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【摘要】随着互联网的爆炸式发展和宽带中国战略的提出，IP网络承载着越来越多的电信业务，IP城域网的高可靠性及安全性越来越受关注，在IP城域网中扮演重要角色的BRAS设备重要性不言而喻。但是，由于IP网络本身架构以及技术的复杂性，高可靠性的网络需要采用多种技术才能取得。本文结合中山联通城域网的实际，采用smart-link组技术、eth-trunk跨板卡端口聚合技术以及BFD技术相结合的原则，提出了构建BRAS高可靠性的具体方案，并应用于中山城域网中，极大地提高了网络的安全性。
【关键词】BRAS可靠性smart-link组端口聚合BFD
1概述
随着互联网的高速发展，网网络购物、网络游戏等应用层出不穷并逐渐普及，正深刻改变着人们的生活方式，网络已成为人们生产生活中不可或者的一部分。
为了提高网络品质、提高客户感知，电信运营商需要扩大网络容量，提高网络的安全可靠性，改善网络质量。作为IP城域网业务控制层的核心设备BRAS设备位于网络的二层与三层之间，在城域网中起着承上启下的作用，是IP城域网中的关键设备，其安全性、可靠性直接影响客户的感知度，因此如何提高BRAS设备的可靠性，已经成为电信运营商急需解决的问题。
2中山联通城域网网络现状及存在的问题
2.1网络拓扑及存在问题
中山联通城域网网络采取树形结果，层次清晰，实现大二层完全扁平化。业务控制层BRAS设备采取口字型双路由上行到两台核心路由器，互为备份。城域网建设初期，为了实现投资有效性以及管理集中化，采取大容量、高密度、集中化部署BRAS设备。随着宽带用户不断增加，集中式BRAS渐渐不能满足发展需求，今年来，采用分布式部署BRAS设备。目前，BRAS采取的是集中式与分布式结合的部署方式，故汇聚层交换机上行至BRAS有两种，口字型双路由上行（如下图SW1）和一字型同机房上行（如图SW2）。
OTN技术暂未大范围推广，城域网汇聚层至业务控制层全部采用的是光纤直连技术，设备光口之间以点对点方式直连。受传输条件制约，存在较多超长距离链路。光纤技术舍弃了传输设备，无法保证光纤质量以及检测光纤性能。近年来，由于光纤衰耗引起的重大故障占比达到75%，尤其是光纤引起的单通故障，属于隐性故障，影响面大且排障难度大。
2.2设备类型及存在问题
中山联通城域网业务控制层BRAS设备有华为技术有限公司的MA5200G以及ME60，上海贝尔股份有限公司的贝尔7750；汇聚层三层交换机有华为技术有限公司的S9300系列以及华三的S8500系列。
目前华为技术有限公司以及上海贝尔股份有限公司的BRAS产品，均采用分布式硬件转发，各系统以及硬件采取冗余设计，均能自动主备用进行切换，且不影响业务，达到了电信级的可靠性。在中山联通城域网内，BRAS设备承载的主要有ADSL、LAN、WLAN以及专线业务，对于MA5200G以及S8500来说，由于不支持10G平台，受带宽瓶颈限制，难以满足宽带爆炸式发展的带宽需求。而对单台设备而言，由于设备端口、板卡甚至宕机等原因引起的故障，也在比较普遍的，如果一台BRAS发生故障，就会造成上万用户的业务中断，后果不堪设想。
3BRAS可靠性方案與应用
在电信发展初期，当BRAS发生故障时，我们通常依靠监控、更换故障板件的方式去解决问题。但是，从通信中断到故障恢复，少则需要十分钟甚至数小时，用户是难以接受的。因此，有必要利用新的技术手段提高BRAS的可靠性，使得BRAS端口、板卡甚至宕机情况下，不影响现网业务，能够进行无缝切换。
3.1采用的技术
eth-trunk技术是一种端口捆绑技术，捆绑多个物理端口作为一个逻辑接口。Eth-trunk技术不仅可以增加带宽，还能实现流量负载分担，最重要的是能提高设备的可靠性。当某个物理端口故障时，流量自动切换到逻辑接口其他端口上，大大地提高了eth-trunk承载流量的可靠性。考虑到设备的板卡故障，本文提出了跨板块的eth-trunk技术，大大降低了故障发生率。
Smart-link组技术又称灵活链路技术，组内包含主、从两个端口，该端口可以是物理端口，也可以是逻辑端口。当处于转发状态的主端口链路故障的时候，smart-link组会自动将将业务切换至备用的组里面去。由于smart-link技术是基于本端设备端口状态的，若出现光纤单通引起的本端设备端口UP，对端设备端口DOWN，而smart-link组却认为端口正常，依然处于转发状态，因此smart-link组天生无法解决光纤单通、丢包等引起的故障。
BFD技术又称双向转发检测技术，用于检测转发引擎之间的通信故障。具体来说，BFD对系统间的、物理链路或者逻辑链路上的一种数据协议的连通性进行检测，若链路质量出现问题，则该端口自动处于阻塞状态。BFD技术非常好地弥补了smart-link组技术的不足。
本文融合了以上三种技术，三者相辅相成，缺一不可。在城域网中，结合以上三种技术，BRAS设备可靠性获得了飞跃式的提高。
3.2N*2方案
N*2方案即采用跨板卡eth-trunk技术捆绑N个2GE端口，将业务终结至局（近）端的BRAS设备。N*2方案拓扑图如下：
该方案采取跨板卡eth-trunk技术，若BRAS设备端口、单板发生故障，对所有业务不影响。但该方案无法解决BRAS宕机问题，BRAS设备属于单点故障。该方案在传输资源有限的情况下，该方案还是有一定的应用价值，毕竟BRAS设备可靠性已达到99.99%。该方案易于扩容，且能节省BRAS设备cpu资源利用率。
目前该方案应用于小榄节点，基于N为3的GE平台，该方案某种程度上提高了BRAS设备的可靠性，解决了链路拥塞的难题。古镇节点局（近）端BRAS端口峰值利用率为31%，远远低于优化前的86%。
3.3N*1+1方案
N*1+1方案即采用跨板卡eth-trunk技术捆绑N个GE或者N个10GE端口，将业务终结至局（近）端的BRAS设备；1个GE或者1个10GE上联至出局BRAS设备。局（近）端的BRAS设备承载绝大多数业务，出局BRAS尽可能承载少量业务，局（近）端与出局BRAS的链路采用smart-link技术进行业务热备份，所有端口启用BFD协议。N*1+1方案拓扑图如下：
该方案采取跨板卡eth-trunk技术，若BRAS设备端口、单板发生故障，对所有业务不影响；同时 smart-link技术，一旦单台BAS宕机，确保ADSL、LAN、WLAN业务不中断。BFD技术能够检测光纤单通问题而导致smart-link组技术误判断，提高了smart-link组技术的可靠性。由于目前主流厂家的BRAS产品各模块均冗余保护，该方案出故障影响客户使用的概率基本为0，而且在传输条件有限的情况下，该方案具有良好的扩展性，方便链路扩容。
目前，该方案已古镇节点，基于N为2的10GE平台。通过该方案优化，BRAS设备可靠性得到了有效提高的同时，也解决了各节点链路拥塞的问题。古镇节点局（近）端BRAS端口峰值利用率为30%，远远低于优化前的80%。
结论
根据现网实际情况，通过对相关技术方案的研究，创造性地提出了N*2方案与N*1+1方案，有效地提高了BRAS设备的可靠性。随着宽带的不断发展，BRAS设备的高可靠性越是举足轻重，在具备条件的节点，一定采取N*1+1方案，从多方面提高BRAS安全性及可靠性。在实施BRAS设备可靠性两种方案后，中山城域网故障率大大降低了，链路拥塞率也完全消除了。
参考文献
[1]刘化君《计算机网络原理与技术》电子工业出版社
[2]郝群《宽带接入网关BRAS的功能及其在宽带IP城域网优化建设中的实现》
[3]李学军，李洪，朱英军《宽带IP城域网的优化策略与实践》人民邮电出版社
[4]唐雄燕《北京电信宽带网络现状及发展策略》电信建设
【关键词】BRAS可靠性smart-link组端口聚合BFD
1概述
随着互联网的高速发展，网网络购物、网络游戏等应用层出不穷并逐渐普及，正深刻改变着人们的生活方式，网络已成为人们生产生活中不可或者的一部分。
为了提高网络品质、提高客户感知，电信运营商需要扩大网络容量，提高网络的安全可靠性，改善网络质量。作为IP城域网业务控制层的核心设备BRAS设备位于网络的二层与三层之间，在城域网中起着承上启下的作用，是IP城域网中的关键设备，其安全性、可靠性直接影响客户的感知度，因此如何提高BRAS设备的可靠性，已经成为电信运营商急需解决的问题。
2中山联通城域网网络现状及存在的问题
2.1网络拓扑及存在问题
中山联通城域网网络采取树形结果，层次清晰，实现大二层完全扁平化。业务控制层BRAS设备采取口字型双路由上行到两台核心路由器，互为备份。城域网建设初期，为了实现投资有效性以及管理集中化，采取大容量、高密度、集中化部署BRAS设备。随着宽带用户不断增加，集中式BRAS渐渐不能满足发展需求，今年来，采用分布式部署BRAS设备。目前，BRAS采取的是集中式与分布式结合的部署方式，故汇聚层交换机上行至BRAS有两种，口字型双路由上行（如下图SW1）和一字型同机房上行（如图SW2）。
OTN技术暂未大范围推广，城域网汇聚层至业务控制层全部采用的是光纤直连技术，设备光口之间以点对点方式直连。受传输条件制约，存在较多超长距离链路。光纤技术舍弃了传输设备，无法保证光纤质量以及检测光纤性能。近年来，由于光纤衰耗引起的重大故障占比达到75%，尤其是光纤引起的单通故障，属于隐性故障，影响面大且排障难度大。
2.2设备类型及存在问题
中山联通城域网业务控制层BRAS设备有华为技术有限公司的MA5200G以及ME60，上海贝尔股份有限公司的贝尔7750；汇聚层三层交换机有华为技术有限公司的S9300系列以及华三的S8500系列。
目前华为技术有限公司以及上海贝尔股份有限公司的BRAS产品，均采用分布式硬件转发，各系统以及硬件采取冗余设计，均能自动主备用进行切换，且不影响业务，达到了电信级的可靠性。在中山联通城域网内，BRAS设备承载的主要有ADSL、LAN、WLAN以及专线业务，对于MA5200G以及S8500来说，由于不支持10G平台，受带宽瓶颈限制，难以满足宽带爆炸式发展的带宽需求。而对单台设备而言，由于设备端口、板卡甚至宕机等原因引起的故障，也在比较普遍的，如果一台BRAS发生故障，就会造成上万用户的业务中断，后果不堪设想。
3BRAS可靠性方案與应用
在电信发展初期，当BRAS发生故障时，我们通常依靠监控、更换故障板件的方式去解决问题。但是，从通信中断到故障恢复，少则需要十分钟甚至数小时，用户是难以接受的。因此，有必要利用新的技术手段提高BRAS的可靠性，使得BRAS端口、板卡甚至宕机情况下，不影响现网业务，能够进行无缝切换。
3.1采用的技术
eth-trunk技术是一种端口捆绑技术，捆绑多个物理端口作为一个逻辑接口。Eth-trunk技术不仅可以增加带宽，还能实现流量负载分担，最重要的是能提高设备的可靠性。当某个物理端口故障时，流量自动切换到逻辑接口其他端口上，大大地提高了eth-trunk承载流量的可靠性。考虑到设备的板卡故障，本文提出了跨板块的eth-trunk技术，大大降低了故障发生率。
Smart-link组技术又称灵活链路技术，组内包含主、从两个端口，该端口可以是物理端口，也可以是逻辑端口。当处于转发状态的主端口链路故障的时候，smart-link组会自动将将业务切换至备用的组里面去。由于smart-link技术是基于本端设备端口状态的，若出现光纤单通引起的本端设备端口UP，对端设备端口DOWN，而smart-link组却认为端口正常，依然处于转发状态，因此smart-link组天生无法解决光纤单通、丢包等引起的故障。
BFD技术又称双向转发检测技术，用于检测转发引擎之间的通信故障。具体来说，BFD对系统间的、物理链路或者逻辑链路上的一种数据协议的连通性进行检测，若链路质量出现问题，则该端口自动处于阻塞状态。BFD技术非常好地弥补了smart-link组技术的不足。
本文融合了以上三种技术，三者相辅相成，缺一不可。在城域网中，结合以上三种技术，BRAS设备可靠性获得了飞跃式的提高。
3.2N*2方案
N*2方案即采用跨板卡eth-trunk技术捆绑N个2GE端口，将业务终结至局（近）端的BRAS设备。N*2方案拓扑图如下：
该方案采取跨板卡eth-trunk技术，若BRAS设备端口、单板发生故障，对所有业务不影响。但该方案无法解决BRAS宕机问题，BRAS设备属于单点故障。该方案在传输资源有限的情况下，该方案还是有一定的应用价值，毕竟BRAS设备可靠性已达到99.99%。该方案易于扩容，且能节省BRAS设备cpu资源利用率。
目前该方案应用于小榄节点，基于N为3的GE平台，该方案某种程度上提高了BRAS设备的可靠性，解决了链路拥塞的难题。古镇节点局（近）端BRAS端口峰值利用率为31%，远远低于优化前的86%。
3.3N*1+1方案
N*1+1方案即采用跨板卡eth-trunk技术捆绑N个GE或者N个10GE端口，将业务终结至局（近）端的BRAS设备；1个GE或者1个10GE上联至出局BRAS设备。局（近）端的BRAS设备承载绝大多数业务，出局BRAS尽可能承载少量业务，局（近）端与出局BRAS的链路采用smart-link技术进行业务热备份，所有端口启用BFD协议。N*1+1方案拓扑图如下：
该方案采取跨板卡eth-trunk技术，若BRAS设备端口、单板发生故障，对所有业务不影响；同时 smart-link技术，一旦单台BAS宕机，确保ADSL、LAN、WLAN业务不中断。BFD技术能够检测光纤单通问题而导致smart-link组技术误判断，提高了smart-link组技术的可靠性。由于目前主流厂家的BRAS产品各模块均冗余保护，该方案出故障影响客户使用的概率基本为0，而且在传输条件有限的情况下，该方案具有良好的扩展性，方便链路扩容。
目前，该方案已古镇节点，基于N为2的10GE平台。通过该方案优化，BRAS设备可靠性得到了有效提高的同时，也解决了各节点链路拥塞的问题。古镇节点局（近）端BRAS端口峰值利用率为30%，远远低于优化前的80%。
结论
根据现网实际情况，通过对相关技术方案的研究，创造性地提出了N*2方案与N*1+1方案，有效地提高了BRAS设备的可靠性。随着宽带的不断发展，BRAS设备的高可靠性越是举足轻重，在具备条件的节点，一定采取N*1+1方案，从多方面提高BRAS安全性及可靠性。在实施BRAS设备可靠性两种方案后，中山城域网故障率大大降低了，链路拥塞率也完全消除了。
参考文献
[1]刘化君《计算机网络原理与技术》电子工业出版社
[2]郝群《宽带接入网关BRAS的功能及其在宽带IP城域网优化建设中的实现》
[3]李学军，李洪，朱英军《宽带IP城域网的优化策略与实践》人民邮电出版社
[4]唐雄燕《北京电信宽带网络现状及发展策略》电信建设