接入网关上连传输承载网保护方案的研究与测试

接入网关上连传输承载网保护方案的研究与测试ResearchingandTestingtheProtectionSchemefortheAccessGatewaytoConnecttheTransmissionBearerNetwork黄泉洲陈宏标沈步阳王利村吴飞（中国电信股份有限公司广州研究院公网技术部）摘要针对目前软交换的大规模建设及应用，接入网关（AccessGateway，以下简称AG）上连的传输承载网如何实现业务的保护是一个迫切需要研究的课题。本文对利用MSTP（Multi_ServiceTransportPlatform，多业务传送平台）网络实现AG上连承载网的保护方案进行了研究，深入分析了AG设备接入到承载网的保护方案、承载网本身的保护方案、汇聚承载网到上层设备的保护方案，进而提出了一套完整的端到端保护方案，并通过测试进行了验证，结果表明方案具有很强的可行性。关键词接入网关AG上连MSTP保护方案研究前言随着NGN技术趋向成熟，以SoftSwitch为核心的软交换体系具有提供多业务的能力，能满足将来多业务融合的需要。AG设备位于软交换网络的接入层，主要作用是替代传统PSTN网络中的小型集团交换机、端局及远端模块扩容，或者新建用户小区或者具有一定用户规模商业大楼，为用户提供语音、传真、拨号上网等接入服务。因此，AG设备是软交换网络建设中的重要元素，必须充分保障其安全性。随着AG设备在网络中大量使用，为AG上连提供网络保护、保障其安全性将成为网络建设、维护的重要内容。从目前情况看，利用MSTP传输网构建AG设备上连的承载网是较好的旋转，但如何建立一个从AG到SR（ServiceRouter，业务路由器）的端到端保护网络是目前承载网领域内迫切需要研究的课题。理论研究AG上连传输承载网包括三个层次：AG设备接入到MSTP传输网、MSTP传输网内部、MSTP传输网连接到SR。为了实现端到端的保护网络，必须逐个层次对网络提供保护。网络拓扑如图1所示。图1AG上连传输承载网保护方案首先是AG设备双端口一主一备上行、双归属组网，它是实现端到端保护的基础。其次是是AG设备接入到MSTP传输网之间的保护。AG上连采用主备用端口和网线可以实现AG设备到MSTP设备的完全保护，当主用端口/网线发生故障时，业务将倒换到备用端口和网线。然后是MSTP传输网内部的保护。MSTP传输网内部通过配置一主一备路由实现保护。当业务中断时，有三种方式实现业务的保护：（1）传输网复用段保护倒换；（2）利用MSTP的LPT（LinkPassTunnel，链路穿通通道）功能触发主备路由倒换；（3）AG应用层检测触发主备路由倒换。三种保护方式具有不同的启动条件：当MSTP设备线路侧检测到LOS、LOF和MS-AIS告警、光纤中断、B2误码过量时，复用段发生保护倒换。当MSTP设备启动LPT功能时，当上游以太网端口发生故障、光纤中断、MSTP设备交叉连接发生故障或者内部VC故障时，下游MSTP设备的FE口(FastEthernet，快速以太网口)就会关闭，与该FE口相连的AG设备FE口就会因为收不到信号而关闭，从而触发AG将业务倒换到备用端口。当AG设备具有应用层检测触发主备路由倒换功能时，只要业务有中断就会使AG设备产生主备倒换。更多文章绪论1.1研究背景网络被认为是互联网发展的第三阶段。网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。1.2选题理论1.2.1需求分析方法在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。目前比较流行的软件需求分析方法有：结构化分析方法和面向对象的分析方法。1.结构化分析结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。结构化分析的步骤如下：①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。2.面向对象分析面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。1.4.2系统开发设计方法软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。常见的软件设计模型有：边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。第2章实时通信系统的需求分析2.1客户业务需求分析网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.1.网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设10Gbps端口，最大单机承载达到960Gbps。2.服务多样性方面，要求全面支持IEEE802.1q，802.1p，802.1ad等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。3.网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过50ms，核心网保护需要支持BFD，FRR两种工作模式。4.链路维护方面，要求支持ITU-TY.1731的链路检测和诊断。5.网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。6.网管方面：需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。2.2网络拓扑和设备需求分析通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。本系统的网络拓扑中需要包含一个MPLS核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。第3章实时通信系统的详细设计.....................24-443.1基于单点直通业务的模块功能设计...................24-343.2基于多点桥接业务的模块功能设计...................34-44第4章实时通信系统相关功能的实现...................44-604.1协议转换模块的实现...................45-544.2业务承载模块相关功能的实现...................54-60共2页:上一页12下一页第5章实时通信系统测试...................60-655.1端到端系统测试...................60-625.1.1链路保护业务承载测试...................605.1.2节点保护业务承载测试...................60-615.1.3多节点保护业务承载测试...................61-625.2基于RFC2544网络设备互联基准...................62-655.2.1吞吐量测试...................62-635.2.2丢包率测试...................635.2.3延时测试...................63-645.2.4背靠背测试...................64-65结论该项目历时两年，本人参与了全部的客户需求分析，设计，系统实现以及现网试运营测试，本实时通信系统为公司签下了多家著名网络服务提供商的现网布局订单，并且成功在现网当中运行，从客户的反馈方面，无论是现网容量的提升，多业务的承载，灵活的Qos服务还是高质量的网络稳定性，都得到了客户的肯定，运营商们通过本系统提供的高质量网络服务，赢得了更多的用户，在商业上也获得了更大的盈利，同时对网络用户而言，网络质量更加稳定，网络带宽更加宽阔，同时价格也更加低廉。通过该项目的设计与实现，本人对以太网通信技术有了更加深刻的了解，最重要的是通过这个项目的实施，能够对现网运营方面有一个整体了解，对客户的真实需求也有了一定的认识，在项目中取得的这些宝贵经验无论是在今后的工作和研究方面都是很重要的帮助和财富。随着语音市场的饱和以及语音业务每用户平均收入的下降，运营商的利润增长面临挑战。多业务提供商向IP/Ethernet平台转移，不仅能开发更有价值的个性化多媒体业务，还能有效降低成本。多业务提供商正在寻找能够支持从2G向3G和宽带无线接入平滑演进的传输解决方案。同时，他们希望能在网络规模不断增大的情况下有效地控制运营成本，于是他们纷纷考虑建设自己的下一代移动承载网。对于我们设备服务供应商来说，希望能够给移动运营商们提供支持多种业务的接入承载层网络，这同时也是本人下一个阶段的工作重点，中国电信运营商重组后，三大全业务经营商要经营固网宽带业务，营移动业务。但原本地传输网存在一系列的不足，必须对传输网尤其是网络融合方案进行深入研究。全业务所承载的主要业务包括传统的语音及其增值业务、宽带数据承载及接入业务、行业和企业大客户VPN专线业务、移动语音和移动数据及其增值业务等;——传统语音及其增值业务对于传统的固网运营商来说，接入网和交换机模块均是通