BDF技術(shù)在電力通信網(wǎng)主備鏈路切換中的應用研究

陳剛

摘 要：在電力通信系統(tǒng)中，為了保障網(wǎng)絡的可靠性，通常采用雙設備雙鏈路的進行冗余備份，以便于在設備或鏈路發(fā)生故障的時候能夠切換保持網(wǎng)絡穩(wěn)定。本文針對電力系統(tǒng)中常用到的靜態(tài)路由結(jié)合VRRP主備切換收斂時間慢、無法檢測遠端鏈路狀態(tài)的不足，采用BFD檢測技術(shù)輔助靜態(tài)路由協(xié)議進行遠端鏈路狀態(tài)檢測，解決了靜態(tài)路由無法檢測遠端鏈路故障而導致主備鏈路無法切換的問題，同時大大提高了主備鏈路的切換的收斂時間。

關(guān)鍵詞：BFD 靜態(tài)路由 VRRP

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（b）-00-02

隨著電力系統(tǒng)智能化、數(shù)字化方向發(fā)展的不斷深入，各變電站及二級單位與主站的通信業(yè)務越來越多，電力通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性顯得越來越重要。為保障通信業(yè)務的穩(wěn)定可靠，通信主站通常采用雙設備雙鏈路與站端設備相連，主站核心交換機與主站服務器之間也通過雙鏈路互聯(lián)。主站兩臺核心設備間采用VRRP協(xié)議實現(xiàn)設備和鏈路的冗余備份，若因其中同一臺設備或鏈路故障，網(wǎng)絡負荷或流量能夠快速切換至另一臺設備或鏈路來承擔，以保障電網(wǎng)通信業(yè)務的連續(xù)和整體通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定可靠。

1 BFD協(xié)議

BFD協(xié)議是一個簡單的hello協(xié)議，通過在相鄰設備之間所建立的通道上周期性地發(fā)送檢測報文，如果在某個規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到對端的檢測報文，則認為這條到相鄰系統(tǒng)的雙向通信發(fā)生了故障。BFD的監(jiān)測時間的開銷可以根據(jù)需要進行調(diào)整，可以靈活適應不同協(xié)議的不同要求。

2 存在問題

在常用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，對固定IP服務器的訪問通信采用靜態(tài)路由的方式，當路由器A與服務器段核心交換機A之間的鏈路為直連鏈路時，路由器A和路由器B分別配置至服務器端地址的靜態(tài)路由，核心交換機A配置業(yè)務接入段的靜態(tài)路由，路由器A和路由器B之間通過VRRP協(xié)議可以實現(xiàn)接入終端至服務器端的主備鏈路切換。但由于VRRP的故障檢測時間為秒級，一旦Master發(fā)生故障，會導致部分高速實時數(shù)據(jù)丟失或視頻圖像幀丟失。在空間及傳輸資源受限的情況下，路由器A和服務器核心交換機采用中繼設備的情況下或者路由器A和路由器B通過交換機在與核心交換機A互聯(lián)的情況下，若路由器A和中繼設備之間的鏈路發(fā)生中斷的，雖然VRRP協(xié)議能夠正常運行，但接入終端依然無法訪問服務器。

3 原因分析

由于VRRP協(xié)議通過發(fā)送通告報文進行鏈路檢測，如果Backup在等待3個通告報文時間內(nèi)（默認為3S）沒有收到對方的VRRP通告報文，則認為自己是Master路由器，才會進行狀態(tài)切換。因此VRRP協(xié)議狀態(tài)切換的時間都在秒級，收斂速度較慢。如果在靜態(tài)路由鏈路上存在中繼設備，則在路由器A與中繼鏈路發(fā)生中斷后，雖然路由器A能夠檢測到其上聯(lián)鏈路發(fā)生中斷，通過VRRP協(xié)議降低自身優(yōu)先級，將設備切換為backup狀態(tài)，路由器B將由原來的backup狀態(tài)切換為Master狀態(tài)。但由于中繼器和核心交換機A之間的鏈路沒有中斷，配置在核心交換機A上的靜態(tài)路由無法檢測遠端鏈路狀態(tài)，靜態(tài)路由仍然將指向路由器A的靜態(tài)路由有效，當服務器返回業(yè)務接入點的數(shù)據(jù)包達到核心交換機A時，核心交換機A仍然將數(shù)據(jù)包通過與路由器A的互聯(lián)端口進行轉(zhuǎn)發(fā)，而此時核心交換機A和路由A的互聯(lián)鏈路已經(jīng)中斷，因此出現(xiàn)了接入終端不能訪問服務器的情況。

4 優(yōu)化方案

根據(jù)目前網(wǎng)絡存在的問題，本文采用BFD探測技術(shù)結(jié)合靜態(tài)路由協(xié)議檢測路由器A和服務器端核心交換機間的鏈路情況，在鏈路故障的情況下，根據(jù)BFD檢測結(jié)果啟動備用靜態(tài)路由，以達到主備鏈路快速切換的目的，同時使用BFD結(jié)合VRRP來監(jiān)測Master和Backup鏈路的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)主備鏈路的快速切換，切換速度可以達到毫秒級（見圖1）。

5 模擬仿真測試

根據(jù)優(yōu)化方案，利用華三HCL軟件搭建仿真環(huán)境（見圖2）進行測試，由3臺路由器、2臺交換機和1臺PC及組成環(huán)狀網(wǎng)，RouterA、routerB、RouterC之間運行靜態(tài)路由協(xié)議，同時RouterA和RouterB之間運行VRRP路由協(xié)議實現(xiàn)主備鏈路切換。SWB模擬路由器RTC與路由器RTA、RTB之間的中繼設備。

6 結(jié)果分析

從表1、表2測試結(jié)果可以看出，未配置BFD技術(shù)時，在RTC只配置靜態(tài)路由的情況下，若主用鏈路PC-RTA-RTC因故障發(fā)生中斷的情況下，雖然VRRP能夠感知RTA的上行鏈路發(fā)生中斷，將主用鏈路切換至RTB，但是由于RTC無法感知RTC與RTA之間的鏈路情況，在RTC中仍然將RTC-RTA之間的靜態(tài)路由作為優(yōu)選路由，因而在RTC與RTA之間鏈路發(fā)生中斷的時候，網(wǎng)絡出現(xiàn)中斷，此時，備用鏈路無法正常通信。當RTA與RTC之間的鏈路重新恢復的時候，RTA通過VRRP協(xié)議將主用鏈路切換至PC-RTA-RTC，通信恢復，但網(wǎng)絡收斂速度較慢。在RTC及RTA、RTB端配置了BFD協(xié)議的情況下，若主用鏈路PC-RTA-RTC因故障發(fā)生中斷的情況下，VRRP能夠感知RTA的上行鏈路發(fā)生中斷，將主用鏈路切換至備用，切換速度小于200ms，下行鏈路至服務器通信未見明顯中斷；當主用鏈路恢復后，備用鏈路能夠馬上切換至主用鏈路，切換速度小于200ms，下行鏈路至服務器通信未見明顯中斷。由此可見，BFD協(xié)議可以有效解決靜態(tài)路由無法檢測遠端鏈路狀態(tài)導致VRRP切換不成功的問題，同時可以加快鏈路主備切換速度，提高網(wǎng)絡可靠性。

7 結(jié)語

使用靜態(tài)路由結(jié)合BFD的方式可以彌補靜態(tài)路由缺少故障探測點的弱點，又可以使網(wǎng)絡快速收斂，從而達到故障的快速發(fā)現(xiàn)、業(yè)務快速恢復的目的。

參考文獻

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