省級OSS承載網組網研究

高明飛 2008/08/01

圖1網絡構成

圖2組網圖

　　同樣以移動網為例，例子中移動交換機到維護終端支持TCP／IP方式，分公司具有本地維護終端和網管終端兩種類型的維護臺。本地維護終端通過以太交換機直接與移動交換機相連；網元和網管終端通過以太網接入邊緣路由器，經路由器接．el轉化以El方式接入到時隙抽取設備中，由于傳送網管信息占用帶寬較小， E1中只需要占用幾個時隙，如4個時隙即占用TSl一 TS4，移動交換機至時隙抽取設備的El中仍舊承載正常的話音業(yè)務，只是把TSl一TS4時隙空閑出來，用 TS5一TS31傳送話音。時隙交叉設備把從路由器過來的El中的TSl一TS4時隙和把從移動交換機過來的 TS5一TS31時隙組合成TSl一TS31的完整的El電路，利用長途傳輸網，接入到省中心移動匯接局。在接入匯接局前，再次利用時隙交叉設備把傳送網管信息的 TSl一TS4分離出來，接入到路由器中至網管服務器；其它時隙接入到移動交換機匯接局完成話音傳送。分公司2、分公司3等也同樣的把網管信息送到省中心路由器上，完成網管承載。采用這種方法，增加了時隙抽取設備，節(jié)省了長途資源，適用對帶寬要求不高的網管。

　　1．3 存在問題

　　由于歷史原因，各專業(yè)網管承載網是按需求自行建設。不同專業(yè)存在不同承載網，同一專業(yè)由于設備廠商不同又分為多個承載網。造成承載業(yè)務多種多樣，基礎設施種類繁多，有多種標準和多家供應商。每套承載網結構類似，但組網設備不同，承載傳輸鏈路不同，速度慢，故障點多，維護工作量大。有些承載網建網多年，設備陳舊，已經無法提供售后服務，隱患較大。缺少對承載網的監(jiān)控和管理手段。每一次增加新類型的網管都需要新建一套承載網絡，既增加維護量又增加了重復投資。

　　建立一個獨立的OSS承載網，以上問題都會迎刃而解，并且一勞永逸。

2.新建0SS承載網總體規(guī)劃

　　OSS承載網是一張獨立的物理網絡，專門用于承載網絡運行支撐系統(tǒng)。需要承載的網絡包括移動綜合網管系統(tǒng)和專業(yè)網管系統(tǒng)，傳輸綜合網管系統(tǒng)和專業(yè)網管系統(tǒng)，綜合資源管理系統(tǒng)，數據網綜合網管系統(tǒng)，動力環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)，信令監(jiān)測系統(tǒng)等。

　　承載網總體規(guī)劃定位是采用IP技術構建的、覆蓋全省、面向OSS提供服務的數據通信網絡。能夠承載各專業(yè)網管系統(tǒng)、提供統(tǒng)一的數據傳輸通道，實現“實體物理網、虛擬業(yè)務網”，以增強網絡可靠性、提高網絡安全、降低維護成本。與業(yè)務網相比，OSS承載網絡不需要特別高的網絡帶寬及設備檔次，但對網絡的安全性、可靠性、可管理性等均有較高的要求。

3.建設目標和原則

　　(1)OSS承載網應具備承載各類業(yè)務系統(tǒng)所需的性能、各種特性及業(yè)務能力，具備較強的處理能力、業(yè)務演進及擴展能力；

　　(2)保證各類業(yè)務系統(tǒng)在承載網中傳送時的可靠性、完整性和保密性，實現各業(yè)務系統(tǒng)之間的安全隔離；

　　(3)保證各業(yè)務的可靠承載，實現設備、網絡、業(yè)務高可靠性；

　　(4)具有流量統(tǒng)計與監(jiān)測、故障定位、故障排查等功能。

4.OSS承載網建設方案

　　為滿足OSS承載網的建網要求，實現“物理實體網，虛擬業(yè)務網”，OSS承載網可采用MPLS VPN方式建網。

　　4．1 MPLS VPN總體建設方案

　　采用MPLS VPN技術可以把現有的物理實體IP網絡分解成邏輯上隔離的網絡，各隔離開的網絡之間感知不到對方網絡的存在。在物理上是同一硬件設備承載，但在邏輯上網絡是完全隔離的。0SS承載網正是需要這樣的一種承載方式，把各專業(yè)各廠家的多種網管配置到不同的邏輯業(yè)務區(qū)VPN中，如移動華為交換網管配置到VPNl中，移動三星無線網管配置到VPN2中，傳輸烽火網管配置到VPN3中，對每一套網管系統(tǒng)都使用同樣的物理承載不同的VPN完成從地市分公司的網元或終端到網管服務器的連接，各VPN之間相互獨立、相互隔離。

　　4．2 MPLS VPN方式選擇

　　MPLS BGP VPN基于BGP擴展實現的三層 VPN，是應用較多的一種MPLS VPN技術，目前各主流網絡設備廠商都支持。L2 MPLS VPN的用途和 ATM／FR網絡類似，可以提供一種二層通道，能夠適用于廣泛的鏈路層，但L2 MPLS VPN標準目前還處在發(fā)展階段。

　　兩種方式的比較如下。

　　(1)二者實質上都是采用了MPLS LSP(標簽交換路徑)作為隧道，但承載的是不同層次的協(xié)議，MPLS BGP VPN是三層，L2 MPLS VPN是二層；

　　(2)L2 MPLS VPN不參與vPN的路由，VPN 的路由是由業(yè)務系統(tǒng)自己來維護。MPLS BGP VPN 則完全接管了VPN路由，用戶只要以某種方式接入就可以；

　　(3)MPLS BGP VPN需要維護每個VPN的路由表，對PE內存節(jié)點要求較高；L2 MPLS VPN在PE 上需要為每個VPN的每個Site分配一個接口(物理接口或邏輯接口)，對接口資源的消耗較大；

　　(4)L2 MPLS VPN較適用于VPN的站點之間采用相同的鏈路層協(xié)議，目前不能實現以太網和El之間的互通。而MPLS BGP VPN對接入鏈路類型沒有特殊要求；

　　(5)L2 MPLS VPN在增加網狀拓撲vPN站點時存在Ⅳ平方問題；MPLS BGP VPN不存在Ⅳ平方問題。增加一項新業(yè)務系統(tǒng)時不會影響已有的業(yè)務，可實現平滑擴展。

　　綜上分析，采用MPLS BGP VPN方案來實現OSS 承載網的建設。

　　4．3 組網結構

　　OSS承載網平臺骨干網絡包括省級匯聚節(jié)點、地市中心節(jié)點以及地市接入網絡，需要承載的系統(tǒng)包括各專業(yè)網管和綜合網管系統(tǒng)。

　　由于網管網絡僅涉及到網元、終端和網管服務器間的配置、性能、告警等維護數據的傳送，信息量并不是很大，對帶寬的需求相對不高，經測算100Mbit／s級的帶寬即可，但核心設備需要支持吉比特級擴展。

　　從建網的模式上，采用雙星型的組網方式，在省中心設置兩臺核心節(jié)點P路由器，各地市中心機房設立兩臺匯聚節(jié)點PE路由器。

　　核心節(jié)點和匯聚節(jié)點之間采用雙鏈路組網，形成主備。組網結構圖如圖3所示。

圖3組網結構圖

　　4．4 承載同傳輸方式

　　從全省傳輸資源條件和組網的技術來看，目前在核心網上可以采用承載在SDH上的STM-1、E1和承載在MSTP上的以太網3種組網方案。

　　4．4．1 MSTP方案

　　MSTP技術具有將分組數據業(yè)務高效地映射到SDH虛容器的能力，即可以利用MSTP技術直接在傳輸SDH設備上提供以太網口。這種方式的顯著優(yōu)點是可以省去配置POS口的路由器，并且可以進行帶寬的靈活配置，在投資上可雜瀉艽蟮慕檔汀?/p>

　　4．4．2 155Mbit／s POS組網

　　POS組網是目前采用較多的組網方式，技術成熟，會有較好的QoS保證，但是POS組網必須配置具備POS 板卡的路由器，其組網成本相對較高，并且要求傳輸提供155Mbit／s端口，對傳輸設備端口容量產生壓力。

　　4．4．3 E1組網

　　每個地市到省中心配置多條El鏈路，這種組網方式適應于帶寬需求在20Mbit／s以下的網絡組網，對于 OSS承載網而言鏈路數量較多，增加了維護、管理的難度。

　　經過對比，選擇MSTP傳輸方案。

　　4．5 省中心結構

　　省中心核心節(jié)點配置兩臺高端路由器作為承載網的核心P路由器，同時配置兩臺高性能三層交換機作為PE設備，對省中心的各網管核心服務器進行接入。 P路由器和PE設備為口字形連接，各自通過VRRP 協(xié)議進行熱備。P設備直接通過FE口接入MSTP傳輸網。

　　省中心核心節(jié)點組網結構圖如圖4所示。

　　4．6 地市分公司結構

　　在地市分公司的中心節(jié)點配置兩臺中端PE路由器和兩臺以太網交換機，負責各個業(yè)務網元、終端的規(guī)范接入，通過在交換機上劃分不同的VLAN對各個業(yè)務系統(tǒng)進行隔離，各業(yè)務接入到各自的VPN中。PE 路由器也通過VRRP協(xié)議進行熱備。組網圖如圖5所示。

圖4組網結構圖

圖5組網圖

　　4．7 lP地址的規(guī)劃

　　IP地址的合理分配是保證網絡順利運行和網絡資源有效利用的關鍵，IP地址空間分配，需與網絡拓撲層次結構相適應，既要有效地利用地址空間，又要體現出網絡的可擴展性和靈活性，同時能滿足路由協(xié)議的要求，以便于網絡中的路由聚類，減少路由器中路由表的長度，減少對路由器CPU、內存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由變化的收斂速度，同時還要考慮到網絡地址的可管理性。

　　網絡IP地址規(guī)劃要重點考慮以下幾個部分。

　　(1)Loopback地址：在承載網中P、PE設備的 Loopback接口地址采用32bit掩碼的形式；

　　(2)設備互聯(lián)地址：互聯(lián)鏈路IP地址全部采用 30bit掩碼的形式；

　　(3)業(yè)務系統(tǒng)地址：原則上原網管地址保持不變，以前規(guī)劃有明顯不合理的地址可利用業(yè)務割接之際統(tǒng)一修改，以便路由信息的聚合，從而降低網絡擴展的復雜性；

　　(4)由于原有承載網各專業(yè)獨立建網，IP規(guī)劃自成體系，各專業(yè)IP地址分配有可能有重合，新建承載網應能滿足各專業(yè)原IP地址不變的前提下割接入網。

　　4．8 路由設計

　　OSS承載網絡的MPLS VPN的劃分和管理均在PE 節(jié)點上實現，各地市的節(jié)點路由器和省中心的核心節(jié)點交換機作為PE設備，構成MPLS域，IGP采用0SPF，同時還要運行MP—IBGP協(xié)議，用來傳遞VPN內部路由及VPN屬性等信息；各VPN的Site與PE之間，可采用靜態(tài)路由或運行動態(tài)路由協(xié)議，考慮到網管結構較簡單，采用靜態(tài)路由配置。

　　在省中心P、PE核心設備和地市PE路由器上配置VRRP虛擬路由器冗余協(xié)議，正常情況下所有VPN 業(yè)務都運行在左側網絡設備中，如果左側硬件故障， VRRP能夠提供動態(tài)故障轉移機制，把業(yè)務轉移到右側熱備設備，在網元側和網管服務器側都不需要任何改動下，完成主備設備切換，對0SS業(yè)務不造成任何影響。

　　圖6為省中心到一個地市的路由結構圖，OSS按照不同專業(yè)分為不同的VPN，各VPN利用同一個物理承載網，邏輯上完全獨立分開。移動華為交換網管系統(tǒng)被分配在VPNl中，所有地市的移動華為交換網元和網管終端、省中心網管服務器都在這個VPNl中，利用MPLS BGP VPN協(xié)議完成多個地市到省中心的鏈接。同理移動三星無線專業(yè)、傳輸烽火專業(yè)被相應分配到VPN2、VPN3中。

圖6路由結構圖

　　4．9 剖接方案

　　新建OSS承載網通過MPLS BGP VPN技術把各個業(yè)務網在邏輯上分離開來，相互之間沒有任何干擾，完全等同于每個業(yè)務網管自己有單獨的一個承載網絡，這個承載網絡和以前承載網相比，網絡結構沒有任何變化，這為割接帶來了便利條件。割接準備工作為在省端和市端PE設備配置上原來各網管系統(tǒng)網關地址，測試 pin9通。割接時只需要保持原來IP地址不變，把網元和網管服務器接入到對應VPN分配的相關VLAN端口中。

5.結論

　　新建OSS承載網用一條高速公路替代了眾多的羊腸小道，徹底解決了原來承載網速度慢、結構復雜、故障點多、不易維護管理等問題，把維護人員從繁雜的網絡維護任務中解脫出來。新承載網配備的VPN Manager管理平臺可以方便的對承載網進行數據配置、告警監(jiān)控，解決了以前對承載網無法監(jiān)控的狀況。同時承載網的雙鏈路備份機制使OSS的網絡安全也得到了提升。承載網具有良好的業(yè)務擴展性，對以后新增的網管系統(tǒng)也不需要再建承載網，只需再新增VPN即可。

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