BDF技術(shù)在電力通信網(wǎng)主備鏈路切換中的應(yīng)用研究

陳剛

摘 要：在電力通信系統(tǒng)中，為了保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常采用雙設(shè)備雙鏈路的進(jìn)行冗余備份，以便于在設(shè)備或鏈路發(fā)生故障的時(shí)候能夠切換保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。本文針對(duì)電力系統(tǒng)中常用到的靜態(tài)路由結(jié)合VRRP主備切換收斂時(shí)間慢、無法檢測(cè)遠(yuǎn)端鏈路狀態(tài)的不足，采用BFD檢測(cè)技術(shù)輔助靜態(tài)路由協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)端鏈路狀態(tài)檢測(cè)，解決了靜態(tài)路由無法檢測(cè)遠(yuǎn)端鏈路故障而導(dǎo)致主備鏈路無法切換的問題，同時(shí)大大提高了主備鏈路的切換的收斂時(shí)間。

關(guān)鍵詞：BFD 靜態(tài)路由 VRRP

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（b）-00-02

隨著電力系統(tǒng)智能化、數(shù)字化方向發(fā)展的不斷深入，各變電站及二級(jí)單位與主站的通信業(yè)務(wù)越來越多，電力通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性顯得越來越重要。為保障通信業(yè)務(wù)的穩(wěn)定可靠，通信主站通常采用雙設(shè)備雙鏈路與站端設(shè)備相連，主站核心交換機(jī)與主站服務(wù)器之間也通過雙鏈路互聯(lián)。主站兩臺(tái)核心設(shè)備間采用VRRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備和鏈路的冗余備份，若因其中同一臺(tái)設(shè)備或鏈路故障，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷或流量能夠快速切換至另一臺(tái)設(shè)備或鏈路來承擔(dān)，以保障電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)的連續(xù)和整體通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定可靠。

1 BFD協(xié)議

BFD協(xié)議是一個(gè)簡(jiǎn)單的hello協(xié)議，通過在相鄰設(shè)備之間所建立的通道上周期性地發(fā)送檢測(cè)報(bào)文，如果在某個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到對(duì)端的檢測(cè)報(bào)文，則認(rèn)為這條到相鄰系統(tǒng)的雙向通信發(fā)生了故障。BFD的監(jiān)測(cè)時(shí)間的開銷可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以靈活適應(yīng)不同協(xié)議的不同要求。

2 存在問題

在常用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，對(duì)固定IP服務(wù)器的訪問通信采用靜態(tài)路由的方式，當(dāng)路由器A與服務(wù)器段核心交換機(jī)A之間的鏈路為直連鏈路時(shí)，路由器A和路由器B分別配置至服務(wù)器端地址的靜態(tài)路由，核心交換機(jī)A配置業(yè)務(wù)接入段的靜態(tài)路由，路由器A和路由器B之間通過VRRP協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)接入終端至服務(wù)器端的主備鏈路切換。但由于VRRP的故障檢測(cè)時(shí)間為秒級(jí)，一旦Master發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致部分高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)丟失或視頻圖像幀丟失。在空間及傳輸資源受限的情況下，路由器A和服務(wù)器核心交換機(jī)采用中繼設(shè)備的情況下或者路由器A和路由器B通過交換機(jī)在與核心交換機(jī)A互聯(lián)的情況下，若路由器A和中繼設(shè)備之間的鏈路發(fā)生中斷的，雖然VRRP協(xié)議能夠正常運(yùn)行，但接入終端依然無法訪問服務(wù)器。

3 原因分析

由于VRRP協(xié)議通過發(fā)送通告報(bào)文進(jìn)行鏈路檢測(cè)，如果Backup在等待3個(gè)通告報(bào)文時(shí)間內(nèi)（默認(rèn)為3S）沒有收到對(duì)方的VRRP通告報(bào)文，則認(rèn)為自己是Master路由器，才會(huì)進(jìn)行狀態(tài)切換。因此VRRP協(xié)議狀態(tài)切換的時(shí)間都在秒級(jí)，收斂速度較慢。如果在靜態(tài)路由鏈路上存在中繼設(shè)備，則在路由器A與中繼鏈路發(fā)生中斷后，雖然路由器A能夠檢測(cè)到其上聯(lián)鏈路發(fā)生中斷，通過VRRP協(xié)議降低自身優(yōu)先級(jí)，將設(shè)備切換為backup狀態(tài)，路由器B將由原來的backup狀態(tài)切換為Master狀態(tài)。但由于中繼器和核心交換機(jī)A之間的鏈路沒有中斷，配置在核心交換機(jī)A上的靜態(tài)路由無法檢測(cè)遠(yuǎn)端鏈路狀態(tài)，靜態(tài)路由仍然將指向路由器A的靜態(tài)路由有效，當(dāng)服務(wù)器返回業(yè)務(wù)接入點(diǎn)的數(shù)據(jù)包達(dá)到核心交換機(jī)A時(shí)，核心交換機(jī)A仍然將數(shù)據(jù)包通過與路由器A的互聯(lián)端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而此時(shí)核心交換機(jī)A和路由A的互聯(lián)鏈路已經(jīng)中斷，因此出現(xiàn)了接入終端不能訪問服務(wù)器的情況。

4 優(yōu)化方案

根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)存在的問題，本文采用BFD探測(cè)技術(shù)結(jié)合靜態(tài)路由協(xié)議檢測(cè)路由器A和服務(wù)器端核心交換機(jī)間的鏈路情況，在鏈路故障的情況下，根據(jù)BFD檢測(cè)結(jié)果啟動(dòng)備用靜態(tài)路由，以達(dá)到主備鏈路快速切換的目的，同時(shí)使用BFD結(jié)合VRRP來監(jiān)測(cè)Master和Backup鏈路的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)主備鏈路的快速切換，切換速度可以達(dá)到毫秒級(jí)（見圖1）。

5 模擬仿真測(cè)試

根據(jù)優(yōu)化方案，利用華三HCL軟件搭建仿真環(huán)境（見圖2）進(jìn)行測(cè)試，由3臺(tái)路由器、2臺(tái)交換機(jī)和1臺(tái)PC及組成環(huán)狀網(wǎng)，RouterA、routerB、RouterC之間運(yùn)行靜態(tài)路由協(xié)議，同時(shí)RouterA和RouterB之間運(yùn)行VRRP路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)主備鏈路切換。SWB模擬路由器RTC與路由器RTA、RTB之間的中繼設(shè)備。

6 結(jié)果分析

從表1、表2測(cè)試結(jié)果可以看出，未配置BFD技術(shù)時(shí)，在RTC只配置靜態(tài)路由的情況下，若主用鏈路PC-RTA-RTC因故障發(fā)生中斷的情況下，雖然VRRP能夠感知RTA的上行鏈路發(fā)生中斷，將主用鏈路切換至RTB，但是由于RTC無法感知RTC與RTA之間的鏈路情況，在RTC中仍然將RTC-RTA之間的靜態(tài)路由作為優(yōu)選路由，因而在RTC與RTA之間鏈路發(fā)生中斷的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷，此時(shí)，備用鏈路無法正常通信。當(dāng)RTA與RTC之間的鏈路重新恢復(fù)的時(shí)候，RTA通過VRRP協(xié)議將主用鏈路切換至PC-RTA-RTC，通信恢復(fù)，但網(wǎng)絡(luò)收斂速度較慢。在RTC及RTA、RTB端配置了BFD協(xié)議的情況下，若主用鏈路PC-RTA-RTC因故障發(fā)生中斷的情況下，VRRP能夠感知RTA的上行鏈路發(fā)生中斷，將主用鏈路切換至備用，切換速度小于200ms，下行鏈路至服務(wù)器通信未見明顯中斷；當(dāng)主用鏈路恢復(fù)后，備用鏈路能夠馬上切換至主用鏈路，切換速度小于200ms，下行鏈路至服務(wù)器通信未見明顯中斷。由此可見，BFD協(xié)議可以有效解決靜態(tài)路由無法檢測(cè)遠(yuǎn)端鏈路狀態(tài)導(dǎo)致VRRP切換不成功的問題，同時(shí)可以加快鏈路主備切換速度，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。

7 結(jié)語

使用靜態(tài)路由結(jié)合BFD的方式可以彌補(bǔ)靜態(tài)路由缺少故障探測(cè)點(diǎn)的弱點(diǎn)，又可以使網(wǎng)絡(luò)快速收斂，從而達(dá)到故障的快速發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)快速恢復(fù)的目的。

參考文獻(xiàn)

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