǎng)絡上帶寬容量不足時，僅需將設備端口容量從1GE升級為10GE，操作方便，擴容成本也低，提高了整個網(wǎng)絡資源的利用率及整體的擴展性。對三種承載方式的優(yōu)劣比較如表1。

維護人員在組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設計中，充分利用縣鄉(xiāng)之間、縣與縣之間的光纜資源，市縣之間IPRAN干線傳輸資源，建立起市、縣、鄉(xiāng)一體化業(yè)務收斂平面。收斂平臺設備結(jié)合裸光纖資源形成10G環(huán)網(wǎng)，支持2M～1000M各種帶寬接入。 最終，整個客戶項目通過MSTP網(wǎng)絡、IPRUN網(wǎng)絡各承載一部分，再通過MSTP和IPRAN網(wǎng)絡的混合組網(wǎng)承載一部分，混合組網(wǎng)如圖2所示

三、結(jié)束語

目前，承載網(wǎng)的建設承載能力還無法滿足客戶多樣化、個性化的定制要求。MSTP作為技術(shù)落后的網(wǎng)絡技術(shù)已經(jīng)處于產(chǎn)業(yè)衰退期，但是對于運營商來說，現(xiàn)網(wǎng)部署大量的SDH網(wǎng)絡仍舊可以利舊承載業(yè)務，滿足交付使用，IPRAN定位于綜合承載，通過幾年的建設，設備的覆蓋范圍和規(guī)模逐漸超過現(xiàn)有MSTP，同時IPRAN分組內(nèi)核對于承載以太業(yè)務有天然優(yōu)勢。IPRAN承載客戶專線業(yè)務，解決了聯(lián)通專線業(yè)務承載只有MSTP一種方案的窘境。 無疑IPRAN解決方案更符合運營商對未來網(wǎng)絡的需求。多業(yè)務綜合承載、IP化網(wǎng)絡、動態(tài)路由、良好的可維護性和擴展性，可以很好地滿足數(shù)據(jù)業(yè)務的接入及上傳。網(wǎng)絡運營需要結(jié)合實際情況，制定符合網(wǎng)絡現(xiàn)狀的業(yè)務解決方案。

本文依托智慧醫(yī)療專線接入工程項目，研究分析基于現(xiàn)有專線承載的方案，然后結(jié)合本地具體情況作出相應的專線業(yè)務接入設計，本文的具體研究工作如下：

1.本文分析了現(xiàn)有業(yè)務需求和現(xiàn)有傳輸網(wǎng)的局限，業(yè)務帶寬已經(jīng)由原來的小帶寬、單點轉(zhuǎn)向高帶寬、多點、突發(fā)性帶寬。文章通過智慧醫(yī)療接入需求的分析，結(jié)合本地傳輸網(wǎng)絡的現(xiàn)狀，最終在對分組傳送網(wǎng)承載本地大客戶專線做出了探討。

2.本文對傳統(tǒng)傳送網(wǎng)中的MSTP和分組送網(wǎng)中的IPRAN技術(shù)進行主要分析，總結(jié)其性能的優(yōu)缺點，總結(jié)以太網(wǎng)業(yè)務專線類型。

3.本文針對智慧醫(yī)療專項業(yè)務的特點，結(jié)合本地現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡、資源情況進行整合梳理，提出基于MSTP和IPRAN網(wǎng)的建設方案，給出組網(wǎng)架構(gòu)思路和組網(wǎng)原則，對接入層、匯聚層給出組網(wǎng)模型。最后進行了網(wǎng)絡測試、驗證，對測試的結(jié)果進行總結(jié)分析。

4.針對業(yè)務制定網(wǎng)絡管理方案，制定本地化的業(yè)務規(guī)范和業(yè)務制度。

作者單位：楊嘉輝 中國聯(lián)通陜西省分公司

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