试论IP城域网BRAS组网可靠性及应用

彭国锋

摘要：IP城域网作为三网融合的基础性平台，其在固网宽带建建设中占据着重要地位，随着互联网技术的不断发展，BRAS作为IP城域网业务控制层中管理用户及流量的核心设备，其可靠性设计是实现城域网高质量的重要保证，是保证电信级业务能力、提高服务质量的关键。本文将在分析BRAS组网可靠性影响因素及要求的基础上，探讨BRAS设备内可靠性、设备间可靠性及链路可靠性，并结合实际案例作出进一步的分析。

关键词：IP城域网；BRAS组网；可靠性

依照中国电信集团网络发展的指导意见，网络结构扁平化实现城域网的大容量、少节点、宽带接入网广覆盖。城域骨干网是业务控制点及控制点以上的城域网核心路由器组成的三层路由网络，划分为核心层和业务接入控制层两层，核心层由核心路由器组成，提供IP城域网到国干、省干的出口，业务接入控制层由接入服务器（BRAS）与业务路由器（SR）两种业务接入控制点设备组成，主要负责业务接入与控制。BRAS设备主要实现IP/ATM宽带接入网关、组播网关功能。比如：PPPOE及IPOE的接入，实现组播、VPN等多种业务的汇聚和转发，对相应业务进行有效控制，涉及用户认证和计费、网络安全、流量控制、服务质量（QOS）的实现等。传统PSTN/CATV网络正在向IP网络迁移，IP网络将承载越来越多的业务。分析IP城域网BRAS组网的可靠性对促进BRAS组网可靠性建设具有非常重要的意义。

1、BRAS组网的可靠性分析

1.1可靠性影响因素

随着网络的快速普及和应用的日益深入，各种增值业务在网络上得到了广泛部署，网络带宽也以指数级增长，网络短时间的中断就可能影响大量业务，造成重大损失。BRAS作为业务承载主体的基础网络单元，组网可靠性因此也成为关注的焦点，可靠性问题可归结为三大方面：①系统及硬件的可靠性，例如BRAS主控板、接口板损坏、电源模块、风扇模块损坏等，这些问题都可能会造成设备宕机。②IP网络的可靠性，例如BRAS上下行链路所在的端口或业务板出现故障，上下行链路所在的传输系统或缆线损坏导致的链路中断，核心路由器、汇聚交换机与BRAS连接的端口故障或设备停机等。③软件可靠性，例如具备虚拟化的功能。而BRAS热备技术的不完善、汇聚交换机/OLT设备智联BRAS链路的不完全實现、光线引起的单通故障等也是影响BRAS组网可靠性的因素。

1.2网络对BRAS组网的可靠性要求

网络对BRAS组网的可靠性要求主要体现在对设备可靠性、IP网络可靠性及业务可靠性的高要求上，其可靠性逐级上升。组网建设原则如下：①根据业务现状或业务预测，接入边缘层接入节点时采用冗余设备设置，分别与汇聚节点相连。汇聚层设备双归到上层单点多设备或多点。汇聚层与核心层设备可以视情况合理设置。核心层设备采用全互连或半互连，大流量两点一条可达。②同层内尽量多互联，单点考虑多设备。③下层双归或是多归到上层多个设备的单点上或多点上。

对网络可靠性的高要求主要体现在当BRAS设备的上、下行链路的某一节点发生故障时，可自行启用网络自愈技术进行恢复，将数据流失造成的损失降到最小。

对业务可靠性的高要求主要体现在当BRAS设备的某节点或链路出现故障时，用户流量可切换到备份单板或设备上。用户信息可同步到备份单板或设备上，保证了用户业务不会出现中断。

2、BRAS组网的建设分析

2.1设备内可靠性

BRAS设备内的可靠性依赖于符合电信级可靠性要求的产品，对于设备自身的故障。应利用设备自身所具备的主控单元、交换网板、电源以及风扇系统均采用冗余热备份设计；主控单元倒换过程中，在线用户不掉线，业务不中断；所有板卡可进行热插拔，电气隔离、防雷、抗电磁屏蔽能力较强；能够适应复杂的环境，为设备网络可靠性、业务可靠性提供坚实的基础。

2.2设备间可靠性

2.2.1N+I备份方式

N+I备份方式下BRAS设备一般处于空负荷状态，设备上行端口连接IP城域网的核心路由，下行端口配置自适应状态。通常采用大二层技术实现用户VLAN透传到BRAS备份设备上。当全网发生BRAS设备故障时，人工干预通过二层物理链路将业务通达备份设备上。N+I备份方式可实现设备与业务的冷备份，通过在汇聚交换机与备份BRAS之间开通保障业务承载的二层链路方式来进行实施。

2.2.2双机备份方式

双机备份方式分为l+1冷备份、1+l温备份和1：l热备份三种方式，其中1+1冷备份与N+I备份相同。采用这种备份方式时，全网对备份容量的需求较大，成本较高，仅能实现设备与业务的冷备份，不具备较高的可实施性。

1+l温备份通过设定设备对用户接入请求的响应延时，优选一个设备为主用接入设备，另一设备为备用接入设备。根据多种策略（用户MAC、VLAN、端口等）设定响应速度，切换过程中，用户业务中断，用户终端需要重新拨号或复位。

1：l热备份通过多个设备上的多个接口加入同一个备份组，主备之间启用VRRP协议，协商出主备接口。用户从主设备上线，主设备把用户IPSession信息（IP、MAC、VLAN等）通过VRRP协议到备用设备。主设备发生故障时，则切换到备用设备，用户无感知，借助BFD检测机制，可以实现50毫秒故障检测和倒换。

从N+l备份方式到双机1：l热备份，其组网的可靠程度逐级增强，相对于N+1备份方式，1：1热备份虽然造价较高，实现较为困难，但其可靠性更高，适用于用户高要求或业务承栽能力要求较高的情况，选择1：1热备份时，应尽量选择跨局址同一厂家生产的BRAS设备进行备份，避免不同厂家之间的1：1热备份。

2.2.3VLAN透传技术

VLAN双透技术是将一台汇聚交换机与两台或多台BRAS连接。并向连接BRAS端口透传相同的PVLAN，以达到备份效果，当发生故障时，无需人工干预，用户可自行由另一台BRAS承接。但其覆盖用户较少，链路利用率不高。VLAN分离透传技术可透传不同的PVLAN，覆盖用户多，流量分布均匀，用户定位准确，但发生故障时只能通过人工干预，不能自动进行切换。

2.3链路可靠性

链路分为上、下行链路。上行链路中尽量保证同一局向的中继电路通过不同光缆物理路由，传输系统接两台核心路由器。BRAS设备与核心路由器之间运行IS-IS动态协议，并支持BFD+FRR（快速重路由）技术。当上行端口出现故障时，BFD检测到故障后，启用FRR机制，完成切换，降低用户数据业务的损失。

下行链路包括BRAS和汇聚交换机链路，支持VRRP和BFD技术。当汇聚交换机向多台BRAS设备开通多条物理链路时，应将BRAS设备及交换机的端口放置在不同槽位板卡上。

3、结语

宽带IP城域网是基于IP/ATM的宽带信息网络，是建设一个面向新世纪的、综合承载各类多媒体业务的、安全稳定的电信运营级基础信息网络。随着网络技术的不断发展，其对BRAS组网的可靠性也是要求越来越高。本文通过对BRAS组网可靠性影响因素及要求的分析，为BRAS组网可靠性设计奠定了基础，进而分析了设备内、设备间及链路可靠性，并将其应用到实际案例中。实现BRAS组网的高可靠性设计，提高BRAS组网的可靠性是保证用户业务顺利开展、提高网络服务质量的关键。在IP城域网建设与运营中占据着重要地位，应给予高度重视，不断提高BRAS组网可靠性。

参考文献：

[1]曹积淦.IP城域网BRAS组网可靠性的分析[J].通讯世界，2015（12）：23～24.25.

[2]许化栋.IP城域网BRAS组网可靠性探讨[J].山东通信技术，2013，33（2）：21—25.

[3]阳成彦.BRAS设备可靠性方案的研究与应用[J].中国新通信，2012，14（12）：39～41.