BRAS設備可靠性方案的研究與應用

【摘要】隨著互聯網的爆炸式發展和寬帶中國戰略的提出，IP網絡承載著越來越多的電信業務，IP城域網的高可靠性及安全性越來越受關注，在IP城域網中扮演重要角色的BRAS設備重要性不言而喻。但是，由于IP網絡本身架構以及技術的復雜性，高可靠性的網絡需要采用多種技術才能取得。本文結合中山聯通城域網的實際，采用smart-link組技術、eth-trunk跨板卡端口聚合技術以及BFD技術相結合的原則，提出了構建BRAS高可靠性的具體方案，并應用于中山城域網中，極大地提高了網絡的安全性。

【關鍵詞】BRAS可靠性smart-link組端口聚合BFD

1概述

隨著互聯網的高速發展，網網絡購物、網絡游戲等應用層出不窮并逐漸普及，正深刻改變著人們的生活方式，網絡已成為人們生產生活中不可或者的一部分。

為了提高網絡品質、提高客戶感知，電信運營商需要擴大網絡容量，提高網絡的安全可靠性，改善網絡質量。作為IP城域網業務控制層的核心設備BRAS設備位于網絡的二層與三層之間，在城域網中起著承上啟下的作用，是IP城域網中的關鍵設備，其安全性、可靠性直接影響客戶的感知度，因此如何提高BRAS設備的可靠性，已經成為電信運營商急需解決的問題。

2中山聯通城域網網絡現狀及存在的問題

2.1網絡拓撲及存在問題

中山聯通城域網網絡采取樹形結果，層次清晰，實現大二層完全扁平化。業務控制層BRAS設備采取口字型雙路由上行到兩臺核心路由器，互為備份。城域網建設初期，為了實現投資有效性以及管理集中化，采取大容量、高密度、集中化部署BRAS設備。隨著寬帶用戶不斷增加，集中式BRAS漸漸不能滿足發展需求，今年來，采用分布式部署BRAS設備。目前，BRAS采取的是集中式與分布式結合的部署方式，故匯聚層交換機上行至BRAS有兩種，口字型雙路由上行（如下圖SW1）和一字型同機房上行（如圖SW2）。

OTN技術暫未大范圍推廣，城域網匯聚層至業務控制層全部采用的是光纖直連技術，設備光口之間以點對點方式直連。受傳輸條件制約，存在較多超長距離鏈路。光纖技術舍棄了傳輸設備，無法保證光纖質量以及檢測光纖性能。近年來，由于光纖衰耗引起的重大故障占比達到75%，尤其是光纖引起的單通故障，屬于隱性故障，影響面大且排障難度大。

2.2設備類型及存在問題

中山聯通城域網業務控制層BRAS設備有華為技術有限公司的MA5200G以及ME60，上海貝爾股份有限公司的貝爾7750；匯聚層三層交換機有華為技術有限公司的S9300系列以及華三的S8500系列。

目前華為技術有限公司以及上海貝爾股份有限公司的BRAS產品，均采用分布式硬件轉發，各系統以及硬件采取冗余設計，均能自動主備用進行切換，且不影響業務，達到了電信級的可靠性。在中山聯通城域網內，BRAS設備承載的主要有ADSL、LAN、WLAN以及專線業務，對于MA5200G以及S8500來說，由于不支持10G平臺，受帶寬瓶頸限制，難以滿足寬帶爆炸式發展的帶寬需求。而對單臺設備而言，由于設備端口、板卡甚至宕機等原因引起的故障，也在比較普遍的，如果一臺BRAS發生故障，就會造成上萬用戶的業務中斷，后果不堪設想。

3BRAS可靠性方案與應用

在電信發展初期，當BRAS發生故障時，我們通常依靠監控、更換故障板件的方式去解決問題。但是，從通信中斷到故障恢復，少則需要十分鐘甚至數小時，用戶是難以接受的。因此，有必要利用新的技術手段提高BRAS的可靠性，使得BRAS端口、板卡甚至宕機情況下，不影響現網業務，能夠進行無縫切換。

3.1采用的技術

eth-trunk技術是一種端口捆綁技術，捆綁多個物理端口作為一個邏輯接口。Eth-trunk技術不僅可以增加帶寬，還能實現流量負載分擔，最重要的是能提高設備的可靠性。當某個物理端口故障時，流量自動切換到邏輯接口其他端口上，大大地提高了eth-trunk承載流量的可靠性。考慮到設備的板卡故障，本文提出了跨板塊的eth-trunk技術，大大降低了故障發生率。

Smart-link組技術又稱靈活鏈路技術，組內包含主、從兩個端口，該端口可以是物理端口，也可以是邏輯端口。當處于轉發狀態的主端口鏈路故障的時候，smart-link組會自動將將業務切換至備用的組里面去。由于smart-link技術是基于本端設備端口狀態的，若出現光纖單通引起的本端設備端口UP，對端設備端口DOWN，而smart-link組卻認為端口正常，依然處于轉發狀態，因此smart-link組天生無法解決光纖單通、丟包等引起的故障。

BFD技術又稱雙向轉發檢測技術，用于檢測轉發引擎之間的通信故障。具體來說，BFD對系統間的、物理鏈路或者邏輯鏈路上的一種數據協議的連通性進行檢測，若鏈路質量出現問題，則該端口自動處于阻塞狀態。BFD技術非常好地彌補了smart-link組技術的不足。

本文融合了以上三種技術，三者相輔相成，缺一不可。在城域網中，結合以上三種技術，BRAS設備可靠性獲得了飛躍式的提高。

3.2N*2方案

N*2方案即采用跨板卡eth-trunk技術捆綁N個2GE端口，將業務終結至局（近）端的BRAS設備。N*2方案拓撲圖如下：

該方案采取跨板卡eth-trunk技術，若BRAS設備端口、單板發生故障，對所有業務不影響。但該方案無法解決BRAS宕機問題，BRAS設備屬于單點故障。該方案在傳輸資源有限的情況下，該方案還是有一定的應用價值，畢竟BRAS設備可靠性已達到99.99%。該方案易于擴容，且能節省BRAS設備cpu資源利用率。

目前該方案應用于小欖節點，基于N為3的GE平臺，該方案某種程度上提高了BRAS設備的可靠性，解決了鏈路擁塞的難題。古鎮節點局（近）端BRAS端口峰值利用率為31%，遠遠低于優化前的86%。

3.3N*1+1方案

N*1+1方案即采用跨板卡eth-trunk技術捆綁N個GE或者N個10GE端口，將業務終結至局（近）端的BRAS設備；1個GE或者1個10GE上聯至出局BRAS設備。局（近）端的BRAS設備承載絕大多數業務，出局BRAS盡可能承載少量業務，局（近）端與出局BRAS的鏈路采用smart-link技術進行業務熱備份，所有端口啟用BFD協議。N*1+1方案拓撲圖如下：

該方案采取跨板卡eth-trunk技術，若BRAS設備端口、單板發生故障，對所有業務不影響；同時 smart-link技術，一旦單臺BAS宕機，確保ADSL、LAN、WLAN業務不中斷。BFD技術能夠檢測光纖單通問題而導致smart-link組技術誤判斷，提高了smart-link組技術的可靠性。由于目前主流廠家的BRAS產品各模塊均冗余保護，該方案出故障影響客戶使用的概率基本為0，而且在傳輸條件有限的情況下，該方案具有良好的擴展性，方便鏈路擴容。

目前，該方案已古鎮節點，基于N為2的10GE平臺。通過該方案優化，BRAS設備可靠性得到了有效提高的同時，也解決了各節點鏈路擁塞的問題。古鎮節點局（近）端BRAS端口峰值利用率為30%，遠遠低于優化前的80%。

結論

根據現網實際情況，通過對相關技術方案的研究，創造性地提出了N*2方案與N*1+1方案，有效地提高了BRAS設備的可靠性。隨著寬帶的不斷發展，BRAS設備的高可靠性越是舉足輕重，在具備條件的節點，一定采取N*1+1方案，從多方面提高BRAS安全性及可靠性。在實施BRAS設備可靠性兩種方案后，中山城域網故障率大大降低了，鏈路擁塞率也完全消除了。

參考文獻

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[2]郝群《寬帶接入網關BRAS的功能及其在寬帶IP城域網優化建設中的實現》

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