3G IP承載網解決方案

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    作者：劉伯濤

    闡述了3GIP承載網在可用性、可靠性、可管理性和可演進性等幾方面的建設思路，介紹了上海貝爾阿爾卡特3GIP承載網方案。

    為適應移動業務從以電路語音為主的單一業務向多業務轉變，移動網絡架構也經歷了從2G、2.5G到3G網絡的演進，而IP技術的成熟，使得業務承載的技術從TDM方式向IP方式全方位轉化成為了可能。承載網絡IP化是大勢所趨，那么，如何合理地進行承載網絡的部署，在滿足用戶的多業務體驗的同時，滿足網絡經濟有效的演進?

    1、3G的業務特性

    國內主要運營商已經不同程度地完成了城域網的建設。但目前城域網主要是基于傳統交換和路由技術，提供簡單的數據業務，而3G業務的種類豐富，需求各異，這就對承載網的能力提出新的挑戰。以下是3G主要的業務類別對網絡質量的要求：

    話音類：通常對帶寬要求不高，但作為移動網絡的基礎業務，話音業務對QoS的需求是最為嚴格的。

    視頻類：QoS需求稍低于話音業務，但對帶寬需求較多，且隨著3G用戶增多和用戶對可視類業務需求的增加，運營商需要考慮如何保障視頻業務的流暢和高質量的畫面。

    數據類：這類業務的QoS需求較低，但種類較多，不同種類的數據業務在帶寬、可靠性等方面的需求有很大差異，為提供更具差異化的服務，運營商要考慮如何區分這些業務。

    2、3GIP承載網的需求與建設思路

    為滿足上述語音業務、數據業務、視頻業務和信令業務的承載需求，3GIP承載網建設應具有可用性、可靠性、可管理性和可演進性。

    2.1可用性

    對3G的IP承載網而言，應該通過合理的網絡架構為3G核心網提供信令和數據的傳送通道。

    在3G開展初期，網元節點數和業務量有限，IP承載網接入節點僅由少量城域接入路由器構成即可，通過POSSTM-1、POSSTM-16或GE中繼鏈路分別接入到所屬骨干區域節點的2臺以上骨干路由器，進而實現對IP干網的接入；各節點接入路由器通過GE和FE接口實現3G業務的接入。

    上海貝爾阿爾卡特7750SR7是高性能的核心業務路由器，非常適合在3G網絡中作為承載網的城域接入路由器使用。作為網絡中的提供商邊緣路由器（PE）角色，7750SR在QoS、高可靠性和網絡管理方面有著獨特優勢。

    在7750SR上，信令將單獨劃分一個虛擬專用網（VPN），同時，分組交換（PS）域的各種數據業務分別設置一個VPN，根據傳送的VPN的不同，設置多協議標簽交換（MPLS）幀的EXP位，并配置全網的差異化服務（DiffServ）策略。

    建議按照表1進行DiffServ的設置。

    表1  DiffServ的設置

解決方案（圖一）" width="350" height="226" />

    7750SRQoS處理機制最重要的一個理念就是在業務接入側對業務敏感，在核心側只對服務等級敏感而對業務不敏感。通過在業務接入側對每個業務的區分，以及對業務中每個轉發等級流量完善的帶寬控制，使網絡核心側只需根據數據包的轉發等級進行處理，任何應用類型的流量都采用這種一致的處理原則。有了業務接入側完善的流量控制處理，以及核心側嚴格基于轉發等級的調度轉發，能夠保證每一種轉發等級的業務流量的質量要求，包括實時業務流量。

    7750SR的層次化隊列調度是目前業界最先進的調度方式，能夠控制單個業務或多個業務的總帶寬，并在多個業務或多個服務等級應用間公平分配帶寬，真正實現業務接入側服務等級協議（SLA）保證。層次化調度通過設置多級邏輯調度器，由上級調度器控制一組下級調度器的總帶寬，并且上級調度器能夠根據下級調度器的級別和權重控制它們的承諾信息速率／峰值信息速率（CIR/PIR），在多個下級調度器之間合理分配帶寬。

    2.2可靠性

    3GIP承載網主要面對運營商自身業務系統，同時可能兼顧大客戶，其所承載的業務系統要求具有封閉或半封閉特性，3GIP承載網應提供對業務較高的可靠性保證。

    為了滿足3G/NGN業務的無損故障切換要求，3G/NGN業務對承載的可靠性要求是：網絡設備的可用性為99.999%、故障保護倒換時間≤50ms、網絡的可用性達到99.999%。

    上海貝爾阿爾卡特一直不斷地在努力提高IP網絡的可靠性，促使高可靠性技術從不間斷轉發（NSF）、平穩重啟（GR）發展到不間斷路由（NSR）和不間斷業務（NSS），平均恢復時間從分鐘（min）級降至毫秒（ms）級，網絡的可用性達到99.999%。如圖1所示。

    圖1  IP網絡高可用性技術的演進

    通過在城域PE節點部署7750SR，為3GIP承載網提供無單點故障和快速路由重建等機制，從節點和鏈路方面保證承載網的可靠性。7750SR支持電源、風扇、路由引擎等部件的冗余，并且可以從多個時鐘源獲取時鐘。7750SR同時支持上述模塊的熱插拔，并能在模塊倒換過程中保證業務的連續性。

    如果7750SR節點的一個控制平面因為網絡攻擊而失效，熱備份的控制平面除了能在ms級的時間接替原平面的工作外，還能在智能分析網絡攻擊的基礎上，對接下來的網絡攻擊予以防范，因此同一種網絡攻擊不可能同時讓7750SR的兩個控制平面失效，這大大提高了網絡節點對攻擊的免疫性。

    NSR的價值在于設備的軟件升級、網絡擴容等都可在線進行，并且不影響現網業務（即NSS），此外，由于NSR對網絡、鄰居路由器透明的特性，對用戶端的用戶邊緣路由器（CE）也可實現NSF功能。由于CE路由器通常為低端路由器，一般不支持GR，只有路由與轉發分離的高端路由器才能支持NSF+GR；而要實現NSF功能，鄰居路由器必須都支持GR功能，因此，傳統NSF+GR方式的路由器無法實現與CE路由器之間的NSF功能。

    2.3可管理性

    3GIP承載網需要一套全面的網管，以便在業務部署、業務管理、SLA性能管理、大客戶接入和VPN業務的管理與計費方面形成更完善的機制，同時為今后引入更全面的綜合管理平臺提供靈活的支持。

    運營商目前的綜合網管平臺已能實現簡單的多廠商網元管理功能。5620SAM的特點是，通過支持業務管理，其故障管理能夠與業務管理相關聯，其告警管理中能夠感知任何網元故障對具體業務和用戶的影響，并在告警中提示出來，這一點是目前的綜合網管故障管理功能所不具備的。

    基于SNMP，5620SAM-P模塊能夠在7750作為PE的節點間自動部署業務隧道，部署每個虛擬專用局域網業務（VPLS）、虛擬專用路由網（VPRN）和虛擬租用線（VLL）業務，以及與這些業務相關的QoS、安全過濾和Accounting策略，同時能夠實施對業務用戶的管理，5620SAM能夠提供業務┄用戶┄業務隧道┄涉及的物理設備之間的相關關系的管理，從而實現設備故障對業務和用戶的感知、業務對用戶和設備的感知，以及用戶對業務和設備的感知。

    3G開展初期，在新業務的布放上缺少實際經驗，針對這一情況，5620SAM支持在網上進行模擬測試，監測業務（包括VPN等）的端到端配置，如果成功，再自動部署到相關的PE節點上。

    2.4可演進性

    承載網應具有足夠的彈性，以適應3G網絡架構和業務的發展。例如能夠平滑地從目前IPv4升級至IPv6，并保證網絡架構基本不變。

    在IPv6網絡建設的初期，其網絡規模和業務量都較小，這是經常采用的連接方式。建議運營商3GIP承載網初期的IPv6實驗網的建設可根據實際情況采用隧道方式，其優點是：不需要大量的IPv6專用路由器設備和專用鏈路，可以明顯地減少投資。當IPv6核心網絡達到一定的規模，且當其數據量足夠大時，可以考慮MPLS骨干上部署IPv6。

    3、上海貝爾阿爾卡特3GIP承載網方案

    3.1更健壯、迅速、智能的故障應對——NSR&NSS

    a）7750SR業務路由器的NSR技術使路由器設備達到了前所未有的高可用性。NSR技術使主控卡在切換時做到NSR（邊界網關協議（BGP）、開放最短路徑優先（OSFP）、中間系統—中間系統（IS—IS）、NSF和NSS（L2/L3VPN），并且使鄰近的路由器不受任何影響。

    b）硬件的全冗余備份，7750SR系統關鍵部件：交換矩陣／控制引擎、時鐘、電源、風扇均支持冗余備份，硬件支持熱插撥。

    3.2更輕松、直觀、豐富的網絡管理——5620SAM

    a）5620SAM業務管理系統可以實現基于虛擬局域網（VLAN）的對每個用戶的身份識別和管理

    b）5750SSC/5620SAM業務管理系統通過簡單網絡管理協議（SNMP）可以對作為業務邊緣節點的7750SR進行VPN業務的自動部署，以及相關的用戶和策略管理，同時還能夠收集用戶使用情況，提供給運營商基站子系統（BSS）。

    c）提供精確計費能力，包括針對不同等級／類型的業務流量分別統計；5750SAM能夠從設備中提取用戶業務相關的數據供進一步處理。

    3.3更復雜、高效、易定制的QoS機制——H-QoS

    a）領先的QoS能力可以提供強大的帶寬控制能力，具有CIR、PIR控制能力，可實現精細化的帶寬控制和業務管理，從而控制P2P流量（如BT、電驢下載）對其他服務的影響。

    b）7750SR的MDA接口卡能夠支持8000個入和8000個出的隊列，而且隊列帶寬控制能夠通過CIR和PIR參數加以控制，加上獨特的層次化服務質量（H-QoS）管理能力，可提供更靈活的帶寬調度。

    c）7750SR全面支持IP/MPLS的DiffServ架構，可保證各業務流的DiffServ質量需求。

    d）業界領先的層次化隊列調度技術通過引入多層調度的概念，將QoS的靈活性擴展到一個全新的層面。

    3.4更靈活、快速、易管理的VPN模式——VPLS

    7750SR提供各種具有擴展能力的VPN，包括二層和三層，特別是VPLS（Alcatel是主流VPLS草案的起草者之一），支持MPLSVPN的能力非常強大，并通過結合5620SAM，降低大規模部署VPN的復雜度。

    上海貝爾阿爾卡特的3GIP承載網方案真正解決了3G業務多樣化和業務量規模增長過程中保障各種業務QoS的問題，完全滿足IP承載網對可用性、可靠性、可管理性以及可演進性的需求，必將成為運營商構筑3G網絡的穩固基石。

文章來源于領測軟件測試網 http://www.kjueaiud.com/