余 寧

甘肅省廣播電視局微波傳輸中心 甘肅省 蘭州市 730000

引 言

分組交換技術(shù)在IP 微波網(wǎng)中的廣泛使用，使得傳統(tǒng)的模擬微波網(wǎng)絡(luò)無(wú)法很好的與互聯(lián)網(wǎng)快速對(duì)接得以改善。傳統(tǒng)模擬微波使用電路交換技術(shù)，電路噪聲積累多、抗干擾能力差、電路通信效率低、信道使用率低，不適合于現(xiàn)在大規(guī)模介入的通信需求。在數(shù)字通信時(shí)代，分組交換方式凸顯，給通信方式帶來(lái)飛躍式發(fā)展，完全改變了傳統(tǒng)通信方式，甘肅省微波網(wǎng)絡(luò)升級(jí)中交換機(jī)和IP微波設(shè)備的應(yīng)用，使得省微波線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)IP 化，可快速部署實(shí)現(xiàn)與其它IP 網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

1 交換機(jī)堆疊

堆疊是指將物理上獨(dú)立的兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的交換機(jī)通過(guò)堆疊卡或者業(yè)務(wù)端口進(jìn)行連接，在邏輯上模擬成一臺(tái)交換機(jī)，以此增加交換機(jī)端口數(shù)量。當(dāng)兩臺(tái)交換機(jī)同時(shí)啟動(dòng)后，通過(guò)相互競(jìng)爭(zhēng)或者人為配置，其中優(yōu)先級(jí)高的一臺(tái)交換機(jī)成為主交換機(jī)（Master），它負(fù)責(zé)管理整個(gè)堆疊，且堆疊交換機(jī)中只有一臺(tái)是主堆疊交換機(jī)。備交換機(jī)（Standby）是主交換機(jī)的備份交換機(jī)。堆疊系統(tǒng)中只有一臺(tái)備交換機(jī)。當(dāng)主交換機(jī)故障時(shí)，備交換機(jī)會(huì)接替原主交換機(jī)的所有業(yè)務(wù)。另外一臺(tái)為從交換機(jī)（Slave），用于業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，堆疊系統(tǒng)中可以有多臺(tái)從交換機(jī)。從交換機(jī)數(shù)量越多，堆疊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)帶寬越大。

除主交換機(jī)和備交換機(jī)外，堆疊中其他所有的成員交換機(jī)都是從交換機(jī)。當(dāng)備交換機(jī)不可用時(shí)，從交換機(jī)承擔(dān)備交換機(jī)的角色。

2 OSPF協(xié)議

OSPF （Open Shortest Path First）即開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先，是一種基于鏈路狀態(tài)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，在一個(gè)自治域系統(tǒng)中，可根據(jù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)鏈路庫(kù)，計(jì)算出自治域系統(tǒng)中的最短路徑，根據(jù)最短路徑對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。OSPF 把自治系統(tǒng)AS（Autonomous System）劃分成邏輯意義上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域；OSPF通過(guò)鏈路狀態(tài)通告LSA （Link State Advertisement）的形式發(fā)布路由；OSPF 依靠在OSPF 區(qū)域內(nèi)各設(shè)備間交互OSPF 報(bào)文來(lái)達(dá)到路由信息的統(tǒng)一；OSPF 報(bào)文封裝在IP 報(bào)文內(nèi)，可以采用單播或組播的形式發(fā)送。沒(méi)有跳數(shù)限制，適用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更大。每臺(tái)路由器都能夠掌握全網(wǎng)拓?fù)?，通過(guò)最短路徑優(yōu)先算法SPF（Shortest Path First） 計(jì) 算 路由，不會(huì)產(chǎn)生路由環(huán)路。收斂速度快，因?yàn)槁酚筛率羌皶r(shí)的，并且能夠快速傳遞到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。OSPF 可以采用組播形式收發(fā)報(bào)文，這樣可以減少對(duì)未運(yùn)行OSPF 的路由器的影響。OSPF 支持對(duì)等價(jià)路由進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)。

3 交換機(jī)在IP微波網(wǎng)中的應(yīng)用

圖1 為甘肅省微波改造中心站點(diǎn)路由圖例，蘭州交換機(jī)S1和S2 通過(guò)四個(gè)業(yè)務(wù)千兆口建立堆疊，配置堆疊優(yōu)先級(jí)交換機(jī)S1 大于S2，因此交換機(jī)S1 為Master，交換機(jī)S2 為Slave，交換機(jī)S1 和交換機(jī)S2 根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù)，建立端口保護(hù)組。甘肅省微波現(xiàn)網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù)主要有甘肅省自辦電視節(jié)目，甘肅省自辦廣播節(jié)目，中央無(wú)線(xiàn)覆蓋數(shù)字電視和CDR 廣播，所以交換機(jī)S1 的網(wǎng)口1、2、3、4 和S2的網(wǎng)口1、2、3、4 對(duì)應(yīng)建立保護(hù)組，4 個(gè)保護(hù)組分別用來(lái)傳輸上述四路組播流信號(hào)。主備信源分別送入Master 和Slave，交換機(jī)S1 和S2 分別接入IP 微波兩個(gè)波道，起到雙路備份作用。當(dāng)交換機(jī)S1 出現(xiàn)故障，或者單個(gè)網(wǎng)口出現(xiàn)故障，信號(hào)下發(fā)都不會(huì)出現(xiàn)丟失，確保信源數(shù)據(jù)安全下發(fā)。

由于甘肅省地形狹長(zhǎng)，所以IP 微波傳輸網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是以蘭州為中心的星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為東南西北四條鏈路，各條網(wǎng)絡(luò)鏈路分別以微波2+0 保護(hù)配置， 交換機(jī)組網(wǎng)為典型的“口”字形組網(wǎng)配置。如圖2 所示，交換機(jī)S1、S3、S5 通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF 組成兩跳微波的主平面，交換機(jī)S2、S4、S6通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議組成交換機(jī)備平面，交換機(jī)S1 和S2，交換機(jī)S3 和S4，交換機(jī)S5 和S6 之間通過(guò)eth-trunk 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)千兆端口匯聚形成級(jí)聯(lián)，并且級(jí)聯(lián)線(xiàn)之間通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF 組成主備切換路由。

如圖2 所示，在各臺(tái)交換機(jī)互聯(lián)VLANIF 端口上配置IP 地址并配置對(duì)應(yīng)接口所屬VLAN，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段內(nèi)互通，在各交換機(jī)上配置OSPF 基本功能，OSPF 具有適應(yīng)范圍廣、收斂快、無(wú)自環(huán)、區(qū)域劃分、等價(jià)路由、組播發(fā)送等特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)路由b 和e 到S5，并向下繼續(xù)從主平面下發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)S3 交換機(jī)故障，b、d、e 路由中斷，數(shù)據(jù)經(jīng)路由a、f、g 到交換機(jī)S5，因?yàn)槿W(wǎng)備平面交換機(jī)S2、S4、S6 等之間的直連路由cost 開(kāi)銷(xiāo)值設(shè)置為5000，根據(jù)OSPF協(xié)議，數(shù)據(jù)通常會(huì)選擇最短路徑即開(kāi)銷(xiāo)值最小的路由下發(fā)。

圖1 中心機(jī)房微波結(jié)構(gòu)

圖2 微波組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

4 QoS技術(shù)的應(yīng)用

雖然IP 微波技術(shù)有了快速發(fā)展，但是微波信號(hào)空口傳輸在面對(duì)復(fù)雜氣候條件時(shí)依然會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的信號(hào)衰落，與此同時(shí)又要保證傳輸業(yè)務(wù)的可靠性，因此在出現(xiàn)空間信號(hào)深度衰落時(shí)，我們要優(yōu)先考慮重要業(yè)務(wù)的可靠傳輸。QoS 技術(shù)的應(yīng)用很好的改善了這個(gè)問(wèn)題。

甘肅省微波網(wǎng)將中央電視節(jié)目、省自辦電視節(jié)目、省自辦廣播節(jié)目、CDR 廣播四個(gè)分組業(yè)務(wù)通過(guò)QoS 技術(shù)調(diào)度到不同優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列中。各個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的業(yè)務(wù)通過(guò)隊(duì)列調(diào)度算法傳送到微波端口。當(dāng)調(diào)制模式切換時(shí)，如果空口容量不足導(dǎo)致某些優(yōu)先級(jí)隊(duì)列擁塞，這些優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的部分或全部業(yè)務(wù)就被丟棄了。如圖3 所示，甘肅省IP 微波電路中，將省自辦廣播節(jié)目設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)，省自辦電視節(jié)目設(shè)置為次優(yōu)先級(jí)，中央無(wú)線(xiàn)覆蓋電視和CDR設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)，當(dāng)微波鏈路空口信號(hào)在遇到極端天氣發(fā)生嚴(yán)重衰落時(shí)，微波會(huì)降低調(diào)制模式，減小帶寬，提升信號(hào)糾錯(cuò)能力，丟失低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)，優(yōu)先保證省自辦節(jié)目安全可靠傳輸，保證了廣播電視服務(wù)質(zhì)量要求。

圖3 微波層次化QoS 模型

結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)微波IP 升級(jí)后，結(jié)合微波自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)等技術(shù)，加之交換機(jī)等計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的融合組網(wǎng)，可以在抗微波信號(hào)深度衰落的同時(shí)，優(yōu)先保證最優(yōu)列隊(duì)業(yè)務(wù)通過(guò)，從而使業(yè)務(wù)不會(huì)中斷，為安全生產(chǎn)工作提供保障。微波調(diào)制技術(shù)持續(xù)改善，使得微波傳輸容量也有成倍的提升，在傳輸廣播電視業(yè)務(wù)之外，微波網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)傳輸應(yīng)急廣播、移動(dòng)直播，定點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等其它豐富的行業(yè)業(yè)務(wù)，為微波業(yè)務(wù)向多樣化、豐富化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。