淺析IPRAN本地網絡優化

陳光洪

摘 要：本地傳輸網絡優化能使傳輸網絡結構清晰化，最大化提升網絡的利用率。這樣，不僅有助于整體網絡的擴容及升級，保障優質業務網絡的提供，同時還能促進網絡的演進?；诖?，對IPRAN本地網絡的優化進行研究，以期發揮一定的參考價值。

關鍵詞：IPRAN；本地網絡；組網方式；結構優化

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.131

當今世界已進入信息時代，高效益的生產和活動促使人們更加珍惜時間，也促使傳輸系統在技術上和理論上向更高水平發展。目前，IPRAN/PTN改進了數據業務流量的突發性和統計復用的需求，兼容和支持多業務傳送，具有更低的總體使用成本，承載了光傳輸網絡可靠性高、安全性高、可擴展性好、OAM網管便捷和帶寬動態管理的優勢。

1 IPRAN網絡概況

1.1 組網方式

本文擬定某本地網采用的是IPRAN/PTN設備混合組網，IPRAN設備組建成核心匯聚層，PTN組建接入層。PTN設備形態大多是在傳統二層交換機基礎上改進而成，基于MPLS-TP技術，靜態尋址，提供二層以太網業務服務，而IPRAN設備形態大多是在傳統路由器+交換機基礎上改進而成，基于IP/MPLS動態技術，以動態尋址理念為初衷，可以直接承載各類IP三層業務。

1.2 IPRAN網絡現狀

建網初期，謹慎起見，結合技術和設備的成熟情況，IPRAN設備組網根據廠家技術建議采用了相對保守的全靜態技術組網。當IPRAN設備升級至新的版本后，設備對動態三層技術有較好的支持，即實施了IPRAN靜轉動態部署調整割接。隨著技術的進步，IPRAN設備再次升級，優化了動態路由計算算法，提高了動態路由收斂效率。在IPRAN設備繼續升級后，增加了動態隧道自動1∶1等新功能，結合ECMP的應用，實現核心設備—匯聚設備之間上、下行流量負載分擔，提高帶寬資源利用率。

2 組網結構優化

2.1 IPRAN網絡多層次劃分組網

我們以某市本地網為例，在建網初期，IPRAN設備較少，

每個縣僅有2臺IPRAN匯聚設備，通過本地城域波分不同方向的2個10 GE波道，直連2個核心機房的核心設備——2臺匯聚設備，形成單層口子型組網。初期組網設備少，承載接入環少，可以快速滿足業務需求。但隨著網絡擴展，此種組網模式的弊端逐步顯現。

2.2 結合工程建設優化組網結構

后期網絡建設新增41臺IPRAN設備，主要投入縣分使用。在原來的接入環中，選擇較重要的機房建設綜合業務接入點，利用舊光纜或新增光纜資源完成2級、3級IPRAN匯聚環網的組建。具體構架方案為將分布在不同區域的41臺PTN接入設備成功替換成IPRAN設備，多個超大接入環被裂環，3層業務下沉割接。在1級匯聚環下，基本不會再出現接入環上掛的現象，超大接入環自然消失，且后期新建的接入環可以雙跨就近的綜合接入點IPRAN匯聚設備，雙跨2級或3級匯聚環物理范圍大大縮小，光纜資源更加充裕，容易組建，可以提高接入環的成環率。

2.3 優化業務路徑，使上、下行流量負載均衡

早期IPRAN核心——匯聚設備采用VPNFRR主備模型配置，手工指定主備核心或主備匯聚設備，在正常無故障時，業務流量路徑在主用核心上，主用匯聚設備在LSP工作隧道路徑之間完成數據轉發。

從業務流量在IPRAN網絡中的流轉路徑可以看到，IPRAN內部流量正常情況下全部承載在主用側，備用側基本不參與流量處理，僅在應急情況下發揮作用，網絡資源帶寬未能得到充分利用。在組網初期或業務輕載時弊端不明顯，但隨著業務量的增長，網絡需要承載大流量負荷時，則會出現主用側不堪重負發生丟包、時延大、擁塞等問題，而備用側依然閑置的不均衡問題。

優化方案：取消了VPNFRR的主備模型組網，采用ECMP負載分擔模型部署后，核心設備去往對應LTE基站的下行路由的下一跳會指向對應的2臺匯聚設備，匯聚設備去往EPC核心網的上行路由的下一跳會指向2臺核心設備，并嚴格確定了核心—匯聚設備之間動態隧道LSP的路徑。優化后的網絡帶寬資源得到了充分的利用，流量路徑實現負載均衡，大大降低了核心—匯聚設備之間上、下行流量擁塞的可能性，保障網絡安全，提升用戶使用業務感知。

3 IPRAN動態技術優化

3.1 IGP路由控制優化

IGP是內部網關協議，是一類協議的統稱，工作于一個AS系統內部，具體協議主要包括RIP、OSPF、ISIS等。RIP用于小型網絡；OSPF和ISIS動態路由協議比較相似，都屬于鏈路狀態動態路由協議，使用SPF最短路徑優先算法，通常用在較大型網絡中。早期由于IPRAN設備較少，網絡拓撲層次簡單，分組傳送網IGP使用了ISIS協議，基本上采用默認配置，未作任何優化。此類配置比較適合純1層口子行拓撲結構組網，后期規模較大的IPRAN網絡會很快出現弊端。

通常，每個本地網至少部署2臺核心設備，圖1舉例了5臺IPRAN設備環型組網，所有IPRAN全部啟用ISIS協議，單進程、單區域宣告各自的互聯接口和L0環回口（全是10GE接口，COST默認都為10，僅啟用BFDFORISIS，其他未作配置），第1次全網ISIS路由學習完成后，IGP鄰居自動建立，發現拓撲，自動學習到全網IGP路由。根據ISIS最短路徑優先算法原則，即路由開銷最小的被寫入路由表，很明顯匯聚1—核心1/2設備的LO環回口路由的出接口都是7/1口，IGP路由有交集部分，存在一定的安全隱患。如果匯聚1—核心1設備光纜出現中斷，會造成匯聚1—核心1/2 2臺設備的L0環回口路由全部中斷。待ISIS路由震蕩，重新收斂計算后恢復。為加快鏈路故障時的恢復，主要從IGP的收斂速度和減少路由開銷這2個方面著手優化。

3.2 BGP路由控制優化

3.2.1 LTE基站EBGP路由匯總優化

眾所周知，LTE網絡結構更加扁平化，eNodeB直接與EPC核心網互通。本地網的核心IPRAN設備直連對接承載網AR設備，口子型組網，通過互聯接口直連路由建立EBGP鄰居關系。初期建網時LTE基站數量少，平均每個本地網100多，大多數本地網LTE基站的IP地址按照30位掩碼規劃，相當于1個LTE基站占用1條路由，即全省LTE基站路由條目總和+EPC核心網路由不超過2 000條，總路由條目較少。隨著網絡第2期、第3期的建設，總路由條目激增，可能達到1萬～2萬條路由。對于BGP而言，傳播幾萬條路由條目也沒問題。但是隨著網絡繼續擴張，路由表越來越大，每次路由查表所需時間相應增加，數據包轉發效率便會受到影響。就全省規劃而言，全省LTE基站IP地址由各本地網規劃，可通過各本地網核心IPRAN設備對承載網AR設備發布LTE基站EBGP匯總路由，這樣就可以極大地縮小LTEVRF虛擬路由表，提高數據包轉發效率，惠及全省網絡。

優化效果：該本地網通過EBGP路由匯總的優化后，LTE基站的管理和業務各幾百條路由匯聚成2條匯總路由對外發布，全省本地網全部照此優化后，承載網AR設備學習到的全省LTE總路由表的條目在200條以內，大大縮小了LTEVRF路由表，LTE上網數據包在經過承載網AR設備的轉發后效率得到有效提高。

3.2.2 應用RR，減輕核心IPRAN設備負擔

在同一個AS內部，通常都是利用IPRAN設備L0環回口的IGP路由就可以建立IBGP鄰居，無需要求形成IBGP鄰居的設備進行物理直連。早期的IPRAN設備并不多，單層次口子行組網，網絡拓撲層次簡單，采用的是核心IPRAN設備，所有的IPRAN匯聚設備都要組建IBGP對等體關系。如果全網采用IBGP全互聯模型，那么全網要建立的IBGP對等體數量就為n（n-1）/2（個）。這種模型不適用于后期較大的IPRAN網絡，大量的IBGP連接數量，會造成網絡資源和設備的CPU資源消耗更大。為了解決該問題，應用了RR路由反射器。

4 結束語

通過實際應用，本地傳輸網經過上述優化后，相較初期網絡，網絡質量、網絡可靠性、資源利用率、智能性、用戶感知等都得到了大幅提高，證明了優化方案是可行性，滿足了網絡業務發展的要求。隨著新技術的發展，面對各類數據業務對傳輸網絡日益增長的帶寬需求，傳統的SDH網絡在現網中逐步減少乃至消失，IPRAN/PTN將取而代之。因此，在日常維護工作中，技術員要主動學習研究相關網絡新知識，夯實理論基礎，把握網絡優化的正確方向，結合現行網絡，多思考、多實踐，繼續努力打造精品網絡。

參考文獻

[1]劉月琴.本地傳輸網絡優化關鍵技術研究與實現[J].無線互聯科技，2016（15）.

[2]王元杰.電信網新技術IPRAN/PTN[M].北京：人民郵電出版社，2014.

〔編輯：劉曉芳〕