路由器VSU技术在气象宽带网中的应用

何恒宏，王 涛，田 征

（国家气象信息中心运控室，北京 100081）

路由器VSU技术在气象宽带网中的应用

何恒宏，王 涛，田 征

（国家气象信息中心运控室，北京 100081）

网络设备虚拟化技术以其简化管理、环路避免、高可靠等优势，在数据中心及园区网得到广泛应用。气象宽带网作为全国气象部门基础数据通信承载网络，国家级接入可靠性面临更高的挑战。文章基于路由器VSU虚拟化技术，针对气象宽带网国家级接入结构进行了优化设计，进一步提升了网络可靠性。

路由器虚拟化；VSU；气象宽带网；链路负载均衡

1 引言

气象宽带网是连接全国气象部门的专用广域网络系统，是承载全国气象部门的观测资料及产品收集、分发、共享的基础地面网络。其中，国省两级间气象宽带网包括MPLS VPN网络和MSTP网络两套网络系统。MPLS VPN网络系统为网状互连结构，MSTP网络系统采用MSTP点到点专线组网技术和星型拓扑结构，两套网络系统按照各自技术特点和优势，分别承载部分气象数据传输业务，并通过虚拟冗余路由协议VRRP及BGP动态路由协议实现网络冗余热备份。由于MPLS VPN网状网络与MSTP星型网络的组网结构差异，两套网络难以做到对等的冗余备份。而随着气象通信业务发展需要，MPLS VPN网络带宽已远大于MSTP网络的带宽，MSTP网络已无法满足为MPLS VPN网络提供备份的需要。国家级作为全国气象资料传输和交换的通信枢纽，对于通信网络的可靠性要求越来越高，亟需提升国家级广域专网接入的冗余可靠能力。

2 路由器VSU技术简介

VSU（Virtual Sw itching Unit）是一种将多台设备通过虚拟交换机链路（Virtual Sw itch Link，VSL）连接起来形成一台虚拟的逻辑设备，将多台网络设备虚拟成一台设备来管理和使用的技术。和传统的组网方式相比，这种组网可以实现弹性、安全、自适应的高可靠性的构架网络，充分应对人们对网络高可靠性需求的挑战[1]。

VSU虚拟化技术优势[2]：

（1）配置管理简化。使用虚拟化技术后，多个成员设备逻辑上成为一个设备，而不需要连接到多台设备分别进行配置和管理，管理更为简单。配置文件中消除了采用单一网关，避免了多个IP地址配置。

（2）环路避免。虚拟化技术使多个设备逻辑上成为了一台设备，避免了逻辑的环路出现，简化网络拓扑。采用跨设备的链路聚合，而不再依靠生成树协议和VRRP协议等。

（3）高可靠性。堆叠系统中的物理设备通过协议实现互为备份。在一个成员物理设备发生故障时，由于使用了跨框聚合技术，加快了L2/L3转发流量收敛，快速实现业务的恢复。

图1 典型VSU组网结构

典型组网结构如图1所示。VSU技术在数据中心网络及园区局域网络中得到了广泛的应用。随着路由器VSU技术的逐渐成熟，在广域网络中的应用也逐步推广。

3 国家级广域专网接入现状

如图2所示，气象宽带网国家级节点使用两台路由器分别连接MSTP网络和MPLS VPN网络，两台路由器连接至通过IRF技术实现高可靠的两台汇聚交换机，与本地局域网互联。MSTP路由器与省级路由器间运行EBGP动态路由协议，MPLS VPN路由器作为CE与运营商MPLS VPN PE路由器间运行EBGP动态路由器协议，MSTP路由器与MPLS VPN路由器间运行IBGP协议及VRRP协议。通过BGP协议与VRRP协议的联动组合，实现了MSTP网络与MPLS VPN网络的冗余热备份。

由于MPLS VPN网络逐步成为全国气象通信业务主要承载网络，带宽远远超过MSTP网络，但国家级MPLS VPN网络接入仍为单线路、单路由器，一旦线路中断，MSTP线路难以满足备份需要，亟需提升国家级MPLS VPN网络接入可靠性。

图2 气象宽带网国家级接入拓扑现状

4 基于路由器VSU技术的优化方案

如图3所示，在国家级使用两台路由器通过VSL进行互联，使用VSU技术虚拟化为一台路由器。虚拟路由器作为MPLS VPN CE路由器替换原MPLS VPN路由器，与MSTP路由器、汇聚交换机互联结构及IBGP、VRRP协议保持不变，但链路均变为双链路并进行聚合实现冗余可靠连接。新增租用一条MPLS VPN接入线路，与原MPLS VPN线路分别连接至虚拟MPLS VPN路由器的两台物理路由器，虚拟MPLS VPN路由器与运营商两台PE路由器分别建立EBGP连接。为了充分利用所租用的两条MPLS VPN接入线路带宽资源，在虚拟MPLS VPN路由器开启两条接入线路链路负载均衡。

图3 优化后气象宽带网国家级接入拓扑

采用路由器VSU技术进行结构优化后，在广域，MPLS VPN接入实现了到运营商的双PE双CE双线路冗余可靠连接及双线路的出向负载均衡。在本地，MPLS VPN路由器与MSTP路由器、汇聚交换机也分别实现了双链路聚合，具备高冗余可靠和负载均衡能力。同时保留了MSTP网络与MPLS VPN网络的冗余互备能力。

5 优化效果测试及验证

表1 MPLS VPN接入可靠性模拟测试结果

通过在国家级PC1至省级PC2进行默认Ping、Trace测试验证可靠性切换效果，测试组网见图3。通过模拟MPLS VPN路由器设备及互联线路可能出现的故障，进行MPLS VPN接入可靠性测试。表1测试结果表明，单台MPLS VPN路由器或单条上下互联线路故障，网络通信可正常切换至备份设备和线路，MPLS VPN全部设备或线路故障，网络通信可正常切换至MSTP线路。

图4 MPLS VPN双链路出向流量

通过采集MPLS VPN路由器两个MPLS VPN线路接口出向速率，验证MPLS VPN双链路负载均衡效果。如图4所示，两条链路出向速率曲线基本接近，负载均衡效果良好。

6 结束语

VSU技术作为数据中心及局域网等交换网络中广泛使用的一项技术，在广域网络中也有很高的应用价值。本文针对气象宽带网国家级接入可靠性问题，提出了基于路由器VSU技术的结构优化设计。通过测试表明，该设计具备较高的冗余可靠性，同时实现了MPLS VPN双接入链路的出向负载均衡，充分利用了带宽资源。■

[1] 李长青，李红信，许凯．IRF虚拟化技术在路由器高可靠性方面的研究和应用．数字技术与应用，2015(8)

[2] 赵飞．网络设备虚拟化技术的研究[J]．电子科学技术，2015(2)

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.04.004

P4，TN 919

B

1672-7274（2017）04-0013-03