浅析IPRAN本地网络优化

陈光洪

摘 要：本地传输网络优化能使传输网络结构清晰化，最大化提升网络的利用率。这样，不仅有助于整体网络的扩容及升级，保障优质业务网络的提供，同时还能促进网络的演进。基于此，对IPRAN本地网络的优化进行研究，以期发挥一定的参考价值。

关键词：IPRAN；本地网络；组网方式；结构优化

中图分类号：TN929.53 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.131

当今世界已进入信息时代，高效益的生产和活动促使人们更加珍惜时间，也促使传输系统在技术上和理论上向更高水平发展。目前，IPRAN/PTN改进了数据业务流量的突发性和统计复用的需求，兼容和支持多业务传送，具有更低的总体使用成本，承载了光传输网络可靠性高、安全性高、可扩展性好、OAM网管便捷和带宽动态管理的优势。

1 IPRAN网络概况

1.1 组网方式

本文拟定某本地网采用的是IPRAN/PTN设备混合组网，IPRAN设备组建成核心汇聚层，PTN组建接入层。PTN设备形态大多是在传统二层交换机基础上改进而成，基于MPLS-TP技术，静态寻址，提供二层以太网业务服务，而IPRAN设备形态大多是在传统路由器+交换机基础上改进而成，基于IP/MPLS动态技术，以动态寻址理念为初衷，可以直接承载各类IP三层业务。

1.2 IPRAN网络现状

建网初期，谨慎起见，结合技术和设备的成熟情况，IPRAN设备组网根据厂家技术建议采用了相对保守的全静态技术组网。当IPRAN设备升级至新的版本后，设备对动态三层技术有较好的支持，即实施了IPRAN静转动态部署调整割接。随着技术的进步，IPRAN设备再次升级，优化了动态路由计算算法，提高了动态路由收敛效率。在IPRAN设备继续升级后，增加了动态隧道自动1∶1等新功能，结合ECMP的应用，实现核心设备—汇聚设备之间上、下行流量负载分担，提高带宽资源利用率。

2 组网结构优化

2.1 IPRAN网络多层次划分组网

我们以某市本地网为例，在建网初期，IPRAN设备较少，

每个县仅有2台IPRAN汇聚设备，通过本地城域波分不同方向的2个10 GE波道，直连2个核心机房的核心设备——2台汇聚设备，形成单层口子型组网。初期组网设备少，承载接入环少，可以快速满足业务需求。但随着网络扩展，此种组网模式的弊端逐步显现。

2.2 结合工程建设优化组网结构

后期网络建设新增41台IPRAN设备，主要投入县分使用。在原来的接入环中，选择较重要的机房建设综合业务接入点，利用旧光缆或新增光缆资源完成2级、3级IPRAN汇聚环网的组建。具体构架方案为将分布在不同区域的41台PTN接入设备成功替换成IPRAN设备，多个超大接入环被裂环，3层业务下沉割接。在1级汇聚环下，基本不会再出现接入环上挂的现象，超大接入环自然消失，且后期新建的接入环可以双跨就近的综合接入点IPRAN汇聚设备，双跨2级或3级汇聚环物理范围大大缩小，光缆资源更加充裕，容易组建，可以提高接入环的成环率。

2.3 优化业务路径，使上、下行流量负载均衡

早期IPRAN核心——汇聚设备采用VPNFRR主备模型配置，手工指定主备核心或主备汇聚设备，在正常无故障时，业务流量路径在主用核心上，主用汇聚设备在LSP工作隧道路径之间完成数据转发。

从业务流量在IPRAN网络中的流转路径可以看到，IPRAN内部流量正常情况下全部承载在主用侧，备用侧基本不参与流量处理，仅在应急情况下发挥作用，网络资源带宽未能得到充分利用。在组网初期或业务轻载时弊端不明显，但随着业务量的增长，网络需要承载大流量负荷时，则会出现主用侧不堪重负发生丢包、时延大、拥塞等问题，而备用侧依然闲置的不均衡问题。

优化方案：取消了VPNFRR的主备模型组网，采用ECMP负载分担模型部署后，核心设备去往对应LTE基站的下行路由的下一跳会指向对应的2台汇聚设备，汇聚设备去往EPC核心网的上行路由的下一跳会指向2台核心设备，并严格确定了核心—汇聚设备之间动态隧道LSP的路径。优化后的网络带宽资源得到了充分的利用，流量路径实現负载均衡，大大降低了核心—汇聚设备之间上、下行流量拥塞的可能性，保障网络安全，提升用户使用业务感知。

3 IPRAN动态技术优化

3.1 IGP路由控制优化

IGP是内部网关协议，是一类协议的统称，工作于一个AS系统内部，具体协议主要包括RIP、OSPF、ISIS等。RIP用于小型网络；OSPF和ISIS动态路由协议比较相似，都属于链路状态动态路由协议，使用SPF最短路径优先算法，通常用在较大型网络中。早期由于IPRAN设备较少，网络拓扑层次简单，分组传送网IGP使用了ISIS协议，基本上采用默认配置，未作任何优化。此类配置比较适合纯1层口子行拓扑结构组网，后期规模较大的IPRAN网络会很快出现弊端。

通常，每个本地网至少部署2台核心设备，图1举例了5台IPRAN设备环型组网，所有IPRAN全部启用ISIS协议，单进程、单区域宣告各自的互联接口和L0环回口（全是10GE接口，COST默认都为10，仅启用BFDFORISIS，其他未作配置），第1次全网ISIS路由学习完成后，IGP邻居自动建立，发现拓扑，自动学习到全网IGP路由。根据ISIS最短路径优先算法原则，即路由开销最小的被写入路由表，很明显汇聚1—核心1/2设备的LO环回口路由的出接口都是7/1口，IGP路由有交集部分，存在一定的安全隐患。如果汇聚1—核心1设备光缆出现中断，会造成汇聚1—核心1/2 2台设备的L0环回口路由全部中断。待ISIS路由震荡，重新收敛计算后恢复。为加快链路故障时的恢复，主要从IGP的收敛速度和减少路由开销这2个方面着手优化。

3.2 BGP路由控制优化

3.2.1 LTE基站EBGP路由汇总优化

众所周知，LTE网络结构更加扁平化，eNodeB直接与EPC核心网互通。本地网的核心IPRAN设备直连对接承載网AR设备，口子型组网，通过互联接口直连路由建立EBGP邻居关系。初期建网时LTE基站数量少，平均每个本地网100多，大多数本地网LTE基站的IP地址按照30位掩码规划，相当于1个LTE基站占用1条路由，即全省LTE基站路由条目总和+EPC核心网路由不超过2 000条，总路由条目较少。随着网络第2期、第3期的建设，总路由条目激增，可能达到1万～2万条路由。对于BGP而言，传播几万条路由条目也没问题。但是随着网络继续扩张，路由表越来越大，每次路由查表所需时间相应增加，数据包转发效率便会受到影响。就全省规划而言，全省LTE基站IP地址由各本地网规划，可通过各本地网核心IPRAN设备对承载网AR设备发布LTE基站EBGP汇总路由，这样就可以极大地缩小LTEVRF虚拟路由表，提高数据包转发效率，惠及全省网络。

优化效果：该本地网通过EBGP路由汇总的优化后，LTE基站的管理和业务各几百条路由汇聚成2条汇总路由对外发布，全省本地网全部照此优化后，承载网AR设备学习到的全省LTE总路由表的条目在200条以内，大大缩小了LTEVRF路由表，LTE上网数据包在经过承载网AR设备的转发后效率得到有效提高。

3.2.2 应用RR，减轻核心IPRAN设备负担

在同一个AS内部，通常都是利用IPRAN设备L0环回口的IGP路由就可以建立IBGP邻居，无需要求形成IBGP邻居的设备进行物理直连。早期的IPRAN设备并不多，单层次口子行组网，网络拓扑层次简单，采用的是核心IPRAN设备，所有的IPRAN汇聚设备都要组建IBGP对等体关系。如果全网采用IBGP全互联模型，那么全网要建立的IBGP对等体数量就为n（n-1）/2（个）。这种模型不适用于后期较大的IPRAN网络，大量的IBGP连接数量，会造成网络资源和设备的CPU资源消耗更大。为了解决该问题，应用了RR路由反射器。

4 结束语

通过实际应用，本地传输网经过上述优化后，相较初期网络，网络质量、网络可靠性、资源利用率、智能性、用户感知等都得到了大幅提高，证明了优化方案是可行性，满足了网络业务发展的要求。随着新技术的发展，面对各类数据业务对传输网络日益增长的带宽需求，传统的SDH网络在现网中逐步减少乃至消失，IPRAN/PTN将取而代之。因此，在日常维护工作中，技术员要主动学习研究相关网络新知识，夯实理论基础，把握网络优化的正确方向，结合现行网络，多思考、多实践，继续努力打造精品网络。

参考文献

[1]刘月琴.本地传输网络优化关键技术研究与实现[J].无线互联科技，2016（15）.

[2]王元杰.电信网新技术IPRAN/PTN[M].北京：人民邮电出版社，2014.

〔编辑：刘晓芳〕