如今的上海局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)已發(fā)展成為覆蓋管內(nèi)所有車站及站段機(jī)關(guān)的一張結(jié)構(gòu)分明、組網(wǎng)靈活、高效傳送、安全可靠性較高的大型數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀通信論文。

　　摘要：介紹上海鐵路局IP數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用現(xiàn)狀，并對新建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)后的既有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作進(jìn)行說明，對新網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分層PE、ISIS協(xié)議重新規(guī)劃進(jìn)行解釋，彰顯對既有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的重要性。

　　關(guān)鍵詞：IP數(shù)據(jù)通信網(wǎng);應(yīng)用現(xiàn)狀;網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

　　1引言

　　上海鐵路局地處東南沿海長江中下游地區(qū)，管轄地區(qū)、線路主要分布在安徽、江蘇、浙江和上海市，目前管內(nèi)客運專線運營里程居全路之首。2007年底，為滿足上海鐵路局新建工務(wù)段至車間可視會議系統(tǒng)對數(shù)據(jù)網(wǎng)的需求，組建了第一張覆蓋全局范圍的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，從此上海鐵路局的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)迎來了組網(wǎng)靈活、協(xié)議開放的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)時代。

　　2既有網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

　　2.1普速線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　全網(wǎng)采用中興公司產(chǎn)品，2007年底建成運行，網(wǎng)絡(luò)覆蓋二等以上車站，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為核心層、匯聚層、接入層。核心層路由器設(shè)在上海中山北路通信樓，采用2臺T128互為備份(以下簡稱CR1、CR2)，VRR(路由反射器)由2臺GER04路由器構(gòu)成;DR(匯聚層路由器)設(shè)在合肥、南京、杭州、徐州通信樓，均為2臺GER08路由器互為備份;二等以上車站通信樓設(shè)有1臺AR(接入層路由器)。

　　2.2客專線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　自2008年4月上海局第一條客專專線合寧客專線開通以來，合武客專、滬寧城際、京滬高鐵等客專相繼開通運營，這部分客專高鐵線所使用的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備主要為華為或華三公司產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為核心層、匯聚層、接入層。滬寧城際數(shù)據(jù)網(wǎng)在路局電調(diào)樓設(shè)有2臺NE80E互為備份的核心層路由器(以下簡稱CR01、CR02)，VRR為2臺NE40E構(gòu)成，2臺VRR為全局客專線數(shù)據(jù)網(wǎng)提供VPN路由反射，全局所有客專線數(shù)據(jù)網(wǎng)均以CR01、CR02作為核心層設(shè)備。各地DR匯聚層路由器分別采用2臺路由器互為備份，各車站通信機(jī)房均設(shè)有1臺AR。

　　2.3普速、客專線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)融合

　　2011年全局普速、客專線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行了整合，普速線CR1、CR2與CR01、CR02實現(xiàn)GE光互聯(lián)，互聯(lián)后普速線CR1、CR2降級為DR，至此全局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)整合為一張網(wǎng)，可實現(xiàn)普速線網(wǎng)元與客專線網(wǎng)元間的業(yè)務(wù)互通。上海局區(qū)域網(wǎng)目前承載有GPRS、SCADA、會議電視、紅外線、綜合視頻監(jiān)控等14種業(yè)務(wù)。

　　2.4全路骨干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建成

　　2015年全路骨干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建成。新建鐵路通信骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)能極大提高鐵路總公司與鐵路局間以及各鐵路局之間各種通信信息基礎(chǔ)平臺的傳送能力，保證鐵路行車調(diào)度指揮監(jiān)控、經(jīng)營管理和客貨營銷信息傳送暢通，其覆蓋范圍包括總公司和各鐵路局，是通信骨干網(wǎng)中重要的網(wǎng)絡(luò)。我局在客調(diào)樓、虹橋北附樓分別新設(shè)一套骨干接入、一套骨干轉(zhuǎn)發(fā)路由器，CR01、CR02分別采用10G光通道與骨干接入路由器采用BGP協(xié)議互聯(lián)，并向骨干網(wǎng)發(fā)送局內(nèi)部分VPN業(yè)務(wù)的匯總路由。根據(jù)全路IP數(shù)據(jù)通信網(wǎng)規(guī)劃，上海鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)劃分為一個獨立自治域，鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)以自治域為單位進(jìn)行管理，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間的互訪流量穿越骨干網(wǎng)絡(luò)。上海局區(qū)域數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與骨干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)互聯(lián)如圖1所示。

　　2.5既有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用技術(shù)介紹

　　2.5.1路由協(xié)議規(guī)劃上海局全網(wǎng)IGP協(xié)議為IS-IS，全網(wǎng)匯聚路由器與接入路由器均作為IS-ISlevel2路由器。VPN承載路由協(xié)議為MP-IBGP路由協(xié)議。上海鐵路局IP數(shù)據(jù)網(wǎng)AS號為65133。2.5.2IP地址規(guī)劃IP地址的合理分配是保證網(wǎng)絡(luò)順利運行和網(wǎng)絡(luò)資源有效利用的關(guān)鍵，應(yīng)該盡可能地利用申請到的地址空間，充分考慮到地址空間的合理使用，保證實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)地址分配和業(yè)務(wù)流量的合理分布。上海局管內(nèi)鐵路IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的IP地址規(guī)劃原則如下：唯一性：一個IP網(wǎng)絡(luò)中不能有兩個主機(jī)采用相同的IP地址。即使使用了支持地址重疊的MPLS/VPN技術(shù)，也盡量不要規(guī)劃為相同的地址。連續(xù)性：連續(xù)地址在層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中易于進(jìn)行路徑疊合，大大縮減路由表，提高路由算法的效率。擴(kuò)展性：地址分配在每一層次上都要留有余量，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展時能保證地址疊合所需的連續(xù)性。實意性：“望址生義”，好的IP地址規(guī)劃使每個地址具有實際含義，看到一個地址就可以大致判斷出該地址所屬的類型。2.5.3各網(wǎng)元互聯(lián)通道解決方案上海局IP數(shù)據(jù)網(wǎng)利用既有的沿線傳輸系統(tǒng)資源，以IPOVERSDH方式提供POS155M、FE100M通道實現(xiàn)異地網(wǎng)元互聯(lián)。各地區(qū)兩臺互為備份的DR采用GE端口互聯(lián)，并分別通過1個POS155M接口上聯(lián)至上海鐵路局核心路由器CR01或CR02。DR至AR間采用星型或環(huán)形連接，本站AR與相鄰站AR通過POS155M或FE100M通道互聯(lián)成環(huán)，環(huán)頭環(huán)尾AR與不同地區(qū)DR實現(xiàn)POS155M或FE100M通道互聯(lián)。

　　3既有普速線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)存在的缺陷

　　上海局普速線中興IP數(shù)據(jù)網(wǎng)承載已運行近10年之久，近年來部分路由器已出現(xiàn)嚴(yán)重老化跡象，多次發(fā)生大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中斷、單臺路由器無故宕機(jī)、告警失效等嚴(yán)重故障，對所承載業(yè)務(wù)的正常運用帶來了嚴(yán)重的安全隱患。既有普速線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)僅覆蓋部分二等及以上車站，目前承載了視頻監(jiān)控、視頻會議、5T等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著各單位信息化建設(shè)的開展，大量普速車站急需提供各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入能力，既有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力不足、互聯(lián)帶寬不足、未覆蓋到所有客貨車站的缺陷日益顯露，新建一套覆蓋所有普速車站以及運輸站段機(jī)關(guān)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)顯得十分緊迫。

　　4新建普速線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　上海局新建普速線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)由核心節(jié)點、匯聚節(jié)點和接入節(jié)點組成。核心節(jié)點：既有上海鐵路局核心路由器CR01或CR02。匯聚節(jié)點：匯聚節(jié)點主要負(fù)責(zé)對接入層業(yè)務(wù)的匯聚以及向核心層節(jié)點的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)置在承載業(yè)務(wù)量相對集中且配套機(jī)房、電源以及通信傳輸電路資源豐富的匯聚站點。新建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)匯聚節(jié)點設(shè)置在南京、合肥、杭州等地通信樓，每個匯聚點到核心路由器為2×10GE帶寬，同時既有客專線匯聚點擴(kuò)容到核心層路由器為1×10GE帶寬，每個匯聚節(jié)點設(shè)置2套匯聚路由器，采用光纖互聯(lián)。接入節(jié)點：各普速沿線各車站以及各運輸站段機(jī)關(guān)設(shè)置接入節(jié)點，配置2臺接入層路由器設(shè)備，構(gòu)建雙平面。每4～6個接入節(jié)點采用裸光纖GE光通道(或匯聚層傳輸系統(tǒng)提供的GE通道)環(huán)形雙歸連接至鄰近的匯聚節(jié)點路由器。

　　5既有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化工作

　　5.1ISIS協(xié)議重新規(guī)劃

　　隨著普速線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建成，上海局管內(nèi)CR、DR、AR數(shù)量已超過一千臺，之前全網(wǎng)路由器僅二百余臺，均配置為IS-ISlevel2路由器，但隨著路由器數(shù)量劇增，每臺路由器所學(xué)習(xí)到的IPV4路由信息將過于龐大，將無畏消耗部分底層路由器CPU與內(nèi)存資源，對路由器性能造成影響。基于以上考慮，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建成后，已對上海局既有數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)各DR設(shè)置為Level-1-2，AR設(shè)置為Level-1，CR設(shè)置為Level-2，這樣可以有效減少AR所學(xué)到的IPV4路由信息。

　　5.2MPLSIPVPN路由協(xié)議的分層

　　PE上海局既有數(shù)據(jù)網(wǎng)接入的各類業(yè)務(wù)均使用VPN承載，路由協(xié)議為BGP/MPLSIPVPN路由協(xié)議。兩臺VPN反射器與各個PE設(shè)備建立對等體關(guān)系，所有PE設(shè)備均不分等級為一種平面模型，對網(wǎng)絡(luò)中所有PE設(shè)備的性能要求相同。隨著基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)建成后的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)種類不斷增加，部署PE設(shè)備經(jīng)常會遇到接入能力或路由能力的擴(kuò)展性問題，從而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的性能和可擴(kuò)展性將受到影響，不利于大規(guī)模部署VPN。為解決可擴(kuò)展性問題，BGP/MPLSIPVPN必然要從平面模型轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幽Ｐ�，即配置分層VPN(HierarchyofVPN，簡稱HVPN)功能。分層VPN功能將PE的功能分布到多個PE設(shè)備上，多個PE承擔(dān)不同的角色，并形成層次結(jié)構(gòu)，共同完成一個PE的功能，因此，這種解決方案有時也被稱為分層PE，采用這種分層PE的MPLSIPVPN網(wǎng)絡(luò)成為HVPN網(wǎng)絡(luò)。在HVPN網(wǎng)絡(luò)中對處于較高層次的設(shè)備的路由能力和轉(zhuǎn)發(fā)性能要求較高而對其接入的能力要求較低;對處于較低層次的設(shè)備需要有較強(qiáng)的接入能力，但對路由能力和轉(zhuǎn)發(fā)性能要求較低。這樣可以使用不同類型的設(shè)備部署在不同層次的網(wǎng)絡(luò)中。而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一層級的PE設(shè)備出現(xiàn)接入、路由或轉(zhuǎn)發(fā)等某方面能力不足的情況時，可以通過接入新的設(shè)備提高相應(yīng)的功能，使整個網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性。HVPN的基本結(jié)構(gòu)，主要包括UPE、SPE和NPE三類設(shè)備：UPE：直接連接用戶的設(shè)備稱為下層PE(UnderlayerPE)或用戶側(cè)PE(User-endPE)，簡稱UPE。UPE主要完成用戶接入功能，上海局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)中指定各AR為UPE。SPE：接入UPE并位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的設(shè)備稱為上層PE(Su-perstratumPE)或運營商側(cè)PE(ServiceProvider-endPE)，簡稱SPE。SPE主要完成VPN路由的管理和發(fā)布，上海局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)中指定各普速線基礎(chǔ)網(wǎng)DR為UPE。NPE：連接SPE并面向網(wǎng)絡(luò)側(cè)的PE稱為網(wǎng)絡(luò)側(cè)PE(Net-workProvider-endPE)，簡稱NPE。上海局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)中指定各客專線DR、區(qū)域CR為NPE。HVPN包括如下兩種組網(wǎng)場景：(1)HoVPN：SPE向UPE發(fā)布缺省路由。UPE沒有到達(dá)NPE的路由，將VPN業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)發(fā)送給SPE，從而達(dá)到路由隔離的目的，而且HoVPN組網(wǎng)中的UPE設(shè)備可以采用路由管理能力較低的設(shè)備，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)部署的成本。(2)H-VPN：SPE可以向UPE發(fā)布明細(xì)路由。UPE作為反射器的SPE的客戶端，接收SPE反射的明細(xì)路由，這樣更加便于對路由管理和流量轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行控制。

　　5.3對既有客專數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的優(yōu)化

　　為提高各客專沿線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的傳輸帶寬，上海局對杭長、寧杭、杭甬、甬臺溫、金麗溫以及滬杭數(shù)據(jù)網(wǎng)各網(wǎng)元間新增GE互聯(lián)光通道工作，IBGP協(xié)議根據(jù)不同傳輸通道m(xù)etric值優(yōu)先級，優(yōu)先利用新增GE通道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)GE光通道發(fā)生故障后在利用既有POS155M通道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，通過此次優(yōu)化工作，既提高了部分地區(qū)客專網(wǎng)元間的傳輸帶寬又確保了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

　　5.4新建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)并網(wǎng)存在問題及臨時解決方案

　　自基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)建成后大量路由器相繼并網(wǎng)運行，既有普速線中興路由器學(xué)習(xí)到大量ISIS路由和IBGP路由，這對大量中興低端GER08系列路由器的CPU利用率及內(nèi)存使用造成較大影響，合肥、杭州地區(qū)的DR曾發(fā)生宕機(jī)故障，為嘗試解決此類問題，順利度過新舊網(wǎng)絡(luò)并存的過渡期，解決方案定為對中興數(shù)據(jù)網(wǎng)CR與客專數(shù)據(jù)網(wǎng)CR采用了OPTIONA方式互聯(lián)取代既有OPTIONB互聯(lián)方式。通過要點割接將上海鐵路局中興IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的CR1、CR2以及客專網(wǎng)CR01、CR02設(shè)備由P級別調(diào)整為PE級別，邊界ASBR充當(dāng)本區(qū)域內(nèi)的PE，對端的ASBR作為CE，兩個區(qū)域的邊界ASBR互相配置跨域OptionA方式實現(xiàn)互通。將原有CR1至CR01、CR2至CR02之間的互聯(lián)地址刪除，通過配置多個子接口靜態(tài)路由方式接收和傳遞VPN路由信息和業(yè)務(wù)。成功分離了中興數(shù)據(jù)網(wǎng)至客專數(shù)據(jù)網(wǎng)間的ISIS和BGP互聯(lián)協(xié)議，根據(jù)需要在中興與客專網(wǎng)間互指少量靜態(tài)路由，以確保既有視頻監(jiān)控、紅外監(jiān)控各車站前端設(shè)備與路局平臺間的數(shù)據(jù)互通。經(jīng)過分離后較長一段時間的觀察監(jiān)控，中興數(shù)據(jù)網(wǎng)未再發(fā)生CPU利用率居高不下的問題，各地區(qū)視頻會議、監(jiān)控、紅外業(yè)務(wù)運行正常，進(jìn)一步確認(rèn)了中興GER系列路由器使用年限較長，設(shè)備處理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能低下，當(dāng)大量基礎(chǔ)網(wǎng)路由器入網(wǎng)后，各中興路由器要學(xué)到大量的IPV4和VPNV4路由信息，導(dǎo)致設(shè)備CPU負(fù)荷增加而發(fā)生宕機(jī)的故障現(xiàn)象。

　　6結(jié)論

　　如今的上海局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)已發(fā)展成為覆蓋管內(nèi)所有車站及站段機(jī)關(guān)的一張結(jié)構(gòu)分明、組網(wǎng)靈活、高效傳送、安全可靠性較高的大型數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，具備了為各專業(yè)用戶提供基于QoS保證的綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入能力。在今后的鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)運行維護(hù)工作中，對出現(xiàn)的各類網(wǎng)絡(luò)問題進(jìn)行及時有效地解決，為實現(xiàn)各項網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)合格而對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化將是一項長期且必須的工作。只有一張健康的鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)才能為運輸生產(chǎn)、安全監(jiān)控、應(yīng)急指揮、經(jīng)營管理等方面提供有力的通信技術(shù)保障，為鐵路信息化發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

　　閱讀期刊：通信對抗

　　《通信對抗》是由中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所、通信系統(tǒng)信息控制技術(shù)國家級重點實驗室聯(lián)合主辦的以通信電子戰(zhàn)為主,面向整個電子戰(zhàn)/信息戰(zhàn)領(lǐng)域的綜合性學(xué)術(shù)刊物,創(chuàng)刊于1980年。

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