华北石油宽带城域网向IP承载网的演进.doc

华北石油宽带城域网向IP承载网的演进徐 辉 郑雨林 王凤菊 华北石油通信公司目前，华北石油通信公司已经建成以油田基地任丘为中心，霸州、万庄、河间、辛集矿区为骨干节点的吉比特核心网，承载了4万宽带用户，骨干节点均具有ADSL、以太网、专线等全业务本地接入的能力，与中国电信、中国移动的BGP出口带宽已达1.4 Gbit/s，宽带网络已经初具规模。随着技术发展与数字油田业务的融合，华北石油通信公司适时提出了建设华北石油IP承载网的要求。1 目前宽带城域网存在的问题 （1）容错、冗余能力差现有的长途光缆资源网络结构简单，几乎没有冗余保护措施，这样的网络不能满足今后的语音、视频等业务的需要，而电信级保护均要求在50 ms内完成电路切换才能保障语音、视频等业务不受影响。目前与这一指标的差距仍然很远。 （2）IP地址资源不足 华北石油通信公司可使用的IP地址128C，即32 768个，已分配使用接近一半，基本可以满足ADSL、以太接入业务的需要，但考虑到专线业务和增值内容业务需要占用越来越多的IP地址，特别是今后IP承载网承载数字电视、语音类业务及视频类业务等，现有的地址数量是远远不够的。虽然通过努力华北石油通信公司从全球已枯竭的IPv4地址中又申请到了4B即1024C共262 144个地址，但仍然不能满足需要。 （3）网络安全性能差 原有的宽带网业务单一，安全措施仅仅能满足计费、网站等关键服务的要求。作为IP承载网，一方面要求对各业务全面考虑，包括业务从建立到完成全过程的安全措施；另一方面，必须考虑业务之间的区分、隔离、保护。这些在现有单一业务的宽带城域网上是没有考虑的。 （4）网络带宽不足目前建成的宽带城域网骨干带宽 1 Gbit/s，即任丘万庄、任丘霸州、任丘河间、任丘辛集之间的带宽为1 Gbit/ s。就互联网业务本身而言，1 Gbit/s带宽已是捉襟见肘，如果在此基础网上承载其他业务，带宽是必须要解决的问题。现有骨干网络的基础比较好，具备平滑升级到10 Gbit/s的能力。 （5）网管能力不足作为承载网应具备强大的网管能力，包括系统分析、告警处理、资源调配等功能。2 IP城域网建设和发展思路随着数字化油田进程的加快，目前的宽带城域网很难满足今后一段时期的需求，针对目前网络存在的问题，在规划IP承载网的建设时必须从5个方面着手。 （1）容错和冗余在现有条件的基础上，主要从3个方面来考虑冗余和容错。1）从骨干网络的结构着手，将现在不具备冗余能力的星型网络结构，通过增加骨干网电路将其改造为接近于全互联的网状网结构，在动态路由协议的支持下使网络在结构上获得容错和冗余能力，即开通霸州万庄、万庄辛集、辛集河间、河间霸州的冗余备份电路，通过现有网络采用的EIGRP路由协议，动态分配负载，达到秒级的冗余保护能力。2）将骨干节点的单台设备通过增加冗余设备的方式，使网络获得硬件设备方面的冗余保障。考虑到今后多业务对网络的压力和充分利用现有设备，增加的设备在处理能力和接口数量上都应该比现有设备有所提高。由于现有设备和路由协议均为Cisco的产品，所以新增设备也为Cisco的相关产品，并使用HSRP获得路由器级别冗余能力。3）从提高链路冗余保护的角度着手，将现有没有保护的链路割接到具备环路保护能力的SDH电路上，获得小于50 ms的电路保护能力。 （2）IP地址资源对于IP地址资源，应站在全局高度统一考虑，对于在今后业务中必须使用公网IPv4地址的要合理分配，对于数字电视这类使用IPv6地址代价大的业务，要充分使用IPv4保留的地址空间。华北石油通信公司的数字电视系统有近20万的用户，考虑启用10.0.0.0段保留地址，按照地理分布和用户划分，并在现有的网络结构中采用OSPF路由协议，达到一张二层网络承载多张业务网的目标。 （3）网络安全由于承载互联网，网络安全应从多角度考虑。1）通过IP地址的有效管理和规划，综合采用VLAN、隧道等技术将不同业务使用不同类型的IP地址和相对应的路由协议，不同路由协议间按照不进行路由重分布的原则，达到网络隔离的目的。2）从业务网的角度，根据不同网络的特点引入入侵检测、防火墙等主动和被动安全设备，达到保护网络和关键业务的目的。3）引入VPN隧道，进一步解决好不同业务网之间受控互联的问题。4）对操作人员和终端也按照业务网那样严格区分，防止交叉。 （4）网络带宽随着科技进步和油田数字化进程的深入，越来越多的音视频业务需要在城域网上开展，因此网络的带宽资源严重不足。在仅承载互联网业务的情况下，骨干网带宽占用率在65.7%左右，核心设备的CPU使用率在48.3%左右。经过测算，在使用多播和接入网络优化等措施的基础上，将带宽扩容到10 Gbit/s能够满足近期的发展需要。一段时期内,今后业务的发展可以通过增加接口和电路来完成扩容。由于原来华北石油通信公司主要设备使用的是Cisco6500和Cisco4500系列交换机，所以就以Cisco6500作为扩容机型，原有设备通过升级引擎、增加业务板的形式扩容升级，和新增设备共同构建双机系统，同时增加一套综合网管系统管理网络设备。 （5）接入层的网络保护与资源复用华北石油接入网络的安全性、稳定性一直处于被忽略的位置，虽然它处于用户至骨干网络部分，非常重要，但由于设备比较单一，规模比较小，所以接入网络采用了简单直联的方法，将DSLAM等设备直接接到BRAS实现接入。随着用户规模的增加，对于任丘地区而言，接入网的复杂程度和规模都在日益增大，对光纤资源的占用率也愈来愈高，考虑到今后多业务承载的要求，任丘地区基于RPR（弹性分组环）、MPLS技术构建接入环网，具备支持10 Gbit/s、50 ms电路保护功能，并应用MAC in MAC技术 和VLAN in VLAN 技术承载今后大容量的二层交换，为IP承载网打下坚实的二层接入基础。建设完成后的华北石油IP城域网结构如图1所示。3 结束语华北石油宽带城域网向IP承载网的演进是分段、分期并结合承载业务分步进行和过渡的，通过用户设备、接入网、核心网的配合，从MAC地址到VLAN、IP等多个层面实现