3G網絡VLAN劃分方案

摘 要:隨著3G建設的蓬勃開展，3G新業務對帶寬、速率等要求越來越高，對本地傳輸網提出了更高的要求。為解決此問題，IP化建設已經展開。考慮IP化帶來的網絡安全影響，為防治網絡風暴等不安全因素，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，通過對比不同條件的本地網環境及發展潛力，提出本地網中不同情況下VLAN劃分的解決方案。

關鍵詞:WCDMA; IP化; VLAN; MSTP; 3G網絡

中圖分類號:TN914文獻標識碼:A

文章編號: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技術及應用的迅猛發展，尤其是分組業務需求的迅速上升，IP接入方式被越來越廣泛地應用，本地接入網面臨著巨大的挑戰，單一的TDM業務為主的傳輸網無法滿足網絡進一步發展的需求。同時，經過運營商多年的建設，各本地網都已經具備一定的規模。在這一背景下，如何保護原有SDH的投資，利用現有資源滿足3G業務對傳輸需求，是本文重點。

按照3G業務采用IP接入方式，滿足帶寬和速率的需求，同時考慮3G基站采用IP承載帶來的網絡風暴、網絡安全。以WCDMA為例，重點闡述基于傳輸MSTP承載，考慮3G網絡安全因素，對采用IP連接方式下3G移動網VLAN進行劃分。

1 VLAN劃分的背景

對于IP承載方式，傳輸網絡需要解決的問題包括三個方面:一是核心網電路域的連接;二是核心網分組域的IP互連;三是RNC到NodeB之間連接。在實際網絡中，核心網電路域和分組域設備及RNC一般共址建設，這樣他們之間的傳輸一般本局內解決。因此對傳輸的需求，主要集中在RNC與NodeB之間，即Iub接口的需求。

基于SDH的MSTP技術可以動態調整SDH，ATM，IP的容量，實現高效傳送，并運行穩定，是目前的主流應用。本文以MSTP方式承載，采用E1+FE雙棧方式進行基站業務的回傳，即基站側語音等業務通過SDH方式的E1接口，數據業務以IP方式的FE接口，在RNC側分別匯聚成STM-1接口和GE/10GE接口。為了便于在MSTP網絡上進行基站業務的識別、隔離和匯聚，避免網絡中出現廣播風暴，保證對3G分組業務的承載質量，引入了WCDMA基站的VLAN規劃。

2 VLAN基本原理

2.1 VLAN的定義

VLAN(Virtual Local Area Network，虛擬局域網)是指在交換局域網的基礎上，采用網絡管理軟件構建的可跨越不同網段、不同網絡的端到端的邏輯網絡，以隔離廣播域。一個VLAN組成一個邏輯子網，即一個邏輯廣播域，它可以覆蓋多個網絡設備，允許處于不同地理位置的網絡用戶加入到一個邏輯子網中。

802.1Q協議，即Virtual Bridged Local Area Networks協議，主要規定了VLAN的實現。每一個支持802.1Q協議的主機，在發送數據包時，都在原來的以太網楨頭中的源地址后增加了一個4 B的802.1Q標簽頭，之后接原來以太網的長度或類型域:

目的地址源地址802.1Q標簽頭類型/長度數據校驗(CRC32)

6 B6 B4 B2 B46~1 500 B4 B

802.1Q的標簽頭格式如下:

TPID PRIORITYCFIVID

16 b3 b 1 b 12 b

TPID(Tag Protocol Identifier):TPID占16 b，它被設置成值0x8100來標明這個幀是一個IEEE 802.1Q標簽過的幀。

Priority:占3 b，用來表明IEEE 802.1p的優先級，主要用于流量大時的優先級處理。IEEE 802.1p的優先級共有8級(0~7)。

CFI(Canonical Format Indicator):1 b，當其值為1時，表明MAC地址是非標準格式，如果是0則MAC地址是標準格式。

VID(VLAN Identifier):占12 b，是VLAN的ID，因為是12位二進制來表示的，也就是說可能的VLAN一共4 096個(0~4 095之間)。其中VID 0和4 095被802.1Q協議保留，所以VLAN的最大個數是4 094個。

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;

基于網絡層的VLAN劃分;

基于IP組播的VLAN劃分。

2.3 VLAN劃分的優點

使用VLAN優點如下:

控制廣播風暴——隔離廣播;

提高網絡整體安全性——任意分組功能;

網絡管理簡單、直觀——可跨物理網段。

3 WCDMA中基站VLAN劃分方案

3.1 原則

為便于VLAN劃分方案對比，本文首先確定制定劃分原則如下:

(1) VLAN劃分以本地網為單位，本地網內盡量采用一種方式;

(2) VLAN劃分應綜合考慮無線設備及傳輸設備能力規劃;

(3) VLAN劃分應考慮后期新增、搬遷、割接等方面需求，支持平滑擴容。

3.2 方案

基于以上原則及無線和傳輸等不同角度考慮，本文提出以下幾種方案:

方案一:本地網按照一個區域考慮，統一分配VLAN，每基站分配惟一的VLAN ID。

每基站分配不同的業務VLAN ID(也可以細分為承載VLAN ID和信令VLAN ID)、管理VLAN ID。本方案適用于本地網規模較小，VLAN ID標識數量滿足中遠期發展需求的。

方案二:根據本地傳輸網的情況，按傳輸環網分類劃分不同區域，每區域內基站分配惟一的VLAN ID。

不同的區域內VLAN ID可以重復，提高利用率。此方案適用于本地網規模較大，對VLAN ID數量需求較多的本地網。

方案三:按照每個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。

把傳輸環上按每RNC分不同的區域，區域內VLAN ID惟一，區域間VLAN ID可以重復。當傳輸環上節點數目比較多時，可以通過共享節省大量的光纖帶寬。但該方案需要傳輸MSTP設備支持數據二層交換功能，可以提供以太網專用局域網以及以太網虛擬專用局域網業務。

3.3 方案對比

對比以上三種方案，主要區別為是依據RNC管轄區域劃分還是依據傳輸環路進行劃分。

一般本地網中RNC的管轄范圍是按照地理區域劃分的，VLAN的劃分與RNC區域保持一致，可以將VLAN ID 與基站編碼相關聯，便于無線和傳輸的維護和調整，對于本地網較小，基站數量不多的地市是非常方便的。但對于規模較大的本地網就顯得不足。對于基站密集的地域，由于同一本地網環路可能歸屬不同的RNC，帶來同一本地環的基站歸屬不同的VLAN域;對于基站較疏的地域，同一VLAN區域內的傳輸資源包含多傳輸設備廠家的情況，不同的廠家需要考慮匯聚時的配合，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。

對于按照傳輸環路劃分VLAN ID，同一廠家的傳輸設備，劃分在一個VLAN ID域內，避免不同廠商傳輸設備之間的兼容，及同一傳輸環內基站歸屬不同RNC的問題。VLAN ID的規劃同時考慮范圍內室分基站的需求。但后期如需進行傳輸環路調整，對VLAN調整影響稍大。

方案三傳輸采用EVPLAN方式傳遞，需要傳輸設備提供支持數據二層交換功能，需要傳輸設備改造支持，性價比稍低。

3.4 方案選擇

由上對比，兩種方案各有優勢，需要根據不同本地網的特點，按照不同的傳輸環境區別選擇。

對于本地網規模較大，且傳輸設備廠家較多情況，VLAN劃分配置的方式按照RNC為單位進行分區域，區域內VLAN ID惟一。方案設計、工程建設以及維護都比較清晰方便。

對于本地網規模不大，傳輸環路結構穩定，傳輸設備廠家較少的情況，VLAN劃分配置的方式按照傳輸環網為單位進行分區域(或一個本地網按照一個區域)，區域內VLAN ID惟一。大大降低VLAN ID規劃配置的復雜度，維護清晰明了，且滿足后期發展的平滑擴容。

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

4 結 語

國內三大移動運營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。上述方案均在現行網絡中部署并經過驗證，切實可行。對暫未無線IP化的城市具有一定指導性。且無線IP化不僅是WCDMA需要，3G制式的其他網絡也需要進行IP化，也需要考慮VLAN的問題，因此本文對他們也有指導性。

隨著基于SDH方式傳輸網絡的服務年限及折舊，傳輸設備陳舊故障，以及新技術的演進，全IP網建設方案的成熟和設備的多樣性，全IP化的傳輸網絡將會成為主流傳輸網絡，VLAN的配置將逐步簡單化。

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