摘 要:隨著3G建設(shè)的蓬勃開(kāi)展，3G新業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、速率等要求越來(lái)越高，對(duì)本地傳輸網(wǎng)提出了更高的要求。為解決此問(wèn)題，IP化建設(shè)已經(jīng)展開(kāi)。考慮IP化帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)安全影響，為防治網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等不安全因素，除考慮物理硬件的措施外，需要考慮VLAN的劃分和隔離。以WCDMA為例，通過(guò)對(duì)比不同條件的本地網(wǎng)環(huán)境及發(fā)展?jié)摿Γ岢霰镜鼐W(wǎng)中不同情況下VLAN劃分的解決方案。

關(guān)鍵詞:WCDMA; IP化; VLAN; MSTP; 3G網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào):TN914文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)15-0096-03

Solution on 3G Transmission Network VLAN Division in Local Transmission Environment

SUN Guang-bo1， XIE Jun1， ZHANG Chen2

(1. Guangzhou Jiesai Designing Institute of Communication Planning， Guangzhou 510310， China;

2. Shangqiu Branch of China Unicom， Shangqiu 476000， China)

Abstract: With the development of 3G construction， the new and higher requirements has been proposed for the local transmission network by 3G new service. In order to solve this problem， IP-based construction was initiated. Since the effect of IP on the network security and the insecurity factors caused by the netstorms， the scheme of VLAN division and isolation is proposed by contrasting local network environments under the different conditions and the development potential.

Keywords: WCDMA; IP-based; VLAN; MSTP; 3G network

0 引 言

隨著3G技術(shù)及應(yīng)用的迅猛發(fā)展，尤其是分組業(yè)務(wù)需求的迅速上升，IP接入方式被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，本地接入網(wǎng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，單一的TDM業(yè)務(wù)為主的傳輸網(wǎng)無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的需求。同時(shí)，經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商多年的建設(shè)，各本地網(wǎng)都已經(jīng)具備一定的規(guī)模。在這一背景下，如何保護(hù)原有SDH的投資，利用現(xiàn)有資源滿足3G業(yè)務(wù)對(duì)傳輸需求，是本文重點(diǎn)。

按照3G業(yè)務(wù)采用IP接入方式，滿足帶寬和速率的需求，同時(shí)考慮3G基站采用IP承載帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)安全。以WCDMA為例，重點(diǎn)闡述基于傳輸MSTP承載，考慮3G網(wǎng)絡(luò)安全因素，對(duì)采用IP連接方式下3G移動(dòng)網(wǎng)VLAN進(jìn)行劃分。

1 VLAN劃分的背景

對(duì)于IP承載方式，傳輸網(wǎng)絡(luò)需要解決的問(wèn)題包括三個(gè)方面:一是核心網(wǎng)電路域的連接;二是核心網(wǎng)分組域的IP互連;三是RNC到NodeB之間連接。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)電路域和分組域設(shè)備及RNC一般共址建設(shè)，這樣他們之間的傳輸一般本局內(nèi)解決。因此對(duì)傳輸?shù)男枨?，主要集中在RNC與NodeB之間，即Iub接口的需求。

基于SDH的MSTP技術(shù)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整SDH，ATM，IP的容量，實(shí)現(xiàn)高效傳送，并運(yùn)行穩(wěn)定，是目前的主流應(yīng)用。本文以MSTP方式承載，采用E1+FE雙棧方式進(jìn)行基站業(yè)務(wù)的回傳，即基站側(cè)語(yǔ)音等業(yè)務(wù)通過(guò)SDH方式的E1接口，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以IP方式的FE接口，在RNC側(cè)分別匯聚成STM-1接口和GE/10GE接口。為了便于在MSTP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行基站業(yè)務(wù)的識(shí)別、隔離和匯聚，避免網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，保證對(duì)3G分組業(yè)務(wù)的承載質(zhì)量，引入了WCDMA基站的VLAN規(guī)劃。

2 VLAN基本原理

2.1 VLAN的定義

VLAN(Virtual Local Area Network，虛擬局域網(wǎng))是指在交換局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)絡(luò)管理軟件構(gòu)建的可跨越不同網(wǎng)段、不同網(wǎng)絡(luò)的端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，以隔離廣播域。一個(gè)VLAN組成一個(gè)邏輯子網(wǎng)，即一個(gè)邏輯廣播域，它可以覆蓋多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，允許處于不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)用戶加入到一個(gè)邏輯子網(wǎng)中。

802.1Q協(xié)議，即Virtual Bridged Local Area Networks協(xié)議，主要規(guī)定了VLAN的實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)支持802.1Q協(xié)議的主機(jī)，在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，都在原來(lái)的以太網(wǎng)楨頭中的源地址后增加了一個(gè)4 B的802.1Q標(biāo)簽頭，之后接原來(lái)以太網(wǎng)的長(zhǎng)度或類型域:

目的地址源地址802.1Q標(biāo)簽頭類型/長(zhǎng)度數(shù)據(jù)校驗(yàn)(CRC32)

6 B6 B4 B2 B46~1 500 B4 B

802.1Q的標(biāo)簽頭格式如下:

TPID PRIORITYCFIVID

16 b3 b 1 b 12 b

TPID(Tag Protocol Identifier):TPID占16 b，它被設(shè)置成值0x8100來(lái)標(biāo)明這個(gè)幀是一個(gè)IEEE 802.1Q標(biāo)簽過(guò)的幀。

Priority:占3 b，用來(lái)表明IEEE 802.1p的優(yōu)先級(jí)，主要用于流量大時(shí)的優(yōu)先級(jí)處理。IEEE 802.1p的優(yōu)先級(jí)共有8級(jí)(0~7)。

CFI(Canonical Format Indicator):1 b，當(dāng)其值為1時(shí)，表明MAC地址是非標(biāo)準(zhǔn)格式，如果是0則MAC地址是標(biāo)準(zhǔn)格式。

VID(VLAN Identifier):占12 b，是VLAN的ID，因?yàn)槭?2位二進(jìn)制來(lái)表示的，也就是說(shuō)可能的VLAN一共4 096個(gè)(0~4 095之間)。其中VID 0和4 095被802.1Q協(xié)議保留，所以VLAN的最大個(gè)數(shù)是4 094個(gè)。

2.2 VLAN劃分的策略

劃分VLAN的基本策略:

基于端口的VLAN劃分;

基于MAC地址的VLAN劃分;

基于網(wǎng)絡(luò)層的VLAN劃分;

基于IP組播的VLAN劃分。

2.3 VLAN劃分的優(yōu)點(diǎn)

使用VLAN優(yōu)點(diǎn)如下:

控制廣播風(fēng)暴——隔離廣播;

提高網(wǎng)絡(luò)整體安全性——任意分組功能;

網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)單、直觀——可跨物理網(wǎng)段。

3 WCDMA中基站VLAN劃分方案

3.1 原則

為便于VLAN劃分方案對(duì)比，本文首先確定制定劃分原則如下:

(1) VLAN劃分以本地網(wǎng)為單位，本地網(wǎng)內(nèi)盡量采用一種方式;

(2) VLAN劃分應(yīng)綜合考慮無(wú)線設(shè)備及傳輸設(shè)備能力規(guī)劃;

(3) VLAN劃分應(yīng)考慮后期新增、搬遷、割接等方面需求，支持平滑擴(kuò)容。

3.2 方案

基于以上原則及無(wú)線和傳輸?shù)炔煌嵌瓤紤]，本文提出以下幾種方案:

方案一:本地網(wǎng)按照一個(gè)區(qū)域考慮，統(tǒng)一分配VLAN，每基站分配惟一的VLAN ID。

每基站分配不同的業(yè)務(wù)VLAN ID(也可以細(xì)分為承載VLAN ID和信令VLAN ID)、管理VLAN ID。本方案適用于本地網(wǎng)規(guī)模較小，VLAN ID標(biāo)識(shí)數(shù)量滿足中遠(yuǎn)期發(fā)展需求的。

方案二:根據(jù)本地傳輸網(wǎng)的情況，按傳輸環(huán)網(wǎng)分類劃分不同區(qū)域，每區(qū)域內(nèi)基站分配惟一的VLAN ID。

不同的區(qū)域內(nèi)VLAN ID可以重復(fù)，提高利用率。此方案適用于本地網(wǎng)規(guī)模較大，對(duì)VLAN ID數(shù)量需求較多的本地網(wǎng)。

方案三:按照每個(gè)RNC管理的范圍，把RNC管轄的基站分成若干組，每組基站分配惟一的VLAN ID。

把傳輸環(huán)上按每RNC分不同的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)VLAN ID惟一，區(qū)域間VLAN ID可以重復(fù)。當(dāng)傳輸環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較多時(shí)，可以通過(guò)共享節(jié)省大量的光纖帶寬。但該方案需要傳輸MSTP設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)二層交換功能，可以提供以太網(wǎng)專用局域網(wǎng)以及以太網(wǎng)虛擬專用局域網(wǎng)業(yè)務(wù)。

3.3 方案對(duì)比

對(duì)比以上三種方案，主要區(qū)別為是依據(jù)RNC管轄區(qū)域劃分還是依據(jù)傳輸環(huán)路進(jìn)行劃分。

一般本地網(wǎng)中RNC的管轄范圍是按照地理區(qū)域劃分的，VLAN的劃分與RNC區(qū)域保持一致，可以將VLAN ID 與基站編碼相關(guān)聯(lián)，便于無(wú)線和傳輸?shù)木S護(hù)和調(diào)整，對(duì)于本地網(wǎng)較小，基站數(shù)量不多的地市是非常方便的。但對(duì)于規(guī)模較大的本地網(wǎng)就顯得不足。對(duì)于基站密集的地域，由于同一本地網(wǎng)環(huán)路可能歸屬不同的RNC，帶來(lái)同一本地環(huán)的基站歸屬不同的VLAN域;對(duì)于基站較疏的地域，同一VLAN區(qū)域內(nèi)的傳輸資源包含多傳輸設(shè)備廠家的情況，不同的廠家需要考慮匯聚時(shí)的配合，需要做到不同廠家之間封裝方式、 映射顆粒、 映射方式等方面的配合。

對(duì)于按照傳輸環(huán)路劃分VLAN ID，同一廠家的傳輸設(shè)備，劃分在一個(gè)VLAN ID域內(nèi)，避免不同廠商傳輸設(shè)備之間的兼容，及同一傳輸環(huán)內(nèi)基站歸屬不同RNC的問(wèn)題。VLAN ID的規(guī)劃同時(shí)考慮范圍內(nèi)室分基站的需求。但后期如需進(jìn)行傳輸環(huán)路調(diào)整，對(duì)VLAN調(diào)整影響稍大。

方案三傳輸采用EVPLAN方式傳遞，需要傳輸設(shè)備提供支持?jǐn)?shù)據(jù)二層交換功能，需要傳輸設(shè)備改造支持，性價(jià)比稍低。

3.4 方案選擇

由上對(duì)比，兩種方案各有優(yōu)勢(shì)，需要根據(jù)不同本地網(wǎng)的特點(diǎn)，按照不同的傳輸環(huán)境區(qū)別選擇。

對(duì)于本地網(wǎng)規(guī)模較大，且傳輸設(shè)備廠家較多情況，VLAN劃分配置的方式按照RNC為單位進(jìn)行分區(qū)域，區(qū)域內(nèi)VLAN ID惟一。方案設(shè)計(jì)、工程建設(shè)以及維護(hù)都比較清晰方便。

對(duì)于本地網(wǎng)規(guī)模不大，傳輸環(huán)路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，傳輸設(shè)備廠家較少的情況，VLAN劃分配置的方式按照傳輸環(huán)網(wǎng)為單位進(jìn)行分區(qū)域(或一個(gè)本地網(wǎng)按照一個(gè)區(qū)域)，區(qū)域內(nèi)VLAN ID惟一。大大降低VLAN ID規(guī)劃配置的復(fù)雜度，維護(hù)清晰明了，且滿足后期發(fā)展的平滑擴(kuò)容。

以上兩種方案都需要考慮后期建設(shè)的新增、搬遷、擴(kuò)容等建設(shè)，特別是基站搬遷對(duì)VLAN ID的影響。基站新增可以按照VLAN域內(nèi)規(guī)劃預(yù)留的地址與基站編碼同步新增。而對(duì)于搬遷基站，由于已配置VLAN ID和VLAN 域，如搬遷基站需要跨VLAN域(如歸屬RNC的調(diào)整、傳輸環(huán)路的調(diào)整)，因此可以采用類試基站頻率規(guī)劃的方式，同一VLAN區(qū)域內(nèi)的VLAN ID劃分3、4組，相鄰地理位置、不同VLAN區(qū)域采用不同的組，這樣有效避免基站搬遷到附近區(qū)域的時(shí)候帶來(lái)的VLAN ID的沖突。

4 結(jié) 語(yǔ)

國(guó)內(nèi)三大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商均在緊鑼密鼓的部署基站IP化，VLAN ID的劃分是其中的重要部分。上述方案均在現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)中部署并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，切實(shí)可行。對(duì)暫未無(wú)線IP化的城市具有一定指導(dǎo)性。且無(wú)線IP化不僅是WCDMA需要，3G制式的其他網(wǎng)絡(luò)也需要進(jìn)行IP化，也需要考慮VLAN的問(wèn)題，因此本文對(duì)他們也有指導(dǎo)性。

隨著基于SDH方式傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)年限及折舊，傳輸設(shè)備陳舊故障，以及新技術(shù)的演進(jìn)，全I(xiàn)P網(wǎng)建設(shè)方案的成熟和設(shè)備的多樣性，全I(xiàn)P化的傳輸網(wǎng)絡(luò)將會(huì)成為主流傳輸網(wǎng)絡(luò)，VLAN的配置將逐步簡(jiǎn)單化。

參考文獻(xiàn)

[1]駱耀祖.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]王文鼐.局域網(wǎng)與城域網(wǎng)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2006.

[3]劉韻潔，張智江.下一代網(wǎng)絡(luò)[M].北京:人民郵電出版社，2005.

[4]邸艷海.MSTP承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的組網(wǎng)與應(yīng)用[J].光通信研究，2007(3):20-22.

[5]金曉聰.3G傳輸網(wǎng)建網(wǎng)分析與技術(shù)選擇[EB/OL]. [2009-08-25]. http://www.c114.net.

[6]于尚民.多種技術(shù)共存.3G城域網(wǎng)難說(shuō)“普通話”[EB/OL]. [2009-06-15]. http://www.c114.net.

[7]阿飛.3G接入傳輸網(wǎng)中光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)分析[EB/OL]. [2009-06-15]. http://www.c114.net.

[8]PARKER Tim. TCP/IP unleashed[M]. [S.l.]: Sams，1999.

[9]3GPP. Technical specification 25.922 radio resource management strategies(release 5)[D/OL]. [2009-01-09]. http://etds.lib.ncku.edu.tw.