林習(xí)良，周錦標(biāo)，趙乾宏

(中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部，江蘇 江陰214431)

1 引言

在應(yīng)用某型多業(yè)務(wù)交換機(jī)(Multiservice Switch，MSS)作為節(jié)點(diǎn)設(shè)備組建的幀中繼數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)中，某節(jié)點(diǎn)需同時(shí)與不同方向傳輸多路同步數(shù)據(jù)和IP數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)運(yùn)行期間，在設(shè)備連接正常的情況下，先后發(fā)現(xiàn)了通過(guò)不同廣域網(wǎng)鏈路傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)相互影響和IP數(shù)據(jù)影響同步數(shù)據(jù)兩種異?，F(xiàn)象，主要表現(xiàn)為IP數(shù)據(jù)有明顯丟包、傳輸時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)大幅增加、同步數(shù)據(jù)瞬間失步。

針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸方面的問(wèn)題，已有一些論文進(jìn)行過(guò)分析介紹，但大多著眼于單個(gè)業(yè)務(wù)本身傳輸出現(xiàn)異常，很少涉及不同種類(lèi)業(yè)務(wù)間干擾引起的問(wèn)題。文獻(xiàn)[1]對(duì)同步數(shù)據(jù)傳輸中接口信號(hào)時(shí)序關(guān)系異常引起的問(wèn)題進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)[2－4]對(duì)IP數(shù)據(jù)傳輸中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，相應(yīng)方法均無(wú)法解決本文發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

本文通過(guò)對(duì)先后出現(xiàn)的兩種異常現(xiàn)象工作狀態(tài)的比對(duì)，對(duì)故障觸發(fā)條件進(jìn)行了分析與仿真，確定所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題與IP數(shù)據(jù)流量過(guò)大導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞有關(guān)，通過(guò)采取限速和區(qū)分發(fā)送優(yōu)先級(jí)等措施，實(shí)現(xiàn)了各業(yè)務(wù)穩(wěn)定可靠傳輸，實(shí)際使用效果在多次大型任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸中得到了檢驗(yàn)。

2 存在問(wèn)題

2.1 業(yè)務(wù)連接關(guān)系

該型MSS支持面向連接和無(wú)連接兩類(lèi)業(yè)務(wù)。比特透明數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(Bit Transparent Data Service，BTDS)屬于面向連接類(lèi)型，采用面向路徑路由系統(tǒng)，它通過(guò)建立并保持的端到端路徑進(jìn)行傳輸，業(yè)務(wù)鏈路一旦建立，傳輸路徑也相對(duì)固定，但受板卡時(shí)鐘限制，只能支持9.6～3840 kbit/s范圍內(nèi)部分特定的速率。虛擬路由器(Virtual Router，VR)業(yè)務(wù)屬于無(wú)連接類(lèi)型，采用動(dòng)態(tài)分組路由系統(tǒng)(Dynamic Packet Routing System，DPRS)，IP數(shù)據(jù)通過(guò)幀中繼的永久虛電路(Permanent Virtual Circuit，PVC)傳輸，所經(jīng)路由根據(jù)數(shù)據(jù)包中的地址信息和各節(jié)點(diǎn)路由表確定，并隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛿?shù)據(jù)流量的狀態(tài)變化而自動(dòng)調(diào)整，能夠支持50 Mbit/s以下任意速率。

在該數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)、板卡支持速率和帶寬利用率等因素，MSS采用BTDS部件傳輸同步數(shù)據(jù)，通過(guò)同步串行接口相連，為數(shù)據(jù)終端互聯(lián)提供傳輸通道;采用VR部件傳輸IP數(shù)據(jù)，通過(guò)以太網(wǎng)口相連，為兩地局域網(wǎng)LAN11與LAN21、LAN12與 LAN32互聯(lián)提供廣域網(wǎng)鏈路，并實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)隔離。在衛(wèi)星電路帶寬受限情況下，業(yè)務(wù)連接關(guān)系和相應(yīng)傳輸速率如圖1所示。在圖1中，節(jié)點(diǎn)1以發(fā)送速率3648 kbit/s、接收速率384 kbit/s(簡(jiǎn)寫(xiě)為3648/384 kbit/s，其他速率表示方法類(lèi)同)的雙向不對(duì)稱(chēng)衛(wèi)星電路作為T(mén)runk與節(jié)點(diǎn)2相連，并通過(guò)節(jié)點(diǎn)2與傳輸網(wǎng)其他節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，開(kāi)通業(yè)務(wù)包括兩路同步數(shù)據(jù)和兩路 IP數(shù)據(jù)，其中LAN11與LAN21通過(guò)VR1廣域網(wǎng)鏈路互聯(lián)，傳輸重要的實(shí)時(shí)任務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流量比較平穩(wěn)，對(duì)鏈路傳輸時(shí)延和丟包率有一定要求;LAN12與LAN32通過(guò)VR2廣域網(wǎng)鏈路互聯(lián)，傳輸日常辦公信息和提供FTP文件傳送服務(wù)，數(shù)據(jù)流量具有較大的突發(fā)性，要求鏈路提供盡可能高的吞吐量。同步數(shù)據(jù)1與同步數(shù)據(jù)2均為數(shù)字話音業(yè)務(wù)，對(duì)傳輸實(shí)時(shí)性要求較高。

圖1 業(yè)務(wù)連接關(guān)系Fig.1 Connection relationship of the service

2.2 存在問(wèn)題

各業(yè)務(wù)單獨(dú)調(diào)試正常后，當(dāng)節(jié)點(diǎn)1所有業(yè)務(wù)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，LAN11網(wǎng)內(nèi)終端接收的廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了丟包、時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)大幅增加等現(xiàn)象，而同步數(shù)據(jù)1、同步數(shù)據(jù)2及LAN12網(wǎng)內(nèi)終端接收的廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)均正常。檢查節(jié)點(diǎn)1與節(jié)點(diǎn)2間的衛(wèi)星電路質(zhì)量，誤碼率優(yōu)于1×10－7，滿(mǎn)足指標(biāo)要求;在LAN11網(wǎng)內(nèi)終端上Ping遠(yuǎn)端LAN21路由器廣域網(wǎng)口，發(fā)現(xiàn)已存在丟包;根據(jù)故障現(xiàn)象，考慮到節(jié)點(diǎn)1入口帶寬較小，初步判斷廣域網(wǎng)鏈路出現(xiàn)擁塞的可能性較大，試關(guān)閉VR2業(yè)務(wù)，LAN11網(wǎng)內(nèi)終端接收數(shù)據(jù)正常，Ping LAN21路由器廣域網(wǎng)口無(wú)丟包，恢復(fù)VR2業(yè)務(wù)后故障復(fù)現(xiàn)。由此可見(jiàn)，節(jié)點(diǎn)1開(kāi)通的兩個(gè)VR業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中存在相互影響。

根據(jù)技術(shù)資料，MSS開(kāi)通VR業(yè)務(wù)除了需配置傳輸路由、網(wǎng)絡(luò)地址和協(xié)議部件等基本參數(shù)外，如需提供差別化的業(yè)務(wù)傳輸性能和服務(wù)質(zhì)量，還要根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)配置PVC路由策略、傳輸速率和發(fā)送優(yōu)先級(jí)等參數(shù)。針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)通信各方狀態(tài)設(shè)置進(jìn)行比對(duì)梳理，發(fā)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)VR業(yè)務(wù)傳輸速率、路由策略等符合方案要求，發(fā)送優(yōu)先級(jí)為默認(rèn)的最低級(jí)0，將VR1業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高級(jí)15后，先前的問(wèn)題得到解決。

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間后，在一次業(yè)務(wù)聯(lián)試過(guò)程中，在VR2業(yè)務(wù)關(guān)閉的情況下，節(jié)點(diǎn)1運(yùn)行的業(yè)務(wù)又多次出現(xiàn)閃斷現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為同步數(shù)據(jù)1和同步數(shù)據(jù)2出現(xiàn)瞬間失步，同時(shí)LAN11網(wǎng)內(nèi)終端接收的廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)有丟包。閃斷現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)同步查看衛(wèi)星電路質(zhì)量良好，幀中繼Trunk狀態(tài)和業(yè)務(wù)連接均正常;查看同步數(shù)據(jù)終端上記錄的告警信息，存在本地失步，接收數(shù)據(jù)誤碼率大于1×10－3，而遠(yuǎn)端對(duì)應(yīng)終端接收數(shù)據(jù)正常、無(wú)失步。隨后了解到，在第一次出現(xiàn)閃斷現(xiàn)象時(shí)間點(diǎn)附近，LAN11網(wǎng)內(nèi)一業(yè)務(wù)終端按照遠(yuǎn)端用戶(hù)要求進(jìn)行了重啟，并接收了LAN21中相應(yīng)終端遠(yuǎn)程下發(fā)的策略。而關(guān)閉LAN11內(nèi)各業(yè)務(wù)終端，保持VR1業(yè)務(wù)開(kāi)通但LAN11與LAN21間無(wú)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)廣域網(wǎng)鏈路傳輸，同步數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)工作正常。

3 機(jī)理分析

根據(jù)上述現(xiàn)象和圖1所示設(shè)備連接關(guān)系，可確定節(jié)點(diǎn)1與節(jié)點(diǎn)2間全程鏈路物理連接正常，傳輸異?？赡苡蒑SS參數(shù)設(shè)置或廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)流量等方面的原因引起。下面首先從參數(shù)設(shè)置入手在節(jié)點(diǎn)1進(jìn)行分析排查。

3.1 參數(shù)說(shuō)明

在MSS開(kāi)通業(yè)務(wù)鏈路需配置的參數(shù)中，與鏈路服務(wù)等級(jí)相關(guān)的高級(jí)設(shè)置見(jiàn)表1。其中，業(yè)務(wù)傳輸優(yōu)先級(jí)包括發(fā)送優(yōu)先級(jí)和丟棄優(yōu)先級(jí)兩個(gè)參數(shù)，發(fā)送優(yōu)先級(jí)(Transfer Priority或Emission Priority)表示業(yè)務(wù)的緊急程度，代表數(shù)據(jù)隊(duì)列等待發(fā)送時(shí)輸出的先后順序;丟棄優(yōu)先級(jí)(Discard Priority)表示業(yè)務(wù)的重要程度，代表網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)隊(duì)列中數(shù)據(jù)被丟棄的先后順序。最初狀態(tài)下節(jié)點(diǎn)1相關(guān)參數(shù)均采用默認(rèn)值，雖然發(fā)送優(yōu)先級(jí)通常在發(fā)送端設(shè)置，但根據(jù)VR業(yè)務(wù)PVC連接雙方商定的主/從屬性，節(jié)點(diǎn)1呼叫類(lèi)型設(shè)為永久主叫端(PermanentMaster)，節(jié)點(diǎn)2設(shè)為永久被叫端(PermanentSlave)，由于越過(guò)發(fā)送優(yōu)先級(jí)(TransferPriorityOverRide)參數(shù)有效，主叫端設(shè)置的發(fā)送優(yōu)先級(jí)也在被叫端生效，即節(jié)點(diǎn)2 VR業(yè)務(wù)的發(fā)送優(yōu)先級(jí)也由節(jié)點(diǎn)1相應(yīng)參數(shù)決定。

表1 MSS相關(guān)參數(shù)設(shè)置Fig.1 Parameters of MSS

對(duì)于發(fā)送優(yōu)先級(jí)，幀中繼不同類(lèi)型業(yè)務(wù)或路由系統(tǒng)采用不同的表示方式，BTDS分0、1、2共3級(jí)，VR業(yè)務(wù)分0～15共16級(jí)，DPRS路由等級(jí)分Multimedia、Delay和Throughput 3級(jí)，與 Trunk傳輸隊(duì)列的發(fā)送優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2[5]。

表2 幀中繼發(fā)送優(yōu)先級(jí)定義Fig.2 Frame relay transfer priority definitions

當(dāng)Trunk成幀類(lèi)型為Interrupting時(shí)，其優(yōu)先級(jí)分Interrupting、High和 Normal 3級(jí)，這意味著支持Interrupting隊(duì)列為最高傳輸優(yōu)先級(jí)，它能夠隨時(shí)中斷優(yōu)先級(jí)為Normal或High的正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀而先行傳輸，待其完成后其他數(shù)據(jù)再恢復(fù)傳輸，而優(yōu)先級(jí)為High的數(shù)據(jù)只能等待位于其隊(duì)列前面的優(yōu)先級(jí)為Normal或High的數(shù)據(jù)傳輸完成后才能進(jìn)行傳輸。Trunk上不同優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸關(guān)系如圖2所示，圖中數(shù)字表示按時(shí)間先后生成的待發(fā)送數(shù)據(jù)隊(duì)列序號(hào)。

圖2 幀信元中繼傳輸隊(duì)列Fig.2 Frame － cell trunk transmission queues

3.2 VR業(yè)務(wù)相互影響

針對(duì)節(jié)點(diǎn)1最初發(fā)現(xiàn)異常時(shí)兩個(gè)VR業(yè)務(wù)受影響的不同現(xiàn)象，先對(duì)通過(guò)VR1和VR2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)特性進(jìn)行分析。在TCP/IP模型中，傳輸層主要有兩種協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議(Transfer Control Protocol，TCP)和用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(User Datagram Protocol，UDP)。TCP具有差錯(cuò)檢測(cè)、重發(fā)控制和流量控制等功能，能夠提供有連接的、可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)，但衛(wèi)星通信的大時(shí)延會(huì)嚴(yán)重影響TCP的性能，應(yīng)用于衛(wèi)星鏈路時(shí)存在一個(gè)傳輸速率瓶頸，最大吞吐量不會(huì)超過(guò)1 Mbit/s[6];UDP傳輸效率較高，它為應(yīng)用層提供的是一個(gè)不可靠的、無(wú)連接的傳輸服務(wù)，由應(yīng)用層自行完成數(shù)據(jù)的差錯(cuò)控制等功能[7]。根據(jù)前面提到的不同業(yè)務(wù)特點(diǎn)和各自傳輸要求，LAN11與LAN21間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采用 UDP協(xié)議，LAN12和LAN32間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采用TCP協(xié)議。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞或傳輸鏈路質(zhì)量下降時(shí)，在不同的差錯(cuò)控制機(jī)制作用下，UDP數(shù)據(jù)被直接丟棄，LAN11網(wǎng)內(nèi)終端便會(huì)發(fā)現(xiàn)丟包現(xiàn)象，而TCP數(shù)據(jù)丟棄后被要求重傳，LAN12網(wǎng)內(nèi)終端顯示的是傳輸速率有所下降，難以發(fā)現(xiàn)丟包現(xiàn)象。因此，在相同條件下，UDP數(shù)據(jù)比TCP數(shù)據(jù)更易受鏈路質(zhì)量的影響，要保證其傳輸可靠性，需進(jìn)一步改善其傳輸鏈路條件。

最初狀態(tài)下兩個(gè)VR業(yè)務(wù)的發(fā)送優(yōu)先級(jí)均為默認(rèn)值0，根據(jù)表2中定義，幀中繼路由系統(tǒng)將以吞吐量(Throughput)最大為準(zhǔn)則，盡可能利用可用帶寬，這正好適應(yīng)了LAN12與LAN32間傳輸?shù)男畔⑻攸c(diǎn)和需要。前面已指出，LAN12與LAN32間的業(yè)務(wù)包含F(xiàn)TP文件傳送服務(wù)，極易出現(xiàn)持續(xù)的大流量數(shù)據(jù)，當(dāng)該數(shù)據(jù)流與通過(guò)VR1傳輸?shù)钠渌麡I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起進(jìn)入Trunk隊(duì)列時(shí)，Trunk處于重負(fù)荷狀態(tài)(尤其是入口電路)，而幀中繼具有丟包率隨吞吐量或帶寬利用率提高而增大的特點(diǎn)[5]，此時(shí)等效于鏈路傳輸質(zhì)量下降，對(duì)優(yōu)先級(jí)同為 Normal的 VR1中的UDP數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

由于節(jié)點(diǎn)1入口電路帶寬較小且受衛(wèi)星電路限制，VR業(yè)務(wù)可用的帶寬難以進(jìn)一步提高，提高傳輸優(yōu)先級(jí)成為改善鏈路條件的重要選擇。當(dāng)將VR1業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)提高為15后，路由系統(tǒng)將其按照對(duì)時(shí)延敏感的多媒體數(shù)據(jù)(Multimedia)來(lái)處理，LAN11與LAN21間的UDP數(shù)據(jù)能夠中斷VR2中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)優(yōu)先傳輸，從而避免了低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的影響。

3.3 VR業(yè)務(wù)影響B(tài)TDS

圖3 節(jié)點(diǎn)2路由器與MSS連接關(guān)系Fig.3 Connection relationship between router and MSS in node 2

通常情況下，同步數(shù)據(jù)的傳輸要求要高于IP數(shù)據(jù)，因此，幀中繼網(wǎng)中面向連接業(yè)務(wù)默認(rèn)傳輸優(yōu)先級(jí)為最高，無(wú)連接業(yè)務(wù)默認(rèn)傳輸優(yōu)先級(jí)為最低。前面為解決VR業(yè)務(wù)相互影響問(wèn)題將VR1業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置為15后，它在Trunk傳輸隊(duì)列中的優(yōu)先級(jí)與BTDS相同，兩種不同類(lèi)型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將按進(jìn)入Trunk隊(duì)列的時(shí)間先后順序傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)流量未超過(guò)可用帶寬時(shí)，不管何種優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)、是否超出預(yù)期流量，幀中繼網(wǎng)都會(huì)盡力傳輸，數(shù)據(jù)包不會(huì)被丟棄;若數(shù)據(jù)流量超出可用帶寬，Trunk出現(xiàn)擁塞，在數(shù)據(jù)包被丟棄的同時(shí)，可用帶寬在優(yōu)先級(jí)相同的BTDS與VR業(yè)務(wù)之間公平分配，而數(shù)據(jù)包則按照各自的丟棄優(yōu)先級(jí)丟棄而不考慮業(yè)務(wù)類(lèi)型等方面的限制，因VR業(yè)務(wù)丟棄優(yōu)先級(jí)(Normal)比BTDS低，發(fā)生擁塞時(shí)VR業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包首先被丟棄，所以先出現(xiàn)IP數(shù)據(jù)丟包，后出現(xiàn)同步數(shù)據(jù)失步，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)出現(xiàn)兩種業(yè)務(wù)同時(shí)閃斷。因同步數(shù)據(jù)終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)碼速率固定，在VR2業(yè)務(wù)已經(jīng)關(guān)閉的情況下，只有VR1數(shù)據(jù)流量可能超出可用帶寬，而節(jié)點(diǎn)1接收數(shù)據(jù)異常表明問(wèn)題原因可能在入口方向。

為驗(yàn)證LAN11與LAN21間的廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的影響，分別在LAN11與LAN21網(wǎng)內(nèi)交換機(jī)上連接Fluke Metroscope網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀進(jìn)行廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)模擬收發(fā)試驗(yàn)，LAN21端測(cè)試儀設(shè)置為遠(yuǎn)端模式，由LAN11端測(cè)試儀主動(dòng)發(fā)起測(cè)試，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)64 byte，發(fā)送速率保持3072 kbit/s不變，通過(guò)改變LAN11端測(cè)試儀下行速率(即接收速率)模擬接收數(shù)據(jù)流量變化，發(fā)現(xiàn)下行速率低于160 kbit/s時(shí)，各業(yè)務(wù)傳輸正常，當(dāng)下行速率大于160 kbit/s時(shí)，節(jié)點(diǎn)1業(yè)務(wù)出現(xiàn)閃斷，故障復(fù)現(xiàn)，且下行速率越高，閃斷現(xiàn)象越頻繁，而增大發(fā)送數(shù)據(jù)包長(zhǎng)，出現(xiàn)閃斷時(shí)的臨界速率則有所下降。由于廣域網(wǎng)鏈路單個(gè)流向的傳輸速率由數(shù)據(jù)發(fā)送方設(shè)置，由此可見(jiàn)節(jié)點(diǎn)1業(yè)務(wù)閃斷與節(jié)點(diǎn)2 LAN21廣域網(wǎng)出口數(shù)據(jù)流量過(guò)大有關(guān)。

節(jié)點(diǎn)1衛(wèi)通電路接收速率為384 kbit/s，除去固定分配給BTDS1、BTDS2業(yè)務(wù)的帶寬和數(shù)據(jù)復(fù)接所需的開(kāi)銷(xiāo)，傳輸可用的剩余速率不足170 kbit/s，在VR2業(yè)務(wù)關(guān)閉的情況下，VR1業(yè)務(wù)下行速率大于160 kbit/s時(shí)，網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率超過(guò)94%趨于擁塞，遠(yuǎn)超出正常使用時(shí)廣域網(wǎng)平均帶寬利用率不超過(guò)80%的要求，出現(xiàn)丟包屬合理現(xiàn)象。

根據(jù)了解到的情況，節(jié)點(diǎn)2為減少設(shè)備端口的使用，期間曾對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行過(guò)調(diào)整:路由器對(duì)節(jié)點(diǎn)1與另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共用一個(gè)物理端口與MSS以太網(wǎng)口連接，路由器廣域網(wǎng)口對(duì)3個(gè)方向共同限速為192 kbit/s，而調(diào)整前狀態(tài)按方案要求設(shè)置，單個(gè)節(jié)點(diǎn)方向路由器廣域網(wǎng)口限速64 kbit/s，狀態(tài)變化如圖3所示。

MSS VR業(yè)務(wù)的速率可通過(guò)用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)端口FrUni或協(xié)議端口FrDte兩個(gè)子部件來(lái)配置，兩者同時(shí)配置時(shí)實(shí)際速率以數(shù)值較小者為準(zhǔn)，節(jié)點(diǎn)2對(duì)圖3所示各方向PVC的設(shè)置為:FrUni限速384 kbit/s，相應(yīng)限速開(kāi)關(guān)采用默認(rèn)值“開(kāi)啟”，F(xiàn)rDte限速64 kbit/s，相應(yīng)限速開(kāi)關(guān)采用默認(rèn)值“關(guān)閉”。由此可見(jiàn)，即使通過(guò)幀中繼FrUni、FrDte和路由器端口三重限速級(jí)聯(lián)，節(jié)點(diǎn)2對(duì)節(jié)點(diǎn)1的VR業(yè)務(wù)實(shí)際發(fā)送速率仍可達(dá)到192 kbit/s，遠(yuǎn)超出方案規(guī)定的限速64 kbit/s要求，與網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果相符，只要LAN21網(wǎng)內(nèi)終端產(chǎn)生較大的突發(fā)流量，就很可能會(huì)出現(xiàn)廣域網(wǎng)出口流量超出分配帶寬或接近可用帶寬的情況，從而引起擁塞[8]。

使用專(zhuān)用軟件在節(jié)點(diǎn)1路由器鏡像端口進(jìn)行抓包，對(duì)LAN11網(wǎng)內(nèi)某業(yè)務(wù)終端重啟后接收LAN21遠(yuǎn)程下發(fā)策略時(shí)的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行過(guò)濾統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)業(yè)務(wù)接收數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)較大的突發(fā)流量，如圖4所示，并可同步觀察到業(yè)務(wù)閃斷現(xiàn)象，而該業(yè)務(wù)為臨時(shí)增加且未分配傳輸帶寬。雖然加上其他已分配傳輸帶寬的數(shù)據(jù)總流量還未達(dá)到160 kbit/s，分析認(rèn)為這與實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)遠(yuǎn)大于64 byte有關(guān)。

圖4 業(yè)務(wù)終端重啟產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量Fig.4 Traffic of the terminal in restarting

從圖2可以看出，當(dāng)Trunk傳輸隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)為Interrupting的數(shù)據(jù)包較大時(shí)，會(huì)對(duì)位于其后的其他所有數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，因BTDS分配的速率固定，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和占用Trunk傳輸隊(duì)列的時(shí)間也相對(duì)固定，能夠保證相互間在時(shí)隙上不重疊，而IP數(shù)據(jù)包長(zhǎng)(64～1518 byte)可變，突發(fā)流量中出現(xiàn)大數(shù)據(jù)包時(shí)，就會(huì)占用Trunk傳輸隊(duì)列較長(zhǎng)時(shí)間，如果網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重，就會(huì)對(duì)等間隔傳輸?shù)腂TDS產(chǎn)生影響。因此，《幀中繼業(yè)務(wù)配置管理手冊(cè)》建議:持續(xù)的Multimedia級(jí)業(yè)務(wù)超流量會(huì)降低服務(wù)質(zhì)量，引起丟包率上升，如要確保傳輸鏈路的可靠性，通常應(yīng)將Multimedia級(jí)VR業(yè)務(wù)的比例控制在無(wú)連接業(yè)務(wù)可用帶寬的30%以?xún)?nèi)，最高不超過(guò)60%[9]，對(duì)于本文案例為不超過(guò)105 kbit/s。

因此，VR業(yè)務(wù)影響B(tài)TDS的原因由三方面因素引起:一是使用未經(jīng)許可的終端增加了VR業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量，二是節(jié)點(diǎn)2未對(duì)VR業(yè)務(wù)實(shí)施有效的限速，三是節(jié)點(diǎn)1設(shè)置的VR業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)過(guò)高，從而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)2發(fā)送的最高優(yōu)先級(jí)的突發(fā)流量超出可用帶寬，傳輸帶寬不足引起幀中繼Trunk出現(xiàn)擁塞，數(shù)據(jù)被丟棄出現(xiàn)業(yè)務(wù)閃斷。

4 解決措施

通過(guò)以上分析可以看出，發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置過(guò)低，VR1業(yè)務(wù)易受VR2業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量的影響;設(shè)置過(guò)高，則會(huì)出現(xiàn)VR1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量影響B(tài)TDS的現(xiàn)象。為進(jìn)一步確定VR1業(yè)務(wù)的發(fā)送優(yōu)先級(jí)，隨后進(jìn)行了參數(shù)修改試驗(yàn)，以初始狀態(tài)為基礎(chǔ)，當(dāng)VR1業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0～5時(shí)，VR2業(yè)務(wù)傳輸大流量數(shù)據(jù)仍會(huì)對(duì)VR1業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響;當(dāng)VR1業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置為11～15，節(jié)點(diǎn)2未修改限速情況下，VR1業(yè)務(wù)傳輸大流量數(shù)據(jù)也會(huì)引起B(yǎng)TDS瞬間失步，而將其發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置為6～10時(shí)，上述兩個(gè)問(wèn)題得到有效解決。

綜合以上分析和測(cè)試結(jié)果，為達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞和業(yè)務(wù)間相互影響，最終采取了以下措施:

(1)關(guān)閉未分配傳輸帶寬的聯(lián)網(wǎng)終端以免產(chǎn)生額外流量，防止通過(guò)VR1互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各業(yè)務(wù)因傳輸帶寬不足出現(xiàn)丟包等問(wèn)題;

(2)節(jié)點(diǎn)2將VR業(yè)務(wù)PVC的FrUni限速設(shè)為64 kbit/s，同時(shí)開(kāi)啟相應(yīng)限速開(kāi)關(guān);

(3)節(jié)點(diǎn)1將VR1業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置為10，VR2業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)保持為0，所有BDTS發(fā)送優(yōu)先級(jí)保持為0。

據(jù)此設(shè)置參數(shù)后，在圖1所示業(yè)務(wù)全部運(yùn)行的情況下多次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)，各業(yè)務(wù)傳輸正常，相應(yīng)技術(shù)狀態(tài)在“嫦娥”三號(hào)等任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸中通過(guò)了檢驗(yàn)，并在多個(gè)節(jié)點(diǎn)得到應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了幀中繼業(yè)務(wù)運(yùn)行中出現(xiàn)相互干擾的原因，得出了該現(xiàn)象與IP數(shù)據(jù)流量變化引起網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率過(guò)高導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟包有關(guān)的結(jié)論，研究了幀中繼不同類(lèi)型業(yè)務(wù)發(fā)送優(yōu)先級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系和工作機(jī)制，提出通過(guò)有效限速控制流量和設(shè)置差別化的發(fā)送優(yōu)先級(jí)提高業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的解決方案，在不改變?cè)蟹桨傅那闆r下，順利解決了工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用效果表明，在高帶寬利用率條件下，基于限速策略和區(qū)分優(yōu)先級(jí)的解決措施能夠有效防止不同傳輸鏈路間業(yè)務(wù)相互影響，確保重要數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠地傳輸。如何進(jìn)一步提高幀中繼業(yè)務(wù)間的隔離性能是需要繼續(xù)研究的方向。

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