交换机原理与告警处理

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1、在计算机网络中，交换概念的提出是对传统共享工作模式的改进。如集线器 （Hub）是一种物理层共享设备，Hub 本身不能识别数据包的目的地址，当集线 器接收到数据包时，它以广播的方式播送到各个端口，由每一台主机通过验证 数据包的目的地址来决定是否接收。如图 1 所示。 交换机（Switch）是一种数据链路层设备，它的内部程序可以检查收到的 数据包的目的地址，并从内存中的 MAC 地址表中查得目的设备所在的端口，通 过内部交换机构迅速将数据包传送到目的端口。只有当目的 MAC 不存在时，才 将数据广播到所有端口。如图 2 所示。图 1 共享式局域网图 2 交换式局域网一、MAC 地址表MAC 地址表

2、是交换的基础，由于它来源于网桥，所以又称网桥表。它用来 记录各个设备是连接在交换机的哪个端口上的，这样，当交换机收到数据包后， 才能够决定应该向何处转发。如图 3 所示。图 3 MAC 地址表为了看得清楚，在图中我把 MAC 地址用主机的符号代替了，实际的 MAC 地 址是一个 48 位二进制数。1、交换机的转发过程交换机收到一个数据帧时，查 MAC 地址表，如果目的端与源端不在一个端 口上，则把帧从目的端口转发出去；如果目的端与源端在同一端口，说明该帧 无需转发，则丢弃该帧。如 A 主机向 D 主机发送数据，当数据帧到达交换机时，它在 MAC 地址表中 查找主机 D 的 MAC 地址，发现它

3、所在端口号为 2，而数据来源的端口号为 1，则 交换机将数据帧从端口 2 转发出去。再如 A 主机向 B 主机发送数据，交换机查 看 MAC 地址表后发现源和目的在同一端口上，说明该帧已经通过其它路径到达 了 B 主机，不需转发，故此丢弃该帧。2、MAC 地址表的构建过程MAC 地址表存放在交换机的内存之中，在最初时，它完全是空的，交换机 是通过自学习过程在工作中自动构建 MAC 地址表的，这个过程无需人工干预。每当交换机收到一个数据帧时，先在 MAC 地址表中查找源地址，如果没有 找到，则把它及所在的端口记录在 MAC 地址表中。再查找目的地址，如果有， 则转发或丢弃，如果没有，则广播到所有

4、端口。这样，交换机在工作过程中就把 MAC 地址表逐渐建立起来了。只要一个工 作站发送过数据，它所对应的端口就会被记录下来，供今后转发时使用。3、MAC 地址表的维护MAC 地址表的维护也由交换机自动进行。交换机会定期扫描 MAC 地址表， 发现在一定时间内（默认为 300 秒）没有出现的 MAC 地址，就把它从 MAC 地址 表中删除。这样即便发生了工作站的移动、拆除等问题，交换机始终能把握网 络最新的拓扑结构。4、MAC 地址表的容量MAC 地址表的容量用可存储的 MAC 地址数表示，是交换机的一项参数。一 般的交换机可存储 1024 个以上的 MAC 地址，这对于一般网络就够用了，如果网

5、 络规模很大，选购交换机时应注意一下它可存储的 MAC 地址数。例：网络拓扑和某时刻 MAC 地址表情况如图 4 所示，当依次出现如下各种 传输时，交换机是如何处理的？MAC 地址表如何变化？图 4 A 向 D 发送帧； C 向 D 发送帧； D 向 F 发送帧； A 向 B 发送帧。解： A 向 D 发送帧：在 MAC 地址表中查找 A 的 MAC 地址，没有找到，把 A 的 MAC 地址与所在端口号 1 添加到 MAC 地址表中；在 MAC 地址表中查找 D 的 MAC 地址，找到端口号为 2，与源端口不同，则从端口 2 转发数据。 C 向 D 发送帧：在 MAC 地址表中查找 C 的 M

6、AC 地址，没有找到，把 C 的 MAC 地址与所在端口号 2 添加到 MAC 地址表中；在 MAC 地址表中查找 D 的 MAC 地址，找到端口号为 2，与源端口相同，则丢弃数据包。 D 向 F 发送帧：在 MAC 地址表中查找 D 的 MAC 地址，找到端口号为 2； 在 MAC 地址表中查找 F 的 MAC 地址，没有找到，则把数据包广播到各端口。 A 向 B 发送帧：在 MAC 地址表中查找 A 的 MAC 地址，找到端口号为 1； 在 MAC 地址表中查找 B 的 MAC 地址，找到端口号也为 1，两端口相同，则丢弃 数据包。完成后，MAC 地址表为：图 5二、交换机的交换方式交换机

7、通常有 3 种交换方式。1、直通式（Cut Through）：当输入端口检测到一个数据包时，就检查该包的包头，根据包内的目的地 址把数据包直通到相应端口。优点：这种方式不需要等数据包接收完就开始转发，交换速度快，延迟非 常小。缺点：不提供错误检测服务，有可能将出错的数据包转发出去。也不提供 缓存，不能将速率不同的端口直接接通，而且容易丢包。2、存储转发式（Store & Forward）：这种方式先将数据包完整的接收下来，经过 CRC 检查，如果数据包没有错 误，再根据地址进行转发。优点：提供错误检测服务，改善了网络性能。支持速度不同的端口的转发 服务，可以保证高速端口与低速端口间协同工作。缺

8、点：传输延时较大，而且需要较大的缓存容量。3、碎片隔离式（Fragment Free）：它检查数据包的长度是否够 64 个字节，若小于 64 字节，说明是废包，进 行丢弃，若大于 64 字节，则发送该包。这种方式可保证碰撞碎片不在网络中传播，提高了网络效率，它的数据处 理速度介于直通式和存储转发式之间。多用于低端交换机产品。低端交换机产品一般只具有一种交换方式，有些高端交换机产品具有两种 交换方式，并且可以根据网络环境自动选择交换方式。 三、交换机的工作模式1、半双工模式（Half duplex）：在一个端口上，同一时刻只能发送数据或接收数据。也即发送和接收不能 同时进行。2、全双工模式（Fu

9、ll duplex）：在一个端口上，同一时刻可同时进行数据的发送和接收。交换机与设备之间一般是用双绞线或光纤进行连接的；双绞线一般有 8 根 线芯，2 根用于发送数据，2 根用于接收数据；光纤一般也是采用多芯光纤，有 的用于发送，有的用于接收。所以，从理论上讲网络具有全双工传送的能力。 但在共享式网络中，发送数据时，主机还必须监听碰撞信号，所以共享式网络 只能工作在半双工模式；而交换式网络采用点对点的通信，不需要再监听碰撞 信号，所以才能工作于全双工模式，如图 6 所示。全双工模式相当于将网络带 宽提高了一倍。图 6 集线器的半双工工作方式和交换机的全双工工作方式第五章 案例分析： 故障案例分

10、析一： 驻马店市区刘阁基站（DE34）TRX2 有 7533 告警（TX ANTENNA OR CONBINER CONNECTION FAULTY）由于连接在同一个合路器上的 TRX1 工作正常，初步判断 AFEA 没有故障，TX 连线紧固，则判断可能是 TRX 坏或 者 TX 连线坏，更换 TRX 后故障解除。但是到 3 月 9 号，TRX2 再次出现 7533 告警，由于 TRX 为新换的，TX 连线无故障，分析认为合路器 AFEA 不稳定， 存在隐患，更换 AFE 后故障解除，没有重复出现。故障案例分析二： 西平人和基站（DE34）BCFA 故障，更换后无法自启，检查发现软件包不 对应

11、（使用的板件是返修的库存板件，没有考虑软件包问题） ，灌入对应软件包 重启后，Sec2 和 Sec3 无法正常工作，其中 Sec2 的 TRX7 正常，而 TRX8 和 Sec3 的 TRX9 和 TRX10 均有 7514 告警（13MHZ CLOCK IS MISSING IN TRX）按照 Nokia 告警处理提示应更换 TRX，但三块 TRX 同时坏的可能 性不大，考虑可能为其他原因引起。于是将 Sec2 正常运行的 TRX7 和出故障的 TRX8 倒换位置， （操作过程中对该层 PSUA 断电）结果 Sec2 两块 TRX 均恢复 正常。于是将 Sec3 的 PSUA 断电再加电，该

12、扇区亦恢复正常。分析认为有时 TRX 内部软件需要重新掉电初始化。这一点和后来改半速率过程中，有些 DE34 站虽然数据与 BSC 完全对应，仍然出现 OMU 信令不活的现象类似，出 现这种情况时，对基站供电单元 CSUA 掉电再加电就可以解决。故障案例分析三： 遂平红堂基站（UltraSite）O 改 S 后，Sec1 一直占不上用户，且有 7602（Mismatch between BSC/MMI configuration file and the actual）告警，经检 查发现，硬件数据库中 Sec1 的数据不完整，补充完整后再上传进去，重启 BCF，故障解除。故障案例分析四： 妇幼

13、保健院（ULTRASITE）断站，且断站时有 7606 告警，告警提示为合 路器反射功率过高。根据以往经验，产生这个告警的原因有两种，驻波比过高 或合路器坏，测试驻波比正常，更换合路器重起基站后告警消失，后期观察没 有再出现这个告警。故障案例分析五： 市区 502 基站（ULTRASITE）的 SEC3 反复闪断，有 7705，7706，7723，8102 等告警。到基站后发现传输板时而亮黄灯，时而亮绿 灯，并且掉话非常明显。因为有传输告警，所以先从传输板、传输连接件和传 输线考虑。自环传输板正常，检查 DDF 架。结果发现 DDF 架的 2M 接头松动，紧 固后传输板没有再出现间歇性闪烁，基

14、站正常运行。故障案例分析六： 驻马店市区关王庙基站（UltraSite）的 Sec2 反复出现 7604 告警（Rx levels differ too much between main and diversity antennas） ，造成严重掉话。测量天线 驻波比正常，更换宽带合路器 WCGA 和双工器 DVGA 仍不能解决，对基站主 设备彻底检测确定正常，检查天馈部分，发现馈线进入机房后的接头处松动， 重做接头并紧固后告警消除。对此故障分析认为，有时天馈系统的驻波比正常， 并不能说明故障一定不是出在天馈系统。有些并不严重的连接松动情况可能无 法在驻波比中显示。因此在处理这类故障的时候，

15、测量天馈系统的参数只是判 断故障的一个参考，还需要对连接部分进行仔细的检查。故障案例分析七： 西平后吕基站（DE34）白天更改硬件，加载频，数据更改完之后，夜间重 启后无法起站。经现场检查，发现硬件数据库中的 TRXSIG 速率不对，更改后 恢复正常。据机务员改动数据的过程，发现一个平时没有特别注意到的一个细 节问题。DE34 基站在在硬件数据库上改动 TRX 的位置或者添加、删除 TRX 时， TRXSIG 速率会自动更改为全速率数据及 16K，故需要手动更改为半速率数据 32K 之后再上传。故障案例分析八： 确山、泌阳割接故障处理： 割接之后以下基站不能起站：泌阳白果树、泌阳梅林、泌阳条山

16、、泌阳老 邱洼、确山桐树园。现象都是 OMU 信令不活。 故障处理： 泌阳梅林从基站环路，SXC 上 ET 灯熄灭；断开，入信号丢失灯亮；放通， ET 灯熄灭。即，看起来，基站到 SXC 线路正常。机房确认 BSC 到 SXC 正常， 交叉连接数据也正确。机房和基站对 OMU 信令时隙一致，看起来，线路和数 据都正常，怀疑起不来是基站吊死或数据丢失。但是机务员冷起过基站，重做 过数据，重做过开通，信令还是不活。而且基站作模拟开通，基站能够起得来， 说明基站主设备没有问题。现在故障只能定位到物理线路上了，于是联系传输 机房改落地 DDF 架位置，之后信令活，起站正常。而之后，在处理白果树基站 故障时，发现白果树从基站落地 DDF 架到 SXC 环路不正常，这是环原梅林落 地，两个 ET 灯同时熄灭。原来梅林和白果树 SXC交叉机侧 DDF 架线鸳鸯 所致。 泌阳条山该站有 2 个机柜，2 条传输，第一个机柜 OMU 信令在 7、8 时隙， 第二个机柜 OMU 信令在 1、2 时隙。当晚看到 OMU 信令不活，怀疑是 2 个传 输弄反，于是改