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软交换和3G承载解决方案 中国电信北京研究院 引子 CN2即将验收投产 城域网优化试点工作已经完成 软交换和3G都是将要承载在CN2上的电信自身关键业务 业务设备如何部署 如何使城域网和CN2有效配合 提供软交换和3G业务所需的QoS 可靠性和安全性 从平滑演进的角度 承载方案如何设计 软交换和3G的融合承载作何考虑 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案 IP承载网的性能保证 CN2 V PE1 PE2 CE2 TG1 TG2 软交换业务 GE GE V V V CE3 CE4 SS1 SS2 GE GE GE GE FE FE CN2 V PE1 PE2 TG1 TG2 GE GE V V V V CE3 CE4 CE1 SS1 SS2 GE GE GE FE FE 局址1 局址2 双局址双PE方式 同一局址的两个CE设备之间通过VRRP方式实现互为备份 不同局址的CE设备之间通过路由方式实现互为备份 DC1层面软交换承载方案 CE为三层交换机 该局址同时拥有TG和SS CN2 V PE1 PE2 TG1 TG2 软交换业务 GE GE V V V SS1 SS2 GE GE GE FE FE CN2 V PE1 PE2 CE2 TG1 TG2 GE V V V V CE1 SS1 SS2 GE GE GE GE 局址1 单局址双PE方式 两个CE设备之间通过VRRP方式实现互为备份 DC1层面软交换承载方案 CE为三层交换机 该局址同时拥有TG和SS 软交换承载采用私网地址 VPN隔离方案 全网的信令流和媒体流处于同一VPN 网管信息处于一单独管理VPN中 并可与现有DCN网相连通 为保证软交换业务承载的可靠性和可用性 在每个大区节点和其它CN2节点部署双PE 在局址选择上 如果两个局址均具备独立的光缆和WDM设备 可选择双局址部署方式 否则延续采用单局址方式 在双局址情况下 SS等设备采用四台CE 三层交换机 上连至双PE 在单局址情况下采用两台CE上连至双PE 同一局址内两个CE设备之间通过VRRP方式实现互为备份 不同局址的CE之间通过GE互联 实现局址之间的冗余 针对TG 若完全具备CE能力且每条链路流量很大 可采用TG直连PE方式 否则建议经CE双挂到两个PE 为提高网络的保护能力 CE与PE间采用BGP协议 各局址采用相同的AS号 65510 为方便管理 CE至PE间互联地址采用公网地址 DC1承载方案总结 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案IP专网方案和IP城域网方案比较IP专网 IP城域网改造方案SS的承载方案AG承载方案本地网软交换承载方案指引城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案本地网软交换承载方案指引 IP承载网的性能保证 省内软交换引入示意 本地网1 SS区域1 省会SS 含其他区域 双归属 AG TG 本地网2 IAD 视频终端 大客户 SHLR SHLR SHLR 网管系统 业务平台 现有SCP 本地网3 本地网n SS区域2 软交换业务区覆盖一个IP城域网 本地网制 软交换业务区覆盖多个IP城域网 大区制 省内软交换承载方案 CN2 IP城域网 CN2 CN2 PE ASBR1 PE ASBR2 城域网L3VPN 软交换L3VPN 大区SS V TG 城域网PE ASBR2 业务路由器 PE 省内SS SHLR MRS SG 城域网L3VPN V TG 省内TG TG的媒体流 AG AG 城域网PE ASBR1 城域网PE ASBR 省内软交换承载方案二 CN2 IP专网 CN2 PE1 PE2 CE2 CN2 PE ASBR1 PE ASBR2 CE1 光纤 SDH MSTP 软交换L3VPN 大区SS 区域SS V TG V TG CE3 SS SHLR MRS SG CE4 三层交换机 省内软交换承载方案比较 总结 考虑到技术发展方向 网络建设和维护成本 选择CN2 IP城域网方案承载 考虑到IP城域网现状 可以随着城域网优化改造工作的推进 逐步从城域核心层到接入层向目标承载架构演进 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案IP专网方案和IP城域网方案比较IP专网 IP城域网改造方案SS的承载方案AG承载方案本地网软交换承载方案指引城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案本地网软交换承载方案指引 IP承载网的性能保证 IP专网 IP城域网改造步骤 在第一阶段 软交换专网核心出口的CE路由器改造为IP城域网PE ASBR 并与IP城域网P路由器互联 其余CE可暂时仍以光纤 SDH MSTP方式直接连接PE ASBR 在第二阶段 城域骨干网改造完毕 启用MPLS 同时将软交换其余CE路由器改造为城域网PE SR 新增的AG等设备可以就近接入PE 在第三阶段 城域宽带接入网具备了高可靠性 AG IAD可转为利用宽带接入网的资源接入 IP专网 IP城域网改造方案 阶段一 CN2 PE1 PE2 CE2 CN2 PE ASBR1 PE ASBR2 启用MP BGP 将其改造为城域网PE ASBR 骨干ASBR 城域网出口ASBR路由器 光纤 SDH MSTP 软交换L3VPN 大区SS V TG V TG CE3 SS SHLR SG CE4 CE1 三层交换机 IP专网 IP城域网改造方案 阶段二 CN2 PE1 PE2 CE CN2 PE ASBR1 PE ASBR2 骨干ASBR 城域网出口ASBR路由器 IP城域网 软交换L3VPN 大区SS V TG V TG PE2 SS SHLR SG PE1 CE 三层交换机 P2 P1 CE改造为PE 改造步骤讨论 CN2 CN2 PE ASBR PE ASBR 骨干ASBR 城域网出口ASBR路由器 IP专网 软交换L3VPN 大区SS V TG V TG CE3 CE4 CE SS SHLR SG 三层交换机 CE CE V TG CE IP城域网 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案IP专网方案和IP城域网方案比较IP专网 IP城域网改造方案SS的承载方案AG承载方案本地网软交换承载方案指引城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案本地网软交换承载方案指引 IP承载网的性能保证 TG汇接局 V 省会城市 地市 城域VPN 地市软交换VPN归属某城域VPN AG 地市SS CN2 本地网SS 大区SS TG汇接局 城域VPN AG AG 软交换信令流 物理连接 直连SS的城域网本地呼叫信令不跨域 无直连SS的城域网本地呼叫信令跨越两个自治域 长途呼叫信令不跨域 SS承载方案一 SS双挂CN2和城域网 SS SHLR MRS SG SS SHLR MRS SG TG汇接局 V 省会城市 地市 城域VPN 地市软交换VPN归属某城域VPN AG 本地网SS CN2 跨域VPN互联 大区SS TG汇接局 城域VPN AG AG 软交换信令流 物理连接 所有本地网本地呼叫信令均跨越两个自治域 长途呼叫信令不跨域 SS承载方案二 SS只接CN2 SS SHLR MRS SG 三层交换机 SS SHLR MRS SG TG汇接局 省会城市 地市 城域VPN 地市软交换VPN归属某城域VPN AG 本地网SS CN2 软交换信令流 物理连接 大区SS TG汇接局 城域VPN AG AG 直连SS的本地网本地 长途呼叫信令均不跨域 无直连SS的本地网本地跨越三个自治域 长途呼叫信令跨越三个自治域 SS承载方案三 SS只接城域网 SS SHLR MRS SG 三层交换机 SS承载方案总结 原则 以信令流跨域段最少为优选方案 这样能最大程度减少链路故障后的恢复时间双挂方案 综合收敛情况最佳单挂CN2 所有本地网之间 本地网内信令流均跨域单挂城域网 非本城域网覆盖范围内的本地网须跨接三个域 长途业务信令流须跨接三个自治域 建议选择双挂方案 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案IP专网方案和IP城域网方案比较IP专网 IP城域网改造方案SS的承载方案AG承载方案本地网软交换承载方案指引城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案本地网软交换承载方案指引 IP承载网的性能保证 AG承载方式 一 CE L3交换机 部署在SR侧 为多个AG共用 P SR1 城域骨干网 PE AG CE1 SR2 P VRRP CE2 AG 主要故障点及其故障恢复时间 AG到CE之间的链路故障AG进行主备端口倒换 故障保护时间为几百毫秒 CE故障备用CE升为VRRP主用 VRRP到换时间默认为3秒 可缩短至150毫秒 其他故障 CE与SR的链路故障CE与SR同机房 尾纤连接 故障率很低 SR设备故障 设备本身故障率较低 P SR1 城域骨干网 AG L3交换机 P 单点故障点无法保护 AG承载方式 二 单上联SR SR侧部署L3交换机 汇聚多个AG流量 节省SR端口 AG AG P SR1 PE SR2 P VRRP BFD MSTP SDH MSTP SDH MSTP STM1 MSTP MSTP AG承载方式 三 通过MSTP环双上联城域SR SR之间运行VRRP BFD 主要故障点及其故障恢复时间 环链路故障利用MSTP本身的环保护机制 可达到50毫秒保护级别其他故障 MSTP设备与PE之间的链路故障两者同局址 之间的链路为尾纤连接 故障率较小 SR设备设备本身故障率较低 利用VRRP进行冗余保护 城域骨干网 实施建议 综合考虑投资成本及AG的重要程度 结合城域网的承载能力 进一步明确了软交换AG的承载原则 对于5000线以上或重要客户的AG 可采用双上联保护方案 其它AG宜采用单挂方式 不进行链路保护 在城域网具备QOS能力及MPLSVPN能力的地区 对需要双上联保护的AG 可在SR侧部署三层交换机 为多个AG共用 AG通过三层交换机双上联至SR 三层交换机之间运行VRRP 为了提高检测速度 可优选具备BFD功能的三层交换机 对于MSTP资源丰富的地区 也可通过城域MSTP环双接SR 在SR间运行VRRP 实现高可靠性的链路保护 在尚不具备VPN能力的小型城域网 AG可通过适当的方式直接接入CN2PE 对于已建设软交换IP承载专网的地区 应随着城域网优化改造及与CN2对接工作的逐步推进 将软交换业务转由城域网和CN2来承载 新增的AG优先接入城域网SR 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案IP专网方案和IP城域网方案比较IP专网 IP城域网改造方案SS的承载方案AG承载方案本地网软交换承载方案指引城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案本地网软交换承载方案指引 IP承载网的性能保证 本地网软交换承载方案指引 根据CN2PE和SS的设置情况 可将本地网分为以下几个场景 注1 本地网无SS即为 大区制 本地网有SS即为 本地网制 业务平台 SHLR 网管 A局址核心交换层 SS MRS SS B局址核心交换层 MRS TG TG TG TG IP城域网 AG及其它接入设备 TDM连接线 IP连接线 SS SS SG SG 省内 关口局 TG AG等设备经城域网中的宽带接入网或专线方式连至城域网PE LS LS LS LS LS LS CN2 场景一 本地网有SS和CN2PE CN2PE 城域网SR SS等设备同时连接CN2和城域网PE 业务平台 SHLR 网管 核心交换层 SS MRS SS TG CN2软交换VPN AG及其它接入设备 SG 本地网没有SS是指SS按大区部署城域网A是大区中心 城域网B是大区内非中心本地网 CN2PE IP城域网A IP城域网B AG及其它接入设备 TG AG及其它接入设备通过宽带接入网 光纤直连或MSTP直接接入城域网PE TG TG 场景二 本地网没有SS 有CN2PE 城域PE PE ASBR 场景三方案建议 对于本地网内无CN2PE又无SS的情况 将该本地网按网络发展指导意见 与相邻或省会本地网组成一个大城域网 TG AG及其它接入设备通过宽带接入网 光纤直连或MSTP直接接入大城域网PE 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案 IP承载网的性能保证 CN2 PE1 PE2 CN2 PE ASBR1 PE ASBR2 骨干ASBR 城域网出口ASBR路由器 城域网L3VPN 软交换L3VPN 大区SS V TG V TG PE ASBR PE ASBR NGN 3G链路 其他VPN共用链路 VPN对接网络拓扑 SS SHLR SG 城域网PE VPN跨域方式比较 结论 考虑到NGN 3G地址规划具备较高的可聚合性 不会频繁变动 且只有几个VPN 不存在扩展性方面的问题 因此optionA的优势明显 建议采用该跨域方式 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 DC1层面软交换承载方案省内软交换承载方案城域网 CN2软交换VPN对接方案公众用户接入方案 IP承载网的性能保证 DSLAM 园区交换机 RPR MSTP SDH 城域骨干网 BRAS SR PE 软交换CE 软终端用户 以太汇聚网 为软终端用户分配高优先级 SS SG AG TG应用服务器等 如本地软交换业务对安全有较高要求 将SS SG AG TG置于一个VPN中时 公众用户IAD和软终端可通过BAC再访问SS AG和TG等 散户IAD 分配专用VLAN 可提供高优先级 IP可达 非中国电信用户 大客户IAD 大客户以独立专线接入或跟随已有数据专线接入 分配单独VLAN接入VPN AG 公众BAC 核心路由器 VPNsite VPNsite 公众用户IAD和软终端的接入 信令流 媒体流 大客户BAC BAC设备类比于国际电信界通称的SBC 业务边界控制器 设备 对于非信任型终端 为了安全考虑 让其信令和媒体流都通过BAC 而对于信任型客户终端 在媒体流具备直接访问情况下 只有信令流通过BAC 其媒体流直接接入城域网设备 SR PE 在BAC上应可设置不同的作用域 对于不同作用域实施不同的策略 释放或者控制 释放方式允许主被叫IP路径中无NAT设备时信令流经过BAC 媒体流不经过BAC 控制方式要求主被叫的信令 媒体流都必须经过BAC 不论主被叫IP路径有无NAT设备 另外 对于主被叫位于不同BAC下的情况 目前只能采用控制方式 采用释放方式需要扩展协议 因此 在BAC上 可以对于非信任型终端设置控制作用域 而对于信任型客户终端接入 设置释放作用域 BAC功能要求 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 3G承载网的总体设计原则3G核心网设备的承载方案3G接入网设备承载方案3GPS业务接入互联网的考虑3G承载网的演进思路 IP承载网的性能保证 3G承载网的总体架构 R4 三种3G制式的主要区别在于空口部分 其承载方案基本相同 本方案以WCDMA为基础进行说明 主要研究R4的承载 并考虑向R5的演进 ATM IP 对于信令部分 除了MGW与MSCServer之间的H 248采用IP承载外 其余均由TDM承载 MSCServer分为汇接层和城域层 其中 汇接层的T MSCServer不带用户 只负责跨省呼叫的信令转接 与城域层的MSCServer之间的BICC信令通过ATM承载 对于媒体部分 基于IP组网可实现承载面MGW的完全扁平化 无需分级 3G部署初期 核心设备直接接入CN2 以简化网络层次 并采用双挂CN2PE方式实现冗余保护 3G部署中后期 随着用户量的增加和城域网优化改造的完成 本地核心设备可由城域网来承载 并部署跨域VPN方式 OptionA 3G站点内部 可利用MGW的ATM交换功能做内部的ATM流量转接 以及站点之间RNC互联的远程转接 3G承载网的总体设计原则 1 3G的IP承载网采用私网地址 VPN逻辑隔离的方式 3G承载网共设置5个独立网络 3GCS VPN 3GPS VPN 3GBilling VPN 3GO M VPN 3GSSN VPN 3G自营业务平台直接接入3GPSVPN 并通过防火墙进行适当安全隔离 3G合营业务平台置于外部VPN 通过GGSN互联 并在GGSN前放置防火墙保证GGSN安全 3G可与NGN 大客户VPN等共用PE 3G业务设备通过CE接入 考虑到3G业务一定时期内仍以CS话音业务为主 PS业务量相对较小 且CN2PE具备提供多业务等级和流量管理的能力 因此 CS和PS不必接入不同的PE 但要通过VPN进行逻辑分离 对于3G接入设备 初期利用SDH等传输资源来承载 接入IP化以后 可逐步转由具有高可靠性的宽带接入网承载 3G承载网的总体设计原则 2 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 3G承载网的总体设计原则3G核心网设备的承载方案3G接入网设备承载方案3GPS业务接入互联网的考虑3G承载网的演进思路 IP承载网的性能保证 核心设备承载方案 P CN2 MSCServer1 GGSN1 CE1 P Site1 VRRP PE1 PE2 VRRP Site2 CE2 CE3 CE4 MSCServer2 GGSN2 GE GE GE GE SGSN MGW 方式一 双局址双PE 同局址的两个CE设备之间通过VRRP方式互为备份 核心设备承载方案 方式二 单局址双PE P CN2 P PE1 PE2 MSCServer1 GGSN1 CE1 Site CE2 VRRP MSCServer2 GGSN2 同局址的两个CE设备之间通过VRRP方式互为备份 MGW SGSN 核心设备承载总结 3G部署初期 省内集中设置一 两对MSCServer GGSN MGW SGSN分散到各本地网 为了保证业务承载的高可靠性 3G核心设备可通过CE上联双PE CE之间运行VRRP实现冗余保护 VRRP周期可适当调小 有条件的地区可为MSCServer设置双局址 虽然有些SGSN GGSN具备一定的路由功能 但路由功能较弱 不建议采用直连方式 3G部署中后期 本地的3G流量可在城域网内部承载 以减轻CN2的负荷 早期部署的本地设备与新增的3G设备一起均接入城域网SR 各地的城域网与CN2共同形成跨域的3G承载网 城域网与CN2的3GVPN的对接方式与软交换相同 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 3G承载网的总体设计原则3G核心网设备的承载方案3G接入网设备承载方案RNC到核心网侧的承载NodeB到RNC的承载3GPS业务接入互联网的考虑3G承载网的演进思路 IP承载网的性能保证 RNC到核心网侧的承载方案 利用SDH透传 依托传输资源 部署简单 便于向未来的演进 RNC SDH SDH SDH SDH MGW SGSN RNC STM4 STM16 ATMSTM 1 STM1 ATMSTM 1 3G接入网设备的承载方案 NodeB侧的传输带宽估计R4下 NodeB的lub接口一般采用N E1IMA接口 每个基站出4个E1即可满足要求 RNC一般采信道化STM 1或ATMSTM 1接口 如果采用HubNodeB方式汇聚多个NodeB节点 则HubNodeB与核心网网元之间一般采用STM 1连接 与下层NodeB之间采用E1连接 R5下 NodeB和RNC将提供FE GE接口 NodeB到RNC的承载方式R4下 NodeB到RNC之间的接口基于ATM从实际网络情况出发 纯ATM网络承载的方式不建议采用 应利用SDH或MSTP网络承载关键问题在于如何终结ATM信元 在哪里终结ATM信元需充分考虑向IPRAN平滑过渡 NodeB到RNC的承载方式 方式一 SDH透传 NodeB到RNC的承载方式 方式二 SDH透传 HubNodeBATM汇聚 RNC HUBNodeB SDH STM4 STM16 ATMSTM 1 SDH SDH SDH ATMSTM 1 NodeB到RNC的承载方式 方式三 SDH透传 ATM交换机汇聚 NodeB的上连方式总结 可有效利用现有ATM资源 但不新增投资 SDH传输可以多利用信道化STM 1或Hub NodeB进行有效汇聚 建议普遍采用SDH透传 基于TDM透传的MSTP方式 且RNC侧采用信道化STM 1接口 该方式对现有城域SDH传输网改动较小 无需部署ATM交换机等附加设备 建设周期短 便于迅速开展3G 风险最小 在北方或其他传输资源相对匮乏的地区 可多采用SDH透传 HubNodeBATM汇聚方式 以节约传输投资 在ATM资源丰富的地区 以及在RNC端口支撑能力不强或RNC不具有ATM交换能力的情况下 可考虑采用SDH透传 ATM交换机汇聚 以节省RNC端口 节约传输资源 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 3G承载网的总体设计原则3G核心网设备的承载方案3G接入网设备承载方案3GPS业务接入互联网的考虑3G承载网的演进思路 IP承载网的性能保证 3GPS业务接入互联网的考虑 1 GGSN的Gi接口接入城域网SR 通过城域网到CN2和ChinaNET的出口连接互联网 在出口路由器分流 区分高质量和尽力而为的互联网业务 从安全性的角度 需对Gi接口进行保护 如设置防火墙等 防止外部非授权访问和DDOS攻击对3G业务网络安全域的影响 CN2 Gi Gi 防火墙 防火墙 3GPSVPN GGSN GGSN Gn Gn SGSN SR SR SGSN 出口路由器 3GPS业务接入互联网的考虑 2 GGSN的Gi接口直接分别接入CN2和ChinaNET 区分高质量和尽力而为的互联网业务 CN2 Gi Gi 防火墙 防火墙 3GPSVPN GGSN GGSN Gn Gn SGSN SGSN 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 3G承载网的总体设计原则3G核心网设备的承载方案3G接入网设备承载方案3GPS业务接入互联网的考虑3G承载网的演进思路 IP承载网的性能保证 3G承载网的演进思路 R4向R5的演进主要体现在接入IP化和IMS的引入上 相应地 对承载网的要求体现为 NodeB RNC MGW之间由ATM承载转为IP承载 NodeB可利用高可靠的宽带接入网 如电信级以太网等接入RNC IMS的承载 可将IMS业务设备划在一个独立的VPN内 与R4CS和NGN在一定时期内共存 向R6的演进主要为业务层的变化 对承载没有特别的要求 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 QoS保证可靠性保证 IP承载网的性能保证 软交换和3G业务对IP承载网的要求 IP承载网QoS指标分解 端到端网络性能需求指标分解 最高QoS等级 IP承载网 CN2 IP城域网 可达到的QoS指标 端到端网络性能需求指标 最低QoS等级 注 1 IP城域网指标包括城域骨干网和宽带接入网 从E界面到U界面 包含xDSL和LAN用户的接入线缆 2 CPE和用户终端指标包括CPE和用户终端 包括PC 电话等 的网络 设备和应用 包括编解码等 时延 3 上述性能参数 采用以1500字节长度测试包 每5分钟进行一轮抽样测试的方法 对该轮测试中所有单个测试值 不少于1000个 进行平均 获得该轮测试结果 IP承载网 CN2 IP城域网 可达到的QoS指标 核心承载网QoS保证策略 软交换和3G业务通过CN2MPLSVPN承载 QoS保证与CN2的QoS保证策略一致 以链路轻载方式为主 区分服务 DiffServ 为辅来实现业务质量保证 软交换和3G业务与CN2业务划分的对应关系 提纲 软交换承载方案 3G承载方案探讨 QoS保证可靠性保证 IP承载网的性能保证 IP承载网的可靠性需求分析 软交换和3G业务的可靠性要求主要体现在语音和信令对IP承载网的要求 总的来看 承载网络对各种故障的保护时间应至少达到10秒以内 尽量达到3秒以内 3G的IP承载网的故障保护机制 MGW PE2 PE1 1 CN2 城域网 MSCServer1 MSCServer2 2 3 4 SGSN PE3 PE4 3G设备接入段故障3G设备至CE段的链路中断CE故障CE到PE的链路故障IP核心承载网故障CN2和城域网的域内及跨域的各种链路和节点故障 接入段故障保护机制分析 软交换和3G业务设备至CE段的链路中断业务设备检测到故障 进行主备端口倒换 切换至备用链路 故障保护时间 小于1s 主要体现为3G设备的故障检测 主备端口倒换 MAC表更新的时间CE故障业务设备检测到故障 启用备用端口 备用链路UP 备用CE检测到主用CE故障 进行VRRP倒换 升为主用 上行流量恢复 CE将路由向外发布 路由收敛 下行流量恢复 故障保护时间 5秒以内 如果将VRRP检测时间从默认的3秒调整到100毫

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