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(chē)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(lái)小編簡(jiǎn)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(duì)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(shuō)明，對(duì)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?zhuān)�彰顯對(duì)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(zhǎng)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(yùn)專(zhuān)線運(yùn)營(yíng)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(chē)間可視會(huì)議系統(tǒng)對(duì)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(lái)了組網(wǎng)靈活、協(xié)議開(kāi)放的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)時(shí)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(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)覆蓋二等以上車(chē)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(tái)T128互為備份(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CR1、CR2)，VRR(路由反射器)由2臺(tái)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(tái)GER08路由器互為備份;二等以上車(chē)站通信樓設(shè)有1臺(tái)AR(接入層路由器)。

　　2.2客專(zhuān)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(zhuān)專(zhuān)線合寧客專(zhuān)線開(kāi)通以來(lái)，合武客專(zhuān)、滬寧城際、京滬高鐵等客專(zhuān)相繼開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，這部分客專(zhuān)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(tái)NE80E互為備份的核心層路由器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CR01、CR02)，VRR為2臺(tái)NE40E構(gòu)成，2臺(tái)VRR為全局客專(zhuān)線數(shù)據(jù)網(wǎng)提供VPN路由反射，全局所有客專(zhuān)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(tái)路由器互為備份，各車(chē)站通信機(jī)房均設(shè)有1臺(tái)AR。

　　2.3普速、客專(zhuān)線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)融合

　　2011年全局普速、客專(zhuān)線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行了整合，普速線CR1、CR2與CR01、CR02實(shí)現(xiàn)GE光互聯(lián)，互聯(lián)后普速線CR1、CR2降級(jí)為DR，至此全局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)整合為一張網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)普速線網(wǎng)元與客專(zhuān)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(huì)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(tái)的傳送能力，保證鐵路行車(chē)調(diào)度指揮監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)管理和客貨營(yíng)銷(xiāo)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(gè)獨(dú)立自治域，鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)以自治域?yàn)閱挝贿M(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(hào)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(yùn)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(qǐng)到的地址空間，充分考慮到地址空間的合理使用，保證實(shí)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(gè)IP網(wǎng)絡(luò)中不能有兩個(gè)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(shí)能保證地址疊合所需的連續(xù)性。實(shí)意性：“望址生義”，好的IP地址規(guī)劃使每個(gè)地址具有實(shí)際含義，看到一個(gè)地址就可以大致判斷出該地址所屬的類(lèi)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(shí)現(xiàn)異地網(wǎng)元互聯(lián)。各地區(qū)兩臺(tái)互為備份的DR采用GE端口互聯(lián)，并分別通過(guò)1個(gè)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(guò)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(shí)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(yùn)行近10年之久，近年來(lái)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(tái)路由器無(wú)故宕機(jī)、告警失效等嚴(yán)重故障，對(duì)所承載業(yè)務(wù)的正常運(yùn)用帶來(lái)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(chē)站，目前承載了視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、5T等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著各單位信息化建設(shè)的開(kāi)展，大量普速車(chē)站急需提供各類(lèi)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(chē)站的缺陷日益顯露，新建一套覆蓋所有普速車(chē)站以及運(yùn)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(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)組成。核心節(jié)點(diǎn)：既有上海鐵路局核心路由器CR01或CR02。匯聚節(jié)點(diǎn)：匯聚節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)對(duì)接入層業(yè)務(wù)的匯聚以及向核心層節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)置在承載業(yè)務(wù)量相對(duì)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(diǎn)。新建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)置在南京、合肥、杭州等地通信樓，每個(gè)匯聚點(diǎn)到核心路由器為2×10GE帶寬，同時(shí)既有客專(zhuān)線匯聚點(diǎn)擴(kuò)容到核心層路由器為1×10GE帶寬，每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)置2套匯聚路由器，采用光纖互聯(lián)。接入節(jié)點(diǎn)：各普速沿線各車(chē)站以及各運(yùn)輸站段機(jī)關(guān)設(shè)置接入節(jié)點(diǎn)，配置2臺(tái)接入層路由器設(shè)備，構(gòu)建雙平面。每4～6個(gè)接入節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(guò)一千臺(tái)，之前全網(wǎng)路由器僅二百余臺(tái)，均配置為IS-ISlevel2路由器，但隨著路由器數(shù)量劇增，每臺(tái)路由器所學(xué)習(xí)到的IPV4路由信息將過(guò)于龐大，將無(wú)畏消耗部分底層路由器CPU與內(nèi)存資源，對(duì)路由器性能造成影響�；�于以上考慮，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建成后，已對(duì)上海局既有數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)各DR設(shè)置為L(zhǎng)evel-1-2，AR設(shè)置為L(zhǎng)evel-1，CR設(shè)置為L(zhǎng)evel-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(lèi)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(tái)VPN反射器與各個(gè)PE設(shè)備建立對(duì)等體關(guān)系，所有PE設(shè)備均不分等級(jí)為一種平面模型，對(duì)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(lèi)不斷增加，部署PE設(shè)備經(jīng)常會(huì)遇到接入能力或路由能力的擴(kuò)展性問(wèn)題，從而導(dǎo)致整個(gè)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(wèn)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(jiǎn)稱(chēng)HVPN)功能。分層VPN功能將PE的功能分布到多個(gè)PE設(shè)備上，多個(gè)PE承擔(dān)不同的角色，并形成層次結(jié)構(gòu)，共同完成一個(gè)PE的功能，因此，這種解決方案有時(shí)也被稱(chēng)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(duì)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(duì)其接入的能力要求較低;對(duì)處于較低層次的設(shè)備需要有較強(qiáng)的接入能力，但對(duì)路由能力和轉(zhuǎn)發(fā)性能要求較低。這樣可以使用不同類(lèi)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(jí)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(shí)，可以通過(guò)接入新的設(shè)備提高相應(yīng)的功能，使整個(gè)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(lèi)設(shè)備：UPE：直接連接用戶(hù)的設(shè)備稱(chēng)為下層PE(UnderlayerPE)或用戶(hù)側(cè)PE(User-endPE)，簡(jiǎn)稱(chēng)UPE。UPE主要完成用戶(hù)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U(xiǎn)PE并位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的設(shè)備稱(chēng)為上層PE(Su-perstratumPE)或運(yùn)營(yíng)商側(cè)PE(ServiceProvider-endPE)，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)為網(wǎng)絡(luò)側(cè)PE(Net-workProvider-endPE)，簡(jiǎn)稱(chēng)NPE。上海局?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)中指定各客專(zhuān)線DR、區(qū)域CR為NPE。HVPN包括如下兩種組網(wǎng)場(chǎng)景：(1)HoVPN：SPE向UPE發(fā)布缺省路由。UPE沒(méi)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(hù)端，接收SPE反射的明細(xì)路由，這樣更加便于對(duì)路由管理和流量轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行控制。

　　5.3對(duì)既有客專(zhuān)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的優(yōu)化

　　為提高各客專(zhuān)沿線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的傳輸帶寬，上海局對(duì)杭長(zhǎng)、寧杭、杭甬、甬臺(tái)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(jí)，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(guò)此次優(yōu)化工作，既提高了部分地區(qū)客專(zhuān)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(wèn)題及臨時(shí)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(yùn)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(duì)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(lèi)問(wèn)題，順利度過(guò)新舊網(wǎng)絡(luò)并存的過(guò)渡期，解決方案定為對(duì)中興數(shù)據(jù)網(wǎng)CR與客專(zhuān)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(guò)要點(diǎn)割接將上海鐵路局中興IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的CR1、CR2以及客專(zhuān)網(wǎng)CR01、CR02設(shè)備由P級(jí)別調(diào)整為PE級(jí)別，邊界ASBR充當(dāng)本區(qū)域內(nèi)的PE，對(duì)端的ASBR作為CE，兩個(gè)區(qū)域的邊界ASBR互相配置跨域OptionA方式實(shí)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(guò)配置多個(gè)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(zhuān)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(zhuān)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(chē)站前端設(shè)備與路局平臺(tái)間的數(shù)據(jù)互通。經(jīng)過(guò)分離后較長(zhǎng)一段時(shí)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(wèn)題，各地區(qū)視頻會(huì)議、監(jiān)控、紅外業(yè)務(wù)運(yùn)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(zhǎng)，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(chē)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(zhuān)業(yè)用戶(hù)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(yùn)行維護(hù)工作中，對(duì)出現(xiàn)的各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)有效地解決，為實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)合格而對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化將是一項(xiàng)長(zhǎng)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(yùn)輸生產(chǎn)、安全監(jiān)控、應(yīng)急指揮、經(jīng)營(yíng)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　閱讀期刊：通信對(duì)抗

　　《通信對(duì)抗》是由中國(guó)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(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主辦的以通信電子戰(zhàn)為主,面向整個(gè)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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