王賢鋒，劉 濤

（中國電信股份有限公司徐州分公司 徐州 221000）

1 概述

寬帶遠程接入服務器 (broadband remote access server，BRAS)是一種智能化的多業(yè)務控制網關設備，它將用戶管理、安全控制以及業(yè)務控制等各種功能有機地集成在一起，實現對各類業(yè)務的用戶鑒別、呼叫控制、策略控制、QoS保障、網絡資源分配以及安全保障等功能。用戶在上網過程中接入會話的識別、認證、計費、授權、IP地址分配以及所使用業(yè)務的策略控制等，均可在BRAS上完成。

BRAS設備是寬帶城域網中不可缺少的部分，起著承上啟下的作用，其設備的可靠性關系到用戶的上網感知度，必須保證BRAS安全可靠。

2 BRAS在寬帶城域網中的地位

BRAS設備在中國電信股份有限公司徐州分公司 （以下簡稱徐州電信）城域網中處于第二層接入控制層，如圖1所示。徐州電信城域網典型的3層網絡拓撲結構由寬帶接入層、業(yè)務控制層和核心層組成。核心層由兩臺高端路由器華為NE5000E組成，采用2+4集群方式，通過40 Gbit/s鏈路上聯(lián)到省公司的骨干城域網ChinaNet以及CN2網絡。BRAS處于網絡結構中的第二層業(yè)務接入控制層，采用雙10 Gbit/s鏈路上行到不同的核心層設備，它收集接入層的用戶數據分組，轉發(fā)給核心層設備，起到承上啟下的作用。

圖1 徐州電信城域網拓撲結構

徐州電信城域網每臺BRAS下掛大約40多臺匯聚交換機和OLT設備，規(guī)劃每臺BRAS最大承載用戶2萬線，因此保證BRAS設備的安全可靠至關重要。從網絡拓撲結構中可以看出，BRAS設備實現了雙鏈路上行到不同的核心層設備，保證了單鏈路故障下用戶業(yè)務的正常使用，如果BRAS出現整臺宕機故障，將導致該BRAS下掛所有關鍵用戶（如網吧、政府企業(yè)等固定IP地址的專線用戶）業(yè)務無法使用（由于寬帶接入層中匯聚交換機采用雙掛上聯(lián)到不同的BRAS，因此采用PPPoE撥號的部分普通用戶，還可以撥號到另外一臺BRAS上進行正常的業(yè)務使用），引起重點客戶群大面積障礙。

在出現BRAS整臺設備網絡癱瘓的情況下，如何保證用戶業(yè)務的正常使用，保障用戶的利益不受損壞，正是本文要討論的問題。

徐州電信經過網絡實踐，采用BRAS雙機熱備份的方式解決了單BRAS故障情況下用戶業(yè)務的正常使用問題。

3 BRAS雙機熱備份的必要性

整臺BRAS出現故障，將對重點關鍵客戶造成業(yè)務中斷，根據工作中的實踐經驗總結出造成BRAS出現整機故障的關鍵原因有以下4點。

（1）人為原因

此種類型的故障最易發(fā)生。由于BRAS設備的集成度越來越高，命令條數越來越多，操作需要更謹慎。雖然徐州電信對設備配置腳本有嚴格的審核流程，但也存在操作失誤的情況。如在一次省公司安排的網絡安全加固專項工作中，在配置BRAS設備上的BGP安全密鑰時，需要BRAS和核心層設備都要配置相同的密鑰，當BRAS側按省公司下發(fā)的腳本配置好密鑰時，由于對端核心層沒有做相應的配置，導致了整臺設備脫網故障的發(fā)生。

（2）電源故障

如果BRAS的供電系統(tǒng)出現問題，設備將無法工作。雖然現在BRAS設備在電源可靠性設計上有了很大的提高，最新的設備都是采用6路獨立供電，但在極端情況下（如機房停電、設備著火），也可能使設備掉電，導致宕機，退出服務。

（3）主控單元故障

BRAS的主控單位是整個系統(tǒng)的控制核心部分，主控單元出現問題，必將導致設備癱瘓。目前，城域網現網中每臺BRAS都配置2塊主控板，采用一主一備的方式，平時主用主控板在工作，備用主控板同步主用主控板的信息，以備在主用主控板出現問題時能夠無縫地切換到備用主控板。但在現網中出現過一種特殊情況:因主用主控板出現故障，備用主控板不能夠同步主用主控板信息而且沒有觸發(fā)主備倒換，導致整臺設備出現故障。

（4）操作系統(tǒng)故障

雖然BRAS設備在入網之前，都進行了嚴格的測試，但現實工作中，各種需求情況都有，往往由于操作系統(tǒng)自身的不足造成設備整機癱瘓。例如，維護人員在實際的配置工作中，事前根據需求整理好配置腳本，統(tǒng)一往設備上進行大批量粘貼，以便提高效率。徐州電信某種類型的BRAS在一次性粘貼大量配置腳本 （180條左右）時導致CPU利用率長時間過高而引起協(xié)議中斷，造成用戶業(yè)務異常，而且由于CPU利用率處于高位，整機設備很卡，很難進行操作。經過分析定位，是由于設備操作系統(tǒng)自身bug造成，通過升級到更高級別版本徹底解決了此問題。

4 BRAS雙機熱備份冗余技術的實現

徐州目前有文化路出口核心和銅山路出口核心NE5000E兩臺，實現雙機冗余熱備份的BRAS選取目前主流的華為技術ME60，采用10 Gbit/s鏈路分別上聯(lián)到兩臺出口核心；兩臺設備之間采用2條GE鏈路捆綁做trunk相連接，用來部署MPLS TE隧道，以便把備份信息和承載保護流量發(fā)送給備用BRAS，保證主備設備信息同步，實現網絡到用戶流量的牽引。

匯聚層設備采用中興通訊T64G交換機，分別通過4條GE鏈路上行到主備用BRAS。

規(guī)劃ME60-1作為T64G-1的主用設備，同時作為T64G-2的備份設備；ME60-2作為T64G-2匯聚層交換機的主用設備，同時作為T64G-1的備份設備。具體網絡結構如圖2所示。

圖2 BRAS冗余熱備份結構

4.1 鏈路設計

根據圖2設計，T64G交換機分別采用2條GE鏈路上聯(lián)到 BRAS ME60-1和 ME60-2，ME60-1為 T64G-1的主用設備，ME60-2為T64G-2的主用設備，具體規(guī)劃見表 1。

表1 主備BRAS鏈路設計

4.2 協(xié)議規(guī)劃

為實現BRAS ME60的冗余熱備份，在完成鏈路開放后，還需要采用VRRP和BFD等協(xié)議進行軟件保障。

（1）VRRP 部署

VRRP部署在BRAS下掛交換機的下聯(lián)口上，一個VRRP保護組包括主、備鏈路，該組獨占一個VLAN，根據VRRP組的狀態(tài)決定每一個鏈路接入用戶的主、備狀態(tài)，處于主狀態(tài)時才接入用戶，備狀態(tài)時不接入用戶，VRRP設計見表2。

（2）BFD 設計

BFD雙向流檢測技術可以加速故障檢測，縮短對于一些實時性、抖動和分組丟失等指標要求高的業(yè)務的檢測時間，以便VRRP能根據BFD狀態(tài)變化快速重新確定鏈路主備關系。BFD的規(guī)劃設計見表3。

表2 VRRP規(guī)劃設計

表3 BFD規(guī)劃設計

4.3 流量引導部署

在主備BRAS狀態(tài)發(fā)生切換后，新主用BRAS設備的BAS口立即主動下發(fā)免費ARP，刷新下游二層設備的MAC地址表，引導用戶的上行流量切換到該設備。但從網絡到用戶側的回程流量需要通過合理部署牽引方案，才能使之順利到達用戶。本冗余熱備份方案采用目前成熟的共享地址池+隧道重定向方案進行部署。

隧道重定向既克服了利用地址池路由進行流量牽引時對上層設備路由表穩(wěn)定性的沖擊，又解決了路由重定方式向對直連鏈路的要求，節(jié)省了工程成本。當主用BRAS的下行鏈路發(fā)生故障時，流量利用其完好的上行鏈路流到主用BRAS后，主用BRAS利用其上層網絡通過主備之間隧道牽引流量到備份BRAS設備，再由備份BRAS設備的BAS口轉發(fā)給用戶，在設備正常工作時，交換機下掛用戶從各自的主BRAS上進行流量來回，具體如圖3所示。

圖3 正常情況下雙機熱備份后的流量路徑

當交換機通往主BRAS的鏈路發(fā)生故障時，備用BRAS的BAS口主動下發(fā)免費ARP，刷新下掛交換機的MAC地址表，引導用戶流量到該備用設備，該BRAS把流量發(fā)送到城域網出口核心設備，完成用戶上行流量的發(fā)送；當外部流量流向用戶時，還是利用原有BRAS設備的上行鏈路，通過主備BRAS之間的互聯(lián)隧道，流向備用BRAS，通過備用BRAS流向用戶，如圖4所示。

當整臺主用BRAS出現故障時，用戶側和網絡側流量都通過備用BRAS進行上行和下行發(fā)送，如圖5所示。

圖4 倒換后雙機熱備份后的流量路徑（場景1）

圖5 倒換后雙機熱備份后的流量路徑（場景2）

4.4 注意事項

（1）設備序列號添加

部署熱備份后，每個熱備份用戶上線后在兩臺BRAS上都有轉發(fā)表項，會各占一個序列號，所以設備接入序列號數量需參考割接前設備上的用戶數量提前做好添加。

（2）調整DHCP服務器租期

徐州電信城域網中有很多OLT是下掛到匯聚交換機上的，當匯聚交換機上連ME60鏈路切換后，ONU不能自動感知鏈路通斷，ONU上的語音業(yè)務會有影響，需要DHCP服務器配置為短租期功能，使設備割接后ONU能在盡量短的時間內發(fā)起續(xù)租，從而重新申請到IP地址恢復通信，待用戶穩(wěn)定后（用戶量回升到正常），再將租期修改為正常租期。

（3）RADIUS綁定及 NAS信息配置

按照 RADIUS協(xié)議規(guī)定，BRAS上報RADIUS計費報文中必須包含NAS信息，對于同一份賬單，這個信息必須一致，否則會造成計費失敗。所以必須使互為主備份的設備發(fā)送給RADIUS和DHCP服務器的報文中的NAS等信息保持一致。同時實施此操作前需要提前完成RADIUS用戶的解綁定及后續(xù)重新綁定的工作。

（4）主備ME60地址池路由控制

采用共享地址池方式時，通過配置路由策略，使主用BRAS發(fā)布的地址池網段路由開銷小（或優(yōu)先級高），使備用BRAS發(fā)布的地址池網段路由開銷大（或優(yōu)先級低），這樣核心層設備NE5000E上優(yōu)選指向主設備的路徑。

5 結束語

本文設計的BRAS冗余備份技術，是一項解決整臺BRAS出現故障情況下保證用戶寬帶業(yè)務正常使用的重要技術。該方案通過在徐州電信城域網中的運行，取得了良好的經濟效益和社會效益，減輕了維護人員的工作壓力，提高了用戶對電信產品質量的認同感，為徐州電信業(yè)務的發(fā)展提供了可靠的技術支持。

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