同煤通信IP核心承載網優化技術研究應用

閆勇

【摘要】隨著網絡的快速普及和應用的日益深入，各種增值業務在網絡上得到了廣泛部署，網絡帶寬也以指數級增長，網絡短時間的中斷就可能影響大量業務，造成重大損失。作為業務承載主體的基礎網絡也因此日益成為關注的焦點。在同煤通信各級領導的帶領下，積極探索通信網絡基礎工程建設，實現了產業升級的企業發展目標。本文就同煤通信IP核心承載網優化技術研究應用進行闡述，以期為實踐帶來有益的借鑒。

【關鍵字】寬帶 網絡 優化

一、前言

近些年，同煤集團的發展逐漸加快，特別是地域上已經突破了原有的同煤地區，隨著網絡規模的不斷擴大、業務量的快速增長，上網用戶的持續上升，公司的網絡的帶寬和設備處理能力已經更不上用戶的發展速度，用戶上網質量逐漸降低。由其是沉陷區和棚戶區用戶的大量入住，寬帶用戶快速發展。隨著近幾年網絡用戶不斷發展，同煤網絡近期處于高負荷網絡運營，使同煤承載網網絡的負載過高、冗余度降低、擴展性和靈活性降低，主要體現在以下方面。

鏈路負載過高：兩區RPR環網鏈路忙時利用率超過70%，路由出口鏈路忙時利用率超過80%，已達到鏈路的使用極限。過高負載導致冗余度降低，擴展性和靈活性降低，不能滿足同煤寬帶網絡的日常運營要求和業務增長的需求。

環網壓力過高：寬帶用戶的大量增加，由其是兩區的用戶的快速增長，導致核心交換機處理壓力過高，從而導致核心交換機的MAC地址表項在高峰時溢出，導致兩區用戶不同程度的出現了用戶訪問外網延時大、丟包率高、速度慢等問題。

硬件槽位不夠：核心出口設備容量不足，導致擁塞和壓力過大的鏈路難以擴容和調整，使處于出口的互聯層沒有了擴展能力。

在業務高峰和異常流量情況下，導致出口鏈路和承載網、RPR環網等壓力過大，形成重大網絡隱患，在業務高峰和異常流量情況下將嚴重影響同煤寬帶網絡質量，使得同煤寬帶用戶訪問互聯網網絡的質量下降。

二、技術的應用和創新

本次確定的同煤核心承載網優化實施目標為：保證同煤網絡穩定運行，達到提升網速目的，提升了用戶寬帶上網體驗和寬帶使用的性價比。提升了網絡的穩定性，解決了兩區寬帶用戶發展瓶頸，為同煤寬帶用戶提供了可靠保證。

因此在項目實施過程中采取了以下技術：

2.1 BGP技術

BGP是一種既可以用于不同AS之間，又可以用于同一AS內部的動態路由協議。BGP是一種與OSPF、RIP等ICP不同，其著眼點不在于發現和計算路由，而在于控制路由的傳播和選擇最佳路由。BGP使用TCP作為其傳輸層協議，提高了協議的可靠性。BGP是一種路徑矢量路由協議，它采用到達目的地址所經過的AS列表來衡量到達目的地址的距離。路由更新時，BGP只發送更新的路由，大大減少了BGP傳播路由所占用的帶寬，適用于在Internet上傳播大量的路由信息。BGP路由通過攜帶AS路徑信息徹底解決路由環路問題。BGP提供了豐富的路由策略，能夠對路由實現靈活的過濾和選擇。BGP易于擴展，能夠適應網絡新的發展。

通過大量的測試分析和流量監控、忙時數據對比測試。最終使用兩臺華為NE40E-X16電信級別高端路由器作為出口路由器和聯通IP城域網口泉、振華兩個節點互聯。在提高路由處理能力的同時對至聯通出口由2*8條GE千兆鏈路捆綁改成2*10GE萬兆鏈路，增加出口帶寬；在核心承載網中為消除鏈路上的瓶頸，核心路由器和核心交換機以及核心BAS之間全部更換成使用10GE萬兆鏈路互聯；這樣在同煤IP核心承載網中就沒有了鏈路上的瓶頸，從而保證了用戶寬帶上網體驗和寬帶使用的性價比。

公司兩臺華為NE40E-X16和聯通IP城域網口泉、振華兩個節點設備分別建立EBGP鄰居，通過BGP學習到聯通的公網路由；NE40E-X16將BGP學習到的路由發布給核心匯聚交換機。核心承載網內部網絡通過OSPF協議互聯，NE40E-X16 0SPF下發缺省路由，并轉發學習到的路由表。用戶流量通過ospf下發的缺省路由到達NE40E，NE40E通過缺省路由或者BGP路由訪問公網。公網到同煤核心承載網的回流量，通過聯通配置的靜態路由，與NE40E-X16 BGP發布的公網路由引導；NE40E-X16通過ospf把業務送到核心匯聚交換機。

2.2 NAT技術

NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換）是將IP數據包頭中的IP地址轉換為另一個IP地址的過程。在實際應用中，NAT主要用于實現私有網絡訪問公共網絡的功能。這種通過使用少量的公有IP地址代表較多的私有IP地址的方式，將有助于減緩可用IP地址空間的枯竭。

為保障所屬地區的相關信息業務，我們通過大量的設備測試分析、數據對比測試。把T1200旁掛至NE40E-X16解決NAT轉換用戶，節約資金。T1200旁掛NF40E做NAT，與NE40E通過兩條物理線路互聯。T1200配置缺省路由引導上行流量，下一跳指向NE40E-X16；T1200配置私網地址用戶靜態路由，下一跳指向NE40E-X16，引導回程路由。NE40F配置去地址池的公網路由，下一跳指向T1200。用戶流量從S8512上通過ospf下發的缺省路由到NE40E上，NE40E做策略路由把用戶流量重定向至T1200上，T1200做NAT處理后，通過配置的缺省路由把專線用戶流量送至NE40E.NE40E通過缺省路由和BGP路由把訪問公網。

2.3 MAC地址表項的問題

為了快速轉發報文，路由器或以太網交換機需要維護MAC地址表。MAC地址表的表項包含了與該路由器或以太網交換機相連的設備的MAC地址、與此設備相連的路由器或以太網交換機的端口號以及所屬的VLAN ID。MAC地址表中的表項包括靜態表項和動態地址表項，其中靜態表項是由用戶配置的；動態表項包括用戶配置的，以及路由器或以太網交換機學習得來的。靜態表項不會被老化掉，而動態表項會被老化掉。對于目的MAC地址能夠在MAC地址表中找到的報文，路由器或以太網交換機會直接使用硬件進行轉發；對于目的MAC地址不能在地址表中查到的報文，路由器或以太網交換機對報文采用廣播方式進行轉發。如果廣播后，報文到達了目的MAC地址對應的網絡沒備，日的網絡設備將應答此廣播報文，應答報文中包含了此設備的MAC地址，路由器或以太網交換機通過地址學習將新的MAC地址加入到MAC地址轉發表中。去往同一目的MAC地址的后續報文，就可以利用到該新增的MAC地址表項直接進行轉發了。如果將報文廣播后仍然無法找到對應的MAC地址，交換機則將該報文丟棄。

在實施過程中發現隨著寬帶用戶的大量增加，由其是兩區的用戶的快速增長，導致核心交換機處理壓力過高，RPR環網鏈路忙時利用率超過70%，從而導致核心交換機的MAC地址表項在高峰時溢出，導致兩區用戶不同程度的出現了用戶訪問外網延時大、丟包率高、速度慢等問題。

隨后為減輕RPR小環的流量壓力和提高兩區寬帶用戶上網的質量，通過前期晚忙時數據對比測試分析后，可將沉陷區S8505所帶部分兩區寬帶用戶通過光纜直鏈到BRAS上，從而降低RPR小環流量壓力。在針對兩區寬帶業務的優化中，發現沉陷區S8505業務板已不滿足現網需求。本著節約成本及業務優化的原則，將使用現網中沉陷區S8505的兩端口萬兆業務板和四老溝礦的四端口萬兆業務板對換，這樣及保證了四老溝礦S8505業務的需求，同時解決了沉陷區58505業務的需求。

經過前期周密的測試和分析以及各項準備后將沉陷區S8505的寬帶業務遷移至BRAS設備上承載，采用沉陷區S8505直鏈BASR設備組網的組網方式。兩區寬帶用戶在網絡優化后，解決了核心交換機的MAC地址表項在高峰時溢出，導致兩區用戶不同程度的出現了用戶訪問外網延時大、丟包率高、速度慢等問題。同時RPR小環的環比流量下降了20%左右。所以大大的提升了用戶上網的質量。

2.4 網絡優化的特點

1、基于現有網絡應用

本次同煤IP核心承載網的網絡優化考慮了當前常用的網絡應用結構，不會為了適應高可用性網絡部署而影響當前的網絡應用。

2、關注技術應用細節

同煤IP核心承載網的網絡優化關注各種高可用性技術應用細節和實際部署建議，包括存在多種選擇時的最佳實踐推薦。

3、考慮整網的可用性

同煤IP核心承載網的網絡優化不僅僅是單個產品、單個應用的可靠性，也不是各種可靠性技術的堆砌，更多的是考慮各種可靠性技術綜合應用在整網的可用性性能。，

三、總體性能指標的比較

同煤IP核心承載網網絡優化，組網架構合理，網絡拓撲合理，接口協議符合國際標準。我們從網絡優化方案的制定，搭建測試平臺，再到項目的驗收，始終堅持獨立自主創新的思路，充分掌握系統的核心技術。

IP核心承載網優化簡化了網絡架構，減少了重復建網投資，降低了綜合建網成本。提高了網絡運行效率，提升了企業通信和信息化水平。IP核心承載網優化使得網絡運行維護更為方便，避免了人員重疊配置，降低了運維成本。符合網絡發展趨勢，避免設備投資沉淀，節約了投資總額和維護成本，提高了企業的贏利能力。其中BCP技術、承載網技術、OSPF技術、NAT技術，MAC地址表項優化技術等均屬國內領先技術。

四、存在的問題及推廣應用前景

同煤IP核心承載網網絡優化后部署更加靈活簡便、管理和維護成本低。充分利用互聯網路由器的快速轉發能力和巨大的傳輸帶寬，滿足用戶較高帶寬的應用要求。實現了同一網絡平臺上基于IP的數據、語音和視頻等不同業務區分和隔離。將通信將變的更為方便、安全、快捷。實現了企業的網絡接入統一，分離的語音和數據網絡的統一，企業的應用統一，管理界面的統一。隨著真正建立在統- IP網絡的通信、信息服務將不斷發生翻天覆地的變化，家庭網絡、企業網絡的普及又將世界網絡連為一體，那時同煤集團員工的生活將因IP而改變。