3G IP承载网解决方案

      本文阐述了3GIP承载网在可用性、可靠性、可管理性和可演进性等几方面的建设思路，介绍了上海贝尔阿尔卡特3GIP承载网方案。

      为适应移动业务从以电路语音为主的单一业务向多业务转变，移动网络架构也经历了从2G、2.5G到3G网络的演进，而IP技术的成熟，使得业务承载的技术从TDM方式向IP方式全方位转化成为了可能。承载网络IP化是大势所趋，那么，如何合理地进行承载网络的部署，在满足用户的多业务体验的同时，满足网络经济有效的演进?

    1、3G的业务特性

    国内主要运营商已经不同程度地完成了城域网的建设。但目前城域网主要是基于传统交换和路由技术，提供简单的数据业务，而3G业务的种类丰富，需求各异，这就对承载网的能力提出新的挑战。以下是3G主要的业务类别对网络质量的要求：

    话音类：通常对带宽要求不高，但作为移动网络的基础业务，话音业务对QoS的需求是最为严格的。

    视频类：QoS需求稍低于话音业务，但对带宽需求较多，且随着3G用户增多和用户对可视类业务需求的增加，运营商需要考虑如何保障视频业务的流畅和高质量的画面。

    数据类：这类业务的QoS需求较低，但种类较多，不同种类的数据业务在带宽、可靠性等方面的需求有很大差异，为提供更具差异化的服务，运营商要考虑如何区分这些业务。

    2、3GIP承载网的需求与建设思路

    为满足上述语音业务、数据业务、视频业务和信令业务的承载需求，3GIP承载网建设应具有可用性、可靠性、可管理性和可演进性。

    2.1可用性

    对3G的IP承载网而言，应该通过合理的网络架构为3G核心网提供信令和数据的传送通道。

    在3G开展初期，网元节点数和业务量有限，IP承载网接入节点仅由少量城域接入路由器构成即可，通过POSSTM-1、POSSTM-16或GE中继链路分别接入到所属骨干区域节点的2台以上骨干路由器，进而实现对IP干网的接入；各节点接入路由器通过GE和FE接口实现3G业务的接入。

    上海贝尔阿尔卡特7750SR7是高性能的核心业务路由器，非常适合在3G网络中作为承载网的城域接入路由器使用。作为网络中的提供商边缘路由器（PE）角色，7750SR在QoS、高可靠性和网络管理方面有着独特优势。

    在7750SR上，信令将单独划分一个虚拟专用网（VPN），同时，分组交换（PS）域的各种数据业务分别设置一个VPN，根据传送的VPN的不同，设置多协议标签交换（MPLS）帧的EXP位，并配置全网的差异化服务（DiffServ）策略。

    建议按照表1进行DiffServ的设置。

    表1  DiffServ的设置

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    7750SRQoS处理机制最重要的一个理念就是在业务接入侧对业务敏感，在核心侧只对服务等级敏感而对业务不敏感。通过在业务接入侧对每个业务的区分，以及对业务中每个转发等级流量完善的带宽控制，使网络核心侧只需根据数据包的转发等级进行处理，任何应用类型的流量都采用这种一致的处理原则。有了业务接入侧完善的流量控制处理，以及核心侧严格基于转发等级的调度转发，能够保证每一种转发等级的业务流量的质量要求，包括实时业务流量。

    7750SR的层次化队列调度是目前业界最先进的调度方式，能够控制单个业务或多个业务的总带宽，并在多个业务或多个服务等级应用间公平分配带宽，真正实现业务接入侧服务等级协议（SLA）保证。层次化调度通过设置多级逻辑调度器，由上级调度器控制一组下级调度器的总带宽，并且上级调度器能够根据下级调度器的级别和权重控制它们的承诺信息速率／峰值信息速率（CIR/PIR），在多个下级调度器之间合理分配带宽。

    2.2可靠性

    3GIP承载网主要面对运营商自身业务系统，同时可能兼顾大客户，其所承载的业务系统要求具有封闭或半封闭特性，3GIP承载网应提供对业务较高的可靠性保证。

    为了满足3G/NGN业务的无损故障切换要求，3G/NGN业务对承载的可靠性要求是：网络设备的可用性为99.999%、故障保护倒换时间≤50ms、网络的可用性达到99.999%。

    上海贝尔阿尔卡特一直不断地在努力提高IP网络的可靠性，促使高可靠性技术从不间断转发（NSF）、平稳重启（GR）发展到不间断路由（NSR）和不间断业务（NSS），平均恢复时间从分钟（min）级降至毫秒（ms）级，网络的可用性达到99.999%。如图1所示。

    图1  IP网络高可用性技术的演进

    通过在城域PE节点部署7750SR，为3GIP承载网提供无单点故障和快速路由重建等机制，从节点和链路方面保证承载网的可靠性。7750SR支持电源、风扇、路由引擎等部件的冗余，并且可以从多个时钟源获取时钟。7750SR同时支持上述模块的热插拔，并能在模块倒换过程中保证业务的连续性。

    如果7750SR节点的一个控制平面因为网络攻击而失效，热备份的控制平面除了能在ms级的时间接替原平面的工作外，还能在智能分析网络攻击的基础上，对接下来的网络攻击予以防范，因此同一种网络攻击不可能同时让7750SR的两个控制平面失效，这大大提高了网络节点对攻击的免疫性。

    NSR的价值在于设备的软件升级、网络扩容等都可在线进行，并且不影响现网业务（即NSS），此外，由于NSR对网络、邻居路由器透明的特性，对用户端的用户边缘路由器（CE）也可实现NSF功能。由于CE路由器通常为低端路由器，一般不支持GR，只有路由与转发分离的高端路由器才能支持NSF+GR；而要实现NSF功能，邻居路由器必须都支持GR功能，因此，传统NSF+GR方式的路由器无法实现与CE路由器之间的NSF功能。

    2.3可管理性

    3GIP承载网需要一套全面的网管，以便在业务部署、业务管理、SLA性能管理、大客户接入和VPN业务的管理与计费方面形成更完善的机制，同时为今后引入更全面的综合管理平台提供灵活的支持。

    运营商目前的综合网管平台已能实现简单的多厂商网元管理功能。5620SAM的特点是，通过支持业务管理，其故障管理能够与业务管理相关联，其告警管理中能够感知任何网元故障对具体业务和用户的影响，并在告警中提示出来，这一点是目前的综合网管故障管理功能所不具备的。

    基于SNMP，5620SAM-P模块能够在7750作为PE的节点间自动部署业务隧道，部署每个虚拟专用局域网业务（VPLS）、虚拟专用路由网（VPRN）和虚拟租用线（VLL）业务，以及与这些业务相关的QoS、安全过滤和Aclearcase/" target="_blank" >ccounting策略，同时能够实施对业务用户的管理，5620SAM能够提供业务┄用户┄业务隧道┄涉及的物理设备之间的相关关系的管理，从而实现设备故障对业务和用户的感知、业务对用户和设备的感知，以及用户对业务和设备的感知。

    3G开展初期，在新业务的布放上缺少实际经验，针对这一情况，5620SAM支持在网上进行模拟测试，监测业务（包括VPN等）的端到端配置，如果成功，再自动部署到相关的PE节点上。

    2.4可演进性

    承载网应具有足够的弹性，以适应3G网络架构和业务的发展。例如能够平滑地从目前IPv4升级至IPv6，并保证网络架构基本不变。

    在IPv6网络建设的初期，其网络规模和业务量都较小，这是经常采用的连接方式。建议运营商3GIP承载网初期的IPv6实验网的建设可根据实际情况采用隧道方式，其优点是：不需要大量的IPv6专用路由器设备和专用链路，可以明显地减少投资。当IPv6核心网络达到一定的规模，且当其数据量足够大时，可以考虑MPLS骨干上部署IPv6。

    3、上海贝尔阿尔卡特3GIP承载网方案

    3.1更健壮、迅速、智能的故障应对——NSR&NSS

    a）7750SR业务路由器的NSR技术使路由器设备达到了前所未有的高可用性。NSR技术使主控卡在切换时做到NSR（边界网关协议（BGP）、开放最短路径优先（OSFP）、中间系统—中间系统（IS—IS）、NSF和NSS（L2/L3VPN），并且使邻近的路由器不受任何影响。

    b）硬件的全冗余备份，7750SR系统关键部件：交换矩阵／控制引擎、时钟、电源、风扇均支持冗余备份，硬件支持热插拨。

    3.2更轻松、直观、丰富的网络管理——5620SAM

    a）5620SAM业务管理系统可以实现基于虚拟局域网（VLAN）的对每个用户的身份识别和管理

    b）5750SSC/5620SAM业务管理系统通过简单网络管理协议（SNMP）可以对作为业务边缘节点的7750SR进行VPN业务的自动部署，以及相关的用户和策略管理，同时还能够收集用户使用情况，提供给运营商基站子系统（BSS）。

    c）提供精确计费能力，包括针对不同等级／类型的业务流量分别统计；5750SAM能够从设备中提取用户业务相关的数据供进一步处理。

    3.3更复杂、高效、易定制的QoS机制——H-QoS

    a）领先的QoS能力可以提供强大的带宽控制能力，具有CIR、PIR控制能力，可实现精细化的带宽控制和业务管理，从而控制P2P流量（如BT、电驴下载）对其他服务的影响。

    b）7750SR的MDA接口卡能够支持8000个入和8000个出的队列，而且队列带宽控制能够通过CIR和PIR参数加以控制，加上独特的层次化服务质量（H-QoS）管理能力，可提供更灵活的带宽调度。

    c）7750SR全面支持IP/MPLS的DiffServ架构，可保证各业务流的DiffServ质量需求。

    d）业界领先的层次化队列调度技术通过引入多层调度的概念，将QoS的灵活性扩展到一个全新的层面。

    3.4更灵活、快速、易管理的VPN模式——VPLS

    7750SR提供各种具有扩展能力的VPN，包括二层和三层，特别是VPLS（Alcatel是主流VPLS草案的起草者之一），支持MPLSVPN的能力非常强大，并通过结合5620SAM，降低大规模部署VPN的复杂度。

    3GIP承载网方案真正解决了3G业务多样化和业务量规模增长过程中保障各种业务QoS的问题，完全满足IP承载网对可用性、可靠性、可管理性以及可演进性的需求，必将成为运营商构筑3G网络的稳固基石。