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      接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試

      時間:2024-08-12 09:19:54 通信工程畢業(yè)論文 我要投稿
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      接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試

      接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試
      Researching and Testing the Protection Scheme for the Access Gateway to Connect the Transmission Bearer Network
      黃泉洲 陳宏標 沈步陽 王利村 吳飛
      (中國電信股份有限公司廣州研究院 公網技術部)
      摘要  針對目前軟交換的大規(guī)模建設及應用,接入網關(Access Gateway,以下簡稱AG)上連的傳輸承載網如何實現業(yè)務的保護是一個迫切需要研究的課題。本文對利用MSTP(Multi_Service Transport Platform,多業(yè)務傳送平臺)網絡實現AG上連承載網的保護方案進行了研究,深入分析了AG設備接入到承載網的保護方案、承載網本身的保護方案、匯聚承載網到上層設備的保護方案,進而提出了一套完整的端到端保護方案,并通過測試進行了驗證,結果表明方案具有很強的可行性。
      關鍵詞  接入網關  AG  上連  MSTP  保護方案  研究
      前言
       隨著NGN技術趨向成熟,以SoftSwitch為核心的軟交換體系具有提供多業(yè)務的能力,能滿足將來多業(yè)務融合的需要。AG設備位于軟交換網絡的接入層,主要作用是替代傳統(tǒng)PSTN網絡中的小型集團交換機、端局及遠端模塊擴容,或者新建用戶小區(qū)或者具有一定用戶規(guī)模商業(yè)大樓,為用戶提供語音、傳真、撥號上網等接入服務。因此,AG設備是軟交換網絡建設中的重要元素,必須充分保障其安全性。
       隨著AG設備在網絡中大量使用,為AG上連提供網絡保護、保障其安全性將成為網絡建設、維護的重要內容。從目前情況看,利用MSTP傳輸網構建AG設備上連的承載網是較好的旋轉,但如何建立一個從AG到SR(Service Router,業(yè)務路由器)的端到端保護網絡是目前承載網領域內迫切需要研究的課題。
      理論研究
       AG上連傳輸承載網包括三個層次:AG設備接入到MSTP傳輸網、MSTP傳輸網內部、MSTP傳輸網連接到SR。
       為了實現端到端的保護網絡,必須逐個層次對網絡提供保護。網絡拓撲如圖1所示。
       圖1  AG上連傳輸承載網保護方案
       首先是AG設備雙端口一主一備上行、雙歸屬組網,它是實現端到端保護的基礎。
       其次是是AG設備接入到MSTP傳輸網之間的保護。AG上連采用主備用端口和網線可以實現AG設備到MSTP設備的完全保護,當主用端口/網線發(fā)生故障時,業(yè)務將倒換到備用端口和網線。
       然后是MSTP傳輸網內部的保護。MSTP傳輸網內部通過配置一主一備路由實現保護。當業(yè)務中斷時,有三種方式實現業(yè)務的保護:(1)傳輸網復用段保護倒換;(2)利用MSTP的LPT(Link Pass Tunnel,鏈路穿通通道)功能觸發(fā)主備路由倒換;(3)AG應用層檢測觸發(fā)主備路由倒換。
       三種保護方式具有不同的啟動條件:
      當MSTP設備線路側檢測到LOS、LOF和MS-AIS告警、光纖中斷、B2誤碼過量時,復用段發(fā)生保護倒換。
      當MSTP設備啟動LPT功能時,當上游以太網端口發(fā)生故障、光纖中斷、MSTP設備交叉連接發(fā)生故障或者內部VC故障時,下游MSTP設備的FE口(Fast Ethernet ,快速以太網口)就會關閉,與該FE口相連的AG設備FE口就會因為收不到信號而關閉,從而觸發(fā)AG將業(yè)務倒換到備用端口。
      當AG設備具有應用層檢測觸發(fā)主備路由倒換功能時,只要業(yè)務有中斷就會使AG設備產生主備倒換。
       另外,三種保護方式啟動的先后順序不同,應用層檢測觸發(fā)主備倒換大約需時14s,動作最慢;其次是LPT功能,倒換時間大約需時7s,動作中等;復用段倒換時間小于50ms,動作最快。因此當發(fā)生復用段倒換時,其它兩種方式就不會發(fā)生,同理,當滿足復用段倒換條件而又啟用LPT功能時,應用層檢測觸發(fā)主備倒換就不會發(fā)生。
       最后是MSTP傳輸網連接到SR之間的保護。兩臺SR之間啟用VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol,虛擬路由冗余協(xié)議)協(xié)議,它們之間直連端口啟用三層功能,VRRP包從一臺SR端口經過核心點MSTP設備的VB(Virtual Bridge,虛擬交換機),通過內部系統(tǒng)口到另外一個MSTP設備的VB,再到達另外一臺SR。當主用SR設備失效、FE口down以及其連接到核心匯聚MSTP設備的網線斷開,通過VRRP協(xié)議,備用SR此時變?yōu)橹饔茫瑯I(yè)務自動倒換到核心匯聚點MSTP之間的通路,再傳送到原來的備用SR上(此時已經變?yōu)橹饔媒粨Q機),實現核心點業(yè)務的保護,此保護方式并不影響承載層及接入層的保護。三種保護方式保護的對象不同,分工明確,各司其職,形成了一個有效的端到端的保護功能,從而保證業(yè)務能正常運行。
       從上述分析可以看出,此種方法除了在接入點網元A處有單點故障之外,其他部分可以實現全程的端到端的保護。若用戶需要更高級別的服務要求,有條件的地區(qū)可以把AG的兩條主備網線連接到同一設備的不同單板或連接到不同的MSTP設備,此種情況下可實現理想的全程端到端保護。
      測試情況
       1、測試的網絡拓撲
       我們以華為METRO3000 MSTP設備為例作為AG上連承載網,網絡拓撲如下圖2所示,具體連接描述如下:
      AG設備通過2個FE口(一主一備)分別連接至華為METRO3000(A)的以太網端口FE1、FE2;端口未啟用VLAN 功能。
      四個METRO3000設備組成兩纖雙向復用段保護環(huán),METRO3000(A)采用透傳,主用路由走METRO3000(A)-METRO3000(B),從METRO3000(B)上連到三層交換機及路由器,到達SS設備,備用路由走METRO3000(A)-METRO3000(C),業(yè)務走向見紅色虛線箭頭。METRO3000(B)和METRO3000(C)都采用二層交換,建立VB;METRO3000(B)和METRO3000(C)之間通過系統(tǒng)口建立連接;METRO3000(B)和METRO3000(C)的以太網端口FE1分別通過100M網線與三層交換機相連,兩臺三層交換機之間啟用VRRP。
       圖2 網絡拓撲圖
       2、測試結果
       我們對華為和中興兩廠家的AG上連方案進行組網,并且進行了各個層次的保護倒換測試,測試結果符合上述理論研究。具體測試結果如下:
       通過AG 設備PING SS設備,測試業(yè)務互通結果。華為AG設備軟件版本為PVMV100.R011.B02D078,測試結果如下:
       AG設備測試結果如下:
      序號 操作 測試結果 備注說明
      1 斷開AG上連主用業(yè)務網線 PING不丟包 

      接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試

      2 斷開網元A和B主用業(yè)務光纖 PING不通 環(huán)網未啟用復用段協(xié)議

      3 斷開網元A和B主用業(yè)務光纖 PING不丟包 環(huán)網啟用復用段協(xié)議
      4 斷開主用業(yè)務網元B到A單向光纖 PING不丟包 啟用單向網元A到B方向LPT功能,未啟用復用段協(xié)議
      5 刪除C網元的到B網元的交叉連接 丟2個包,業(yè)務正常 業(yè)務一直走主用通道從A網元到B網元
      6 斷開B網元與主用三層交換機網線 丟2個包,業(yè)務正常 啟用了VRRP協(xié)議
       通過AG設備下接的兩部電話互相撥打和AG設備PING SS,測試業(yè)務連通情況。我們對中興兩套版本2.0.1J和2.0.1K進行了測試,由于兩套版本測試結果一致,下面主要給出版本為2.0.1J的測試結果:
      序號 操作 測試結果 說明
      1 斷開AG上連主用業(yè)務網線 有4個丟包,時延為0,業(yè)務正常 當AG主板業(yè)務倒換到備板,時延為0,再將業(yè)務由備板倒換到主板時,時延為5ms
      2 刪除B網元EFS板到A網元方向交叉連接 AG倒換到備板,業(yè)務正常 啟用了單向B到A方向LPT功能
      3 刪除B網元EFS板到A網元方向交叉連接 業(yè)務正常倒換,倒換時間大約14秒 未啟用LPT功能,但中興AG設備具有應用層感知功能
      4 斷開B網元到主用三層交換機網線 不影響業(yè)務,有5個丟包 啟用了VRRP協(xié)議
      結論
       目前AG上連方式傾向于采用兩個端口上連的主備保護方式,通過上述的研究和測試驗證,能做到全程端到端的保護。不過為了節(jié)省網絡資源,提高MSTP網絡的利用率,也可以使用單端口上連的方法,使用一根網線連接到MSTP傳輸設備。目前AG設備均能支持此種方案。缺點是AG上連只有傳輸承載網的復用段保護,其他的情況比如網線、MSTP設備失效,交叉連接錯誤、單板失效均不能保護。

      參考文獻:
      肖萍萍 .SDH原理與技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2003.45~48.
      中興軟交換網絡A200用戶接入網關雙上行鏈路保護方案探討[J],電信科學,2005年11期
      下一代網絡(NGN)規(guī)劃實例[J],鐵道通信信號,2005年1期
      下一代網絡(NGN)的核心技術——軟交換[J],無線電工程, 2003年 10期

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