BRAS設(shè)備可靠性方案的研究與應(yīng)用

【摘要】隨著互聯(lián)網(wǎng)的爆炸式發(fā)展和寬帶中國(guó)戰(zhàn)略的提出，IP網(wǎng)絡(luò)承載著越來越多的電信業(yè)務(wù)，IP城域網(wǎng)的高可靠性及安全性越來越受關(guān)注，在IP城域網(wǎng)中扮演重要角色的BRAS設(shè)備重要性不言而喻。但是，由于IP網(wǎng)絡(luò)本身架構(gòu)以及技術(shù)的復(fù)雜性，高可靠性的網(wǎng)絡(luò)需要采用多種技術(shù)才能取得。本文結(jié)合中山聯(lián)通城域網(wǎng)的實(shí)際，采用smart-link組技術(shù)、eth-trunk跨板卡端口聚合技術(shù)以及BFD技術(shù)相結(jié)合的原則，提出了構(gòu)建BRAS高可靠性的具體方案，并應(yīng)用于中山城域網(wǎng)中，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

【關(guān)鍵詞】BRAS可靠性smart-link組端口聚合BFD

1概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物、網(wǎng)絡(luò)游戲等應(yīng)用層出不窮并逐漸普及，正深刻改變著人們的生活方式，網(wǎng)絡(luò)已成為人們生產(chǎn)生活中不可或者的一部分。

為了提高網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)、提高客戶感知，電信運(yùn)營(yíng)商需要擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。作為IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層的核心設(shè)備BRAS設(shè)備位于網(wǎng)絡(luò)的二層與三層之間，在城域網(wǎng)中起著承上啟下的作用，是IP城域網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其安全性、可靠性直接影響客戶的感知度，因此如何提高BRAS設(shè)備的可靠性，已經(jīng)成為電信運(yùn)營(yíng)商急需解決的問題。

2中山聯(lián)通城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及存在的問題

2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼按嬖趩栴}

中山聯(lián)通城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)采取樹形結(jié)果，層次清晰，實(shí)現(xiàn)大二層完全扁平化。業(yè)務(wù)控制層BRAS設(shè)備采取口字型雙路由上行到兩臺(tái)核心路由器，互為備份。城域網(wǎng)建設(shè)初期，為了實(shí)現(xiàn)投資有效性以及管理集中化，采取大容量、高密度、集中化部署B(yǎng)RAS設(shè)備。隨著寬帶用戶不斷增加，集中式BRAS漸漸不能滿足發(fā)展需求，今年來，采用分布式部署B(yǎng)RAS設(shè)備。目前，BRAS采取的是集中式與分布式結(jié)合的部署方式，故匯聚層交換機(jī)上行至BRAS有兩種，口字型雙路由上行（如下圖SW1）和一字型同機(jī)房上行（如圖SW2）。

OTN技術(shù)暫未大范圍推廣，城域網(wǎng)匯聚層至業(yè)務(wù)控制層全部采用的是光纖直連技術(shù)，設(shè)備光口之間以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式直連。受傳輸條件制約，存在較多超長(zhǎng)距離鏈路。光纖技術(shù)舍棄了傳輸設(shè)備，無法保證光纖質(zhì)量以及檢測(cè)光纖性能。近年來，由于光纖衰耗引起的重大故障占比達(dá)到75%，尤其是光纖引起的單通故障，屬于隱性故障，影響面大且排障難度大。

2.2設(shè)備類型及存在問題

中山聯(lián)通城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層BRAS設(shè)備有華為技術(shù)有限公司的MA5200G以及ME60，上海貝爾股份有限公司的貝爾7750；匯聚層三層交換機(jī)有華為技術(shù)有限公司的S9300系列以及華三的S8500系列。

目前華為技術(shù)有限公司以及上海貝爾股份有限公司的BRAS產(chǎn)品，均采用分布式硬件轉(zhuǎn)發(fā)，各系統(tǒng)以及硬件采取冗余設(shè)計(jì)，均能自動(dòng)主備用進(jìn)行切換，且不影響業(yè)務(wù)，達(dá)到了電信級(jí)的可靠性。在中山聯(lián)通城域網(wǎng)內(nèi)，BRAS設(shè)備承載的主要有ADSL、LAN、WLAN以及專線業(yè)務(wù)，對(duì)于MA5200G以及S8500來說，由于不支持10G平臺(tái)，受帶寬瓶頸限制，難以滿足寬帶爆炸式發(fā)展的帶寬需求。而對(duì)單臺(tái)設(shè)備而言，由于設(shè)備端口、板卡甚至宕機(jī)等原因引起的故障，也在比較普遍的，如果一臺(tái)BRAS發(fā)生故障，就會(huì)造成上萬用戶的業(yè)務(wù)中斷，后果不堪設(shè)想。

3BRAS可靠性方案與應(yīng)用

在電信發(fā)展初期，當(dāng)BRAS發(fā)生故障時(shí)，我們通常依靠監(jiān)控、更換故障板件的方式去解決問題。但是，從通信中斷到故障恢復(fù)，少則需要十分鐘甚至數(shù)小時(shí)，用戶是難以接受的。因此，有必要利用新的技術(shù)手段提高BRAS的可靠性，使得BRAS端口、板卡甚至宕機(jī)情況下，不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)，能夠進(jìn)行無縫切換。

3.1采用的技術(shù)

eth-trunk技術(shù)是一種端口捆綁技術(shù)，捆綁多個(gè)物理端口作為一個(gè)邏輯接口。Eth-trunk技術(shù)不僅可以增加帶寬，還能實(shí)現(xiàn)流量負(fù)載分擔(dān)，最重要的是能提高設(shè)備的可靠性。當(dāng)某個(gè)物理端口故障時(shí)，流量自動(dòng)切換到邏輯接口其他端口上，大大地提高了eth-trunk承載流量的可靠性?？紤]到設(shè)備的板卡故障，本文提出了跨板塊的eth-trunk技術(shù)，大大降低了故障發(fā)生率。

Smart-link組技術(shù)又稱靈活鏈路技術(shù)，組內(nèi)包含主、從兩個(gè)端口，該端口可以是物理端口，也可以是邏輯端口。當(dāng)處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的主端口鏈路故障的時(shí)候，smart-link組會(huì)自動(dòng)將將業(yè)務(wù)切換至備用的組里面去。由于smart-link技術(shù)是基于本端設(shè)備端口狀態(tài)的，若出現(xiàn)光纖單通引起的本端設(shè)備端口UP，對(duì)端設(shè)備端口DOWN，而smart-link組卻認(rèn)為端口正常，依然處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，因此smart-link組天生無法解決光纖單通、丟包等引起的故障。

BFD技術(shù)又稱雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)技術(shù)，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)發(fā)引擎之間的通信故障。具體來說，BFD對(duì)系統(tǒng)間的、物理鏈路或者邏輯鏈路上的一種數(shù)據(jù)協(xié)議的連通性進(jìn)行檢測(cè)，若鏈路質(zhì)量出現(xiàn)問題，則該端口自動(dòng)處于阻塞狀態(tài)。BFD技術(shù)非常好地彌補(bǔ)了smart-link組技術(shù)的不足。

本文融合了以上三種技術(shù)，三者相輔相成，缺一不可。在城域網(wǎng)中，結(jié)合以上三種技術(shù)，BRAS設(shè)備可靠性獲得了飛躍式的提高。

3.2N*2方案

N*2方案即采用跨板卡eth-trunk技術(shù)捆綁N個(gè)2GE端口，將業(yè)務(wù)終結(jié)至局（近）端的BRAS設(shè)備。N*2方案拓?fù)鋱D如下：

該方案采取跨板卡eth-trunk技術(shù)，若BRAS設(shè)備端口、單板發(fā)生故障，對(duì)所有業(yè)務(wù)不影響。但該方案無法解決BRAS宕機(jī)問題，BRAS設(shè)備屬于單點(diǎn)故障。該方案在傳輸資源有限的情況下，該方案還是有一定的應(yīng)用價(jià)值，畢竟BRAS設(shè)備可靠性已達(dá)到99.99%。該方案易于擴(kuò)容，且能節(jié)省BRAS設(shè)備cpu資源利用率。

目前該方案應(yīng)用于小欖節(jié)點(diǎn)，基于N為3的GE平臺(tái)，該方案某種程度上提高了BRAS設(shè)備的可靠性，解決了鏈路擁塞的難題。古鎮(zhèn)節(jié)點(diǎn)局（近）端BRAS端口峰值利用率為31%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于優(yōu)化前的86%。

3.3N*1+1方案

N*1+1方案即采用跨板卡eth-trunk技術(shù)捆綁N個(gè)GE或者N個(gè)10GE端口，將業(yè)務(wù)終結(jié)至局（近）端的BRAS設(shè)備；1個(gè)GE或者1個(gè)10GE上聯(lián)至出局BRAS設(shè)備。局（近）端的BRAS設(shè)備承載絕大多數(shù)業(yè)務(wù)，出局BRAS盡可能承載少量業(yè)務(wù)，局（近）端與出局BRAS的鏈路采用smart-link技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)熱備份，所有端口啟用BFD協(xié)議。N*1+1方案拓?fù)鋱D如下：

該方案采取跨板卡eth-trunk技術(shù)，若BRAS設(shè)備端口、單板發(fā)生故障，對(duì)所有業(yè)務(wù)不影響；同時(shí) smart-link技術(shù)，一旦單臺(tái)BAS宕機(jī)，確保ADSL、LAN、WLAN業(yè)務(wù)不中斷。BFD技術(shù)能夠檢測(cè)光纖單通問題而導(dǎo)致smart-link組技術(shù)誤判斷，提高了smart-link組技術(shù)的可靠性。由于目前主流廠家的BRAS產(chǎn)品各模塊均冗余保護(hù)，該方案出故障影響客戶使用的概率基本為0，而且在傳輸條件有限的情況下，該方案具有良好的擴(kuò)展性，方便鏈路擴(kuò)容。

目前，該方案已古鎮(zhèn)節(jié)點(diǎn)，基于N為2的10GE平臺(tái)。通過該方案優(yōu)化，BRAS設(shè)備可靠性得到了有效提高的同時(shí)，也解決了各節(jié)點(diǎn)鏈路擁塞的問題。古鎮(zhèn)節(jié)點(diǎn)局（近）端BRAS端口峰值利用率為30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于優(yōu)化前的80%。

結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際情況，通過對(duì)相關(guān)技術(shù)方案的研究，創(chuàng)造性地提出了N*2方案與N*1+1方案，有效地提高了BRAS設(shè)備的可靠性。隨著寬帶的不斷發(fā)展，BRAS設(shè)備的高可靠性越是舉足輕重，在具備條件的節(jié)點(diǎn)，一定采取N*1+1方案，從多方面提高BRAS安全性及可靠性。在實(shí)施BRAS設(shè)備可靠性兩種方案后，中山城域網(wǎng)故障率大大降低了，鏈路擁塞率也完全消除了。

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