IP组网 篇1
关键词：路由器,VOIP,链路备份,无线传输
1背景
一直以来,电话通讯都是海上油田关键业务系统之一, 是油田对内、对外沟通的重要手段,既承担着海陆间日常工作信息的传递,也是联系海上员工与陆地家人的纽带, 是不可或缺的后勤保障系统。因此,应用成熟技术,高可靠性与稳定性是海上油田语音通讯设计关注的重点。文中主要涉及海上油田中心平台、油轮及陆地办公室三个工作场所,其间主要的日常办公业务包括语音、网络两部分。 中心平台是该油田的通讯中转平台,配备了对陆地的卫星小站,油轮作为接入设施,经中心平台实现对陆地办公室的通讯网络业务。
2语音故障排查过程及分析
对于企业网络PBX而言,可以分为三种体系结构: 混合结构体系、纯IP结构体系以及PC-PBX[3]。在海上油田语音通讯结构中,目前基本采用类似混合结构体系,思科路由器作为语音网关经E1接口与电话交换机PRI数字中继对接,实现了企业内部跨广域网段的IP语音通信。 对于处于整个通讯架构末端的油轮,对外通讯依靠两路微波建立与中心平台间的骨干链路,采用在线热备方式以提高油轮对外语音通讯的可靠性,系统结构示意图如图1所示。
按照以上结构组网运行初期,语音通讯正常,随后出现通话期间发生20秒左右静默后通话中断,船上电话不能打出,外部电话无法打入,油轮对外语音通讯中断的故障。其后,船上人员重新启动电话交换机、路由设备、微波等相关可能设备后,语音通讯得以暂时恢复。该故障不定期反复发生,故障频率越来越频繁,严重影响用户使用。
基于该结构,中心平台与油轮语音业务互连接口如下表。
为了明确故障点,我们在语音通话再次中断后要求海上暂勿重启相关设备以保留系统运行记录,立即远程登录油轮端思科路由器及电话交换机查看设备日志。首先发现路由日志记录到连接微波2链路的S0/1/1口状态在“UP” 和“DOWN”之间频繁变化。这种情况出现的时间与电话故障时间吻合,然后检查电话交换机与路由接口,状态正常但电话业务仍然不可用。通过仔细检查油轮路由器告警信息,发现“DSP ACK FAIL”告警,通过进一步查找相关技术资料,判断S0/1/1口连接的微波2链路运行不稳定是导致该告警的原因之一;同时,远程查看对端中心平台路由器日志,发现S0/3/1接口也频繁出现通断的历史记录, 发生时间与之前的语音通信故障时间相符。
综合以上检查,初步判断引起油轮电话中断的原因在于方案设计的两路微波链路传输语音信号时,由于其中一路微波传输很不稳定导致语音网关DSP模块告警。DSP模块负责语音、视频信号的处理,而该告警产生后导致语音网关无法进行语音信号处理,最终引起电话中断。针对这种情况,我们在不改变路由配置的情况下,关闭了两端路由器接微波2链路的接口,并重新软重启路由器后语音通讯得以恢复,经过一段时间的观察使用,语音通讯正常。 随后对于不稳定的微波链路进行了整改,确认传输稳定后恢复接入,未再发生此类故障。
该油田语音业务在线热备设计的初衷在于提高其可靠性,但实际上在细节配置上对底层链路传输特点认识不足, 未能达到预期的目的,反而增加了故障排查的难度。特别是在语音故障发生前,在监控到其中一路微波传输不稳定的现象时,未能及时预见到其对语音业务可能带来的风险, 主观以为双链路热备配置下业务应用不会受影响,并未将其与语音故障联系起来,导致前期排查方向有误。
回顾整个检修过程,对于基于思科路由器做语音网关, 并配置在线热备双链路的情况下,G703捆绑设计需要考虑底层传输链路的稳定性与可靠性。对于可靠连接,比如光纤链路,捆绑连接具有负载均衡的优势;对于相对不可靠连接,比如微波链路,由于负载均衡分发流量时,路由设备本身并未自动判断传输链路质量,因此在一条链路传输不稳定的极端条件下,数据包依然会分发至不可靠连接导致丢包,以致于出现路由器自我保护导致DSP语音模块告警,进而引起上层语音业务中断的故障。
3结论
IP组网 篇2
运营商关注的焦点是如何建立灵活接入、完善及可靠性高的IP城域网。宽带IP城域网的整体思路是形成层次化、利于开展灵活独立的多种业务的成语基础网络结构。宽带IP领域从整体网络结构上将分为三个层次, 即核心层、汇聚层及接人层。核心层的主要功能是实现与省骨干之间的互联, 同时负责进行数据的转发传输, 因此需具有更高的可靠性。汇聚层的主要职责是进行数据的转换, 提供宽带控制及流量监控, 将分散的接入点汇集, 与多种业务进行衔接并配合后台业务系统的运行。接入层是指将网络中直接面向用户连接或访问的部分, 目的是允许终端连接到网络, 必要时提供一定的用户流量控制功能。
二、四种组网方式的分类及分析
2.1大型宽带IP城域骨干网络
大型宽带IP适用于业务量较大的城市, 在组建宽带IP城域网时应考虑设置四到六个核心节点, 同时根据各城域网的业务情况, 设置六到八个汇聚节点, 设备可选用G比特路由器。选用四个节点作为核心层, 中继速率达到2.5Gb/s, 会聚层的节点以两条155M622Mb/s或GE中继接人上述核心层节点中的任意两个[1]。
核心层网络结构选择:由于目前城域网最大的业务量来自上网用户, 为了保证所有的核心接入点均与一定的城域网出口节点的中继相连接, 并能够节省中继电路, 我们可采用不完全网状结构。
骨干传送技术的选择:由于POS技术的传输速率比GE高, 传输效率比ATM高, 在大型宽带IP城域网的骨干网络组网时在核心节点间使用2.5Gb/s POS技术。
考虑到网络的安全性问题, 核心层与汇聚层均与其他两个方向的中继及核心节点相连接, 一方面不仅能够保证中继的安全性, 同时还能均匀地分担业务。
但这种采用分布式的接入方案, 使虚拟拨号不能穿过城域网的骨干层面, 同时G比特路由器的价格相对较高, 所以在城域网发展的初步阶段会造成较大的投资问题。
2.2中型宽带IP城域骨干网络
业务量中等的城市应考虑采用中型宽带IP城域骨干网络。在组建宽带IP城域网时设置两到三个核心节点, 然后依据不同城市城域网的业务情况, 设置四到六个汇聚节点, 选用高速三层LAN交换机或G比特路由器作为汇聚层节点设备[2]。核心节点设备则采用G比特路由器。核心层的两个节点以两条155M/622Mbs/或GE中继接入。考虑到规模中等的城市业务比较集中, 所以在核心设备的处理能力方面的要求同大城市一样。但其业务量终究要小于大型城市, 所以我们可根据不同城市的情况具体的考虑选择高速LAN交换机或高速路由器, 这样可以最大限度的减少投资的成本。
2.3小型宽带IP城域骨干网络
由于IP业务量较小的城市, 所需处理及承载的IP数据包较小, 且现有的电信网络宽带相对富裕, 便可利用少量节点来完成组件宽带局域网的工作及使用现有的交换机来增加模块。对于小型的城域网在建网初期可以先不划分接人层和骨干层, 以简单的网络拓扑为主, 只采用其中一个LAN交换机作为核心节点。这种采用叠加网技术来建设的小型宽带城域网受到ATM容量的限制只适用于业务量较小的城市。同时宽带服务器也可ATM的积聚能力采用集中式的接入方案[3]。但随着高速路由器的逐渐引入, 宽带接入服务器也将逐渐完成从集中式向分布式的过渡。这种高速路由器的发展总的来说是比较节省投资成本的。
2.4较小型宽带IP城域骨干网络
采用高速LAN交换机进行组网适用于业务量较小的城市。可选取一到两个节点作为核心层, 三四个节点作为汇聚层。采用高速LAN交换机来实现组网是出于带宽比较充足, IP的服务级别及流量的划分也不需要特别的重视等原因。通过此组网方式能够同时支持L2与L3的交换还能保证网络的稳定性[4]。同时高速LAN交换机的价格相对较低, 并且虚拟拨号可以穿过城域网的骨干层面。这种集中式的接入方案在城域网发展的初期阶段能够节省较大的投资成本。
三、总结
城域网的是否有效直接关系到用户是否能够继续忠于运行商的问题。IP城域网是支持网络融合及业务融合的多种业务的承载网, 建设好IP城域网, 加强与市场业务的拓宽渠道, 增强用户的体验效果, 将公司的业务与组织构架相结合, 综合考虑不同地区的各个因素及条件合理的设计, 加强宽带IP城域网的设计与优化。
摘要：随着近年来互联网的爆炸式增长使宽带IP网得到迅速的发展。电信运营商首要关心的问题是如何根据现有的通讯状况及城市发展的规模来来组件具有当地城市特色的城域网。为此本文将根据不同地区对宽带IP的业务量需求的具体情况提出四种组网方案。
关键词：宽带,IP技术,城域网,组网方式
参考文献
[1]杨俭.IP城域网路由协议改进的平稳过渡研究[D].吉林大学, 2013. (1) :6-7.
[2]陈洋.电信宽带IP城域网优化及应用研究[D].南京邮电大学, 2013. (6) :1-2.
[3]夏冬冬.IP城域网优化与实现[D].华南理工学, 2012. (5) :11-23.
IP组网 篇3
关键词:TETRA 3G 移动基站 组网 应急状态
中图分类号:TN929 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0027-01
First-author’s address Shenzhen Metro Co., Ltd., 518172, Shenzhen, China
Abstract:In the emergency state,Wireless trunking mobile base station can enlarge the communication coverage area rapidly,or increase the network capacity of the site where any incidents happened.The wireless links is the unique choice for constructingWireless trunking mobile base station because it is flexibility and easy to open.In this paper,the author makes a conclusion that the network based on 3G wireless IP network is superior to the other methods for constructing network,through comparatively analyzing to adopt Microwave、satellite communication and 3G as a cluster network links for Wireless trunking mobile base station,then,this paper illustrate the specific method to implement the network and describes the practical effect of this method.
Key words:TETRA 3G mobile base station;construct network;emergency state
1 概述
近年來,以摩托罗拉为代表的TETRA厂商在中国市场得到公安、交通、企业和政府用户的广泛认同。
移动集群基站可以对信号强度不足或事件突发地域及时机动加强与补盲,实现哪里需要,集群网络就迅速响应到哪里的目标,是公共安全用户固定集群网络建设的必要补充。通常,TETRA基站使用TDM链路联网,电信运营商一般只在的主干网内提供TDM分帧传输业务,移动基站难以采用普通接续方式接入运营商既有TDM传输网。如何实现移动基站迅速、稳定组网,成为集群建设者亟待解决的课题之一。
2 目前联网方式介绍及对比
移动集群基站联网多采用微波,或卫星链路,但这两种方法缺点明显(详见表1)。
由表1可知,微波和卫星设备体积大,难于车载,不易展开;3G网络的电磁波具有一定穿透能力,设备体积小、造价低,能长时间稳定运行,优势明显。问题在于,3G网络末端采用TCP/IP协议,基于TDM传输的集群基站不能直接接入,而需进行传输协议转换。
3 基于3G无线网络的组网方案
基本原理:使用协议转换设备,完成IP网数据包与专网TDM帧结构数据之间的相互转换;调整移动基站和3G设备的参数,使集群组网设备适应无线网传输时延,实现移动集群基站与固定集群网互联。
实现条件:基站开设地点有3G无线网络覆盖,电信运营商开通WCDMA无线DTU和PCM汇聚设备之间的VPN专用通道。配备有集群基站的综合通信车1辆,RAD公司IP MUX 2台,3G无线上网设备(配SIM卡)1台。
设备联接方案:
在综合通信车上安装联通WCDMA无线DTU设备,采用WCDMA VPDN技术,在WCDMA无线DTU和PCM汇聚设备之间搭建VPN专用通道;在移动集群基站与无线DTU设备之间、WCDMA APN设备与PCM复用设备(MUX)之间,加装协议转换设备,使车载集群基站接入PCM设备,最后接入集群交换中心(MSO)。
参数设置:IP,时延,缓冲池基站开设地点有3G无线网络覆盖,电信运营商开通WCDMA无线DTU和PCM汇聚设备之间的VPN专用通道。配备有集群基站的综合通信车1辆,RAD公司IP MUX 2台,3G无线上网设备(配SIM卡)1台。
4 实施效果
基于3G无线IP网络的350MHz TETRA移动组网系统已经受了实际应用检验,经测试,可达到以下效能:
(1)联网迅速,移动基站开启后,能在1分钟内与集群交换中心实现联网。(2)网络稳定,当IP网络丢包率超过15%时,基站才显示联网失败,一旦传输链路性能得到改善,网络连接就能自动建立,连接恢复时间低于10秒;测试表明,使用WCDMA DTU外置天线时,网络通联率超过99%。(3)通话质量好,与固定链路基站相比,附加呼叫时延不大于0.5秒,通话音质无明显损伤,可以满足作战指挥需要。(4)能长时间稳定运行,基站连续工作50小时未出现链路故障。
5 结语
基于3G无线IP网络的TDM专线解决方案,实现了在WCDMA网络内,350MHz TETRA移动基站与集群交换中心无缝组网。以之为借鉴,该方法及组网系统亦能有效运用于TD-SCDMA、CDMA2000网络,此举延伸了固定数字集群网的覆盖范围,增强了TETRA网规划建设的灵活性。一定程度上解决了因固定数字集群网造价高、覆盖范围有限而导致使用场合受限的问题,对TETRA网络建设的进一步深化和推广,有着积极的意义,具有一定的经济效益和应用价值。
参考文献
[1]郑祖辉,鲍智良,等.数字集群移动通信系统[M].北京:电子工业出版社,2002.
IP组网 篇4
国家广电总局2012年启动了《面向农村乡镇覆盖的地面数字电视网示范与应用研究》项目, 其主要目的是通过在试点地区甘孜州康定县开展相关的研究与示范应用工作, 探索有效解决人口居住分散的农牧区群众收听收看当地广播电视节目的技术途径与手段。
由于当地广播电视基础设施条件及项目投入所限, 本项目主要利用当地国有通信企业较为完善的通信基础设施资源, 以其作为依托开展广播电视无线覆盖建设。这一做法有效地促进了试点工作实施, 使建设及运行维护成本有了较大幅度的降低, 建设周期也大为缩短。
但在项目实施过程中, 项目组发现项目实施地区的通信运营商的网络基础设施已全面向多业务传送平台架构升级转移, 如电信的主要技术架构采用MSTP技术, 移动则采用PTN技术。此类技术的核心特点是将业务统一在IP分组交换架构之上, 外部接口不再是直接的物理层连接。这样, 就存在由于IP通信网络自身面向异步包交换的特性而引入诸如丢包、乱序、时延抖动等损伤的可能性, 其结果可能表现为不定时出现的马赛克、视音频失步等情况。
国内目前尚无基于通信运营商IP交换通信网络实施数字广播电视节目分配传输及大范围组网的先例。项目组首先通过对MSTP网络和PTN网络的性能测试对通信网络特性有了一定程度的了解, 对组网工程实施积累了一些直接的经验。进一步, 对于通过可行的技术手段解决可能由于传输网络特性引入的丢包、乱序、时延抖动等损伤的问题形成了技术思路。
1 测试情况
2012年8月初, 广科院与四川省广科所技术人员利用IXIA协议分析仪对甘孜电信的MSTP网络进行了初步测试。2012年9月, 在原有测试基础上, 项目组细化了网络性能测试方案, 利用Spirent STC协议分析仪对甘孜电信的MSTP网和甘孜移动的PTN网进行了更为详细的测试, 这里将主要介绍第二次测试的有关情况。
1.1 MSTP网测试
项目组首先对MSTP干线网络的性能进行了测试。甘孜电信在其前端中心机房提供进出双向测试端口, 配置传输速率为30Mbps回路, 测试选取帧长度为1280字节和1518字节。
经协议分析仪测试, 双向传输的速率存在差别、时延表现出严重不一致情况, 测试结果见表1和表2。值得注意的是, 经重新调配链路, 改换测试端口后, 传输链路速率、时延指标均有所改善, 但不对称现象依然存在, 见表3。
考虑到双向端口速率及传输时延不对称现象, 测试人员仅对传输指标相对稳定的单向链路进行了丢包率测试, 结果见表4。测试结果表明, 当发端发送包数达到1千万时, 其稳定端口速率可以达到30Mbps, 且丢包为0, 丢包率<1E-7。
为了解由电信前端机房至各发射站点的传输链路损伤情况, 对如图1所示配置的链路进行了测试, 即经由电信黄金坪基站环回到前端机房。考虑到地面数字电视系统在C=378016QAM 0.8 PN=420 720模式下, 系统的净载荷数据率为21.658Mbps, 此测试链路配置传输速率为26Mbps。
本测试的目的是验证当电信提供带宽大于广播电视系统的最大净载荷数据率时, 可以保证广电节目传输容量。
测试吞吐量结果如下:
64字节包长, 速率可达30Mbps;
512字节包长, 速率可达28Mbps;
1518字节包长, 速率可达28Mbps。
本次测试发现, 双向端口速率及传输时延较平衡, 双方向传输性能差别不大, 这与前面干线网的测试结果存在较大不同。需要说明的是, 本次测试以验证吞吐量为主, 故测试时间较短 (约60s) , 时延、抖动测试结果可能不够完备。
1.2 PTN网测试
目前, 移动PTN网络的干线传输网主要采用华为Optix PTN 3900的传输设备, 各发射站点采用华为Optix PTN 950的传输设备。
PTN干线网测试链路如图2所示, 配置传输速率为50Mbps回路。图中除北门机房为Optix PTN 950设备外, 其它均为Optix PTN 3900设备。
测试选取帧长度为1518字节。经网络分析仪测试, 链路双向传输性能表现近似相同, 稳定速率均可达到50Mbps, 时延差别不大, 丢包率分别为0和4E-7。
经发射基站环回的PTN网测试链路如图3所示, 测试回路共经过Optix PTN 950传输设备4台。
经双方向分别进行RFC2544测试, 不丢包的情况下, PTN网双向链路的稳定吞吐量均可以达到50Mbps, 平均延时在2.5ms~2.7ms左右。小包长的数据产生的抖动略大, 平均抖动在0.4μs左右, 双方向略有差别。
在进行的所有测试中, 未观察到码流乱序现象。
1.3 测试小结
通过对测试获得的数据和测试过程中观察到的现象进行分析, 项目组获得了如下一些初步的认识和直接的工程经验。
1.由于IP传输网络特性而引入信号质量损伤的可能性确实存在。
2.不同的传输网络的性能存在差异, 尽管这可能是由于设备技术水平和网络整合管理水平等多方面原因共同作用的结果;
3.同一技术架构的网络在不同路由之间的性能同样存在差异, 这就要求在工程实施时应尽可能详尽地对各发射站点的节传性能进行验证与优化调试。
4.对于固定传输带宽的链路, 随着所承载业务带宽需求的增加, 特别是接近通道带宽时, 传输链路性能劣化加深, 时延、抖动、丢包现象逐渐明显, 这就要求在带宽需求设计时应留有足够的裕量, 以降低损伤的程度与出现频度。
2 节目传输网络损伤的影响与解决思路
前面谈到, 基于IP通信网络进行数字广播电视的节目分配传输可能会面临由于传输网络特性而引入的长时延、过大的时延抖动、丢包、乱序等损伤。这些损伤在不同的应用场景中会产生不同的影响。例如在单频组网时, 到达同一单频网内不同发射站点的时延差过大, 将会引起单频网失步, 尽管此时对于单一传输链路而言其性能是稳定可靠的, 而在多频网中, 对时延的绝对值和不同站点之间的时延差则不敏感。
对于多频网而言, 丢包 (乱序) 可能造成部分的解码失败, 如可见的马赛克或视音频的短时中断等;而过大的时延抖动则可能影响解码器的时钟恢复, 或发生解码缓冲区上溢/下溢, 如出现视音频失步、马赛克现象等。
值得注意的是, 可能引入损伤的来源不仅限于IP通信网本身。一个较为完整的端到端信号传输链路结构如图4所示。
从图4中我们可以发现, 由于通信网与IP/ASI适配器的接口带宽 (如100Mbps) 、ASI接口带宽与系统所承载的码流速率 (如21Mbps) 之间的差异, 在突发模式下存在由于发射机输入缓存大小限制造成丢包的可能。
因此, 业务质量的损伤可能与整个传输链路中各个环节的设备性能都有所关联, 对此类问题的分析不应局限在对某一个环节的考察上。同时, 这也提示我们, 解决某一环节, 如IP通信网络引入损伤的问题, 也可以通过在其他环节上采取技术措施来实现。考虑到空中接口相对固定的带宽及其与业务速率的适配性, 我们主要的目标是期望在IP/ASI适配器的输出端提供尽可能平滑连续的码流输出, 以尽量消除或减小有前面各传输环节引入损伤的影响。
在ETSI TS 102 034标准中, 对通过IP网络传输基于MPEG-2 TS流的DVB业务时的网络特性进行了明确规定, 要求最大包抖动峰峰值不高于40ms, 由于包丢失造成的可见瑕疵出现频率低于1个/小时, 对应本系统21Mbps左右的比特率, 包丢失率应小于2E-7。
项目组经研究后提出, 对于多频组网方式的地面数字电视网, 可以通过为ASI/IP适配器增加较大的缓冲区 (或FIFO) , 增强其缓冲区管理及时钟控制能力来解决时延抖动问题;对于网络可能产生的丢包 (乱序) 等现象, 可以通过在IP数据报中增加序号计数来保证网络适配器输出TS流的比特顺序, 并充分利用IP网络双向交互的能力, 对丢失的数据报实现请求重发, 结合缓冲区管理功能, 保证输出TS流的正确性。
上述技术措施带来的不利影响是系统端到端传输时延的增加。
3 结论
由于IP交换通信网络自身面向异步包交换为主的特性与传统数字广播电视面向同步比特流传输的要求存在较大差异, 基于此类网络进行数字广播电视信号传输分配和组网时, 由此可能带来对所传输码流的试验抖动、丢包、乱序等损伤, 造成业务质量下降。解决此类问题可以通过在网络适配设备中增加缓冲区及缓冲区管理机制与时钟控制机制实现。