融合组网（精选7篇）
融合组网 篇1
调度电话交换网是电力系统不可缺少的重要组成部分,是电网安全、稳定运行的重要指挥系统,是电网调度自动化和管理现代化的重要基础设施,为调度工作的有效执行提供了重要的技术保障。
目前,安徽电网调度电话交换网采用多级汇接层次清晰的星状网络,由省调、地区汇接局、接入端局组成。调度电话交换设备是以电路交换技术为核心的数字程控交换平台。数字程控交换发展至少已有数十年的经历,技术成熟性比较高。但是,数字程控交换技术是业务和呼叫控制、呼叫与承载于一体的交换技术,存在着以下几个问题:1业务单一,主要是语音业务,新业务拓展困难;2带宽的增加困难,发展前景窄;3成本高,维护困难等,不利于新时期高效率要求的工作管理及工作模式[[1]]。
传统程控交换技术存在很大缺点,为了适应新的业务需求,下一代网络应运而生。下一代网络将是一个可以提供话音、数据、视频和多媒体等各种业务的综合网络体系结构,采用开放的网络架构,业务与呼叫分离、呼叫与承载分离,使业务真正独立于网络,能灵活方便地提供各种业务[[2]]。而软交换所具有的特点和功能,恰恰适应了下一代网络体系结构的需要。软交换能够传输数据、语音、视频等多媒体数据,拥有媒体网关接入、呼叫控制、业务提供、资源管理、互连互通等功能,具有高带宽、多业务、功能强大、接入灵活、费用低、易维护的优点[[3]]。
为了保障电力生产、调度指挥的不间断,提高电网的防灾减灾能力,国网公司“三集五大”体系要求加强省调标准化建设、同质化管理,促进地县调专业集约融合,要同步完成备用调度体系建设,建立涵盖各层级的备用调度体系,建设软交换系统。安徽公司根据国网公司“十二五”通信网规划,结合现有设备运行状况和实际需求,按照渐进、共存、互补的原则,逐步开展软交换系统建设,实现调度电话热备的功能,达到国网容灾目标[[4]]。安徽电网实现调度软交换组网将面临以下几个问题:
(1)调度软交换必须满足容灾要求,即省调调度遭受重大灾害瘫痪时,省备调需要安全、稳定、可靠的发挥生产调度指挥任务,因此如何设计建设安全、稳定、可靠,并满足各层级接入的省备调调度软交换架构是一个重大难题。
(2)全省500KV及以上变电站、发电企业分布在各个地市不同地点,分布范围广,各站点采用不同的技术体制,如何实现低成本、高效率地完成全省组网。
(3)各站点通过不同的网络实现互联互通,网络带宽等基础条件不一,为实现多媒体调度增大了难度,如何设计调度软交换架构,不仅能够实现多媒体调度功能,满足多媒体调度所需的性能指标,同时不能增加调度人员的操作难度。
本文将结合电力行业的特点,研究探讨安徽电网调度软交换系统融合组网方案,该方案既能增加调度交换网的安全可靠性,又能实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度业务。
1 安徽电网调度软交换系统融合方案
为了保障电力生产、调度指挥的不间断,安徽电网调度软交换融合组网方案需要保证调度软交换网络与调度程控交换网络相对独立,即保证调度程控交换网不受影响。调度程控交换网络与调度软交换网络形成调度电话的主备网络,当调度程控交换网出现故障时,调度电话可以通过调度软交换网络实现互通,从而提高安徽电力调度电话可靠性。为了达到上述要求,提出不同的调度软交换融合方案,具体方案如下所述。
方案一(直连方式融合组网):省(备)调、地调都部署调度软交换系统,调度软交换系统通过中继网关直接与本地调度程控交换机相连[[5]],调度席新增1台模拟话机通过接入网关接入调度软交换系统,如图1所示:
该方案不需要额外的数据通道,建设成本低,程控交换网络覆盖的地方都可接入。但是该方案没有增加调度电话网络的可靠性,调度席电话的增加,增大了调度人员操作难度,并且不能满足多媒体调度功能。
方案二(汇接方式融合组网):省(备)调、地调都部署调度软交换系统,省、市、500KV变电站及建有程控交换机的站点均采用中继网关[[6]],通过综合数据网与省备调软交换系统相连,如图2所示:
该方案中被调用户接入本地程控交换机,通过调度程控交换网络或者调度软交换网络与省调互通,调度软交换网络作为调度电话的备用,提高了调度电话网络的可靠性,程控交换网络覆盖的地方都可接入,不会增加调度人员的操作难度。但是该方案不满足多媒体调度功能,并且可扩展性差。
方案三(智能接入融合组网):省(备)调、地调都部署调度软交换系统,省、市程控交换机采用中继网关与软交换系统相连,所有站点采用双模调度台、智能话机与省(备)调软交换系统相连,如图3所示。
该方案与方案二相比,被调用户可以直接通过调度软交换网络与省(备)调互通,可靠性更高,不仅程控交换网络覆盖的地方能够接入,调度数据网覆盖的站点也能接入,并且满足多媒体调度,同时不会增加调度人员的操作复杂度,可扩展性高。但是该方案布线较多,施工量大。
方案三中省(备)调都部署调度软交换系统,汇接地市调度软交换,形成冗余,省调调度遭受重大灾害瘫痪时,省备调可以安全、稳定地发挥生产调度指挥任务,提高了安徽电力调度电话容灾能力。方案三增加了一条不同于原有调度程控交换网2M路由的IP路由,当调度程控交换网出现故障时,调度电话仍然可以通过调度软交换网络实现互通,提高了安徽电力调度电话可靠性。并且可以提供视频调度、文件发送等多媒体调度功能,为拓宽电力调度手段,提供新的网络支持和应用。综上所述,方案三满足安徽电网调度软交换融合组网要求。
2 安徽电网调度软交换组网实施方案
按照国家电网公司经济型原则[[7]],安徽公司充分利用现有通信技术和资源开展调度软交换融合组网建设。但是利用方案三进行组网建设时,存在以下几个问题:
(1)承载网络:选择何种的承载网,既满足各站点的接入,又满足调度软交换业务要求。
(2)接入方式:调度软交换服务器采用何种接入方式接入数据通信网,实现链路冗余,提高调度软交换系统的可靠性。
下面将对以上两个问题进行探讨,认真分析安徽电网调度软交换融合组网建设具体实施时存在的问题,并提出解决方案。
2.1 承载网络分析
采用方案三进行调度软交换融合组网建设时,利用数据网作为调度软交换的承载网络,调度软交换业务对带宽、实时性、安全机制、Qo S等性能有着较高的要求[[8]],选择何种的承载网成为调度软交换融合组网实施的重要问题之一。安徽电网调度软交换承载网的选择,可以考虑以下3种方案:
(1)SDH以太网资源组网。利用各站点SDH传输设备上的以太网可用网口资源组成承载网,地区各站点汇聚至地市备调,地市备调分别汇聚至省调以及省备调,覆盖省调、地调、部分110KV及以上变电站。
(2)调度数据网。调度数据网采用省调、地调、县调三级结构的双平面数据网,覆盖地区所有的110KV及以上变电站、电厂。
(3)数据通信网。数据通信网骨干层采用网状拓扑、双设备、双路由的可靠结构,主要覆盖省调、地调、500KV及以上变电站。数据通信网接入层采用环网拓扑、双设备汇接至骨干节点,主要覆盖县调、110KV及以上变电站。数据具有较好的网络带宽和可靠性保障。
下面将从带宽保证、实时性、安全机制、Qo S等方面对三种承载网方案进行详细分析比较,选择合适的数据网作为安徽电网调度软交换承载网,对比分析结果见表1。
由表1可知SDH以太网和调度数据网带宽不满足调度软交换业务需求,无法承载大量的语音和视频业务,并且未部署Qo S机制,不能保证调度软交换业务质量。调度数据网实时性较差,不满足调度软交换业务对实时性的要求,且运维时涉及多个专业,协调复杂。而数据通信网覆盖范围广、带宽资源丰富,实时性满足调度软交换业务要求,并部署了安全业务隔离和Qo S机制,保证了调度软交换业务质量和安全可靠性。因此,安徽电网选择数据通信网作为调度软交换承载网。
2.2 接入方式分析
选择数据通信网承载调度软交换,调度软交换服务器需要接入数据通信网,由于省(备)调、地调各站点存在两台数据通信网路由器,因此调度软交换平台应采用何种接入方式接入数据通信网,实现链路冗余,提高调度软交换系统的可靠性,是本节探讨的问题。
按照调度软交换平台接入网关设置的不同[[9]],调度软交换平台接入数据通信网的方式可分为以下两种:
方式一:二层接入方式,网关设置在数据通信网其中一台路由器上,由路由器承载区域调度软交换业务之间的路由选择。
方式二:三层接入方式,网关设置在调度软交换汇聚交换机上,由汇聚交换机承载区域调度软交换业务之间的路由选择。
对比两种接入方式可知,二层接入方式,实施简单方便,但是网关设置在数据通信网其中一台路由器上,由路由器承载区域调度软交换业务之间的路由选择,数据内部转发效率低,并且单链路接入,可靠性低。三层接入方式网关设置在调度软交换汇聚交换机上,由汇聚交换机承载区域调度软交换业务之间的路由选择,数据内部转发效率高,且有备用链路,可靠性高。因此,安徽电网调度软交换平台采用三层接入方式。
3 调度软交换系统融合组网总体方案
结合安徽电网调度软交换与程控交换融合方案以及组网实施方案,提出安徽电网调度软交换系统融合组网方案,该方案既能增加调度交换网的安全可靠性,又能实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度业务。
3.1 省公司部署
在省公司部署有一套调度软交换平台,在阜阳省备调部署另外一套调度软交换平台(Soft Switch,SS),配置相同的软交换平台、业务服务器、中继网关及多媒体调度台,设置为双归属关系,即调度终端注册到省调及省备调的服务器,正常情况下,省调SS提供所有业务,备调SS则处于非激活状态,当主用SS出现故障,备调SS将被激活。两套调度软交换平台采用三层接入方式接入到数据通信网骨干层,并通过中继网关与原有程控调度交换机实现互连互通。多媒体双模调度台既接入原有调度程控交换机,又接入调度软交换平台。程控调度交换机与软交换调度系统实现跨网同组[[10]]。
3.2 地市公司部署
安徽省电力各地市公司部署一套调度软交换系统,配置核心平台、业务服务器、中继网关、多媒体双模调度台,采用三层接入方式接入到数据通信网接入层,与地市公司调度程控交换机实现互连互通。
3.3 总体方案
综上所述,安徽电网调度软交换系统融合组网方案如图4所示。省(备)调、地调软交换平台采用三层接入方式分别接入到数据通信网骨干层和接入层,500KV及以上变电站、直调站点调度终端设备“双归属机制”接入数据通信网骨干层,其他被调点软交换终端设备就近接入数据通信网接入层,同时注册到地调软交换服务器。
3.4 方案分析
本方案中省调、省备调都部署了调度软交换系统,采用“双归属机制”汇接地市调度软交换和500KV及以上变电站调度终端,省调调度遭受重大灾害瘫痪时,省备调可以安全、稳定的发挥生产调度指挥任务,增加了安徽电力调度软交换容灾能力。
方案增加了一条不同于原有调度程控交换网2M路由的IP路由。并且考虑了调度终端的备份,若调度站点只有1台调度程控终端,增加1台调度软交换终端,当原有调度程控终端异常时,该软交换终端仍能保障调度电话业务的畅通;若调度站点有多台调度终端,所有调度终端采用跨网同组技术同时接入调度程控交换系统与调度软交换系统,当调度程控交换网出现故障时,调度电话仍然可以通过调度软交换网络实现互通,提高了安徽电力调度电话可靠性。
数据通信网覆盖范围广、带宽资源丰富,实时性满足调度软交换业务要求,并部署了安全业务隔离和Qo S机制,本方案采用数据通信网作为调度软交换承载网,既保证了调度软交换业务质量和安全,又能实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度功能。
4 结语
电力调度是为了保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的管理手段,电力调度对调度系统安全可靠性有极高的要求。结合电力行业的特点,提出了安徽电网调度软交换系统融合组网方案,该方案调度软交换采用“双归属机制”,增加了调度交换的容灾能力。充分利用了现有通信技术和资源,将调度程控交换系统与调度软交换系统有机融合,当调度程控交换系统出现故障时,调度电话业务可以通过调度软交换系统实现互通,提高了安徽电网调度交换系统的可靠性,采用数据通信网作为调度软交换承载网,既保证了调度软交换业务质量和安全,又实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度功能。
参考文献
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[10]焦峰.基于软交换技术的新疆电力通信网改造方案研究[D].华北电力大学,2013.
三网融合下的网管平台组网 篇2
接入网和传输网最大的不同是服务的对象不同, 传输网服务运营商, 而接入网则服务众多的终端用户, 因此造就了两种风格迥异的网络开通、维护工作。如今的“三网合一”, 更加剧了光纤接入网开通和维护的工作量, 对接入网EMS的要求也在成倍提高。
首先是大容量的管理能力。规模运营FTTx网络后, OLT的数量越来越多, OTL的集成度也越来越高。从过去的单模块局单台OLT区域布点, 到现在的“一局多架”、“一架多框”, 从过去的2PON口/盘, 到现在的8PON口/盘, 单个模块局、中心节点机房的网元管理数量呈几何增长。其次是集中管理。从某种程度上来说, FTTx设备的集中管理就是EMS的集中管理, 而EMS的集中管理的关键就是网管服务器的组网。
EMS应用模式分析
2010年, 中国电信集团已经提出自己的建议规范, 国内主流厂商也开发了各种北向接口。国内各电信运营商均提出了自己的综合告警、自动工单需求。因此厂家的专业EMS网管成为连接设备商和运营商的纽带, 其重要性不言而喻。传输层的网管保护引入到了接入层。数据库1+1热备、分布式组网、服务器1+1热备的应用需求也均提上日程。
EMS应用模式主要分为两种, C/S和B/S。C/S又称Client/Server或客户/服务器模式。服务器通常采用高性能的PC、工作站或小型机, 并采用大型数据库系统, 如Oracle、Sybase、Informix或SQL Server。客户端需要安装专用的客户端软件。
B/S是Brower/Server的缩写, 客户机上只要安装一个浏览器 (Browser) , 如Netscape Navigatorr或Internet Explorer, 服务器上安装Oracle、Sybase、Informix或SQL Server等数据库, 浏览器通过Web Server同数据库进行数据交互。
目前业内厂家EMS服务器均是采用C/S应用模式。烽火通信未来计划推出B/S应用模式, 使维护、管理可以无处不在。
提升EMS服务器能力的三种方式
单台服务器的处理能力, 取决于CPU的频率和核数、内存的大小、硬盘的转速。现阶段, 随着FTTx、三网合一的推进, 接入网管理容量要求越来越大, 服务器的负载越来越高, 这种情况下, 运营商必须提升EMS服务器的能力, 以满足日益增长的管理需求。
这时, 运营商面临三种选择:一是升级服务器, 二是分布式组网, 三就是集群方式。
升级服务器需采用更快的CPU, 增加更多的内存, 使其具有更强的性能;但日益增长的管理需求又会使服务器再次过载, 需要再次升级, 这样就陷入了升级的怪圈。
烽火通信的分布式组网如图1所示。
烽火通信的ANM2000网管系统, 采用模块化设计, 通过强大的EMS系统总线, 实现分布式的功能管理。显著提高单EMS系统的接入能力。目前已经商用的ANM2000单系统, FTTx接入管理容量突破百万线。
集群的概念, 是将多个系统连接到一起, 使多台服务器能够像一台机器那样工作或者看起来好像一台机器。采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。
烽火通信的A N M 2 0 0 0系统, 使用高可用性 (HA) 集群 (Active+Standby) , 实现了1+1热备, 充分提高系统的稳定性, 保障在运营商自动工单、集中综合告警系统中EMS层的稳定性和安全性。
运营商规模部署组网建议
行业用户、专网用户的网络OLT数量一般不超过10台。根据其管理容量小、管理维护简单的特点, 采用单服务器组网的方式, 可实现对整个网络的管理。
但国内主流运营商和行业用户显著不同, 存在着管理地域范围广、管理容量大、管理业务种类多的特点。根据客户的特点和需求, 烽火通信提出了“地市级维护、省级集中监控”的EMS层组网方案如图2所示。
FTTx网络的管理, 以省级为一个系统, 地市为一个单位。中心服务器放置在地市分公司, 县市通过C/S架构架设客户端。各地市通过分权分域, 实现以一个地市为单位的开通、维护管理。各地市可以单独计费、统计、集中监控、自动工单。
省公司设置超级客户端, 实现对一个省、各个地市具体情况的掌控。实现对全省资源的统一规划、调度。对全省FTTx业务的综合考量, 制定未来的发展方向和战略。
网络融合及IMS组网技术探讨 篇3
关键词：网络融合,IMS组网技术,探讨
一、前言
随着3G时代的普及和4G时代的到来, 用户对于移动通信的期望越来越高, 用户已经不能满足于稳定的语音通信, 还提出了对数据和多媒体等多种方式进行通信的要求。IMS组网技术是3GPP/3GPP2 (移动) 和TISPAN/ITU-T (固定) 下一代网络架构的核心部分, IMS组网技术是移动和固定进行接入的统一的部分, 所以未来通信网络的发展方向就是IMS组网。
二、IMS 架构
IMS架构是一个开放的系统, 通过开放的工作环境其可以提供的业务能力主要有IP承载能力、以SIP为核心的对协议的控制能力和IP多媒体业务的控制的能力。IMS组网技术遵循的基本的网络思想是网络的架构分层和网络的功能分离。在传统的网络的发展过程中, IMS组网技术实现了对于网络的承载和控制的分离, 实现了对于固定和移动网络的统一的控制和管理, IMS组网技术比传统的网络的阶层更高一级。IMS组网技术的逻辑构架原件可以根据实际的需要进行部署和设计, 一般的IMS组网技术可以分为对通话和路由器的控制、对于数据管理认证的鉴定权利的控制、对于媒体资源的管理、对于网络功能的业务功能的控制和网络的互通功能的控制。IMS组网技术的特征主要表现为:归属网络的完成部分主要是由呼叫控制部分和业务控制部分组成的, 这样不仅可以保证业务的一致性, 还可以实现私有业务的高度扩展, 从而提高网络运营商对客户的吸引力。
三、IMS 的发展需求
1、通信市场的发展趋势和发展需求。对于移动通信的运营商来说, 要想推动媒体业务的发展就需要加大用户和企业的需求。用户的渗透率逐步增大最终接近饱和时, 就需要运营商来寻求更多的发展路径来为用户提供更多的业务和功能, 从而保证业务的增加以获得收入。但是随着新的业务不断地推出, 互联网提供的相应的呼叫业务也更加低廉, 最终导致这个问题更加严峻。所以这就督促运营商必须提供一种具有吸引力的、具有新鲜感的业务, 将其和运营商的服务内容进行紧密的联系, 从而在战略上取得优势。
2、支持融合。由于不同的业务会有不同的要求, 这也就意味着若是想要把每一项业务都可以顺利地完成, 网络就需要对每一项业务的特征和接入方法进行熟练地掌握。IMS结构的固有的功能就是支持多种接入方式, 这个功能有助于对所实施的业务以及所选用的设备和接入网络办法的特性进行适应。
3、移动通信网络的进步和发展。随着科学技术的不断发展, 固定通信网络的应用领域也逐渐增加到视频和个性化的推送业务等等多媒体的能力, 从而其提供的分组域业务也进一步加强。
4、业务开展的便捷性。移动产业向着数据业务的发展方向逐渐加深, 这样会帮助移动产业获得新的收入, IMS平台适合进一步发展新的多媒体业务, 并且要想实现高收入, 就要为移动用户提供货真价实的漫游业务, 这样才能使得IMS系统更快地发展, 并可以更快地开发出新的业务, 从而这就使得运营商提供的业务不仅仅局限于网络的束缚, 促使运营商和第三方可以尽自己的最大努力来达成客户的满意。
四、网络融合和 IMS
1、网络融合驱动力。在网络结构这一方面, IMS提出了对网络结构进行分层的理论, 也就是网络融合。在对网络结构进行分层中, 可以使业务提供发生很大的变化, 把业务的提供从网络这个实体中剥离出来, 把业务的提供交给应用服务器和认证服务器来完成, 通过各个服务器的联合使用, 来完成业务的生成、认证、运行和计费这一整个过程。IMS的接入层支持很所种接入方式, 主要分为固定和移动的接入方式, 例如普通电话接入、WLAN接入和3G接入等等多种接入方式, 换种方式就是说用户在不同的地点可以选择不同的接入方式来对所选定的业务进行使用。并且业务和其驱动层、控制层也将趋向于融合。从网络相互融合的角度看, IMS将会是今后移动网络和固定网络的主要的发展方向。虽然IMS是针对于移动通信而提出和使用的, 但是在如今网络融合进一步发展, 将IMS推广到固网通信领域也是大家所期望的, 从而建立出移动网络和固定网络相同的控制层。
2、移动网络和固定网络的相互融合。虽然移动网络和固定网络是相对独立的发展体系, 它们都有着各自的发展方向, 但是移动网络和固定网络的融合发展代表着网络的未来发展方向。
五、结束语
通信网络的发展给人们的生活带来巨大的变化, 虽然每个人都在享受着科学技术的进步所带来的便利的生活, 但是用户真正关心的并不是高科技技术, 而是自己使用的业务所带来的新的体验。
参考文献
[1]侯慧峰, 杨国健, 张晓龙.基于IMS的网络融合研究[J].中国新通信.2013 (21)
融合组网 篇4
LT E包括T D-LT E和LT E-F DD两种制式, 是第四代移动通信技术 (4G) 的标准, 它通过OFDM与M I MO等关键技术, 在3G通信技术基础上提高空中接入技术。
2 FDD与TDD介绍
作为4G的技术标准, TDD与FDD内部协议基本相同, 协议栈只有物理层的5%不同。
2.1 双工方式
TDD与FDD在制式技术上最显著的区别在于, T DD制式采用“时分双工”方式, 而F DD采用“频分双工”方式。“时分双工”方式, 即上下行工作在相同的频段, 利用时间来分割接收和发送信道, 时间资源在上下行两个方向上进行分配。简言之, T DD是在同一频段上, 一个时段进, 一个时段出, 其速度越快衰落变化频率就越高, 衰落深度就越深, 所以当移动速度太快时, 容易发生网络堵车。而“频分双工”方式利用频率来分割信息接收和发送信道, 中间存在一个保护频段, 以避免邻近的发射机和接收机相互干扰。简言之, FDD是双向通道, 是两个频段, 该模式特点就是在分离的两个对称频率信道上分离实现信息接收和发送。因此, 原则上FDD模式传输能力更强, 速度更快。但是, 由于F DD模式是上下行在不同频段内同时进行, 对频谱资源要求更高, 所以现在最大的问题就是频谱资源有限问题。由于TDD模式支持非对称的上下时隙配置, 可将更多带宽分配给下行, 所以其频谱资源利用效率更充分, 在频谱资源如此紧张的形势下具有很大优势。
2.2 帧结构
TDD与FDD是两种不同的双工方式, 直接影响空中接口无线帧结构, 3GPP协议针对TDD与FDD两种制式分别定义了两种不同的帧结构。FDD帧结构为Type1, TDD帧结构是Type2, FDD每帧包含10个子帧, 每个子帧有2个时隙, 每个时隙长为0.5ms, 无线总帧长为10ms。由此可见, FDD只有1︰1一种子帧配比, 频谱使用效率较低。TDD无线帧长也是10ms, 包括两个5ms的半帧, 每4个数据子帧和一个特殊子帧组成一个半帧, 一个特殊子帧又分为三个时隙, 分别是:上行导频时隙、下行导频时隙与保护时隙。TDD帧结构中特殊时隙的存在, 满足了非对称信号传输要求上下行配比可以灵活调整以适应不同需求。因此, 与FDD帧结构的固定上下行配比相比, TDD能够最大限度增大频谱效率来更好适应目前频谱资源短缺的现状。
2.3 容量对比
LT E网络中, 重要的容量性能指标一般包括用户平均吞吐量/频谱效率、小区平均吞吐量/频谱效率、小区边缘用户吞吐量/频谱效率、可承载Vo IP用户数、同时在线用户数、同时调度用户数等指标。在实际LTE网络中, 同时在线用户数、同时调度用户数主要是由设备处理能力决定的, 目前主要厂家对T DD与F DD两种制式支撑能力差异较小, 因此, 两种制式同时在线用户数、同时调度用户数等指标接近;由于TDD单载波最大带宽只有FDD单载波的一半, 因此, 单载波最大理论峰值速率相对较低。尽管如此, 由于TDD支持非对称的时隙配比, 调整更加灵活, 可以将更多频谱分配给下行, 使得TDD总频谱效率优于FDD。
2.4 覆盖对比
根据目前TDD与FDD实际分配的频段, 当FDD采用2.1GHz频段时, 其覆盖能力优于TDD 40%左右。由于TDD与FDD技术及性能上的差别, 运营商在融合组网时, 必须合理定位FDD与TDD两种制式网络, 能够以最小投资满足用户和业务的网络需求, 实现频谱资源使用效率最大化, 企业利益最大化。根据我国目前LTE网络制式发展现状, TDD主要工作于2GHz及其以上频段, 而FDD主要工作在1.8GHz频段。因此, 从长远发展来看, 在人口密度大、数据需求量大的热点区域 (比如市区) , FDD网络的建设完善能够有效利用其覆盖能力强、传输速度快的特点, 使频谱资源使用效率最大化, 很大程度上提高数据承载能力。因此, 城区、市区等相对繁华的热点区域解决覆盖率问题主要需要通过FDD完善;相对应的, 在农村、郊区、道路等人口密度较低、数据需求量较小、区域较广的特点, TDD网络制式可以充分利用其频谱调整灵活, 利用率最高等优势。
3 FDD与TDD融合组网
3.1 站址规划
站址选择首先要考虑TDD与FDD两种制式的网络定位和覆盖率问题。根据两种网络制式的特性, FDD网络制式主要是完成网络的全覆盖, TDD网络制式则主要以扩大容量为重点。由于LTE采用同频组网模式, 当存在相同数目的重叠覆盖区时, LTE网络整体性能将降低10%~15%。所以, 需要在重叠覆盖区去除现网中过近或过高的站点, 与此同时, 在缺少LTE网络覆盖的地方要增设站点, 以完善LTE网络覆盖率。目前, 中国移动TDD网络建设已经基本完成, 在TDD与FDD融合组网中, 可以优先选用现有的TDD站址资源, 再根据FDD网络结构要求, 结合LTE网络仿真及网络优化测试结果, 对具体站点进行整改。通过对原有天线挂高、下倾角以及方向角的调整, 实现FDD网络结构最优化。总之, 在中国未来的4G网络规划中, 大范围、广覆盖的4G网络使用FDD制式, 同时在人口密集的地方需要TDD制式来扩大容量, 吸收多余的话务量。
3.2 主设备建设方案
各大电信运营商现有站址资源基础上规划F D D时, 除了需要增设少量站点外, 大部分站点可以通过对TDD原有基站升级来完成组网融合。根据3G PP协议规定, F DD制式的频谱分配主要集中于2.6GHz, 700/800M Hz, 1700/1800M Hz;TDD主要分配在2.6G/2.3G/2.5GHz。据国际广泛组网融合经验和我国基础情况, 1.8GHz将成为未来FDD网络主流频段, 2.1GHz频谱将成为FDD网络的辅助。在目前中国电信与中国联通的FDD制式试验网频段来看, 基本是符合的。另外, 根据中国移动现有的GSM网络制式以及TDD网络制式无线设备的特性, 在利用现有GSM网络或者TDD网络制式升级建设成F DD制式时, 需要根据具体情况增设主控单位、传输单元、基带板件、射频模块等。其次, 天线系统的设计上, 不同的天线技术互为补充, 应当根据实际信道的变化灵活运用。
4 结束语
T DD与FDD融合组网战略势在必行, 我国三大电信运营商能否优化融合组网, 将成为他们进一步占有电信市场的关键。
参考文献
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融合组网 篇5
1.1 LTE概述
LTE (Long Term Evolution) 是3GPP组织主导制定的无线通信技术, 主要体现在无线组网架构和无线接口技术的演进发展上, 致力于提高网络传输速率, 加强安全性和简化网络架构。从数据传输的角度来说, 增强了3G的空中接口的接入技术, 采用OFDM和MIMO技术实现新一代无线网的下行接口和信号发射标准, 频谱带宽支持20MHz, 支持下行峰值速率100Mbps和上行峰值速率50Mbps。
1.2 FDD与TDD的工作模式
LTE技术支持频分双工 (Frequency Division Duplexing, FDD) 和时分双工 (Time Division Duplexing, TDD) 模式。FDD在两个分离的、对称频率的信道上分别对数据信号接收和发送。采用成对的频段区分上行链路 (UL, Uplink) 和下行链路 (DL, Downlink) , 上下行频段间隔离度较大, 来保证信号独立且不受干扰的发送和接受。FDD的上、下行链路在时间上是连续的, 可以同时接收和发送数据。TDD的接收和发送是使用同一频率的不同时隙来区分上、下行信道, 而在时间上是不连续的。通过设置不同的时间周期分别由移动终端发送给基站 (UL, Uplink) , 由基站发送给移动终端 (DL, Downlink) 。
二、FDD与TDD的技术比较
FDD和TDD从功能架构和关键技术角度来说是相似的, 均采用两层网络结构进行扁平化精简和网络管理。但由于基于不同的帧结构和复用技术, 又具有各自不同的优点及缺点。
(1) 频谱利用方面, FDD使用成对的上下行频率支撑移动业务进行数据收发, 在最大程度上对相对稀缺的频谱资源进行充分利用, 尤其对对称型应用有良好的支撑;而TDD技术引入了频段内保护间隔的技术, 从而牺牲了部分频谱资源, 降低了频谱利用率。但在支持非对称业务的时候, 由于必须上下行成对对称的使用频率进行数据传输, 相对于对称业务, FDD的频谱利用率约为60%。
(2) 高速数据传输方面, FDD能够尽最大可能的忽略上下行用户业务时延, 帧结构中没有负载的保护间隔符号 (Symbol) , 减少了传输过程中的同步损耗, 并以全双工 (Full Duplex) 的工作模式进行上下行传输, 支持最高500km/h的移动通信;TDD技术由于对时间同步要求严格, 需要分配时间片同步基站侧及用户侧, 最高传输速率120km/h。
(3) 抗干扰方面, FDD技术使用相互隔离度较大的保护带宽进行数据上行和下行传输, 可很好的消除相邻小区基站和本小区基站之间的干扰。TDD的上、下行信道传输工作在同一链路上, 内部虽设置保护间隔, 但由于本小区和相邻小区带宽比较接近, 容易引起相邻小区基站与终端的干扰。
(4) 移动终端复杂性方面, TDD技术要求上、下行链路使用相同的频率, 基站与终端间的传输环境差异不大, 上下行链路可以使用相同的路径损耗, 对于移动终端发射和接受天线及处理器的要求较低。FDD技术的上、下行链路信号在传播时受频率选择性衰落影响的不同, 根据上行链路计算得到的路径损耗也不同, 从而不能直接应用于下行链路, 降低链路利用率。
三、FDD和TDD协同发展的可行性
FDD与TDD根据各自占用的频谱资源段不同, 可以提供更高的网络承载量和网络选择带宽。根据现有工信部发布的频谱带宽的划分, 中国移动TD-LTE获得三个频段共计130M频谱带宽;中国电信TD-LTE获得两个频段, 合计60M频谱带宽, FDD-LTE上下行两个频段, 合计60M频谱带宽;中国联通TD-LTE获得两个频段, 合计40M频谱带宽, FDD-LTE上下行两个频段, 合计40M频谱带宽。FDD与TDD各具特色, FDD/TDD协同发展有利于LTE网络建设和满足用户的需求。
(1) FDD与TDD凭借各自的技术特点, 能够对不同应用进行差异化支撑。FDD技术是对称型技术, 比较适合交互式实时数据业务, 比如语音和多媒体类业务, 现阶段常用的交互式IM手机软件和移动视频会议等业务是这类业务代表, FDD对该类业务支持较有优势;TDD技术是非对称型技术, 比较适合包交换和互联网业务, 现阶段越来越多的用户使用手机进行流媒体视频点播和留言类业务的使用, TDD对该类业务支持有较强优势。
(2) 根据不同的场景利用不同的技术进行无缝覆盖。使用FDD技术进行室外大面积远距离的覆盖, 利用FDD较强的抗干扰能力满足外部复杂的网络环境, 适应较多的建筑物阻挡, 利用TDD较强的频谱效率, 较灵活的帧配置能力进行室内覆盖, 满足办公或居住区域内用户更多的使用各种非对称、响应及时、可靠性较高的应用。
由于用户的移动业务主要集中在密集城区和热点区域, 对高速数据业务有较大的需求, 是运营商主要建设和投资的方向, LTE建设时需要进行FDD和TDD同时部署建设。由于各频段对应的覆盖范围和下倾角各不相同, 同时该类区域对通信质量要求较高, 网络会随着建设频繁的调整, 选择天线时会涉及到不同频段的独立调整。可使用八端口支持四频段的天线或六端口支持三频的天线进行覆盖, 通过TDD2T2R配合FDD 2T2R的模式进行独立调整。
一般城区建设时需要对覆盖与容量同时考虑, 并对投资成本进行把控。一般城区网络优化频率比较低, 采用合路器的方法合路TDD和FDD的端口, 降低天线部署的复杂度和成本。以LTE全频段为目标网, 可使用六端口支持三频段的天线或四端口支持双频段的天线, 对TDD和FDD设置2T2R模式, 进行独立调整。
郊区和农村场景话务量较少, 移动业务应用以语音业务为主, 运营商建设主要是实现广度覆盖。可使用2T4R至8T8R天线, 最大程度上扩大覆盖范围。选用FDD部署时可使用六端口支持三频的天线或四端口支持双频段的天线。
(3) 针对LTE技术本身对小区间同频干扰比较敏感的特性, 可以利用两种技术进行相互补充。由于LTE网络单基站蜂窝网覆盖面积较3G网络小很多, 需要部署大量小区覆盖, 而且LTE技术取消了邻区及切换的概念, 用小区重选和小区切换代替原有的扇区间及载频间切换。小区间切换类似于硬切换, 当多个LTE基站小区进行重复覆盖时, 或部分区域产生覆盖缝隙时, 就会因为FDD各小区可能会出现物理层小区识别码 (PCI, Physical Cell Identity) 冲突, 此时如果移动终端 (UE) 上报的PCI与基站设备 (e Node B) 实际指配的小区PCI不一致, 出现切换失败造成掉话, 尤其是小区边界该情况很明显。在引入TDD网络对该类区域进行补充覆盖后, 由于两种技术的帧结构有较大的区别, 且e Node B及UE的PCI编码格式有明显的不同, 当用户在不同小区间移动的时候, 可以很好的解决切换失败问题, 实现LTE网络的无缝覆盖。由于不同小区间存在相互的干扰, 如果两个小区采用同样的频段作为业务频段, 则会产生“同频干扰”, 过大的小区低噪会有相应抬高, 信噪比会相应升高, 故在网络规划中常采用小区中心区域同频组网, 边缘区域异频组网的模式。在该种组网模式中, LTE覆盖能力还体现在业务边缘速率的需求上, 边缘速率要求越低, 覆盖范围越大。由于FDD频段紧张, 在进行异频组网建设时可以使用FDD进行小区覆盖, TDD进行边缘覆盖, 由于FDD和TDD划分频段间隔较大, 可以很好的解决频段接近而引起的邻频干扰。且在小区规划时, 本小区与相邻的小区为异频小区, 通过空间距离间隔同频小区, 尽可能的降低同频干扰。边缘速率也不会因为压缩带宽而造成的边缘速率不足。
结合仿真结果和实际路测数据表示:相比于同频组网, 异频组网提高了小区载干比C/I, 如图1。在同样的覆盖面积和频率资源下, 移动终端间有更高的数据传输速率。同时, 小区边缘用户的峰值速率也有所改善。
另外, 基站发射功率不是越高越好, 功率增大到一定程度会导致信噪比的恶化, 频谱效率下降。如图2。
根据噪声功率计算公式, 当热噪声功率普密度在-174d Bm/Hz时, 假若系统带宽为10MHz, 每用户分配1MHz, 下行手机侧接受端的低噪为
公式1
上行基站侧接收端的低噪为
公式2
可见在功率较大时, 可以通过分配不同的频带带宽降低低噪, TDD灵活的带宽配置特性可以良好的解决不同场景小区间隔大小不同, 用户需求不同的问题。但高频段的传播损耗、穿透损耗比低频段的要大10d B左右, 如表1。高频段的覆盖范围要缩小很多。按照频段的分配, TDD分配的频段较FDD高。故TDD在数据传播过程中会产生较大损耗。
表1自由传播模型下不同频率的自由空间损耗 (d B)
综上所述, 使用FDD进行小区覆盖, TDD进行边缘覆盖的融合组网模式是比单一技术组网更有效的覆盖模式。
四、结束语
FDD和TDD融合组网, 不仅能够有效的解决单一技术组网的不足, 而且能够在充分利用现有稀缺的频谱资源, 实现不同场景的无线网建设, 适应我国用户基数大, 移动业务用户需求大, 业务种类多, 生活环境复杂的独有现状。相信随着FDD牌照的正式发放, 铁塔公司对LTE基础设施建设的加速, FDD和TDD融合组网的优势会清晰的展现在用户面前。
参考文献
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融合组网 篇6
2012年12月18日, 中国移动将联合两家通信设备厂商爱立信、中兴通讯, 通过LTE TDD/FDD融合组网的方式在香港正式启动TD-LTE商用网络。
该网络是亚太地区首个双模LTE网络, 电信业内人士普遍认为, 香港LTE融合网络将成为中国内地TD-LTE快速发展的借鉴, 融合组网的方式也将加速推动TD-LTE产业成熟以及国际化进程。
融合组网成为重要演进方向
据了解, FDD (频分双工) 、TDD (时分双工) 作为两种不同的双工方式, 分别可以采用对称和非对称的频谱。技术层面的差别, 决定了二者在不同应用场景下的优劣。
牵头推广TD-LTE在全球发展的业内人士已经达成一个共识:在视频流媒体等“下行流”占据绝对优势的移动互联网时代, TDD高容量、非对称的优势将逐步显现, 尤其在FDD资源日趋紧张的情况下, 推动LTE TDD/FDD融合组网将成为必然趋势。
基于这一判断, 中国移动决定在香港现有FDD LTE网络上引入TD-LTE技术, 建设TD-LTE及FDD LTE双制式融合网络。
2012年6月, 中国移动演示了全球首次TD-LTE和FDD LTE (内地-香港) 两地漫游, 并展示了LTE TDD/FDD融合网络的技术方案。半年后的12月18日, 香港LTE TDD/FDD融合网络正式启动商用, 并成为亚太地区第一个双模LTE网络。
香港LTE融合商用网络的启动, 被电信业内人士视作“加速推动TD-LTE产业成熟及国际化进程”的关键性一步。
中国移动研究院多位专家认为, 通过TD-LTE与FDD LTE融合组网的方式推动TD-LTE网络的规模商用, 能够在很大程度上促使TD-LTE的技术能力得到国外主流运营商的认可。
更为重要的是, 融合组网方式的示范作用, 将有力地促进国际主流运营商对TD-LTE的使用——国外主流运营商普遍都在建设FDD LTE网络, 如果网络设备共平台、漫游切换等一系列问题能够有效解决, 也就是TD-LTE与FDD LTE可以完全以一张网络的形式存在, 那么TD-LTE在全球将加速发展。
实际上, 在中国移动香港公司正式启动LTE融合商用网络之前, 国际上已有多家运营商开通了LTE融合网络或两张网络的融合运营。从全球范围来看, LTE TDD/FDD融合组网已经成为全球移动宽带的重要演进方向。
据了解, 欧洲Hi3G公司已在瑞典、丹麦部署并商用了TDD/FDD LTE融合网络;日本软银公司在已经商用TD-LTE的基础上启动了FDD LTE商用网络, 开始融合经营两张独立的LTE网络;欧洲的Vodafone和E-Plus等公司也都同时拥有TDD和FDD频率, 并开通了融合测试网络。
内地LTE产业需加速成熟
全球主流运营商的参与, 是FDD LTE快速发展的关键, TD-LTE需要从中借鉴的, 就是如何让运营商发挥市场主体作用, 以清晰的商用进程及目标来聚集产业资源, 进而推动整个产业进入快速发展期。
不过, 仅仅有明确的市场信号和商用规模预期, 是远不够的。比如, 2012年2月在巴塞罗那举行的世界通信大会GTI (全球TD-LTE发展倡议) 峰会上, 中国移动联合多家运营商发布了TD-LTE全球发展计划:到2014年在全球部署50万个TD-LTE基站, 覆盖超过20亿人口。
虽然以上明确的市场信号会有效提升TD-LTE产业链的信心, 但TD-LTE要真正推向国际市场, 必须要首先迈过“国内产业化”这道坎——毕竟, 全球大多数运营商都还在观望中国市场的TD-LTE发展状况, TD-LTE在中国市场的商用进程、规模, 都将直接影响TD-LTE在全球的未来走势。
据了解, 中国移动目前已在国内13个城市正式启动了TD-LTE扩大规模试验网络建设工作, 今年年底前将完成2万个TD-LTE基站建设。按照计划, 中国移动将在2013年启动国内100个城市的设备采购和网络建设工作, 预计基站规模超过20万个, 并将在2013年年中完成扩大规模试验网的测试工作。
很明显, 中国移动正在通过TD-LTE建网规划, 向外界释放积极的信号。但业内人士认为, 中国内地TD-LTE的快速发展, 需要以香港LTE融合网络为借鉴, 通过融合组网的方式加速推动TD-LTE产业在国内的率先成熟。
目前, TD-LTE与FDD LTE融合组网已基本实现了从标准、平台到产品的全面融合。据了解, 华为、中兴、大唐、爱立信、诺西、阿朗等通信设备厂商都推出了TDD/FDD的共平台产品, TDD/FDD共芯片的产品也成为国内外芯片厂商的研发方向。
上述人士指出, 除了融合组网的示范作用之外, TD-LTE要在全球取得成功, 还需要全球主流通信设备厂商在建网过程中的共同推动。不过, 从中国移动TD-LTE扩大规模试验网设备招标“国内厂商份额多、国际厂商份额少”的结果来看, TD-LTE还未建立起一个国际化的、强有力的供应商生态系统。
融合组网 篇7
1.1 VPN
(虚拟专用网络, Virtual Private Network) , 是一种通过对网络数据的封包或加密传输, 在公众网络上传输私有数据、达到私有网络的安全级别, 从而利用公众网络构筑企业专网的组网技术。VPN是一种逻辑上的专用网络, 能够向用户提供专用网络所具有的功能, 但本身却不是一个独立的物理网络。为适应全球经济一体化的格局与发展, 利用IP协议和现有的Internet来建立企业的安全的专有网络, 成为主要VPN发展趋势。
1.2 DM/VPN
动态多点VPN (DMVPN) 是一个高扩展性的IPSec VPN技术。利用动态多点GRE协议、下一跳解析协议NHRP、动态路由协议并通过IPSec技术进行封装加密, 比传统的IPSec VPN有简单的星形拓扑配置、提供虚拟网状连通性、分支站点支持动态获取IP地址、增加新的分支站点而无需更改中心站点的配置、分支站点到分支站点动态产生隧道等优越性。
1.3 MPLS/VPN
是指采用MPLS (Multi-protocollabelswitch) 技术在骨干的宽带IP网络上构建企业IP专网, 采用标签交换, 一个标签对应一个用户数据流, 非常易于用户间数据的隔离, 利用区分服务体系, 可轻易解决困扰传统IP网络的Qo S/Co S问题, MPLS自身提供流量工程的能力, 可以最大限度地优化配置网络资源, 自动快速修复网络故障, 提供高可用性和高可靠性。实现跨地域、安全、高速、可靠的数据、语音、图像多业务通信, 并结合差别服务、流量工程等相关技术, 将公众网可靠的性能、良好的扩展性、丰富的功能与专用网的安全、灵活、高效结合在一起, 为用户提供高质量的服务。
2 IPSEC VPN与MPLS VPN融合组网技术
MPLS VPN构建在专用网络上, 能够保证很好的服务质量, 但价格与传统专线在同一水平。IPSec/VPN承载在公众互联网上, 服务质量难以得到保证, 但成本相对比较低。但是如果在两地互联网质量较好, 且互访延时较低的情况下, 把两种VPN技术融合使用, 利用IPSec/VP灵活的隧道加密机制和MPLS VPN对多业务数据流的封装隔离, 就可能为用户提供多种类安全稳定的多数据服务, 而承担的却是公共互联网的开销。当然这需要两地互联网环境、数据流量、配置调试等多方面的综合协调才能实现较满意的效果。
3 需求分析
3.1 神华天津煤炭码头公司信息系统承载需求
神华天津煤炭码头公司是神华集团与天津港集团合资建设的专业煤炭码头企业, 公司大量使用自动化、信息化技术提升生产效率, 降低生产成本。公司与神华集团总部之间有大量的实时数据传输, 包括财务系统、OA协同办公自动化、ERP系统、视频会议系统等, 除视频会议系统外, 其他系统要求带宽不高, 但要保证网络的稳定性, 一旦网络链路中断将对公司核心经营数据的传递产生巨大影响。
3.2 神华天津码头公司广域网现状
神华天津煤炭码头公司位于神华集团自有铁路沿线附近, 因此可以直接利用铁路光缆资源与集团广域网相联通。利用光纤传输高带宽优势, 目前实现了与集团之间的155M链路对接, 如链路正常, 所有数据业务都能稳定运行。但由于神华天津煤炭码头公司地理位置和光缆资源等多因素制约, 没有纳入到神华集团广域网环路冗余当中, 因此存在单点故障, 一旦公司至上一节点之间有光缆施工或遇检修, 则造成公司与神华集团之间的广域网链路中断, 给业务系统带来很大影响。神华集团近几年加快信息化建设步伐, 公司对信息系统依赖性更强, 目前的广域网链路状况非常不利于公司与集团之间的数据沟通。
3.3 解决广域网单点故障可选方案比较
根据神华天津煤炭码头公司信息系统对广域网链路的带宽要求, 进行了以下两种方案的比较。
方案一:互联网隧道链路:利用互联网+VPN的方式接入集团专网。通过几条VPN隧道同时连接集团内网, 实现多种业务数据流的分别接入。该方案已经经过技术论证、模拟实验和实际测试, 链路基本满足ERP、财务、办公等重要业务需求。经测试备用链路承载ERP业务、金财网业务、办公网业务时需要互联网有效带宽在50M以上, 视频会议业务能保证音频传输顺畅, 不建议进行视频传输。采用该方案需将现有互联网带宽提升至50M以上, 且需带宽保证机制的支持。由于个别业务数据量较大, 因此在备用链路切换后需手动关闭大数据业务, 保证重要业务带宽。该方案虽需要扩容互联网业务, 但是主链路正常时互联网带宽可以为日常办公所用, 不会造成资源浪费。
方案二:租用专线数字链路:租用公司至神华集团总部的20M专线链路, 提供现有铁路光缆的热备链路, 一旦铁路光缆发生故障, 可以切换到备用链路, 该方案可靠性强, 但是会带来备用链路的资源浪费。综合考虑备用链路的利用率、投资性价比, 优先选择方案一作为本次广域网热备链路解决方案。
4 基于互联网环境的VPN融合组网方案实际测试
4.1 测试目的
本方案测试旨在通过神华集团和天津煤码头的互联网链路VPN为基础, 本方案以DMVPN为底层配置, 为广域网分支节点, 提供成本节约的MPLSVPN备用链路, 确保在主链路因运营商问题导致中断时, 能够保证重要的ERP、OA、财务等业务的正常运行, 并通过测试掌握在分支节点各业务对互联网备份链路的影响因素, 启用备用链路时, 需要注意哪些人工干涉。
4.2 测试环境互联网环境
神华集团总部互联网联通链路出口100M, 神华天津煤炭码头有限责任公司互联网联通链路出口40M;从神华集团公网地址到天津煤码头公网地址延迟稳定, 在10ms左右, 无丢包环境下测试。
4.3 测试相关设备 (见表1)
4.4 测试内容
本次测试包含如下内容:搭建符合天津煤码头的实际生产环境, 测试确保DMVPN的建立;在DMVPN的基础上建立MPLSVPN环境;断掉主链路后, 不调整现有流量, 切换到备用链路, 能否确保现有系统正常使用, 分析链路内包含哪些流量;关闭所有局域网到广域网的流量, 使用测试机器通过FTP工具逐步加载流量, 在目前环境下可以加载多少流量, 并查看延迟和丢包现象, 记录测试结果;恢复主链路, 能否实现业务的自动切换;根据测试结果梳理和分析流量类型;根据实际测试内容, 建议用户使用该模式时对业务的前提准备和注意事项。
4.5 天津煤码头接入现状
目前天津煤码头单链路155M通过黄骅港务公司XR12010路由器接入神华广域网, 物理链路中间经过天津港、朔黄铁路沿线、黄骅港务公司, 线路比较远, 依赖朔黄铁路光缆资源比较高, 中断比较频繁;天津煤码头广域网运行业务包括办公、财务、视频会议、视频监控系统等。
4.6 测试步骤及相关准备工作
进行北京和天津两台设备上架和物理连接和基本接口配置;协调配合北京和天津完成内网地址和公网地址的映射配置;完成C3825路由器DMVPN的配置;测试从集团PE到天津PE之间接口链路的互通;建立PE和PE之间的tunnel链路, 配置点到点链路可达, 并记录延迟丢包现象, 在测试前已经由运营商配合处理底层链路, 天津到集团的链路点到点平均延时10ms, 无丢包现象, 确认链路稳定;进行MPLSVPN的配置, 确认通过对Metric值的控制, 不会切换到主链路;由于本次测试使用的都是现有的PE设备, 只是增加备用链路, 仅需对接口进行配置;在天津PE设备tunnel接口进行如下配置:
为保证完全不影响正常使用, 将各tunnel端口关闭, 测试时再打开;由天津煤码头配合协调测试时间;在测试前确认通过的广域网主链路的流量及互联网带宽占用。
4.7 测试测试时间及步骤
4.7.1 5月22日测试
测试内容为初步测试, 确认是否有异常影响因素:测试前确认在PE到核心之间只有来自于办公业务的流量在15M左右, 为单项上传到集团的流量, 具体流量当时尚未明确;开启tunnel端口, 并配置ISIS路由协议和MPLS, 测试配置是否会影响到现有广域网链路;通过使用Show isis nei确认isis邻居已经建立;通过使用show mpls ldp nei tunnel 1确认mpls标签邻居已经建立;手动关闭主链路, 不对天津煤碳头的局域网到广域网的流量进行处理, 直接切换主链路, 搜寻会对备用链路有什么影响;在PE路由器上通过sh ip route查看下一跳已经走tunnel接口, 确认链路已经正常切换;在天津路由器上通过ping vrf vpn_temp x.x.x.x repeat 100测试办公业务的是否正常;经反复测试业务流量和点到点延迟也比较大, 达到364ms, 丢包非常严重。
广域网路由器办公业务接口5分钟的流量在10M左右, 同时天津煤码头核心交换机互联网接口流量达到15M/秒。由于流量异常, 问题还不明确, 由于测试时间关系, 暂时停止测试, 恢复主链路, 通过开启主链路端口, 数据流自动切换到主链路。
测试分析:本次测试后, 需对该流量进行排查, 确认是否为其他异常流量, 并分析其它干扰因素。经核对, 通过广域网的流量在短时间内达到9M, 并且以上传流量为主, 备份链路已经出现丢包和延迟, 通过陈建学提供的信息, 互联网边界带宽在15兆左右, 还不到运营商提供的40M, 还没有充分利用互联网带宽, 这跟从天津和北京中间的互联网环节有很大关系, 仅仅只考虑两节点互联网的带宽升级解决不了问题, 本次测试确认链路配置不存在问题, 通过优化的ISIS配置能实现链路的自动切换, 但网内如果有异常流量, 在一定情况下会导致互联网链路质量降低或被占用。
本地通过交换机排查, 查到该“异常流量”为视频监控流量, 24小时向集团上传监控信息, 在下次测试时, 我们可以关闭该流量, 或者关闭办公网流量, 通过FTP方式加载模拟流量进行测试, 并分析在达到多少数值后, 会出现丢包和延迟大的情况。
4.7.2 5月23日测试
测试内容:根据5月22日的测试结论和方法, 将办公网内的明确的视频监控流量暂时全部中断, 通过2台测试主机配合FTP工具逐渐加载流量, 并测试集团web网站的使用是否正常。
测试过程如下:再一次核对主要配置, 确保配置没有被修改过, 避免对核心广域网造成影响;通过使用Show isis nei确认isis邻居已经建立;通过使用show mpls ldp nei tunnel 1确认mpls标签邻居已经建立;暂时把接有视频监控的交换机暂时关闭接口, 减小穿越广域网的流量, 屏蔽干扰因素;在关闭视频监控系统后, 确认流量已经降下来;关闭主链路接口, 切换到备用链路上, 观察和收集测试信息:测试默认流量不多的情况下, 延迟保持稳定在10ms左右, 并无丢包现象;通过2台测试主机访问广域网上的FTP服务器10.xx.xx.xx, 加载流量到广域网。
在下载达到2.5M左右时, 互联网占用5M左右, 点到点延迟在11ms, 无丢包, web业务访问正常;在下载达到4.1M左右时, 互联网占用9M左右, 点到点延迟在21ms, 无丢包, web业务访问正常;在下载达到6.1M时, 互联网占用13M左右, 点到点延迟在87ms, 无丢包, web业务访问正常;在下载达到7.3M时, 互联网占用15M左右, 点到点延迟在212ms, 无丢包, web业务访问正常;由于时间及环境限制, 没再加载等多流量数据, 在延迟达到200ms, 基本能保证业务使用, 也就是说在天津煤码头目前互联网环境下, 可以达到7.5M以下的业务流量, 会保证对延迟不敏感的数据进行传输, 7.5M以上的流量会逐步导致延迟增大, 甚至开始丢包;收集完数据, 将主链路端口打开, 主链路自动恢复, 并确认业务已经正常;完成测试工作目前保持测试设备在线运行, 但无业务流量。
4.8 测试分析总结及建议
经过两次的测试总结如下:分支单位在广域网上需要保障的业务类型, 对不需要保障的占用带宽的业务, 如视频监控、视频会议, 要在链路切换到备用前手工停用或者限制, 或者在规划网络时, 避免跟办公系统混到一起, 建议单独规划网段, 以区分业务。
对分支用户互联网出口带宽必须有相应的流量控制系统来控制和分配, 并有富裕带宽来作为广域网应用系统的备用资源, 确保在切换后, 屏蔽非正常下载来有效保障走VPN的加密通道。
在本次测试过程中, 在两端互联网带宽尚未充分利用的情况下, 达到一定流量的下载, 就会导致延迟增大, 并增大到300ms左右就出现严重丢包现象, 所以在两端的出口带宽得到保障后, 也需关注和分析运营商与运营商中间的环节链路质量是否达到要求。
4.9 优化网络环境后测试
天津煤码头公司100M光纤宽带网络、集团公司大于100M宽带网络, 天津煤码头公司启用流控管理机制遏制不良下载占用带宽。在以上条件下切换到备用链路后公司财务、ERP、OA、网站等应用运行正常, 并且未对互联网正常应用造成影响。到此, 广域网备用链路进入试运行阶段。
5 创新点和发明点
技术方案创新:利用IPsec VPN与MPLS/VPN结合使用的技术方案实现在互联网环境下的专网多业务并行, 该方案极大程度上降低了投资和资源浪费, 在技术方案的选择上具有一定的创新性, 是目前神华集团内首次成功实施并正式投入运行的唯一案例, 为有类似需求的企业搭建专网备用链路提供了宝贵经验。
管理创新:神华天津煤炭码头公司能够根据公司的实际需求并整合可用资源, 解决链路单点故障隐患的同时又能最大程度的降低投资, 避免资源浪费, 在信息化管理过程中具有一定的创新思路。
方案经济效益分析:天津煤码头公司利用互联网环境下的VPN融合组网技术实现公司与集团之间的专网链路热备份功能。该项目为神华天津煤炭码头公司带来的直接经济效益在于节省了租用专线链路的费用。按照目前的承载业务量, 公司至少需要租用天津——北京8M带宽的专网链路作为广域网备用链路, 每月租费24000元, 每年28.8万元。利用互联网资源搭建的备用链路不需要额外的费用支出, 因此每年为公司节省近30万元的通讯费支出。如果该项目在集团内推广后, 很多不具有备用链路的分子公司可以利用该方案实现各自的链路备份, 大大节省通讯费支出。
6 结语
该项目从方案设计到实验测试再到具体实施, 得到了神华天津煤码头公司、神华信息管理部、神华信息公司的大力支持和配合, 是一项需要多公司、多部门、多人员统一协调, 密切配合才能取得成功的创新型项目。该项目在神华天津煤炭码头公司得到实现, 并且取得了较好的效果, 但是该技术应用的普适性还需要进一步验证, 希望能通过后续的应用经验和技术的发展使其进一步完善。
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