【《IP城域网BRAS的发展历程及面临的问题概述》5100字】

第1章绪论iIP城域网BRAS的发展历程及面临的问题概述目录TOC\o"1-3"\h\u25614IP城域网BRAS的发展历程及面临的问题概述 1191341.1城域网BRAS的发展历程 1318551.1.1IP城域网 158351.1.2BRAS的发展历程 3223651.2城域网BRAS面临的问题分析 4196901.2.1成本投入问题 4214771.2.2业务发展及维护问题 4城域网BRAS的发展历程IP城域网城域网是从局域网概念引申得出，为了满足一个地区网络链接需求而建立的一种网络结构，英文简称为MAN，国内三大运营商都使用三层构架网络来完成IP城域网的建设，以核心路由器和汇聚交换机为代表的多种数据设备承担三层架构网络的日常运营。直接与客户连接，为个人信息用户和企业管理用户可以提供语音通信、视频、数据交换等多种综合经济业务，完成到互联网骨干网中的信息传递任务。由于Qos保障技术的存在，IP城域网能够更高的防范网络攻击，并且具备稳定性，能够满足安全运行的需求，借助于维护管理工具可以快捷的对其进行维修与调整，即便是出现了故障也能够快速的完成诊断，从而最大程度降低因为故障而产生的影响。网络具有可管理、业务可管理的特点，并根据业务服务的级别分别提供相应的安全性和服务质量。下图展示的是城域网中需要使用的数据设备以及不同设备之间应该以何种连接关系开展工作：图3-1城域网组网如上图所示，各层设备的上联链路基本上统一采用双上联聚合链路的连接方式，这样的组网模式保证了网络运行的安全性。数组用户线路接入复用器已经逐步退出人们的视野，这种技术使用普通用户的家庭电话线路为基础，随着技术的发展，用户最大宽带限度不断提升，因此这一方式已经不再使用。三大运营生提供的城域网均具备以下三层结构：（1）核心层：这层结构是整个城域网能够运行的核心基础，而IP城域网内存在的多个骨干网以及城域网之间的互联功能均由这层结构完成。业务的分流责任也由这一结构承担，城域核心路由器CR的存在可以保证对业务流量转发的高速需求，将本地存在的多种业务完成互联，对整个城域网提供Qos保障，从而让城域网能够多层次，高效率，更便捷的完成不同种类业务开展，而路由控制策略这一复杂系统也存在于核心层结构中。（2）业务控制层：借助于业务控制层，所有的城域网用户与参与者都可以将自己的业务接入到互联网中，由于BRAS设备以及SR设备的存在，业务控制层能够完成用户权限管理以及宽带调整等工作需求，维护城域网安全运行保证，并且可以根据城域网发展需求不断加入新的功能。随着技术的发展近些年宽带接入服务器与业务路由器结构逐步融合，很多新型城域网服务器都已经接入了MES。（3）汇聚层：BRAS以及SR之所以能够与各种不同的宽带设备链接就是因为汇聚层的存在，汇聚交换机和OLT为代表的基础工作承担设备均在汇聚层中存在，借助于汇聚交换机，OLT设备的链路收敛可以顺利运行，从而让城域网能够维持长期得稳定发展。BRAS的发展历程在上文中提到的BRAS全称是宽带远程接入服务器，通常情况下在业务控制层中引入这一设备，这一接入网关是近些年随着互联网技术提升以及宽带网络普及而逐步发展出现的，城域网中所有的宽带用户为了获取互联网服务而产生的，接入以及控制等需求，都可以通过BRAS完成，管理用户信息并完成计费过程。因为要为最基层的宽带用户提供网络接入业务因此其位置位于网络边缘上。汇聚宽带用户的业务需求并将运营商提供的业务转发给用户，随着技术的提升BRAS的传输容量不断提升，城域网的宽带利用率也不断增长，因此可以说如果不存在BRAS就无法完成宽带接入网以及骨干网之间的互联。BRAS设备的发展主要经历了三个阶段。1999年开始BRAS设备正式出现，直到2002年之前其都处于第一阶段发展中，最早的BRAS以ATM技术为基础，通过PPPoE拨号形式，Xdsl用户可以完成自己与宽带互联网的链接，此时BRAS仅仅能够完成对用户身份的认证以及用户计费功能，因此为了提升地址的利用率的同时，运营商为了降低自己的投资成本以及运营成本都会通过集中仿制的形式对这一阶段的设备进行管理。这是因为ATM设备不仅仅需要专门的技术人员负责维护，还需要支出很高的成本完成技术运营。从2002年开始TCP/ip技术开始逐步普及，很多运营商为了降低投资成本与技术要求，逐步将ATM技术去除，这一阶段的BRAS设备外观通常呈现盒式，随着运营成本的降低，BRAS设备引入了以太网接口并能够给用户带来更优质的联网体验。第三阶段就是以分布式硬件转发为基础的BRAS设备，也就是现在运营商使用的机架式BRAS设备，由于已经有专门的转发芯片在单槽位板卡上运行，因此单机设备处理效率相较于前两个阶段具备了更明显的提升，能顾满足更多拓展需求，根据用户对于宽带速率的需求不同能够提供多种不同类型的接口。经过长时间的发展，QoS机制已经发展成熟，因此无论是运营商想要对运营模式怎样调整或者指定怎样的新业务都能够满足，在日常运营过程中,QoS机制的存在可以让多种不同类型的业务同事平稳运行。这种高效率的互联网处理机制有效地降低运营商在建设互联网业务时所需要消耗的成本以及日常运营中需要支出的资金与人力资源。城域网BRAS面临的问题分析成本投入问题通信行业的产品开发要求严格的标准、协议一致性、高的质量标准，一般由专门的企业进行开发，而专业企业的开发会大量使用专用硬件，想要提供新的网络服务，开展新的网络业务以满足用户的更高需求，运营商及必须持续购买专用硬件从而维持网络业务数量。（1）资金成本（CapEx）增加通常情况下运营商会使用中兴M6000或者华为ME60作为BRAS设备，想要满足高效运营效率企业必须合理选择BRAS设备，市场上存在的众多BRAS设备最低也需要花费60万以上，有些质量较高的设备甚至要花费80万以上。不同的厂家根据带宽和性能的要求所需要的专用硬件不同，除在实际的运营过程中所需的硬件以外，运营商还会在节假日及重大事件的重保时期，为不同厂家提供的不同专用硬件准备专门的存放空间、电力供应，导致资金成本不断的增加。（2）运营成本（OpEx）增加随着移动互联网的普及我国的互联网规模不断扩张，因此运营商为了满足不同领域内用户的需求也在不断推出新的互联网业务，互联网用户介入数量以及业务数量的增加让城域网设备长期面临扩容压力。同时，新的城域网设备上架使用需要配备专用的系统和专门的人员来维护，而运营商部门层级较多，流程对接慢，例如某运营商384名运维人员维护1万台设备，而某网络公司249名运维人员维护100万台设备，导致运营成本的不断增加。（3）运营收入降低由于技术和服务的创新，专用硬件的生命周期越来越短，新业务在开通的过程中需要端到端详细的网络规划，工程需要消耗很长时间才能上线测试，会让用户感觉明显的不方便，最终影响到自己的运营收入。业务发展及维护问题IP城域网目前主要承载的业务有：宽带业务、WLAN业务、专线业务、IPTV业务、移动互联网业务、软交换/IMS业务和IDC业务等。其中：（1）通过宽带接入网完成的业务有常见的家庭用户网络业务，互联网专线业务以及近几年成为热点的WLAN业务，这些业务首先在二层的汇聚交换机处进行汇聚处理，之后由汇聚交换机传递给BRAS设备，借助于BRAS设备完成于城域网核心业务的练习，从而上传新业务或者下载已有业务。（2）通过宽带接入网完成用户与城域网互联的业务时IPTV业务，借助于二层中的汇聚交换机这些业务将首先完成汇聚过程，之后BRAS设备将接收到这些互联业务需求，内容分发网络在建设过程中也采用三级架构形式，第一级是城域网的省中心，第二级是城域网区域中心，第三级是城域网边缘中心，其中城域网省中心通过IP承载网完成直播业务需求，而城域网区域中心则负责组播业务需求，借助于省网，各城市的点播业务都可以通过CDN满足。对于维护人员来说，目前业务维护管理出现的问题有：（1）业务接入控制层需要支持各种协议，例如：静态路由、OSPF、ISIS、BGP、MPLS、BFD等，此外，还有一些协议有一些厂家的扩展，这就使得同厂家的设备只能匹配同厂家的配件，而无法与其他厂家进行耦合，导致网络运行维护复杂，同时城域网接入层业务的复杂性和高并发会话，对接入BRAS设备的要求也在逐步提升，这就对运维人员的要求提高，需要掌握不同厂家的不同操作界面。以某县区的城域网为例，当前组网中配备有两台BRAS设备，分别为爱立信SE1200和中兴M6000。当前情况是发现大量的拨号用户无法上网，拨号提示错误678或691。此时分别登陆两台BRAS查看当前告警信息，发现90%以上的拨号到SE1200上，导致SE1200地址池耗尽，而M6000设备大约只有6000用户（平时大约有16000左右），此时怀疑M6000设备出现问题。登陆M6000设备查看告警信息，显示M6000设备0号槽位单板CPU利用率达到100%，且业务接口有大量的pppoe-session和pppoe-disc报文上送CPU处理，为了验证，进一步观察最终确认，cpu的利用效率确实达到了完全利用这一目标。此时，可以初步判断0槽线卡CPU利用率100%是由于收到大量的拨号请求，为了尽快恢复业务并证实推测，查看接口简要信息，了解业务接入的物理端口下逻辑端口分布情况。确定故障原因后，迅速将业务接口下的所有逻辑端口关闭，观察到cpu利用率恢复到正常范围。随后再依次打开业务接口下的所有逻辑端口，使拨号用户分批拨号上线，所有逻辑端口打开后，观察30分钟左右，拨号用户数量恢复到正常值，单板cpu利用率正常，业务恢复。在查找M6000故障原因的同时为应对用户拨号请求，需紧急扩容SE1200地址池，但由于大量拨号请求占用了SE1200的CPU资源，使得SE1200登陆后操作难以进行，待拨号请求略有下降后紧急扩容共计10240个地址池。随着用户数量的提升，原本通畅的优先级队列随着上线操作以及下线操作的频繁出现而变得拥塞，大量协议文无法处理导致LDP、BGP协议报文交互过程被限制，CPU占用率长期过高。单板无法正常工作，而用户大量下线原因无从查起，为排除硬件问题，对单板进行更换。（2）之所以会在城域网中引入VLAN，就是为了满足接入用户广播域隔离这一需求能够实现。标准的VLAN的数量仅仅只有4096个，限制了网络的接入规模，比如一个用户可能会涉及多种业务的接入，不同的业务需要通过不同的VLAN来区分，此时，多个VLAN业务会被一个普通用户就可能会同时占用，导致网络管理嫩度提升，网络部署合理性受到影响，很多运营商将QinQ技术引入到自己的城域网中，有效地拓展了VlAN数量，现在的城域网VLAN数量都能够达到4096*4096个这一标准，但是随着互联网业务种类以及数量的增加，资源问题仍旧明显存在。用户数量的不断增加，例如某高校招生规模扩大，宽带拨号地址池资源不足，需在上联的BRAS设备中重新对domain域进行划分，在运营商的网络中，上层设备和接入设备往往分属于不同的人员来进行维护，这就需要不同部门与工程师之间相互沟通，确定时间统一操作，增加了运维工作量，划配置了维护的难度都大大增加。（3）随着技术的发展，传统的固网语音业务逐步被用户抛弃，而以视频会议，实时网络通话为代表的IPTV新业务逐步推广。在运营商网络中，一个新业务的开通需要提前与厂家工程师沟通，规划详细的端到端的网络拓扑，当前的城域网提供的网络服务，都是基于其现有的硬件设备，而新业务的开通就需要在原有设备基础之上，更换或采购新型配套设备，成本高，投资大，一旦用户不再使用，就会对运营商造成巨大的经济损失。对于新业务如IPTV对BRAS设备的要求，需在运行过程中及时发现问题并解决。以某市的IP城域网IPTV地址吊死故障为例。很多Iptv用户表示自己的机顶盒出现了无法获取IP地址这一问题，经过排查最终发现是其中一台BRAS设备出现了DHCPServer相关的错误，在维修人员恢复了DHCPServer问题之后，大部分用户反馈无法获取IP地址这一问题得到了解决，但是仍旧有少量用户表示这一问题依然存在。首先登陆故障用户所在的BRAS设备，查看IPTV地址池占用率不足50%，排除无空闲地址可分配的可能。在联系到这些存在故障用户之后，使用BRAS设备查看通过构通获取到的用户机顶盒MAC地址，但是ping不能正常通信，在连接机顶盒之后，用户的显示器显是错误代码10071，这一现象说明用户的机顶盒无法完成IP地址获取这一步骤，因此无法观看正常的IPTV业务。此时怀疑地址吊死，尝试在BRAS上强行将机顶盒下线，机顶盒下线后重新获取IP地址，可ping通，回访用户IPTV业务恢复。经查询，在BRAS设备上未配置对IPTV机顶盒自动获取地址的检测，造成机顶盒异常下线后，IP地址在BRAS吊死。因此需要在BRAS设备上增加命令对机顶盒在线情况进行检测，每60秒检测一次，机顶盒三次不回复则将该地址踢下线，如出现机顶盒异常掉线的情况，不会引起在BRAS上吊死而无法重新获取地址的情况。（4）传统的BRAS从结构上讲属于专用网络设备，具备硬件系统的同时存在完整的软件系统，因此城域网的发展因为传统BRAS设备上存在