城域网业务及组网研究的压力源与管理措施

【摘要】在全业务运营的背景下，城域网是实现运营商战略的重要承载通道，重要性愈加凸显。本文分析了城域网业务实现及现网存在问题，并通过实例剖析，给出了相应的解决办法，并进一步探讨了未来的目标网络优化。

【关键词】城域网冗余组网优化

一、前言

随着互联网的急速兴起及发展，全球范围内的信息比特流总量呈现指数级的爆炸增长，传统的电信业面临深刻的变革，通信业务从语音、短信等低比特密度的应用向视频、多媒体、游戏娱乐等高比特密度的宽带业务发展，对网络的容量及质量提出了前所未有的要求。运营商重组后，城域网的建设与发展对于各大运营商尤其是原以移动业务为主营业务的运营商有着特别重要的战略意义，是未来语音、数据、视频、企业互联等综合业务的战略网络平台。城域网的组网方式灵活多变，技术选择多样，受客观投资、人员、设备、厂家支持、业务发展等因素制约。城域网的网络架构必须综合考虑宽带用户接入、各类多媒体业务承载对网络的严格要求，综合使用QinQ、QoS、MPLS、MP-BGP等技术保障多业务的可靠承载，城域网的组网及优化必然是一个长期发展、持续改进的过程。因此，紧跟业务发展的需求，不断的探讨城域网的优化改进具有重要的现实意义。

二、城域网现有的业务种类及网络实现

2.1城域网现网组网

核心层设备包括两台高端CR设备，用于实现与骨干网的连接，高速转发内部数据并充当公网出口设备；业务接入控制层包括多台SR及BRAS，负责业务控制、用户管理等；接入汇聚层包括多台汇聚交换机，负责将以太网、OLT汇聚到业务路由器或者BRAS；接入层指汇聚层以下设备，包括OLT、分光器、ONU等设备，负责用户接入。

2.2业务类型及实现

按照网络规划布局，未来将通过城域网实现区域的互联网业务接入，通过城域网骨干层将业务最终流转至骨干网承载。按网络内部实现类型，城域网承载的业务可分为集团数据专线、二层VPLS、三层VPN、PPPoE等。

集团数据专线业务是城域网中最普遍承载的业务。集团数据专线业务通常为客户分配固定的IP地址，通过运营商骨干数据网，为客户提供QoS保证的接入互联网服务，使用互联网的各项服务，如网页浏览、电子邮件、远程访问、电子商务、视频娱乐等应用。

虚拟专用局域网业务（VPLS）作为一种二层虚拟专用网（VPN）技术，由于技术简单可靠、易于实现等优点而广受关注。VPLS有效结合了互联网协议/多协议标签交换（IP/MPLS）、VPN和以太网交换等多种技术的特点，实现广域范围的多点到多点局域网（LAN）互连，其核心技术包括控制平面的基于标记分发协议（LDP）或边界网关协议（BGP）的伪线建立与维护、数据平面的媒体访问控制（MAC）地址学习、传送平面的伪线封装等。通过分层结构，VPLS可以跨域提供虚拟局域网业务。基于其独特的技术优势，VPLS可以提供大客户二层VPN、城域基础网络建设、个人分布式业务等多个层次的应用。

三层VPN接入，VPN业务在运营商网络上为用户提供虚拟的专用网络，利用运营商广泛而强大的传输能力，降低企业建设网络的成本，同时满足用户对信息传输安全性、实时性、方便性需求。

PPPoE业务主要为家庭及个人客户提供高速上网通道，其与集团专线的主要区别在于IP地址按需动态分配，没有固定的IP，QoS级别比集团专线低。

三、现网业务实现问题分析及优化举例

3.1问题现象

OLT宕机，按照城域网的架构，OLT级别是没有设备相互保护的，也就是说OLT本身即为单点故障，因此这种情况业务无法切换是可以接受的，属于正常现象。

OLT至汇聚交换机的链路故障。无论是主用还是备用链路，只要OLT至SW这一段链路故障，都会导致用户业务故障。在正常情况下，采用VRRP保护的网络，备边链路故障不应影响主边链路；主边链路故障则业务应切换到备边。因此如果备边OLT至SW段的链路中断也会影响业务，显然是无法让人接受的，但从实际测试来看又是实实在在存在的事实。

3.2优化措施

现网VRRP出现双主的问题根源是心跳信号阻断后，VRRP配对路由器无法确定是否己方链路障碍所致，简单的解决办法是为每个路由增加ARP地址探测。路由器定期探测与目标地址间的通信以确定是否己方障碍，如是，则即使直连链路（SR-SW）链路正常，路由器也认为是己方链路故障，将自己的状态置为备用状态，不路由。但以上解决方案也带来了一个新的次生问题，在增加ARP探测机制后进行多种场景的测试，发现当主用路径中断的时候，业务能正常切换到备用边，但当主用边恢复后，业务中断，30分钟后自行恢复。

由于VRRP工作原理，主用链路切换到备用后，备用路由器会主动发送ARP报文要求OLT更新ARP表，从而完成重路由的过程，但主用路由器的ARP报文是被动触发的，若OLT不发起请求不会向下发送，因此故障的时长由OLT的ARP老化时间决定。

解决的措施有两个方式：（1）设置OLT的ARP老化时间，缩短中断时间。（2）通过人工关闭备用链路，强制切换备用路由，致使OLT备用链路不可用向主用链路发起ARP更新请求，完成ARP表的更新，从而使链路恢复。

四、未来目标组网优化探讨

4.1理清网络层次，进一步扁平化网络，提高资源利用效率

当前城域网的架构是遵循层次化与扁平化原则建立起来的，城域网可以分成四层：核心层、控制层、汇聚层与接入层。以上划分，粗看上去是比较合理的，也符合网络扁平化的原则。应该说，根据以上的分层方法，城域网的业务途径相当较短，逻辑关系清晰。但仔细推敲，上述分层方法尚有一定的优化余地。

主要的问题出现在汇聚层与宽带接入层的划分上。按原规划，汇聚层负责将以太网、OLT汇聚到BRAS，或将ATM/FR/DDN等专线业务汇聚到业务路由器，但实际组网中是使用GPON作为业务承载的主要手段，几乎绝大部分业务承载都是通过OLT汇聚上来，个别业务由于特殊需要或者特殊位置直连汇聚交换机。因此，汇聚交换机实际上成了业务流经路径中一个起纯粹转发作用的节点，对于网络业务的接入没有任何实质性的控制力量。

4.2提升设备功能，简化网络设备种类，提高维护效率

城域网建成后，使用城域网及GPON作为WLAN无线热点的接入通道就成为一个显而易见的选项。AC通过汇聚交换机旁挂连接到BRAS，AP的模板下发，认证转发包括IP地址分配等工作仍是由AC完成。由于AC实际上是旁挂在BRAS上的，因此这种业务流不仅使网络结构复杂化，增加AC的维护，而且增加了业务流经的环节，客观上削弱了WLAN业务的可靠性。如果采用集中转发的数据流方式，更可能导致业务数据流迂回AC，增加业务时延及数据链路的压力。

4.3规范设备类型，注重集成概念

与传统网元的高度集成不同，城域网涉及多个层次、多个厂家的设备，这在很大程度上增加了维护与优化的难度。仍以某地城域网为例，核心层使用思科CRS路由器，业务控制层使用上海贝尔7750SR12路由器，汇聚交换层使用华为S9312交换机，宽带接入层同时使用上海贝尔的OLT与华为OLT，单一个地市就已经涉及3个厂家5类设备，当出现疑难问题时，协调各厂家技术人员进行故障定位、分析解决是一件非常困难的事情。

当前城域网中存在冗余设备无法真正起到业务保护作用的情况，在出现故障时无法无缝切换，仍需人工介入的情况。因此，当前网络优化的一个重点是要使物理上冗余的设备与链路真正的发挥作用。为此，有必要联合厂家与设计院一起研究各类设备在不同的业务中备份冗余机制，使高层规划的网络备份结构落地，转化为业务生产力。

五、结束语

目前全球电信网的业务流量正在发生深刻的变革，数据通信正在逐步取代话音成为主流。电信网的整体架构也正在进行一场伟大的变革，即从为话音业务而优化的体系转向为数据业务尤其是以IP而优化的体系演进。但是在数据业务高速增长的同时，并未实现利润的同步增长，IP网的服务质量还难以达到传统电信网的水平，因此电信运营商提供电信级、高质量的商用化服务的空间相对有限。在新的发展时期，运营商把工作重心从网络规模扩展转移到规模扩展和质量提升并重的道路上来，提高数据通信业务的含金量，使其真正成为电信业的业务支柱和利润支柱。