淺析IPRAN本地網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

陳光洪

摘 要：本地傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化能使傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰化，最大化提升網(wǎng)絡(luò)的利用率。這樣，不僅有助于整體網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容及升級(jí)，保障優(yōu)質(zhì)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的提供，同時(shí)還能促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。基于此，對(duì)IPRAN本地網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化進(jìn)行研究，以期發(fā)揮一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：IPRAN；本地網(wǎng)絡(luò)；組網(wǎng)方式；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.131

當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代，高效益的生產(chǎn)和活動(dòng)促使人們更加珍惜時(shí)間，也促使傳輸系統(tǒng)在技術(shù)上和理論上向更高水平發(fā)展。目前，IPRAN/PTN改進(jìn)了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用的需求，兼容和支持多業(yè)務(wù)傳送，具有更低的總體使用成本，承載了光傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性高、安全性高、可擴(kuò)展性好、OAM網(wǎng)管便捷和帶寬動(dòng)態(tài)管理的優(yōu)勢(shì)。

1 IPRAN網(wǎng)絡(luò)概況

1.1 組網(wǎng)方式

本文擬定某本地網(wǎng)采用的是IPRAN/PTN設(shè)備混合組網(wǎng)，IPRAN設(shè)備組建成核心匯聚層，PTN組建接入層。PTN設(shè)備形態(tài)大多是在傳統(tǒng)二層交換機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，基于MPLS-TP技術(shù)，靜態(tài)尋址，提供二層以太網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)，而IPRAN設(shè)備形態(tài)大多是在傳統(tǒng)路由器+交換機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，基于IP/MPLS動(dòng)態(tài)技術(shù)，以動(dòng)態(tài)尋址理念為初衷，可以直接承載各類(lèi)IP三層業(yè)務(wù)。

1.2 IPRAN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

建網(wǎng)初期，謹(jǐn)慎起見(jiàn)，結(jié)合技術(shù)和設(shè)備的成熟情況，IPRAN設(shè)備組網(wǎng)根據(jù)廠家技術(shù)建議采用了相對(duì)保守的全靜態(tài)技術(shù)組網(wǎng)。當(dāng)IPRAN設(shè)備升級(jí)至新的版本后，設(shè)備對(duì)動(dòng)態(tài)三層技術(shù)有較好的支持，即實(shí)施了IPRAN靜轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)部署調(diào)整割接。隨著技術(shù)的進(jìn)步，IPRAN設(shè)備再次升級(jí)，優(yōu)化了動(dòng)態(tài)路由計(jì)算算法，提高了動(dòng)態(tài)路由收斂效率。在IPRAN設(shè)備繼續(xù)升級(jí)后，增加了動(dòng)態(tài)隧道自動(dòng)1∶1等新功能，結(jié)合ECMP的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)備—匯聚設(shè)備之間上、下行流量負(fù)載分擔(dān)，提高帶寬資源利用率。

2 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 IPRAN網(wǎng)絡(luò)多層次劃分組網(wǎng)

我們以某市本地網(wǎng)為例，在建網(wǎng)初期，IPRAN設(shè)備較少，

每個(gè)縣僅有2臺(tái)IPRAN匯聚設(shè)備，通過(guò)本地城域波分不同方向的2個(gè)10 GE波道，直連2個(gè)核心機(jī)房的核心設(shè)備——2臺(tái)匯聚設(shè)備，形成單層口子型組網(wǎng)。初期組網(wǎng)設(shè)備少，承載接入環(huán)少，可以快速滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求。但隨著網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，此種組網(wǎng)模式的弊端逐步顯現(xiàn)。

2.2 結(jié)合工程建設(shè)優(yōu)化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

后期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)新增41臺(tái)IPRAN設(shè)備，主要投入縣分使用。在原來(lái)的接入環(huán)中，選擇較重要的機(jī)房建設(shè)綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，利用舊光纜或新增光纜資源完成2級(jí)、3級(jí)IPRAN匯聚環(huán)網(wǎng)的組建。具體構(gòu)架方案為將分布在不同區(qū)域的41臺(tái)PTN接入設(shè)備成功替換成IPRAN設(shè)備，多個(gè)超大接入環(huán)被裂環(huán)，3層業(yè)務(wù)下沉割接。在1級(jí)匯聚環(huán)下，基本不會(huì)再出現(xiàn)接入環(huán)上掛的現(xiàn)象，超大接入環(huán)自然消失，且后期新建的接入環(huán)可以雙跨就近的綜合接入點(diǎn)IPRAN匯聚設(shè)備，雙跨2級(jí)或3級(jí)匯聚環(huán)物理范圍大大縮小，光纜資源更加充裕，容易組建，可以提高接入環(huán)的成環(huán)率。

2.3 優(yōu)化業(yè)務(wù)路徑，使上、下行流量負(fù)載均衡

早期IPRAN核心——匯聚設(shè)備采用VPNFRR主備模型配置，手工指定主備核心或主備匯聚設(shè)備，在正常無(wú)故障時(shí)，業(yè)務(wù)流量路徑在主用核心上，主用匯聚設(shè)備在LSP工作隧道路徑之間完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

從業(yè)務(wù)流量在IPRAN網(wǎng)絡(luò)中的流轉(zhuǎn)路徑可以看到，IPRAN內(nèi)部流量正常情況下全部承載在主用側(cè)，備用側(cè)基本不參與流量處理，僅在應(yīng)急情況下發(fā)揮作用，網(wǎng)絡(luò)資源帶寬未能得到充分利用。在組網(wǎng)初期或業(yè)務(wù)輕載時(shí)弊端不明顯，但隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)需要承載大流量負(fù)荷時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)主用側(cè)不堪重負(fù)發(fā)生丟包、時(shí)延大、擁塞等問(wèn)題，而備用側(cè)依然閑置的不均衡問(wèn)題。

優(yōu)化方案：取消了VPNFRR的主備模型組網(wǎng)，采用ECMP負(fù)載分擔(dān)模型部署后，核心設(shè)備去往對(duì)應(yīng)LTE基站的下行路由的下一跳會(huì)指向?qū)?yīng)的2臺(tái)匯聚設(shè)備，匯聚設(shè)備去往EPC核心網(wǎng)的上行路由的下一跳會(huì)指向2臺(tái)核心設(shè)備，并嚴(yán)格確定了核心—匯聚設(shè)備之間動(dòng)態(tài)隧道LSP的路徑。優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源得到了充分的利用，流量路徑實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，大大降低了核心—匯聚設(shè)備之間上、下行流量擁塞的可能性，保障網(wǎng)絡(luò)安全，提升用戶(hù)使用業(yè)務(wù)感知。

3 IPRAN動(dòng)態(tài)技術(shù)優(yōu)化

3.1 IGP路由控制優(yōu)化

IGP是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，是一類(lèi)協(xié)議的統(tǒng)稱(chēng)，工作于一個(gè)AS系統(tǒng)內(nèi)部，具體協(xié)議主要包括RIP、OSPF、ISIS等。RIP用于小型網(wǎng)絡(luò)；OSPF和ISIS動(dòng)態(tài)路由協(xié)議比較相似，都屬于鏈路狀態(tài)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，使用SPF最短路徑優(yōu)先算法，通常用在較大型網(wǎng)絡(luò)中。早期由于IPRAN設(shè)備較少，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟魏?jiǎn)單，分組傳送網(wǎng)IGP使用了ISIS協(xié)議，基本上采用默認(rèn)配置，未作任何優(yōu)化。此類(lèi)配置比較適合純1層口子行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)，后期規(guī)模較大的IPRAN網(wǎng)絡(luò)會(huì)很快出現(xiàn)弊端。

通常，每個(gè)本地網(wǎng)至少部署2臺(tái)核心設(shè)備，圖1舉例了5臺(tái)IPRAN設(shè)備環(huán)型組網(wǎng)，所有IPRAN全部啟用ISIS協(xié)議，單進(jìn)程、單區(qū)域宣告各自的互聯(lián)接口和L0環(huán)回口（全是10GE接口，COST默認(rèn)都為10，僅啟用BFDFORISIS，其他未作配置），第1次全網(wǎng)ISIS路由學(xué)習(xí)完成后，IGP鄰居自動(dòng)建立，發(fā)現(xiàn)拓?fù)洌詣?dòng)學(xué)習(xí)到全網(wǎng)IGP路由。根據(jù)ISIS最短路徑優(yōu)先算法原則，即路由開(kāi)銷(xiāo)最小的被寫(xiě)入路由表，很明顯匯聚1—核心1/2設(shè)備的LO環(huán)回口路由的出接口都是7/1口，IGP路由有交集部分，存在一定的安全隱患。如果匯聚1—核心1設(shè)備光纜出現(xiàn)中斷，會(huì)造成匯聚1—核心1/2 2臺(tái)設(shè)備的L0環(huán)回口路由全部中斷。待ISIS路由震蕩，重新收斂計(jì)算后恢復(fù)。為加快鏈路故障時(shí)的恢復(fù)，主要從IGP的收斂速度和減少路由開(kāi)銷(xiāo)這2個(gè)方面著手優(yōu)化。

3.2 BGP路由控制優(yōu)化

3.2.1 LTE基站EBGP路由匯總優(yōu)化

眾所周知，LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加扁平化，eNodeB直接與EPC核心網(wǎng)互通。本地網(wǎng)的核心IPRAN設(shè)備直連對(duì)接承載網(wǎng)AR設(shè)備，口子型組網(wǎng)，通過(guò)互聯(lián)接口直連路由建立EBGP鄰居關(guān)系。初期建網(wǎng)時(shí)LTE基站數(shù)量少，平均每個(gè)本地網(wǎng)100多，大多數(shù)本地網(wǎng)LTE基站的IP地址按照30位掩碼規(guī)劃，相當(dāng)于1個(gè)LTE基站占用1條路由，即全省LTE基站路由條目總和+EPC核心網(wǎng)路由不超過(guò)2 000條，總路由條目較少。隨著網(wǎng)絡(luò)第2期、第3期的建設(shè)，總路由條目激增，可能達(dá)到1萬(wàn)～2萬(wàn)條路由。對(duì)于BGP而言，傳播幾萬(wàn)條路由條目也沒(méi)問(wèn)題。但是隨著網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)擴(kuò)張，路由表越來(lái)越大，每次路由查表所需時(shí)間相應(yīng)增加，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率便會(huì)受到影響。就全省規(guī)劃而言，全省LTE基站IP地址由各本地網(wǎng)規(guī)劃，可通過(guò)各本地網(wǎng)核心IPRAN設(shè)備對(duì)承載網(wǎng)AR設(shè)備發(fā)布LTE基站EBGP匯總路由，這樣就可以極大地縮小LTEVRF虛擬路由表，提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率，惠及全省網(wǎng)絡(luò)。

優(yōu)化效果：該本地網(wǎng)通過(guò)EBGP路由匯總的優(yōu)化后，LTE基站的管理和業(yè)務(wù)各幾百條路由匯聚成2條匯總路由對(duì)外發(fā)布，全省本地網(wǎng)全部照此優(yōu)化后，承載網(wǎng)AR設(shè)備學(xué)習(xí)到的全省LTE總路由表的條目在200條以?xún)?nèi)，大大縮小了LTEVRF路由表，LTE上網(wǎng)數(shù)據(jù)包在經(jīng)過(guò)承載網(wǎng)AR設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)后效率得到有效提高。

3.2.2 應(yīng)用RR，減輕核心IPRAN設(shè)備負(fù)擔(dān)

在同一個(gè)AS內(nèi)部，通常都是利用IPRAN設(shè)備L0環(huán)回口的IGP路由就可以建立IBGP鄰居，無(wú)需要求形成IBGP鄰居的設(shè)備進(jìn)行物理直連。早期的IPRAN設(shè)備并不多，單層次口子行組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟魏?jiǎn)單，采用的是核心IPRAN設(shè)備，所有的IPRAN匯聚設(shè)備都要組建IBGP對(duì)等體關(guān)系。如果全網(wǎng)采用IBGP全互聯(lián)模型，那么全網(wǎng)要建立的IBGP對(duì)等體數(shù)量就為n（n-1）/2（個(gè)）。這種模型不適用于后期較大的IPRAN網(wǎng)絡(luò)，大量的IBGP連接數(shù)量，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源和設(shè)備的CPU資源消耗更大。為了解決該問(wèn)題，應(yīng)用了RR路由反射器。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，本地傳輸網(wǎng)經(jīng)過(guò)上述優(yōu)化后，相較初期網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)可靠性、資源利用率、智能性、用戶(hù)感知等都得到了大幅提高，證明了優(yōu)化方案是可行性，滿(mǎn)足了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。隨著新技術(shù)的發(fā)展，面對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益增長(zhǎng)的帶寬需求，傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)網(wǎng)中逐步減少乃至消失，IPRAN/PTN將取而代之。因此，在日常維護(hù)工作中，技術(shù)員要主動(dòng)學(xué)習(xí)研究相關(guān)網(wǎng)絡(luò)新知識(shí)，夯實(shí)理論基礎(chǔ)，把握網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的正確方向，結(jié)合現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)，多思考、多實(shí)踐，繼續(xù)努力打造精品網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕