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1、探讨cdmalx分组网的链路负荷分担机制一、A10报文封装原理及对报文收发顺序要求分析在cdmalx数据业务中,PCF和PDSN的A10消息采用GRE封装。理想情况下,PDSN和PCF都顺序接收到GRE报文。在3GPP2A. S0012-0V2. 0中说明：当 接收到一个乱序的GRE报文时，应该根据RFC2890处理。在RFC2890中规定：“在当拆封 者接收到一个无效序列号的数据报文时，它应该悄悄地丢弃该数据报文。当收到的数据报文 的序列号小于或等于上一次成功拆封的数据报文的序列号时，收到的报文被视为序列号无 效。”例如：PDSN针对某一用户建立了 SessionID:1000接口，PCF针
2、对该用户建立了 SessionID:800接口。当某种情况下（下文将分析 这种情况）,如果PDSN收到来自PCF的 GRE报文序列号为3,紧接着收到来白PCF的GRE报文序列号为2,根据“收到无效报文时将 悄悄丢弃”的依据，PDSN将丢弃报文2,并在后续处理中只能接收序列号大于：3的报文， 因此只能靠传输层或应用层的重传控制来保证用户的连接不被中断。图一详细说明了当GRE报文乱序时会出现的问题。当PDSN或PCF存在丢弃无效GRE报文的情况时，如果没有传输层（TCP）或应用层的重 发机制，那么应用层的连接将被中断。即使具有传输层（TCP）或应用层的重发机制，也会 给用户造成网络很慢的感觉。经测
3、试，在cdmalx分组网中如果存在上述丢弃报文现象，终 端ftp上传的测试速率往往只有1 kbit/s左右，并容易出现没有响应的情况。二、常见cdmalx分组网网络结构分析1. 存在GRE报文乱序的负荷分担网络四川分组网建设初期，在省会城市配置了两台NE16汇接路由器，各RP接入路由器与每 台汇接路由器均有一条PVC相连。在整个网络中启用OSPF动态路由协议以保证链路的高可 靠性。在OSPF的链路开销方面，采用网络设备的白动计算值。PDSN和FACN在一个地址段(XXX. XXX. 207. 0/25),根据基于目的地寻址的路由原理, 在RP路由器的路由表里PDSN和FACN只具有一个目的地址
4、段(XXX. XXX. 207. 0/25)路由。 由于采用链路分担机制及0SPF配置为默认链路开销，导致从PCF至PDSN具有相同的两个下 一条路由。假定在“绵阳市区PCF”存在SessionTD为800,在PDSNK地址为XXX. XXX. 207. 11/25) 存在SessionlD为1000的实例是针对用户A的。用户通信过程中，PCF封装如下序列的报 文：0、1、2、3,报文在“绵阳市区PCF”肯定是被顺序发送给NE05。当NE05转发时, 因为冇两条链路可以使用，则可能存在如下情况：报文0、2通过PVC1,报文1、3通过PVC2o 链路转发延迟具有不可预见性，当0、1、2、3在相隔
5、极短的时间内被PCF依次顺序发送时, 存在通过PVC2的报文3比通过PVC1的报文2先到达PDSN1的可能，那么后续到达的报文2 就被PDSN1丢弃。经现网测试表明，在上述网络结构情况中，10个报文就存在一个报文乱 序的情况。那么从PDSN至PCF是否存在乱序的情况呢？答案是占定的。假定PDSX1连接在S6506-1, PDSN1至“绵阳市区PCF”最近的链路是uS6506-l-*NE16-l- PVC1 -*绵阳NE05 -绵阳 市区PCF” o通过其它的任何路径都会比经过上述链路的开销大，根据OSPF最短路径选择 原理，上述路径将会作为优选路径。图二显示了从PDSN至PCF报文所经过的路径
6、。虽然从PDSN至PCF不存在乱序的情况，但从PCF至PDSN的报文乱序会影响实际的应用。 例如终端用户进行ftp下载，当终端收到来白服务器的ftp数据报文后，会给ftp服务器 I川送响应消息。当PDSN丢弃报文时，ftp服务器将不能收到正确的响应消息，这种情况下, ftp服务器会重传终端已经成功收到的报文，导致效率低下，给用户的感觉就是下载慢。实测表明，当从PCF至PDSN存在GRE报文乱序时，即使RLP分得16x业务信道，ftp下行 速 率也只能达到40kbit/s,上行只能达到10kbit/so2. 釆用链路主备网络结构在2004年9月，针对四川分组网存在GRE报文乱序的问题，对分组网迹
7、行了一次网络 调整:在各RP接入路由器将PVC1和PVC2的Ospfcost值进行人为配置,使PCF至PDSN的 链路采用主备机制。实现结构如图三所示。xfVC2、-PYClz Ct：kxDesMttyVMask NexthopXXX XXX / 0/ XXX XXX 179 1只有当PVC1断连或者NE16-1宕机后，至PDSN/FACN的下一条路由才会通过PVC2指向 NE16-2。实际测试表明，采用链路主备网络结构能杜绝GRE报文乱序的情况。三、设计合理的链路负荷分担网络采用链路主备网络结构虽然杜绝了 GRE报文乱序的情况，但会导致长途传输链路的浪 费，尤其在cdmalx数据业务飞速发展
8、的今天，采用主备链路方式需要申请比较多的PVC 带宽资源。能不能在保证GRE报文不乱序的前提下实现链路负荷分担呢？ 2005年6月，我 们在对四川分组网网络进行了合理设计后，最终实现了这个目标。1. 设计思路将cdmalx分组网设计成一个合理的链路负荷分担网络，并达到在前文中讨论的不乱序 目标，网络设计要遵循以下几点思路：（1）保证从某一确定PDSN至某一确定PCF的主用路径的惟一性；（2）保证从某一确定PCF至某一确定PDSN的主用路径的惟一性；（3）当主用路径断连时，能白动切换到备用路径并保证新路径的惟一性；（4）只具有一个PCF的地市也要实现PVC链路负荷分担;（5）各网络设备尤其RP接
9、入路由器配置要简单；（6）网络调幣时各PCF无需改动配置。2. 设计方案（1）地址规划按设计思路，在基于目的地寻址的路由策略中，将FACN、PDSN部署在同一地址段是不 可能的。首要解决的问题是将FACN、PDSN地址段分开。四川前期FACN、PDSN都部署在XXX. XXX. 207. 0/25地址段内，各设备在该RP地址段分 配如图四所示。根据设计思路，在交换机上将PDSNRP、FACN分成3个VLAN。%1 将FACN1、FACN2配置在VLAN999。考虑当主用FACN1故障启用备用FACN2时，FACN2 需要替换FACN1地址才能保证备PCF无 需更改配置。所以FACNk FACN
10、2配置在一个VLAN。 考虑前期备PCF已经配置FACN地址为XXX. XXX. 207. 1,所以分配FACN地址 段为XXX. XXX. 207.0/29。%1 将 PDSN1、PDSN2 的 RP 接口配置在 VLAN 1000, VLAN 1000 地址段为 XXX. XXX. 207. 8/29。%1 将 PDSN3、PDSN4 的 RP 接口 配置在 VLAN 1001, VLAN 1001 地址段为 XXX. XXX. 207. 16/29。现网RP地址分配如图五所示。(2)路由规划及拓扑分析考虑到0SPF的优点，调整后的网络仍然采用0SPF路由协议。调報的网络需要考虑各条链路O
11、SPFCost的合理性，优化的配置要实现PDSN和PCF Z问 优选链路的惟一性。调整后实现如下理想路由。从 PDSN1/2 至 PCF 路径：PDSNRP-S6506-1 - NE16-1 - PVC1 - RP 路由器- PCF。从 PDSN3/4 至 PCF 的路径：PDSNRP-*S6506-2 - NE16-2 - PVC2 RP 路由器- PCF。 从 PCF 至 PDSN1/2 的路径：PCF-RP 路由器一PVC1 - NE16-1 - S6506-1 -PDSN RP。 从 PCF 至 PDSN3/4 的路径：PCF-RP 路由器一PVC2 - NE16-2 - S6506-
12、2 PDSN RP。 要达到路径惟一性，要从以下几个方血着手。首先保证从PDSN至各PCF不会经过两个核心交换机。在两台核心交换机中可以通过 Trunk 的 VLAN 有 VLAN999 (FACN)、VLAN 1002 (PDSNPI)、VLAN2001 (AAA)共 3 个。VLAN2001 属于二层VLAN,不存在路由问题。这里配置两台交换机Z间的路由首选VLAN 1002,次选 VLAN999,所以将VLAX1002Cost值配置为5000,将VLAN999Cost值配置为7000。Z所以配 置比较大的值，是为了保证“在除非必要的情况下，一台交换机不会将报文转给另外一台 交换机，而造成
13、链路迂回”。其次确保S6506和NE16 Z间优选链路的惟一性。这里配置S6506-1和NE16-2 Z间链路 的Cost值为5000,配置S6506-2和NE16-1之间链路的Cost值为5000,保证“在正常情 况下，NE16-1 和 S6506-1 互通，NE16-2 和 S6506-2 互通。”最后确保bl的地不是RP接入层网元的路由不会路由到RP接入路由器，现网中用汇接路 由器RP接口配置较大的Cost值(10000)来实现。另外各RP路由器不做任何更改。需要说明的是：FACN、SNMP监控等对报文顺序没有要求的网元，无需设计其双链路负 荷分担机制，各网络设备将根据链路的緊忙情况选择
14、合适的链路进行转发。例如在绵阳路 由器查看FACN地址段XXX. XXX. 207. 0/29路由，发现可以同时通过PVC1和PVC2转发。已经实现了 PDSN和PCF间链路的惟一性，那么负荷分担就要靠FACN。FACN (ForeignAgentControl Node)即外部代理控制节点，在UT的分组网解决方案中， FACN和PDSN配套使用o根据协议描述,FACN负责对新的A10连接，向PCF分配PDSN地址。 当PCF收到FACN分配的PDSN地址后，再向分配的PDSN发起连接请求并建立连接。四川PCF 为爱立信和中兴设备，均支持FACN功能。FACN根据PDSN的忙闲来给新连接分配最
15、闲的PDSNo根据概率论，当海量拨号事件存在 时，FACN总是能平均地将新连接分配到PDSN1/2和PDSN3/4。以只有一个PCF的眉山为例, 假定在眉山PCF共有100个Session,那么在PDSN 1/2分配50个Session,在PDSN3/4分 配50个Session。至PDSN1/2的A10报文都通过PVC1收发，至PDSN3/4的A10报文都通过 PVC2收发，从PDSN至PCF也类似，实现了链路负荷分担的目的。实际运行表明，文中的设计方案能合理解决链路负荷分担问题，又能保证A10报文不乱 序，在链路或设备故障时能H动切换并仍然保证链路惟一性，是一个好的分纟H.网承载网络解 决方案。
