中小城市宽带IP城域网网络优化技术的研究

宋淑艳

（中国联合网络通信有限公司张家口市分公司，河北 张家口075000）

随着互联网业务与技术的不断发展，网络用户数量和网络业务流量的迅速增加，宽带城域网的功能定位逐步从满足接入能力为主转向满足日益丰富的业务需求为主，IP传送的原始技术理念正受到业务需求层次化、QOS、安全性、资源的集约管理等多方面因素的挑战，一个高度可运营、可管理的IP电信网成为IP技术支撑电信运营的必然要求.为满足今后互联网业务发展，提高网络业务疏通能力，提高网络综合业务承载能力，打造精品网络平台，特提出城域网网络优化需求.

1 宽带IP城域网网络现状存在的主要问题

Foundry N800作为城域网核心设备，处理能力明显不足，CPU占用率过高，丢包严重，本该由其承担的业务控制策略（ACL）不得不上移至出市路由器上行端口，导致省骨干网功能不清，降低骨干网效率，妨碍骨干网MPLS和组播等业务的开题.

一是由于Foundry N800不支持MPLS，导致整个城域网从核心层到汇聚层无法实现MPLS VPN.对用户的需求不能得到及时的满足.二是无法有效制止网络中病毒蔓延、恶意攻击；三是业务种类单一，一些有运营潜力的增值业务如视频点播，组播，Qos，Portal，卡号业务开展不足；四是对接入用户控制能力不足、用户非法接入情况严重；五是可管理可维护性欠缺，宽带设备缺少一套完整的采集、记录和分析网络运行数据的机制，无法为网络故障定位、网络分析与网络优化、业务分析与业务开发提供足够多的数据支撑.

2 城域网网络优化技术实施

IP城域网网络优化方案在原有城域网的基础上提出优化调整网络结构；增加VPN、QOS策略等新功能，以适应宽带业务发展用户提出的多种业务需求.

2.1 优化后的网络结构

优化后的网络结构如图1所示：

骨干层：在中心局2新增骨干层路由器Cisco12016，与原有骨干设备Cisco12012形成双路由.

核心层：核心层由中心局1和中心局2两个核心节点构成，选用Cisco7609路由器，两个核心节点通过GE互连，并采用双归属方式以GE带宽链路连接至骨干路由器.运行EBGP路由协议.

汇聚层：汇聚层基本上保持原有结构，汇聚层交换机均以GE链路连接至中心局1或中心局2的核心层路由器上.汇聚层与核心层的GE直接跑三层IP，运行OSPF路由协议.

接入层：接入层设备以二层或三层方式上连到汇聚层.IP DSLAM以802.1Q的TRUNK方式上连汇聚层交换机，一个VLAN用于PPPoE用户VLAN穿透，另一个VLAN用于和汇聚层交换机直接运行静态路由协议.

图1 网络优化后的IP城域网网络结构示意图

2.2 优化后的网络传输能力

核心层至省骨干及核心层设备之间采用GE接口互连.业务量增加后可采用N＊GE捆绑方式扩展带宽，也可考虑采用10G或2.5G连接.

县局155M上联改为GE上联.

出口带宽由原来的8＊155M扩大到2＊2.5G.

2.3 优化后的网络处理能力及网络业务功能

核心节点采用高性能高端路由器替换现有Foundry N800路由交换机以增大网络处理能力，同时要求新增高端路由器支持L3MPLS VPN、L2MPLS VPN，并具备较强的Qos功能，以便满足大客户及电信级业务发展的需求.

汇聚层新增设备采用下行业务接口类型丰富、密度大（支持业务端口绑定、速率限制、业务流分类等），包转发能力强且支持MPLS VPN、QOS、组播等业务的高性能路由交换机.

新增BRAS考虑采用下行业务接口类型丰富、端口密度大，对各类宽带业务管理能力强，既具备针对普通IP专线、同时又具备针对ADSL用户来开展MPLS VPN、组播等业务的能力.

3 路由策略优化

在本方案中我们采用以下几种IP路由协议：通过EBGP来与省骨干网络互连；用OSPF作为IP城域网内部路由协议；用MP-BGP来实现MPLS VPN.

3.1 BGP路由策略

地市IP城域网作为一个相对独立的网络，从管理和技术角度出发，城域网所有节点都处于同一个自治域中，采用一个自治域号码.因此在城域网内所有的核心路由器Cisco7609之间运行IBGP，与省骨干路由器相连运行EBGP.由省骨干路由器向城域网内两台核心路由器Cisco7609发布路由，城域网内两台核心路由器Cisco7609将城域网路由汇总后发布给省骨干路由器.同时根据实际情况采用BGP特性丰富的特点，结合省IP网的实际情况合理分配数据流量，保证网络的合理和健康.

一个稳定而健壮的网络中往往设计单独的路由器做为MP-IBGP的反射器（RR），IP城域网内所有POP节点路由器以IBGP Client的身份只与RR建立IBGP的Neighbor，获得和交换BGP路由，这样可以获得较高的网络冗余.

3.2 IGP路由策略

目前，可以用于大规模的ISP同时又基于标准的IGP的路由协议有OSPF和IS-IS.Cisco的IOS系统可同时支持OSPF和IS-IS路由协议.两种路由协议均是基于链路状态计算的最短路径路由协议，均在大型ISP网络中得到成功应用.

OSPF允许自治系统中的路由按照虚拟拓扑结构配置，而不需要按照物理互连结构配置.不同区域可以利用虚拟链路连接.允许在IP资源有限情况下，使用点到点链路，节省IP空间.根据以上分析，考虑现网状况，我们建议在构成河北IP城域网内仍运行现有的OSPF协议，每一城域网在同一个AS0内.

3.3 OSPF路由策略

3.3.1 加快自愈

一个OSPF进程会给其邻居发Hello包以维护邻居间的连接，hello包的timer默认在以太链路上是10秒，在非广播链路上是30秒；同样，OSPF邻居间也由dead interval timer，默认是hello interval的4倍；这2个timer用来保证OSPF邻居间的连接，如果一个路由器在dead interval间隔内没有收到一个hello包，它会认为这个邻居已经down.现在城域网络的高速连接上，将这些timer调整较低，以增强OSPF的快速自愈.

3.3.2 路径选择

在Cisco IOS中，默认OSPF是根据接口链路带宽来计算OSPF的metric，一个链路的ospf metric是等于参考带宽（ref-bw）除以链路带宽，其中ref-bw默认为108，比如100M的FE或者FDDI链路，其metric就为1，而64k的链路，其metric为1562；

但在高速链路里，如OC-12，或者OC-48的链路，如果还用这种默认ref-bw，就会使得部分高带宽链路的metric值相同.因此可以根据链路的实际情况来修改link的metric值.

4 MPLS VPN业务部署

当前服务提供商正努力地满足对服务的要求并迅速地构建着电信级的网络.基于IP的应用，要求网络的特殊处理，包括私有性，服务质量（QOS）和Any-to-Any的连通性.企业需要服务提供商提供具有多层次服务和与他们的IP网络无缝互通选项的IP增值服务，并且成本低于他们自己构建和管理的成本.因此，多数服务提供商正准备着新的业务---IP增值服务，而不仅仅是传输服务.

提供商怎样才能既从现有的传输服务中获得利润又同时为支持IP增值服务做准备呢？采用MPLS技术.

MPLS可以给服务提供商以提供高度可扩充的高级IP服务End-to-End的能力，同时对提供商和最终客户来说具有更简单的配置和管理.使用MPLS电信运营商可以通过交换或路由网络提供业务需求的IP服务，MPLS是为将来以专用IP网络为主的服务提供可能性的技术.

为了在IP城域网中全面实现MPLS VPN功能，在所有的Cisco7609路由器上需要启动MPLS，考虑到网内的其他厂家的设备也将作为PE接入整个网络，因此Cisco7609兼做P.各城域网上联省网的两台GSR承担PE-ASBR的功能，所有直联Cisco7609和其他厂家设备的用户接入设备为MPLS的CE节点.

5 结 论

通过网络各设备的跟踪测试，优化效果比较理想，解决了用户上网慢的问题.骨干层的两个2.5G上行出口忙时利用率均低于40%.核心层的两台路由器的四个上行GE口忙时利用率都在40%以下.汇聚层交换机上联各GE口忙时利用率低于20%.各DSLAM的上联端口忙时利用率低于20%，所有小区忙时总流量低于200M，忙时利用率低于20%.至骨干网平均时延分别为8ms、15ms，均比优化前提高2ms；CPU占用率分别为4.92%，2.29%.汇聚层设备的交换能力大大增强，根据上述数据显示，目前整个网络运行良好，完全可以满足现阶段用户上网的需求.