張紅欣,胡國棟,閏青

（中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

傳統(tǒng)的專線業(yè)務作為運營商收入穩(wěn)定、附加利潤高的產(chǎn)品，已經(jīng)成為各個運營商市場競爭的焦點。目前的專線客戶業(yè)務大多是通過寬帶接入網(wǎng)接入城域網(wǎng)，由城域網(wǎng)設備實現(xiàn)業(yè)務流量轉(zhuǎn)發(fā)。城域網(wǎng)定位于互聯(lián)網(wǎng)在城域內(nèi)的延伸，向上連接互聯(lián)網(wǎng)，向下通過寬帶接入傳送網(wǎng)接入用戶。隨著信息化應用的逐步深入，客戶越來越重視專線業(yè)務的運行質(zhì)量，對網(wǎng)絡質(zhì)量和業(yè)務安全的要求也越來越高。

1 現(xiàn)狀及問題分析

圖1 Y型專線網(wǎng)絡拓撲

目前城域網(wǎng)承載的大客戶專線主要通過GPON傳輸網(wǎng)接入城域網(wǎng)承載，采用Y型專線網(wǎng)絡拓撲，如圖1所示，GPON匯聚設備OLT向上通過中間二層交換機SW雙歸屬到城域網(wǎng)SR設備（專線IP網(wǎng)關），向下通過ONU設備接入大客戶專線。

由于以下3個原因，導致目前大客戶專線只能采用冷備方式，業(yè)務中斷時需要維護人員手工進行切換。

（1）公網(wǎng)IP地址不足。由于全球IPv4地址已經(jīng)全部分配完畢，為了數(shù)據(jù)業(yè)務未來的發(fā)展，必須要盡可能的節(jié)約IP地址。因此現(xiàn)網(wǎng)城域網(wǎng)大客戶專線一般使用2個IP地址，1個分配給客戶，1個分配給局端。傳統(tǒng)的專線熱備方式需要采用VRRP協(xié)議，1條專線至少需要使用4個IP地址，浪費寶貴的公網(wǎng)IP地址資源。

（2）VRRP保護技術不適合Y型專線網(wǎng)絡拓撲。傳統(tǒng)的VRRP保護方式適合U字專線網(wǎng)絡拓撲，而對于Y型的專線網(wǎng)絡拓撲，中間的二層交換機SW沒有實現(xiàn)互聯(lián)，而是向上雙歸屬到2臺SR設備，向下連接到同一臺傳輸匯聚設備OLT。當中間的二層交換機SW到傳輸匯聚設備的鏈路中斷時，VRRP信令通道中斷，無法正常切換主備，故無法實現(xiàn)專線熱備。

（3）故障時無法撤銷路由。對于Y型專線網(wǎng)絡拓撲，當主用側(cè)SW到OLT的鏈路中斷時，上層SR設備無法感知，專線業(yè)務接口還是Up，無法撤銷之前發(fā)布的專線路由，導致專線下行流量中斷。

由于以上3個問題，特別是最后一個問題從技術層面上始終無法解決，導致基于Y型專線網(wǎng)絡拓撲的大客戶專線只能使用冷備保護方式，正常情況下主用SR下聯(lián)SW的端口是打開狀態(tài),備用SR下聯(lián)SW的端口是關閉狀態(tài)。當主用出現(xiàn)故障時，需要手工打開備用側(cè)端口，關閉主用側(cè)端口，故障歷時較長，數(shù)據(jù)制作和維護工作復雜，搶修時間長，業(yè)務影響大。

2 解決方案

針對上述問題，本文提出了一種新的大客戶專線熱備保護方案，采用的技術主要有BFD協(xié)議、管理VRRP協(xié)議、專線子接口綁定管理VRRP狀態(tài)。主要思路為通過BFD技術保證管理VRRP處于合適狀態(tài)、通過子接口綁定管理VRRP狀態(tài)決定專線業(yè)務子接口的Up/Down、子接口的可用與否影響到專線業(yè)務路由的生效與失效、專線業(yè)務路由的生效與撤銷影響到專線業(yè)務的上下行流量流向。

2.1 部署管理VRRP

對于城域網(wǎng)Y型專線網(wǎng)絡拓撲，圖1中SR1-SW1-OLT-SW2-SR2間的任何鏈路故障都會引起此OLT下的所有大客戶專線客戶中斷，因此可以以OLT設備為單位進行統(tǒng)一管理與切換。在城域網(wǎng)配對SR上為每個OLT設備部署一個管理VRRP，此管理VRRP只起到管理作用，不承擔業(yè)務，不對外發(fā)布路由，故可采用私有IP地址，達到節(jié)約公網(wǎng)IP地址的目的。

2.2 部署單臂BFD并聯(lián)動管理VRRP狀態(tài)

為了保證圖1中的SR1-SW1-OLT-SW2-SR2間的任何鏈路故障時，管理VRRP能夠正常切換主備狀態(tài)，需要在備用SR上部署探測連通性的單臂BFD，用于檢測備用SR到OLT之間的鏈路情況，同時在備用SR上將管理VRRP狀態(tài)綁定此BFD狀態(tài)。主用SR上不用部署B(yǎng)FD，也不用將管理VRRP狀態(tài)綁定BFD狀態(tài)。

2.3 部署專線接口并綁定管理VRRP

為了節(jié)約公網(wǎng)IP地址資源，配對SR上的專線業(yè)務接口配置相同的IP地址，同時在專線業(yè)務子接口上配置綁定管理VRRP狀態(tài)，即專線業(yè)務接口狀態(tài)由管理VRRP狀態(tài)決定：管理VRRP狀態(tài)為Master時專線業(yè)務接口狀態(tài)為Up，成為業(yè)務主用路由；管理VRRP狀態(tài)為Backup時專線業(yè)務接口狀態(tài)為Flow Down，專線直連路由失效，不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務。通過在主備SR上部署專線接口綁定管理VRRP狀態(tài)，實現(xiàn)大客戶專線業(yè)務在主備SR間自動切換。

2.4 部署大客戶專線路由發(fā)布

大客戶專線的業(yè)務路由一般是通過在SR上向BGP注入直連網(wǎng)段來實現(xiàn)對外發(fā)布。由于主備SR上的專線接口配置相同的IP地址和掩碼，因此發(fā)布專線路由可采用兩種方法：（1）主SR向BGP注入專線的匯總網(wǎng)段；備SR向BGP注入專線的明細直連網(wǎng)段路由。（2）主SR向BGP注入專線的直連網(wǎng)段路由；備SR也向BGP注入專線的直連網(wǎng)段路由，只是設置更小的COST值。

3 熱備保護方案分析

通過部署上述技術，采用本方案完成后的深圳移動GPON大客戶專線接入實例網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。

圖2 深圳移動專線網(wǎng)絡拓撲

具體部署情況如下。

(1)SR1、SR2之間部署管理VRRP，以OLT為單位，直接利用OLT網(wǎng)管已部署的VRRP協(xié)議，作為方案中的管理 VRRP。

(2)SR2上部署到OLT的單臂BFD，管理VRRP跟蹤此BFD狀態(tài)，用于探測SR-OLT的鏈路連通性。

(3)主備SR上部署相同IP及接口，綁定管理VRRP組，管理VRRP狀態(tài)為Master時專線業(yè)務接口狀態(tài)為Up，作為業(yè)務主用路由，實現(xiàn)不新增IP地址且專線業(yè)務在2臺SR間自動切換。

(4)備用SR2對外發(fā)布比SR1更小COST值的專線路由，實現(xiàn)下行流量切換。

部署完成后當網(wǎng)絡處于以下幾種情況時都能保證大客戶專線的正常通信。

3.1 網(wǎng)絡處于正常狀態(tài)

如圖3所示，此時管理VRRP信令能正常通信，經(jīng)過競選后SR1處于主用狀態(tài)，SR1上的大客戶專線接口Up，其注入BGP的路由生效，專線通過SR1正常轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量；SR2上的大客戶專線接口標記Down，其注入BGP的路由失效，不能轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量。可見，正常情況下大客戶專線通過SR1轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量。

圖3 網(wǎng)絡處于正常狀態(tài)

3.2 主用邊故障中斷

如圖4所示，此時管理VRRP信令不能正常通信，2臺SR皆處于主用狀態(tài)（雙主狀態(tài)），SR2上的單臂BFD繼續(xù)處于Up狀態(tài)，SR2轉(zhuǎn)為主用狀態(tài)。SR1上的大客戶專線接口繼續(xù)Up，其注入BGP的路由不會撤銷，但因主用邊鏈路故障中斷不能收到OLT轉(zhuǎn)發(fā)過來的上行流量，根據(jù)后面的分析可知，此時SR1也不能轉(zhuǎn)發(fā)下行流量；SR2上的大客戶專線接口轉(zhuǎn)為Up狀態(tài)，其注入BGP的路由生效，由于其COST值更小，上層網(wǎng)絡設備會選擇SR2轉(zhuǎn)發(fā)下行流量?？梢?，此種情況下大客戶專線通過SR2轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量。

圖4 主用邊故障中斷

3.3 備用邊故障中斷

如圖5所示，此時管理VRRP信令不能正常通信，2臺SR先是皆處于主用狀態(tài)（雙主狀態(tài)），SR2上的單臂BFD狀態(tài)由于鏈路中斷而轉(zhuǎn)為Down，導致SR2上的管理VRRP處于備用狀態(tài)，引起SR2上的大客戶專線接口標記Down。SR1上的大客戶專線接口繼續(xù)Up，其注入BGP的路由繼續(xù)有效，能正常轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量；SR2上的大客戶專線接口標記Down，其注入BGP的路由繼續(xù)失效，不能轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量?？梢姡朔N情況下大客戶專線通過SR1轉(zhuǎn)發(fā)上下行流量。

圖5 備用邊故障中斷

4 結(jié)束語

本文提出的大客戶專線熱備保護方案，已經(jīng)在深圳移動城域現(xiàn)網(wǎng)部署，對現(xiàn)網(wǎng)局數(shù)據(jù)改動小，既節(jié)約了公網(wǎng)IP地址，又可以實現(xiàn)城域網(wǎng)Y型專線網(wǎng)絡拓撲的批量自動切換和熱備保護，能夠大幅度提高大客戶專線業(yè)務的可靠性，是成功實現(xiàn)運維轉(zhuǎn)型，提高企業(yè)核心競爭力的重要途徑之一。