毕业设计IPRAN网络设计与实现.docx
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毕业设计IPRAN网络设计与实现
学士学位论文
聊城联通分公司IPRAN网络的设计与实现
姓名:
李自冉
学号:
201012120228
指导教师:
董西尚讲师
学院:
信息科学与工程学院
专业:
网络工程
完成日期:
2014年04月30日
学士学位论文
聊城联通分公司IPRAN网络的设计与实现
姓名:
李自冉
学号:
201012120228
指导教师:
董西尚讲师
学院:
信息科学与工程学院
专业:
网络工程
完成日期:
2014年04月30日
摘要
随着LTE时代的到来,未来电信网络发展唯一不变的就是快速变化,良好网络扩展性可以帮助运营商很好的减少网络替换成本,以保护现有投资,有助于控制网络建设的总成本。
IPRAN具备良好的可维护性以及可扩展性,是一种面相多业务综合承载的IP化解决方案,并且在支持LTE平滑演进方面得天独厚[1]。
TD-LTE网络的频谱是2.3GHz和2.6GHz,可以说未来移动网络的频段会持续增高,以得到更大带宽资源,而更高的频段意味着无线信号的网络覆盖范围会进一步缩小,需要增加更多的基站来保持良好的覆盖。
这样,移动承载网络的基站节点数量会越来越庞大,而IPRAN解决方案可采用动态路由技术,对网络中节点的增加并不敏感,大量的基站增加并不需要人工配置路由连接,可以很好的控制人工维护成本,同时,即插即用的特性可以方便IPRAN快速建网,实现业务快速覆盖[2]。
网络融合趋势无疑也会成为电信乃至整个通信行业未来的主要发展方向。
IPRAN采用的路由器与现有的Internet网络、企业网络、政府网络等所有的IP网络都极其接近。
如果未来移动通信网络与传统的固定数据通信网络进行融合,基于IPRAN的网络更具备与其他网络整合的能力。
【关键词】LTE;IPRAN;动态路由;频段
Abstract
WiththeadventofLTEera,thefuturetelecommunicationnetworkdevelopment,theonlyconstantischangequickly.Goodnetworkexpansibilitycanhelpoperatorsreducenetworkcostofreplacementwell,inordertoprotecttheexistinginvestments,andhelpstocontrolthetotalcostofthenetworkconstruction.IPRANhasgoodmaintainabilityandextensibility,isakindoffacesmanybusinessoverallcarryingIPsolutions,anduniqueintermsofsupportLTEsmoothevolution.
Thetd-scdmaLTEspectrumis2.3GHzand2.6GHz,tosaythefuturemobilenetworkbandwillcontinuetoincrease,inordertogetmorebandwidthresources,andhigherfrequencymeansthewirelesssignalnetworkcoveragerangewillbenarrowed,needtoaddmorebasestationstokeepgoodcoverage.Sothemobilehostednetworkandthenumberofbasestationnodewillbemoreandmorelarge.AndIPRANsolutioncanbeuseddynamicroutingtechnology,isnotsensitivetotheincreaseofthenodeinnetwork,alargenumberofbasestationstoincreasedoesnotneedmanualroutingconnectionconfiguration,cancontrolofartificialmaintenancecostsverywell,atthesametime,thecharacteristicsofplugandplaycanconvenientIPRANatequickly,achievebusinesscoveredquickly
Networkintegrationtrendwillundoubtedlybecomeamaindirectionoftelecomandeventhewholecommunicationindustryinthefuture.IPRANusestherouterwiththeexistingIPnetworksuchas,Internetnetwork,enterprisenetwork,governmentnetworkandsoonallisextremelyclose.Ifthefuturemobilecommunicationnetworkintegrationwiththetraditionalfixeddatacommunicationnetwork,basedonIPRANmorehavetheabilitytointegratewithothernetwork.
【keywords】LTE;IPRAN;DynamicRouting;Band
第1章山东联通IPRAN网络建设背景
移动软交换网络和下一代IMS的建设拉开了移动核心网向IP化演进的序幕。
而移动互联网新时代的全业务接入和移动回传的承载需求同样提出了无线接入网的IP化承载需求。
3G网络的建设、3G业务和承载网网络的IP化改造、3G向LTE演进、三网融合以及全业务运营,是推动传送网从刚性电路传送向业务感知的分组传送演进的五大驱动力[3][4]。
中国联通3G网络的快速发展导致了传输网在接入层及核心层带宽的急速膨胀,传统以MSTP为基础的本地传输网通过刚性电路叠加方式进行移动业务回传已逐渐力不从心,激发了分组传送网建设的需求[5][6]。
1.1“两张网”是本地承载与传送目标网络架构
在中国联通集团网建部下发的《中国联通2012年本地传送网络建设指导意见》(以下简称《指导意见》)中明确指出:
根据本地网络业务需求分析,中国联通本地承载与传送网络的目标架构如图1-1所示:
图1-1承载与传送网络目标架构
在目标架构中,采用“两张网”的网络架构,传统的“IP城域网”承载普通互联网业务、IP互联网专线等业务。
新建“分组传送网”承载以基站回传业务、集团客户业务为主的电信级业务。
普通互联网业务主要包括固定宽带业务,包括集团客户的互联网专线接入。
业务关键特点为流量大、突发性强、控制难度大;无明确质量要求,均为尽力而为业务;承载网络要求高度开放性。
电信级业务移动回传、固定语音、集团客户专线等业务。
业务关键特点为流量模型相对稳定,便于控制;主要是运营商网内业务或集团客户业务,安全可控;有严格的质量要求;承载网络的封闭性要求强[7]。
1.2分组传送网络业务承载定位
根据《指导意见要求》,2012年,应根据移动回传业务需求进行分组传送网络建设。
近期分组传送网络主要定位于3G移动回传FE业务,同时还应兼顾部分大客户专线业务,及少量2G/3G移动回传TDM业务。
1.3分组传送典型组网
分组传送网主要应用在本地网或城域网中,定位于业务控制层以下的业务传送,包括传送网的接入层、汇聚层、核心层,构建高质量的城域多业务承载网络,主要用来提供高品质分组业务以及TDM业务等多业务的传送。
具体主要包括2G、3G、LTERAN的基站回传业务,以及未来的LTE回传业务[8]。
按照网络设计扁平化的原则,出于简化网络结构和管理的考虑,典型的分组传送网络划分为核心层,汇聚层,接入层,三级结构[8][9]。
核心汇聚层网络以网状网做为目标拓扑。
目前网络结构设置中,核心节点之间应采用网状网结构,并可采用节点间多路由的方式提高网络的可靠性。
汇聚节点应采用环形结构或直连方式上连核心节点,随着接入节点到接入节点的流量增加,逐步形成网状网结构。
根据业务需求和技术成熟情况,核心汇聚层网络应采用10GE速率组织网络。
原则上汇聚环上节点数量不应超过6个[10]。
边缘接入层网络应采用环形结构,部分光缆条件不具备的可采用链型结构,但应避免3个以上的长链结构。
根据业务需求,可采用GE速率或10GE速率;对于高带宽需求区域站点(如环上多数为HSPA+站点、大客户专线等其它需求量大的)可适当采用10GE速率。
原则上环上节点数量不应超过10个,环上节点与所带支链节点数量之和不应超过20个[11][12]。
边缘接入层环路优先选用双节点方式与汇聚节点相连。
第2章山东联通(阿朗区)IPRAN网络物理架构
2.1山东聊城联通分组传送网IPRAN拓扑结构图
聊城IPRAN核心层网络拓扑结构,如图2-1所示
图2-1核心层网络拓扑
聊城IPRAN汇聚层网络拓扑结构,如图2-2所示
图2-2汇聚层网络拓扑
聊城IPRAN接入层东阿县的网络拓扑图,如图2-3所示
图2-3接入层东阿县网络拓扑
聊城IPRAN接入层市区的网络拓扑图,如图2-4所示
图2-4接入层市区网络拓扑
聊城IPRAN接入层冠县的网络拓扑图,如图2-5所示
图2-5接入层冠县网络拓扑
聊城IPRAN接入层临清市的网络拓扑图,如图2-6所示
图2-6接入层临清市网络拓扑
聊城IPRAN接入层高唐县的网络拓扑图,如图2-7所示
图2-7接入层高唐县网络拓扑
聊城IPRAN接入层茌平县的网络拓扑图,如图2-8-1/2-8-2所示
图2-8-1接入层茌平县网络拓扑
图2-8-2接入层茌平县网络拓扑
图例
2.2山东聊城IPRAN设备数量统计
聊城IPRAN设备数量统计,如表2-1所示:
表2-1聊城IPRAN设备数量统计
设备名称
数量
型号
核心设备
2
7750SR12
汇聚设备
17
7705SAR18
汇聚设备
1
7750SR7
汇聚设备
2
SAR8
接入设备
256
7705SAR8
接入设备
56
7705SAR-M
总量
334
第3章分组传送网络路由组织及Metric设计
3.1总体路由和转发策略
根据ALUIPRAN组网方案,综合业务接入-汇聚层,汇聚-核心层采用不同的IGP路由进程。
一级汇聚设备同时属于两个IGP域,核心层与接入层的IGP路由相对隔离,不相互注入路由。
接入-汇聚层IGP采用OSPF协议。
对于业务转发OSPF进程,以汇聚/接入环为单位设置Area为StubArea;并在一级汇聚设备之间为每个汇聚环增加子接口互联,实现StubArea闭环。
汇聚-核心层IGP采用ISIS协议。
对于业务转发OSPF进程,以汇聚/接入环为单位设置Area为StubArea;并在一级汇聚设备之间为每个汇聚环增加子接口互联,实现StubArea闭环。
山东联通IPRAN网络通过VPN承载业务,只需部署MP-BGP,采用MP-BGP发布VPNIPv4私网路由。
一级汇聚及RAN-CE与RR建立MP-BGP邻居。
一对汇聚设备或RAN-CE发布相同路由时,建议采用不同的RD值,以加快路由的收敛速度。
聊城联通ipran总体路由策略示意图,如图3-1所示:
图3-1ipran总体路由策略
3.2山东联通部分地市IPRAN自治域的划分
表3-2山东部分地市IPRAN自治域的划分
地市
AS号
济南
64584
青岛
64585
枣庄
64599
日照
64593
莱芜
64596
聊城
64592
3.3路由策略
3.3.1ISIS路由策略和相关规划
汇聚层设备使用ISIS与核心层7750相连,RANCESAR8使用ISIS与核心层7750
具体规划如下:
1.汇聚层设备上联核心层7750的接口参与ISIS.L2路由。
2.汇聚层设备的SYSTEM接口参与ISIS.L2路由。
3.核心层设备的SYSTEM接口参与ISIS.L2路由。
4.RANCESAR8的system接口及和核心7750的互联口参与ISIS.L2路由。
5.汇聚层设备之间的互联子接口1参与ISIS.L2路由
3.3.2ISISMetric设计
ISISMetric设计参考值,如表3-1所示:
表3-1ISISMetric设计参考值
链路
METRIC值
汇聚设备SAR18之间
100
汇聚设备SAR18与核心设备7750之间
100
核心设备7750之间
50
RANCE之间
100
RNCCE和核心设备7750之间
100
3.3.3OSPF路由策略和相关规划
接入层设备与汇聚层设备使用OSPF互连
具体规划如下:
1.数个接入环设备运行在一个OSPFAREA内。
2.一级汇聚设备之间运行各个OSPFAREA子接口。
3.接入设备所有互联接口参与OSPF路由。
4.所有汇聚、接入设备的System接口参与OSPF路由。
3.3.4OSPFMetric设计
OSPF链路的METRIC规划设计,如表3-2所示:
表3-2OSPF链路的METRIC规划设计
链路功能
METRIC值
汇聚层设备之间
100
接入层设备之间
100
接入层设备与汇聚层设备之间
100
3.3.5BGP路由策略设计
山东联通IPRAN网络通过VPN承载业务,只需部署MP-BGP,采用MP-BGP发布VPNIPv4私网路由。
一级汇聚及RAN-CE与RR建立MP-BGP邻居。
一对汇聚设备或RAN-CE发布相同路由时,建议采用不同的RD值,以加快路由的收敛速度。
建议使用核心设备作为RR,使用不同的CLUSTER-ID。
3.4路由配置模版
3.4.1OSPF配置模板
1.汇聚层设备的OSPF配置模板:
configrouterospf//进入OSPF配置目录
overload-on-boottimeout300
//配置重启后5分钟路由生效,保证全网的收敛,避免业务震荡
traffic-engineering//配合lsp的cspf使用
timers
spf-wait101010//配置spf-waittimer
lsa-generate101010//配置lsa-generatetimer
lsa-arrival2//配置lsa-arrivaltimer
exit
preference30//设置OSPF的路由优先级低于ISIS
graceful-restart//配置激活OSPF的graceful-restart
exit
area0.0.0.0//配置area0
interface"system"//添加system端口
exit
area0.0.0.1//配置area1
stub
exit
interface"GE1/1/2"//添加与接入环对接的端口
interface-typepoint-to-point//配置点到点类型
hello-interval1//配置hello包的频率为1秒
dead-interval4//配置4秒收不到hello包,判定邻居down
metric100//设置OSPFMETRIC值
exit
area0.0.0.2//配置area2
stub
exit
interface"GE1/1/3"//添加与接入环对接的端口
interface-typepoint-to-point//配置点到点类型
hello-interval1//配置hello包的频率为1秒
dead-interval4//配置4秒收不到hello包,判定邻居down
metric100//设置OSPFMETRIC值
exit
area0.0.0.3//配置area3
stub
exit
interface"GE1/1/2"//添加与接入环对接的端口
interface-typepoint-to-point//配置点到点类型
hello-interval1//配置hello包的频率为1秒
dead-interval4//配置4秒收不到hello包,判定邻居down
metric100//设置OSPFMETRIC值
exit
exit
exit
2.接入层设备的OSPF配置模板:
configrouterospf//进入OSPF配置目录
overload-on-boottimeout300
//配置重启后5分钟路由生效,保证全网的收敛,避免业务震荡
traffic-engineering//配合lsp的cspf使用
timers
spf-wait101010//配置spf-waittimer
lsa-generate101010//配置lsa-generatetimer
lsa-arrival2//配置lsa-arrivaltimer
exit
graceful-restart//配置激活OSPF的graceful-restart
exit
area0.0.0.1/2/3//配置area1、2或3,根据规划
interface"system"//添加system端口
exit
interface"ge1/1/1"//添加与汇聚层互联的ge1/1/1端口
interface-typepoint-to-point//配置点到点类型
hello-interval1//配置hello包的频率为1秒
dead-interval4//配置4秒收不到hello包,判定邻居down
metric100//设置OSPFMETRIC值
exit
interface"ge1/1/2"//添加接入层设备之间互联ge1/1/2端口
interface-typepoint-to-point
hello-interval1
dead-interval4
metric100//设置OSPFMETRIC值
exit
3.4.2ISIS配置模板
1.汇聚层设备及核心层设备的配置:
configrouterisis
level-capabilitylevel-2
area-id86.0635
overload-on-boottimeout300
traffic-engineering
spf-wait150100
lsp-wait101
level2
external-preference26
preference21
wide-metrics-only
exit
interface"system"
passive
exit
interface"TGE-1/2/7"#添加到核心7750的端口
lsp-pacing-interval33
exit
interface"TGE-1/2/8"#添加两台汇聚设备之间的互联口
lsp-pacing-interval33
exit
exit
3.4.3BGP配置模版
1.汇聚层设备bgp配置模板
bgp//进入BGP配置目录
rapid-withdrawal
multipath6
ibgp-multipath
local-as64592//配置本地系统号
group"Client-to-RR"
familyvpn-ipv4//配置IP类型为VPN-IPV4
hold-time180//配置BGPholdtime
keepalive60//配置grouplevel下的bgp存活时间
min-as-origination2//配置grouplevel下的向peer通告属性最短时间
min-route-advertisement2//配置grouplevel下的向peer通告路由的最短时间
next-hop-self
typeinternal//配置类型为IBGP
graceful-restart
stale-routes-time600
exit
peer-as64592//配置对端AS号
neighbor10.54.128.1//配置邻居
description"to-822Ju-7750"
exit
neighbor10.54.128.2
description"to-JianSheLu-7750
exit
exit
exit
exit
2.核心层设备7750bgp配置模板
group"RR-TO-RR"
neighbor10.54.128.2
description"to-JianSheLu-7750
next-hop-self
typeinternal
exit
group"RR-TO-Client"
familyvpn-ipv4
typeinternal
cluster10.54.128.1
peer-as64662
neighbor10.54.129.1
exit
neighbor10.54.129.2
exit
第4章设备和端口命名规范
4.1设备命名规范
为了标识网络设备、便于管理网络设备,应该为网络中每一台设备赋予名称标识,设备命名的基本原则为:
1.网元设备在全网范围内命名唯一;
2.能表示出网络设备的类型;
3.能表示出网络设备的物理位置(或机房所在地);
4.相同物理位置的网络设备由不同序号区分;
本次工程的接入设备命名规范如下:
【城市名称】【接入环编号】【机房名称】【设备型号】
示例:
SD-LC-DE-JR1-YangLiu-SAR8山东聊城东阿县接入环1杨柳机房SAR-8
说明:
1.原则上字母全部大写,两端和中间没有任何空格,采用定长命名,所有设备命名不要超过30个字符。
2.城市名称:
取用城市名称汉字拼音首字母。
具体如表4-1所示
表4-1城市名称对应关系
地方名城
城市名称
地方名城
城市名称
山东
SD
临清
LQ
聊城
LC
高唐
GT
冠县
GX
茌平
CP
东阿
DE
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