IP无线接入网

IP无线接入网（精选9篇）

IP无线接入网 第1篇

随着技术的不断进步,地铁运行环境中的控制信息、通信信息将越来越趋向于无线技术,WLAN(无线局域网)由于其开放的标准、良好的接入、具有足够的固有容量,以及在不影响列车控制应用性能的同时还可以提供轨道与列车间的额外应用如视频、语音等,目前正越来越受到各大厂商的关注,包括西门子、阿尔斯通等。作为无线网络中的重要组成之一的无线AP(接入点),开发遵守IEEE 802.11、IEEE 802.1d以及IEEE 802.3等协议,主要包含桥接与移动管理的功能,目前市场上成熟的产品大部分是实现了网桥的功能,并不上升到网络层,因此,移动主机的散步只能在同一个ESS(扩展服务集)内。而地铁长度从十几公里到几十公里不等,列车作为一个移动节点与各AP的通信不可能只是在一个ESS内,因此,移动中的通信依靠现有的AP是无法充分满足要求的,同时,列车的高速移动以及无线接入的频繁切换,也将是无线接入设计的制约因素之一。

1 移动IP协议简述

移动IP协议定义了MN(移动节点)、HA(家乡代理)和FA(外区代理)3个实体。HA是MN家乡网络中的路由器,维持MN家乡地址到转交地址的映射;FA是MN访问的外区网络中的路由器,它将数据包转发给MN点;MN采用一个固定不变的IP地址为家乡地址(Home Address)来标识自己,一次登录后就可实现在任何位置上保持与主机的通信,实现网络漫游。当MN离开家乡网络后,为了进行数据包的转发,它会获得一个临时地址,称为CoA(转交地址),用来作为路由。

当MN在网络中移动时,移动IP实现的基本过程是:

a) 代理发现:判定MN当前是连在家乡网络上还是外地网络上,检测它是否切换了链路。当连在外地网络上时,MN会得到一个CoA。

b) 注册:MN根据当前所在的位置,如果它当前在外地网络,它要得到外地代理的路由服务,将得到的CoA通知HA,可以使一个注册生效。当它回到家乡网络时要进行注销。

c) 移动时的通信:当MN完成注册后,就可以利用自己的家乡地址在外区网络上通信,这种通信对MN和与之通信的对方主机来说是透明的,发往MN的数据报经由HA用隧道方式发送到MN的CoA。

2 移动漫游的设计

在设计的方案中,继承了移动IP的原理,不仅要求移动的STA(站适配器)以及AP本身对移动性进行支持,也就是要延伸到网络层,提供基于IP的转发,而且要求在网络中引入移动代理这样的实体。结合实际的硬件平台情况,在网络层借鉴移动IP协议的设计思想,设计了特定于地铁环境下网络层移动漫游方式,将移动代理功能与AP进行分离,由PC机来实现,网络结构的设计如图1所示,其中A网段为家乡网络,B、C网段为外地网络。

2.1 移动与代理的设计

HA和FA的代理功能是由PC机实现。AP和MN STA功能及性能由专用ARM嵌入式芯片、无线收发芯片以及Linuxdrv.o驱动程序提供保障。其中,驱动程序Linuxdrv.o工作在各个开发板AP和STA的底层。

在实际工程中,同一外地子网内一般存在多个AP,若移动代理由AP实现,也就是存在多个FA,由于移动节点STA的高速移动,将导致与之连接的AP频繁切换,FA频繁变更,对于系统而言开销会很大,有效的通信时间非常短。同时,受硬件性能的影响,如果在上面承载移动代理的管理功能,增加了AP的处理负荷,对AP自身的性能也有影响。因此,考虑移动代理功能由PC机提供,在一个子网中只存在一个移动代理。同时,AP需要与MN STA建立连接,建立到STA的路由信息,并且经过一定的判断,然后发送注册请求给其所在网络的代理。

由于代理功能与AP分开,网络的组建需要付出一定的代价,层次比较多,路由器的负担和网络的复杂度有一定的增加,但是保证了注册过程和隧道技术的实现,而AP的功能也就较为单纯可靠。

对于移动性问题的解决,我们基于Linux的Redhat9.0操作系统的开放内核,使用标准C语言,编写完成移动IP通信程序,所有程序经过Linux内置gcc编译器编译通过,然后移植到AP、STA和代理服务器(包含HA和FA)上,可以保证STA在家乡区域和外地区域的网内网间切换的正常性。在Linux平台上实现了代理协议功能,该协议采用socket编程实现,以进程方式运行在后台,随时接收或截获数据,并完成相应的功能。

2.2 代理发现

STA移动过程中,首先要了解自己现在的位置,即它当前正在与哪一个AP连接,正处在哪个网络中。在移动过程中要实现这个功能,STA必须实时地监控移动途中的AP,并且能够找到所在范围内信号最强的AP。所以,在STA运行后,开启了一个守护进程Daemon,实时扫描所移动的范围内的AP信号强度,并且能与合适的AP建立连接,通过监测MN STA与AP的连接状态,提供相应信息给STA上的进程,确定自身的位置。

为了在STA与AP建立连接后AP第一时间得到该STA的信息,在STA上开发了进程模块stabc和stagw,在AP上开发了进程模块apconn。STA系统启动,在无线驱动加载之后就启动进程stabc,不停地发送广播包,AP在收到STA发送的广播包后,启动进程模块apconn,分析广播包的内容,确定该广播包是STA发送的广播包后,会给STA上的另一个进程stagw发送应答数据包消息,然后STA无线口要通过这个进程stagw经过一些判断后,知道自己在哪个网络中,决定设置网关,或者不设置,或者删除原有网关、设置新网关。同时,AP上的apconn进程还要建立到STA的路由信息,并把所得到的STA相关情况告知本网络的代理PC机。

2.3 注册与隧道建立

AP上的进程apconn收到STA的连接请求后通过有线网络发送通知给MN STA目前所在区域的FA或HA,代理将设置到STA的特定主机路由。此外,如果STA是在外区,HA上的进程将收到来自FA上进程发来的注册信息,由HA上的进程建立隧道,实现到STA的通信链路的建立。注册与隧道流程如图2所示。

FA通过运行agent和toproxy这2个进程来完成自身的功能,其中agent进程接收AP上进程apconn发来的注册信息,判断注册信息的内容,设置到STA特定主机路由,然后激发toproxy进程,由此进程将注册请求信息发送给HA。

HA通过开启proxy和mobileip这2个进程来完成自身的功能。其中:proxy进程用来接收STA在家乡网络时,家乡网络的AP发来的注册信息,设置到STA特定主机路由;mobileip进程主要用来接收从外区网络的FA发来的注册请求,收到注册请求后,建立到相应FA的隧道,隧道技术采用的是由RFC2003定义的IP in IP封装技术。这样,当MN漫游在外区网络时,HA代替它在家乡网络上接收发往MN的数据包,然后通过隧道进行转发,使得通信不会因为MN的移动而中断。

2.4 移动的工作过程

因为在组网上的层次设计上有一定的特殊性,所以进程的设计不仅要考虑完成传统移动IP方案中的注册和隧道建立过程,还要考虑路由的建立、更新或删除等问题,工作过程也就有一定的特殊性。

如果MN只在家乡网络中移动,则不用建立隧道,只要进行正常通信的方式实现通信对端与移动主机的通信。在家乡网络中进行切换时,如STA由AP1切换到AP2,STA更新自己的网关指向AP2,AP2通过进程apconn通知HA上的进程proxy,proxy收到控制信息后,更新指向STA的特定主机路由。

如果MN STA移动到外区网络中去,就要启动FA的功能,如从AP2切换到AP3时,STA通过进程stagw更新自己的新网关为AP3,AP3上的apconn进程模块触发FA模块中的agent进程,由它更新指向STA的特定主机路由,然后触发toproxy进程向HA发送注册请求消息,HA收到后由mobile IP进程处理,先搜索旧隧道,如果存在时删除旧隧道,建立HA到FA的隧道,如果不存在旧隧道就直接建立隧道,同时,删除原来指向STA的特定主机路由。

如果STA是从外区网络回到家乡网络,如从AP3切换到AP2,在proxy得到这一信息后,在更新完STA的特定主机路由后要触发HA进程mobile IP,由它搜索与外区网络代理服务器之间的旧隧道,找到后删除旧隧道,并发送删除隧道的信息给对应的FA,FA通过进程agent来删除旧的指向STA的特定主机路由。

3 结果与结论

采用以下两种方法对此移动漫游方案的性能进行测试:

1)使用IxChariot软件

IxChariot软件能够统计漫游过程中数据传输的各种参数,如最高速率、最低速率、平均速率和速率分布等,并能直观观察传输速率的实时变化情况。其参数设置为UDP(用户数据报协议)的窗口为1 200字节,重传超时为500 ms,重传尝试50次。测试脚本中file_size=4096,packet size=1024。

先在同一网络内进行移动测试,如图1中在AP1与AP2间来回移动,STA的移动速度分别为10 km/h、30 km/h和50 km/h,观察近10 min,结果记录如表1所示。

在不同网络间进行移动测试,如在图1中的家乡网络和外区网络间来回移动,用同样的方法测试,记录结果如表2所示。

2)使用ping方式

通过从通信对端ping MN的家乡地址来验证隧道路由,以及MN是否能够用家乡地址与通信对端进行通信。发送100个数据包,测丢包率。MN的移动速度分别为10 km/h、30 km/h和50 km/h,结果如表3～表6所示。

实验测试结果验证了所开发的移动漫游软件的功能,能够完成控制MN STA在无线接入点AP之间快速正确的切换,在不同的网段中移动时实现了漫游功能,并且保持与有线网络的连接畅通。

本设计利用Linux内核的开放性,利用软件在网络层上实现了移动漫游功能,使得这种漫游相对于网络层以下的层次是透明的,与网络底层设备无关。它继承了移动IP的思想,但又进行了一定的修改,使得代理的主要工作与AP分离,保证了漫游通信的性能。在符合嵌入式开发板系统配置的参数条件下,软件系统运行是稳定可靠的。由于受到硬件条件与资源配置的限制,在传输速率及切换的高速性方面仍然有许多工作要完善。

参考文献

[1]CALHOUN P,PERKINS C.IP Mobility Support for IPv4[R]IETF RFC3344,2002.

[2]PERKINS C.Mobile IP.IEEE Communications Magazine,1997,15(4):54～58.

[3]PERKINS C,JOHNSON D.Route Optimization in Mobile IP-work in progress[EB/OL].1999-02-25.http://www.ietf.org/proceedings/99nov/I-D/draft-ietf-mobileip-optim-08.txt.

[4]熊刚,文远保.支持移动IP的无线接入点研究与设计[J].华中科技大学学报:自然科学报,2002,30(7):36-38.

[5]高音,李杰.应用于WLAN的可管理快速切换技术在AP的实现[J].中兴通讯技术,2006,12(5):45-48.

五类宽带无线接入网设备 第2篇

是利用光无线通信技术。光无线通信是新概念，在我们的脑海中原来只有光的有线通信(光纤通信)，光纤通信是将红外线信号在光纤中传播。红外光信号在有线(光纤)中可以传播，那么在无线(大气)中也可以传播，在大气中传播就成为光无线通信(OpticalWirelesscommunication)，光纤通信中的红外光源(发光管和激光管)也可利用光无线通信。光无线通信的接收机用的光电检测管可用PIN或APD(雪崩管)，光无线系统可以用于点对点通信，也可构成光无线局域网(OWLAN)。国外对光无线系统进行了多个试验，其中有传输距离40米。数据传输速率为1Gbit/s的试验。光无线系统投入实用之后，宽带无线接入将增添新的一项。

IP接入网综合网管系统需求分析 第3篇

ITU-T对IP接入网定义如下:IP接入网是在IP用户和IP业务提供者之间提供所需的对IP业务的接入能力的网络实体的实现。IP接入网需要提供IP接入传送功能、IP接入功能和IP接入网系统管理功能。接入传送功能是与IP业务无关的, IP接入功能是指ISP的动态选择、网络地址翻译、授权认证记帐等。

2 IP接入网的市场

IP接入网中所蕴藏的巨大市场空间是各大网络运营商关注的焦点, 如何在宽带接入中占领市场, 如何在未来的竞争中立足, 成为他们考虑的核心问题。因此, 网络运营商纷纷涉足IP接入市场, 其所采用的技术也不尽相同, 中国电信、北方网通由于其原有的丰富的铜缆资源, 所以他们使用DSLA介入方式;南方网通、长城宽带等新兴运营商则使用国际最流行的以太网技术来布置自己的IP接入网。在各种宽带IP接入技术中, 以太网接入技术因其独特的优势, 正以前所未有的速度得到应用。

IP接入网的范围遍布商业大楼、住宅小区、校园、专业市场、工业园区等, 以广州为例, 中国网通 (集团) 广东省广州分公司在圈地运动中签下的商业大楼达500余栋, 住宅小区上百个;中国电信、中国联通等运营商也通过不同的方式签了不少楼宇和住宅小区。同时, 由于广州的市场运作比较规范, 同一个商业大楼、住宅小区可以同时有多个运营商进入, 导致运营商之间竞争非常激烈。

运营商的骨干网、城域网的建设都采用了成熟的MSTP传输设备和大量国外进口的高端IP路由交换设备, 于是IP接入网的网络质量和网络管理成为这些运营商竞争的法宝;对于核心骨干网、城域网所使用的设备选用相对专一, 其网管系统采用设备供应商提供的网络管理系统, 但IP接入网则大大的不同, 运营商在建设网络的时候考虑投资回报率和ARPU值, 通常在IP接入网的接入层考虑放置多种型号的IP设备如:华为、港湾、UT Starcom、Lucent、D-Link、实达等设备, 设备数量从一台到上百台不等;而在接入网的汇聚或者骨干放置功能比较强、运行稳定的进口IP设备如:Cisco、Alcatel、3Com、Extreme等;另外在接入网中还有大量的IAD、AP等设备如Nokia、Codent等。这样一个IP接入网中便投入了不同供应商、不同型号的路由、交换、IAD、AP等设备, 网络的管理对于运营商来说变成了头等难题。

3 国内外网管系统现状

网管软件近几年才开始在国内研发, 还处于初始阶段。虽然在全球网管市场中一直是以IBM Tivoli、CA Unicenter、HP Openview等产品中占有绝对优势。但毕竟市场需求是拉动技术创新和产品革命的源动力, 虽然和国外产品相比还存在一定的差距, 青鸟网硕NetSureXpert、华信亿码Netwin、游龙科技SiteView、清华紫光比威BitView以及锐捷科技StarView等产品, 在近一两年来已经在国内市场上崭露头角。

国内网管软件近几年取得一定的发展, 但总体来说比较大型的成熟的软件不多, 国产软件的优势在于本地化, 用户对界面的可操作感强, 但大部分软件只相当于国外第三代网管系统中的某个子系统功能, 网络的监控功能比较强, 缺乏自动解决问题和管理用户资源的能力, 而且软件更新和售后服务连贯性不强。总体来说, 目前国内网管软件比较适用于中等规模企业或作为大型网管系统的辅助工具。

目前, 国内开发的众多的网络管理产品绝大部分或定位于网络设备管理或定位于主机、服务器管理。

前者侧重于简化设备管理、提供一定的信息汇总、分析能力, 主要由各产品厂商提供;后者侧重于服务管理, 平台管理即便有, 也是“点到为止”, 仅提供部分独立的原始数据查询, 这些数据对管理产品本身并无意义, 数据的利用依赖于用户的理解, 管理侧重于深入到服务器内部进行应用管理;

追根溯源, 平台管理毕竟是要为应用管理服务的, 除极少数出于研究需要的特例外, 绝大多数用户关心网络的目的, 仍是寄希望于能对应用管理提供清晰有力的帮助。

仅依赖于侧重设备的管理是不够“清晰”的, 它需要用户去做关联性判断, 需要用户明确知道“该去关心什么数据, 数据究竟说明了什么问题”, 而大多数不精通网络技术的用户对此并不明了, 这也就是很多管理产品被用户视为无太大价值的缘由之一:不知道哪些数据有用, 或对实际管理有什么用。

另一方面, 侧重服务的管理如果不能结合网络平台管理, 那么, 问题的预警、解析、定位就可能非常繁复, 不易判断, 简单的说, 网络本身的问题要从应用系统内部来侧面地分析出, 极为不易, 定位、解决就更不谈了。

接入网IP设备种类繁多, 但根据技术的发展方向和网络维护的需求, 一般要有如下特征:可网管、支持多Vlan、端口隔离、具备简单的Qo S、流量过滤、限速等功能。每种设备供应商都可以提供他们自己的网管系统, 但都无法管理其他供应商的设备, 这样导致接入网的网管可能上几套, 这除了增加维护人员的维护难度外还增加了运营商的投资, 而且很多IP接入网网管系统都有如下一些问题:

(1) 交换机、路由器等设备种类多、版本繁杂, 版本升级后, 网管系统的自适应能力差;

(2) 网管的操作维护的可靠、统一、图形化、网络化等问题;

(3) 网管的分析、统计功能薄弱, 特别是面向性能、业务的分析功能欠缺;

(4) 与其它系统 (各种业务系统) 的接口, 以及与上级网管系统的平滑互联困难;

(5) 对电信运营商快速发展的业务的支持能力差, 不能对业务系统提供有效的支撑。

(6) 客户管理能力差, 不能从网管系统有效分析客户使用情况, 得出客户的使用动态和业务变化等资料。

(7) 网管系统自身的维护支持费用高、难度大。

运营商希望建立一套结构灵活、可靠性高、对业务的支撑能力强的网管系统, 能够集监控并对某些业务提供有效支撑于一身的系统。满足各种设备制式的增加, 不断提高网路管理部门及时处理网路异常、对网路实施控制和调度, 保证通信畅通的能力, 以及为经营管理部门和高层领导分析研究业务发展和开发电信市场的策略提供可靠决策依据的能力, 进一步提高对全网集中实时监控、集中维护、集中管理和调度的力度, 保障电信网可靠、高效、优质运行。

下面, 结合作者在多年运维工作岗位上的经验, 对IP接入网的综合网管提出了详尽的需求分析。

4 IP接入网网管需求

4.1 性能管理

性能管理的目的是对网络、网络单元 (简称网元) 进行性能监视, 采集相关的性能表征参数, 评价网络和网络单元的状态和有效性, 支持网络分析和网络规划。性能管理通过从网元采集表征负荷情况的各类数据并对采集的数据进行实时分析和非实时分析, 为网路管理和运行维护人员及时了解网路运行状况、进行网路调整和优化提供决策依据。

4.4.1性能数据采集

我们希望能够通过对网管的配置, 可以无限制的增加扩充网管参数, 网管参数的目的是通过对某些数据进行综合分析, 得出更能直观表达某一网络活动规律的参数值, 用户可以随自己运维经验的增加自行定义新的网管参数比如如下一些特性参数:

这样, 我们无须登陆交换机即可以查看交换机某端口的数据流量, 该数据流包含哪些数据包。

4.1.2 非实时性能管理

系统能够完成各类性能数据查询、分析、汇总和服务质量的观察, 并将结果以报表形式输出。

报表类型有:例行报表 (日、月、年报) 、固定报表、用户自定义报表。

报表的式样有:固定表、行可变表、列可变表、行列同时可变表、矩阵表。

报表生成条件可以是各种组合条件。

报表结果可以用表格、图形方式显示, 也可以打印或输出到文件。

生成报表过程中对不合理数据可以根据用户的要求进行处理。

报表的功能涵盖各种性能参数配置、性能数据查询、性能数据汇总、运行分析、对比分析、服务质量观察、客户使用情况分析等。

系统提供的常用报表有:

网络流量分析报表

接口流量分析报表

设备流量分析报表

全网流量分析报表

不同业务流量分析报表

业务流量对比分析表

各种告警查询统计表

端口利用情况统计报表

重要网段流量情况情况分析表

客户使用流量情况对比分析表

系统可以对性能数据的入库情况, 性能告警的分布情况进行查询。查询结果可以灵活地以表格和图形方式表示。可以查看性能数据超出自定义门限部分形成的性能告警。查询结果可以打印。

4.1.3 实时性能管理 (1) 实时性能监控

系统可以在用户自定义的监视图上实时查看性能告警, 性能告警能以直观的形式在监视图上得到反映。监视图与操作员对应, 不同的操作员可以只关心自己负责的设备。用户可以选择所有的基本性能参数或网管参数进行实时监控, 系统提供直观的实时观察图, 观察图有折线图和柱状图不同的形态。在实时观察图中可以实时查看的信息有:

(1) 接口的基本性能参数

(2) 接口的RMON组性能参数

(3) 接口数据通过自定义形成的复杂网管参数

(2) 门限设定和性能告警

系统认为性能数据是反映网络利用情况, 用户使用情况的重要参考数据, 随着网络利用率的越来越大, 对性能数据的分析依赖能力将会逐渐加强。系统认为对性能数据的监控分析有必要定义全网、设备、接口不同层次的门限, 补充RMON3、9组阀值事件比较单调的状态。系统提供对全网、设备、接口三个不同层次设置门限的能力, 门限参数可以是标准性能参数也可以是自定义的网管参数, 最大程度的满足用户实时查看性能数据流量是否异常的需求, 更好的保证网络的运行状态和服务质量。性能告警分为一般和严重两个级别。系统提供不同级别的告警声音, 告警音可由客户端自行确定。

4.2 故障管理

故障管理功能的目的是使操作维护人员能及时了解设备和网络出现的非正常运行状态, 帮助操作人员确定故障原因和故障位置, 以便及时纠正问题, 保证设备和网络的正常运行。该功能通过实时采集网元设备输出的各类报告和数据, 经过数据适配、过滤、分拣和存储, 用列表、颜色和声音、短信等形式向操作人员提示有关告警信息和告警统计信息。

在故障管理中, 功能模块划分如下:

4.2.1 告警信息实时采集

系统支持SNMP、Telnet等多种数据采集方式。对各种不同的告警信息按要求进行分类存储。提供多粒度的告警映射设置, 用户自由设置告警映射关系。提供DIY的告警等级自定义机制。提供多级别多粒度的告警鉴别设置, 用户可以对不同类型和级别的告警设置不同的告警提示方式和过滤条件。告警信息一般包含下列字段:

(1) 告警设备

(2) 告警发生时间 (年、月、日、时、分、秒)

(3) 告警类型

(4) 告警子类型

(5) 告警级别

(6) 告警内容

4.2.2 告警信息的提示

对实时接收到的告警信息按告警设备、告警的类别、告警的级别以可视可闻的方式在客户端向维护人员进行不同的提示, 同时为其他的提示方式留出接口。对各种告警提供告警板、监视等多种直观的方式进行展现。对接口的告警可以在设备面板上相应的接口位置得到直观的提示, 对设备告警可以在拓扑图对应的设备图标上以及上级拓扑图的图标上得到实时的响应。在监视图中, 子图下的设备有告警, 子图会变为相应的告警颜色, 用鼠标点击左键可以进入到子图查看详细信息, 点中网元可以打开网元设备的面板图, 告警的信息可以在设备面板上得到直观体现。告警级别以图标的颜色来表示, 闪烁红色表示紧急告警、橙色表示重大告警、黄色表示一般告警、绿色表示无告警。用户可以根据告警类型定义告警音, 用户可以为某些网元的某些告警设置特定的声音提示, 用户甚至可以自己录制告警的提示音, 作为告警级别提示音之后的告警类型提示音。同时支持手机短信、EMAIL通知等告警提示手段。

4.2.3 告警板

当接收到告警信息后, 告警会在告警板上显示, 告警板提供了观察实时的全局的手段。

告警板分为两种类型, 分别为普通告警和性能告警。告警板上的告警采用滚动显示, 最新的告警总是显示在最上面。告警板上告警信息的显示数目可以根据实际情况定义。

4.2.4 告警信息的处理

根据用户定义的瞬时时间和告警频次, 可以产生派生告警, 对某些有特殊要求的用户, 告警可以产生故障单, 进入故障处理流程。

4.2.5 告警信息的查询统计

对已经接收到的告警信息提供各种不同的查询方式, 可按设备、时间、告警类别、告警级别等条件组合查询, 查询结果以图表形式体现, 支持网络打印, 并可以存成其他格式的文件。

4.2.6 阀值事件配置策略

可以浏览和配置RMON3/9组的信息。

4.3 配置管理

配置管理主要用于配置所管理网络的资源状况和重要参数, 对于支持SNMP协议的网元设备, 系统支持自动发现设备, 自动拓扑;支持手工增加设备以及设备的重要参数信息。配置管理中可以对以下信息进行浏览和配置:

4.3.1 设备综合信息

包括设备名称、类型、版本、地点、联系人、读写字串、接口信息等。

4.3.2 802.1Q VLAN配置

显示设备的VLAN信息, 增加删除VLAN。

4.3.3 Spanning Tree配置

显示编辑设备的Spanning Tree信息。

4.3.4 增加Trunk和端口镜像。

4.4 安全管理

安全管理主要包括操作员注册登记 (操作员工号、名称和口令检查) 和操作员操作权限管理, 这是系统能够正常、安全、可靠运行的保障手段。操作员所有操作都记录在日志中。考虑到网络的互联, 非正常的网络用户有可能从网上其它系统入侵, 网络安全管理也必须予以足够的重视。

4.4.1 权限管理

系统按最终操作定义不同的权限和权限组, 系统提供三个基本的操作员组, 系统系统管理员组、普通用户组、浏览组, 系统管理员可以将权限或权限组赋给不同的操作员。同时具有管理所有设备的权限, 普通用户具有管理监控自己具有管理权限的设备的能力, 浏览组只具有观察权限, 不能对设备进行任何的操作。操作编码在系统完成后确定, 操作编码集允许特定用户 (如系统管理员) 进行维护:增加、删除、修改。根据操作员拥有的操作编码集来确定是否允许操作员进入某一级的操作, 具体反映在界面上是:当操作员进入某一层菜单时, 系统应根据操作员的权限检查本层菜单的各项选择, 允许操作员进入的选项以正常方式显示, 不允许操作员进入的选项以虚框或以降低灰度的方式显示。

4.4.2 日志查询

系统对操作员的配置操作都有详实的日志记录, 日志查询可以查看操作员所做的所有配置动作。

4.5 拓扑管理

网管系统在拓扑图的呈现上具有丰富的功能和灵活的手段, 系统支持树状和网状等不同的拓扑形态。支持无限的视图分级, 提供主拓扑图、大客户视图、业务视图、以及多种形式的用户自定义视图。操作员与子图具有对应关系, 不同操作员可以只关心具有不同业务、或处于不同区域的设备。

4.6 报表管理

报表系统处理网络的历史流量的分析统计, 形成用户关心的报表。是反映网络活动规律和用户使用情况的直接手段。NetManagerIp支持对历史性能数据按全网、设备、接口等不同层次进行流量的统计分析, 满足不同层面的分析统计要求。

4.6.1 网络流量分析报表

网络流量分析报表按不同的时间粒度统计网络上所有ZAN设备的端口流量, 这个数据可以直观反映出本网络内所有的网络流量总和的情况。与历史信息对比, 可以直观的反映随时间的变化网络流量的变化情况, 对全网性能的分析预测有重要的作用。

4.6.2 设备流量分析

网络流量分析报表按不同的时间粒度统计设备上所有端口的流量, 这个数据可以直观反映出本设备的数据流量总和的情况。与历史信息对比, 可以直观的反映随时间的变化设备流量的变化情况。

4.6.3 接口流量分析

接口分析报表按不同的时间粒度统计同一设备上有接口的流量, 这个数据可以直观反映出本设备的此接口的数据流量情况。与历史信息对比, 可以直观的反映随时间的变化设备接口流量的变化情况。

4.6.4 业务分析报表

按不同的时间粒度统计网络上不同业务的流量和的对比情况, 从这个报表, 可以反映每种业务的发展趋势, 及时发现有潜力的业务, 调整网络带宽分配策略。

4.6.5 客户情况分析表

按不同的时间粒度统计网络上同一客户的使用流量情况, 可以反应客户的使用变化规律, 便于随时掌握更有价值的用户群。

4.6.6 接口开通率报表

统计网络内的接口利用情况。

4.7 业务流的定义和管理

业务流的定义和管理实现运营商对用户开户、封闭用户等基本业务流的定义, 有效对运营商的常用业务提供支撑, 并对外提供接口, 方便在网管系统的基础上进行二次开发, 灵活高效实际的对运营商的各种业务提供支持。

4.7.1 业务定义

运营商定义和配置各个业务的名称和针对此业务需要做的操作, 针对不同类型的设备, 同一业务需要做的操作可能不同, 运营商将每种设备类型对应的操作流程和每个流程的返回结果做静态配置, 系统将把此配置记录到数据库中, 并按此配置, 自动向对应的网元设备发送相应的命令, 并记录命令的执行情况。

4.7.2 业务形成

系统能够从计费系统、用户界面输入等手段自动获取和形成业务工单, 并根据系统对业务的定义, 形成业务操作命令和流程。

4.7.3 执行业务

系统能够把形成的业务命令自动发送到相应网元设备进行执行, 并根据执行的情况记录执行是否成功。下图显示业务的执行流程。

接口系统 (运行在专门设置的接口机上) 实时接收各种业务系统发来的工单文件或处理运营商从人机界面上输入的业务工单, 并将其翻译成网元设备能够识别的正确的人机命令, 自动发送到对应的网元设备, 根据网元的回送结果再生成一个统一格式的回单文件或结果记录, 提交给业务系统进行后续处理。

系统执行成功的回单文件内容包括:业务流水号、用户号码、返回时间等。执行不成功的回单文件内容包括:业务流水号、用户号码、错误类别 (如号码错误、新业务附加信息不全等) 等。

4.7.4 错误处理

对于错误的处理方法:

(1) 保留错误日志 (errorlog) , 方便用户查询。

(2) 一旦出现错误使工单发送失败, 提供自动重发的机制, 保证工单不丢失。对于连续执行不成功的, 提示异常信息, 由用户手动执行。

4.7.5 对外部系统开放接口

4.8 系统自身的管理

系统的自身管理分为两大部份, 一部分是自身监控功能, 主要实现对整个网管系统的进程、数据库、主机资源等的集中监控和管理, 另一部分是系统工具模块提供了数据库工具、远程文件编辑和远程文件分发工具, 进一步方便了维护人员对网管系统的使用和操作。

参考文献

[1]网管员世界精华本.网管员世界杂志社编, 机械工业出版社

[2]邹县芳等.编著网络管理维护大师, 重庆出版社

[3]曾明等编.网络工程与网络管理, 电子工业出版社

[4]网络互连.Cormac S.Long.McGraw-Hill出版

双层无线接入网络满足不同无线需求 第4篇

由宏小区和微小区共同组成的双层无线接入无线网络给我们带来的将是一个未来的、全新的、完美的无线接入解决方案，将开辟接入网的新纪元。双层无线接入网络中宏小区和微小区所采用的均是基于IP的系统，于是在宏小区和微小区不需要任何第三方的协议转换设备就可以进行无缝的连接，这样大大提高了整个系统的可靠性。整个网络采用拓扑结构，模块化设计，配置灵活，具有良好的扩展性，其容量扩充和添加新业务方便、快捷。

随着宽带无线接入技术的发展，宏小区(LMDS系统)的工作频段必然要升级到更高的频段，从而获得更大的频率带宽。高频传输需要严格的可视传输(LOS)，而方案中的微小区工作在较低的2.4GHz，基本上避免了可视传输。而且工作在2.4GHz低频上的无线局域网终端价格比LMDS终端价格要便宜，不需要微波天线来接收信号，这样充分考虑到了用户经济上的承受能力。

通过采用双层无线接入网络结构可以为运营商提供更加灵活的解决方案，如运营商可以给大中小型企业提供各自的微小区无线局域网，保证不同客户的无线局域网络之间的相互独立性。同时对于那些有多个分支办公室的大型企业，可以在分支办公室所在地设置微小区网络，通过双层无线接入网络使得各个微小区形成一个虚拟的局域网。企业内部的用户可以在所有的分支办公室之间自动漫游，完成数据的接收和发送工作。这些大型的企业可以在各自的微小区网络设置自己的认证、授权服务器对企业内部的无线用户进行管理。

另外，双层无线接入网络还可以为运营商提供组建具有城域漫游功能的宽带无线网络。运营商可以在一些网络用户比较密集、有线铺设不方便、用户具有很强的移动性的场所(如机场、车站、体育馆、高级宾馆等)建立自己的微小区，微小区的建设可以根据市场的需求情况进行逐步的扩展。在宏小区的网络管理中心设置IP接入服务器和后台计费服务器，形成一个统一的认证和计费平台，

该平台解决了用户身份认证、带宽控制、多IP服务的管理与计费、IP地址的动态分配等问题，支持多种计费策略和用户城域漫游。

IP接入服务器嵌入在外网和内网(双层网络)之间，在网络的第二、三层认证用户的身份和采集计费参数，并在网络的第四层实时地对“用户”和“服务”进行管理和控制。计费服务器和IP接入服务器实时地交换数据，按照预定的策略和费率进行计费，并完成开户、统计、运营监控等工作。

如果用户需要获得网络服务，那么必须通过接入服务器的认证。所有的合法用户均有一个正确的帐号和密码，该帐号和密码可以与MAC地址绑定，这样即使合法用户的帐号和密码被盗取，也不会因此而带来损失。用户的登录方式有两种，一种就是简单的WEB登录，用户只需要打开任何一种浏览器，就会弹出登录界面，输入账号、密码，就可以获得网络服务了;另外一种就是客户端登录方式，用户需要安装一个专用的登录软件，输入帐户、密码就可以登录，这种方式的优点是通信经过了加密，防止了密码的流失。同时可以实时的收到系统的短信息。

IP接入服务器利用IP第四层技术实现带宽(准确的说是IP流量)的限制。通过在接入服务器内将总带宽分成若干带宽组，然后设置每个用户对每个带宽组的占用比，从而根据用户的帐户和密码对用户进行精确的带宽限制，并按照电信标准资费收费。

IP接入服务器还具有对最终用户IP地址的动态分配能力。整个双层无线接入网络内的用户如果是在一个子网下漫游，那么该用户不需要重新分配新的IP地址。但是如果是跨子网的漫游，那么他必须重新获得一个新子网内的IP地址才能继续享受网络服务，方案中将LMDS和无线的AP(Access Point)设置成透明网桥的形式，IP接入服务器中的DHCP服务器将透过上述二者直接给用户分配一个新的IP地址。用户在跨子网漫游时只需要键入ipconfig/release、ipconfig/renew命令就可以释放原来旧的IP地址得到一个新的IP地址。当然，通过将计算机复位的方式也可以更改IP地址。

移动软交换网络IP接入技术探讨 第5篇

当前全网已经实现IP化改造的接口有Mc (MSS-MGW) 、Nc (MSS-MSS) 、Nb口 (MGW-MGW) , 相对于原来的TDM承载, IP传输极大的减少了传输资源, 降低了网络建设成本。但同时, IP的“不可靠”特性, 也为传统语音交换业务的可靠服务质量要求带来了不确定性。在现网的规划配置实现中, 引入了多种安全保障机制来弥补IP安全性的缺陷。

2 MSS侧接口IP接入机制的研究与应用

在软交换中, MSS用作信令控制的功能实体, IP化改造实则是信令 (No.7信令) 的IP化, SIGTRAN概念由此而生。从信令面协议栈来看, No.7信令协议栈中的MTP3/MTP2/MTP1 (SDH/PDH) 分别演进变为SIGTRAN信令协议栈中的M3UA/SCTP IP/Ethernet。其中M3UA层提供No.7信令的MTP路由, 同时提供监视功能;SCTP层提供IP信令点间的可靠连接, 同时提供纠错检错的流量控制;IP层提供IP节点间的非连接服务。

从协议栈的结构可看, IP化之后MSS的信令接口主要靠SCTP层保护, SCTP层的安全性保护引入了偶联、多归属的概念。在实现SCTP偶联的时候, MSS的两块接口处理板绑定为一个IP host (即SCTP EPs) 。因此一个IP host包含2个物理接口和2个IP地址 (安全考虑IP一般为两个独立的地址段) , 即Multi-homing多归属。

但值得注意的是, 在正常情况下, IP host只会使用其中一个激活状态的接口板来承载SCTP/IP层的业务。当主用接口处理板发生SCTP或IP层错误时, 偶联将会失效, SCTP EPs将迁移到备用板卡上。配对的IP接口处理板的配置是完全一样的, 因此偶联将重新建立。而当原主用板卡恢复正常后, 为避免偶联的中断, SCTP EPs并不会回迁, 原主用板变为备用就绪的状态。

现网中, MSS一般配置了多块处理板作为IP业务承载接口板, 即可划分为多对IP host。现网中为SCTP EPs分配的IP地址对处于不同的IP地址段, 由此把IP承载网接入划分到两个子网以实现地址段的容灾。所有IP host的主用接口板都与一个承载网入口CE1相连, 备用接口板与该CE1配对的承载网入口CE2连接。MSS端所设置的网关地址, 实则是对应的CE的VLAN接口地址。结合之前所讨论的接入安全保障机制, 无论故障发生在MSS侧或CE侧的任一层, MSS信令业务流都将自动切换到备用端口, 经由承载网入口另一配对的CE保持业务传输通畅。而当其中一个接口子网一旦出现错误, 业务将重选备选子网, 经由配对CE2接入承载网。

3 MGW侧接口IP接入机制的研究与应用

在软交换中, MGW上IP承载的业务有Mc口的MPT信令消息和ITU信令消息, Nb口的媒体流。因此MGW的IP接入机制要区分信令面和媒体面来分析。

3.1 MGW信令面的IP接入机制

MGW的IP接入保护机制和前面所讨论的MSS的保护机制相类似, 网络层都依靠SCTP层协议实现保护。而主要区别在于, 现网中MGW的信令处理与物理接口相分离, 即SCTP IP层与Ethernet物理层分别由不同的处理板实现。当物理接口板主用口发生故障时, 将自动切换到备用口从而保护数据通信。若故障出现在数据链路层或网络层, 则由信令板中的SCTP/IP层协议实现保护。

当故障发生在接口物理层时, 物理接口板将切换备用口通信。由于网关地址仍指向原来主用的承载网入口CE1, 因此, 业务流经备用口物理扭转到承载网入口配对的另一CE2后, 会通过CE1/2间的接口TRUNK绕回CE1作业务出口。正因如此, 承载网入口配对的CE之间必须放通信令面的两个VLAN, 这样才能真正实现接口物理层的保护。若CE03出现三层故障, 则通过SCTP协议层保护机制, MGW能识别主用地址段失效, 进而重选IP路径 (配对的另一地址段) , 经备用接口板的主用口传输。

3.2 MGW媒体面的IP接入机制

媒体面 (用户面) 和信令面的协议栈结构有明显区别, 对于媒体流来说, 更注重数据流的时效性均衡性而非安全性, 因此并未引入网络层保护协议的应用。

在媒体面, 各个IP物理接口板间采用负荷分担的工作方式, MGW侧只能实现接口板上主备端口的物理层倒换保护。IP接口板的主用口平均分配接入到配对的两个CE上。即正常情况下, 配对CE平分MGW的业务, 实现业务均衡接入承载网。另外出于安全考虑, 数据流同样划分归属于不同的子网, 以实现业务地址段的容灾。

在CE侧, 实则配对CE并不能区分MGW侧的主备端口, 因此, CE配置中引入了VRRP协议 (虚拟路由器冗余协议) 。VLANs所指向的网关地址不再像信令面配置CE的接口实体地址, 而是一个虚拟网关地址。通过在配对CE中定义虚拟网关优先附着在不同的CE, 以实现业务流的真正流量均衡。此外, VRRP的引入还有一大好处--当网关附着的CE出现故障 (特指L3故障) 时, 网关将自动附着在配对的另一CE上, 继续保持有效, 使业务不受任何影响。

结语

在移动通信中, 核心网采用了大量的安全保障机制以维护网络的安全稳定运行发展。本文对当前网络IP接入机制进行的研究探讨, 有利于网络的安全建设与维护, 为促进我国移动通信事业可持续发展提供参考。

参考文献

[1]金涛.软交换通信技术及其网络安全浅谈[A].第七届中国通信学会学术年会论文集, 2010.

[2]陈晓玲.软交换在固网智能化改造中的应用与配置[J].长沙通信职业技术学院学报, 2008.

[3]李杨, 陈金鹰, 尚琴.基于软交换的VoIP网络结构分析[A].四川省通信学会2006年学术年会论文集 (一) , 2006.

航天器移动IP数据链路层接入研究 第6篇

关键词：通信网,移动IP,预测切换

航天测控网作为空间通信与探索的主要测控手段,其发展历来受到各国航天局的重视。目前国内对于移动IP技术应用于航天测控网中的航天器的移动接入进行研究的比较少,而国外移动IP技术应用于航天测控网的成功范例,特别是NASA的航天测控网[1,2],可以作为我国测控网发展的技术参考。由于航天测控网中航天器移动接入的特殊性,直接采用移动IP技术将在长延迟高误码率的使用背景下面临大量的问题,本文将在此基础上对于该问题进行深入研究,并找到合理的解决方案。

1 移动IP的切换机制分析

移动节点MN(Mobile Node)切换的定义是:当移动节点从无线链路中离开当前子网,并连接到新的子网中的某个路由器的过程称为移动IP的接入(切换)。移动节点在从一个AP(访问接入点)的信号覆盖范围移出并进入另一个AP的信号覆盖范围时,移动终端首先根据新的AP的配置参数完成链路层切换,然后接收当前AP所发出的RA通告(路由器通告),并根据RA通告中的信息配置新的IPv6地址转交地址(Co A),之后向自己的家乡代理HA(Home Agent)和对端节点CN(Correspondent Node)发出BU(Banding Update)消息,用来绑定其新的Co A,HA和CN收到BU后会返回给MN相应的BA(Banding Ack)消息表示绑定注册成功[3,4]。

2 数据链路层切换机制分析

在链路层切换期间,移动节点不能收发IP报文,这就是链路层切换所引入的时延。移动节点发现当前接入AP的无线传输环境变弱,则进入通信中断状态,准备进行信号扫描;移动节点执行信号扫描功能,并将探测到的AP根据链路质量按照优先级排列(通常只是选取第一个满足通信的AP),MN选择加入某一个AP,并执行与所选AP的物理层和链路层时钟参数同步操作,接着MN请求与新AP进行认证,最后MN请求与新的接入AP进行关联,包括发送速率,通信调制方式调整等等。

在移动接入的2层接入中,信号扫描所带来的延时占主要部分(90%以上),所以有必要改进信号扫描带来的延迟影响。信号扫描本身可以分为两个部分:可连接性功率扫描以及可用信道扫描。

在空间链路长延迟和高误码率的情况下,难以保证扫描的稳定性与准确性,例如可能当前扫描接入基站(AP)中有一个基站突然发生信号强度的强烈变化,这将导致反馈给航天器的链路层参数不准确,而没能找到最优的AP,这将会使航天器接入到通信质量不是最佳的地面基站,而没有实现切换的最优化。

3 基于轨道信息预测的移动IP接入方案

本文的优化办法就是针对航天器轨道固定的特点而设计的。这样就将信号扫描策略更换为按规划时间切换。对于切换时间的规划,主要通过航天器轨道信息、航天器运行速度以及航天器实际通信覆盖范围的动态变化综合得到的。给出具体的实施策略:

(1)根据航天器与地面基站的基本信息,需要遍历出所有AP的位置信息(AP Position Information),该信息包括地面站的位置信息,BSS ID,可用信道等等,并且为可以根据地理位置信息规划出初步的切换次数(AP_count)。

(2)由于得到了轨道的位置信息,通过计算可得到航天器总的通信时间T,那么根据切换要求的精度,把整个的通信时间T上选取N个时间点,将这个时间点称为位置信息采样时间点,记为Ti(i=1,2,3,,N)。

(3)根据航天器轨道信息,在每一个采样时间点Ti,遍历航天器所处位置与所有可能接入地面站AP的距离,根据链路方程(1)以及路径损耗公式(2)。

其中Pt代表发射功率,Gt代表发射天线增益,Gr代表接收天线增益,Lp代表路径损耗,λ代表工作频率对应的波长,R代表信号传输距离。

上式为在理想状态下的链路损耗,而在实际工程中,考虑到由于氧气、水蒸气和降雨产生的衰减,链路两端天线产生的内部损耗,以及由于指向错误影响引起的消耗,等等。这样,链路方程常常被写为:

从以上几个公式分析,航天器在运行过程中大气损耗La对系统影响一般为0.74～15dB,路径损耗是在Lp虽然在各种损耗中是最大的一个量,但是距离因素的增减并不是一个重要的影响量,而本文研究判断航天器在采样时间点Ti上的最佳接入AP,是在2层的最小时延意义下获得的,而不是像信号扫描策略那样寻找物理层的最佳接入,所以本文在求解最佳接入AP的判据上采取求最小距离的方法,这样可以最大的降低时延,只要比较在每个采样时间点Ti的对于航天器的最短传输距离的地面基站即可,然后选择出该基站,并记录下基站的基本信息。

在这里采取了一种分层查找的策略,这样的做法既增加了查找效率又降低了计算量,减轻了移动节点的负担,并提高了查找速度。

4 性能仿真分析

在仿真中,主要比较标准移动IP接入和预测式移动IP接入两种接入协议下的数据包收发和延迟数据链路层延迟,端对端延迟情况。

首先以数据包发送速率在32kbit/s的媒体业务背景为例,验证两种协议接入方式下数据的实际收发情况,如图1所示。

从图1(a),(b)中可以看出预测式的移动IPv6接入情况良好,从收发情况来看没有发现丢包的现象,而标准移动IP接入则在切换时刻出现了明显的丢包现象,只有在切换完成后,才能够恢复通信,而这种丢包率将随着更高的业务强度而变得严重,这主要是因为高业务强度将带来高延迟,从这里看出基于预测式的移动IP由于呈现更低延迟以及丢包率,这将更适合在空间链路的应用背景下工作。

如图2所示给出两种接入协议在负载强度变化的情况下时延的变化情况。

从上面的仿真结果中可以看出,当负载强度变化中时,基于轨道预测式的移动IP接入数据链路层端对端时延没有明显变化,也就是说业务负载的增加并没有影响到接入的时延特性,而标准的移动IP接入的时延随业务负载增加而明显增加,从这里可以看出基于轨道预测式的移动IPv6接入有着低时延且时延稳定的性能优势,这将更有利于航天器接入地面基站时获得高质量的通信性能。

5 结论

本文主要针对航天器移动IP接入地面网络的问题提出了基于轨道预测式的移动IP解决方案。通过仿真分析,本方案在处理数据链路层切换时延方面具有突出的性能。有关网络层切换延迟、航天器移动IP接入的服务质量保障和安全保障等其它影响IP接入质量问题有待进一步研究。

参考文献

[1]Ivancic W,Stewart D,Shell D,et cl.Secure,Network-Centric Operations of a Space-Based Asset:Cisco Router in Low Earth Orbit(CLEO)and Virtual Mission Operations Center(VMOC).2005

[2]Cooke D,Lancaster R,Uckley J,Cisco Router3200UK-DMC Payload Interface Control Document.SSTL Internal Technical Document,2003

[3]Johnson D,Perkins R,Arkko J.Mobility Support in IPv6,RFC3775,June2004:5～30

IP无线接入网 第7篇

3月21日下午, Technicolor特艺为媒体举办专场演示会, 特艺集团全球高级副总裁、大中华区总裁吴斌亲临会场, 并向媒体介绍了特艺以全IP解决方案和一系列宽带接入产品加速向广电宽带产业战略布局的新发展思路。

在三网融合的推动下, 广电网络流量面对迅猛增长的趋势, 这对业务承载网络尤其是接入网提出了挑战。就目前的实际应用状况来看, 广电网络接入层一般采用的是DVB等非IP模式。在电信网全面IP化的趋势下, 有线电视网的IP化也在加速, 因为不断增加的业务使频率资源逐渐紧张, IP技术的优势愈加明显。基于此, Technicolor特艺中国推出了创造性的有线电视全IP解决方案。

特艺此次推出的有线电视全IP方案, 实现了接入层的IP化, 通过特艺所展示的TAS特艺多媒体业务管理平台、CMC、Cable网关、智能高清电视机顶盒方案组合, 可以将广电网络的IP化一体贯通。尤其是特艺刚刚完成了对C-DOCSIS CMC产品和相关网管软件的收购, 完善了特艺的全IP解决方案,

特艺的有线电视全IP方案不仅能够完整地支持高清和标清直播电视、电视回看、点播电视、广告, 还能支持视频通信、高速宽带数据接入以及绑定的OTT等业务, 协助广电行业在市场竞争中处于有利地位。据介绍, 其CABLE网关能够支持高达300Mbps以上的带宽, 并且能同时支持7个屏看电视, 无论是高清还是标清;它不仅在国际上大量销售, 在国内也已经大量部署。该CABLE网关使同轴电缆这条“智能管道”既可以支撑各种业务到2020年以后, 也提供基本的家庭网络, 为用户使用各种服务提供方便;机顶盒则使用通用性较好的IPTV/OTT机顶盒, 或直接借用智能电视内置的“机顶盒”。总之, 该方案是一种高性能低成本的解决方案。

在“下一代接入网技术发展论坛”上, 特艺中国技术总监于劲飞也对该方案进行了详尽的介绍。他指出, 该方案具有的可管可控、支持家庭网络和多屏应用等特点, 不仅可以与现有的基础DVB电视系统并存, 而且支持广电运营商实现基于IP构架的三网融合, 在建设“智能管道”的同时, 完整地支持高清和标清直播电视、电视回看、点播电视、广告、视频通信、高速宽带数据接入以及绑定的OTT等业务;其更低的单节目码率、更少的带宽占用、更清晰的画面、更好的用户体验、更容易扩展等特征, 能够协助广电行业在市场竞争中处于有利地位。

IP无线接入网 第8篇

1. 移动软交换网络IP接入技术的应用

当前移动互联网已经实现了IP化改造的接口有Mc(MSS-MGW)、Nc(MSS-MSS)、Nb口(MGW-MGW),相对于原来的TDM承载,IP传输具有减少传输资源、降低网络建设成本等优势。同时,IP化的不可靠性给传统语音交换业务对可靠服务质量的要求带来不确定性。所以,通过对现网的规划配置,引入多种安全保障机制来弥补IP安全性的漏洞。一、IP化改造的原则。现阶段,我国的移动网络已具备大规模推行IP化的条件,在结合现网设备的实际情况和IP化最新进展的同时,控制IP化改造的实施成本,发挥现有传输资源和IP承载作用。IP化改造必须坚持现网稳定原则、业务集成原则、分阶段实施原则(先核心后接入、先承载后信令、先局部后全局)、站点接入原则。二、IP接入的技术要求。IP改造的技术要求,具体是对设备技术和接口协议两方面的要求。设备技术要求包括:MSC Server要求采用2/3G共核心网的方式组建WCDMA端局,以实现2/3G资源共享。另外,相同MSC Server所覆盖的2/3G无线区域应该相同,以达到网络质量的提高。MGW要求按本地网来设置,以完成传输电路的组织和调度,同时,MGW站点应从传输节点上选择,而MGW与相连的RNC尽量要同机房设置;本地IP承载网内设两支汇聚路由器DCE,以实现与IP承载网的骨干网连接,按照本地网内业务量情况与节点,形成本地业务接入路由器ACE与汇聚路由器DCE;或单独设置两种路由器[1]。此外,各业务节点部位接入路由器应该成对设置,本地汇聚路由器DCE与本地业务接入路由器ACE间呈“口’字型连接。

2. MSS侧接口IP接入机制的应用

在软交换中,MSS用作信令控制的功能实体,IP化改造实则是信令的IP化。从协议栈的结构侧面可以看到,IP化后,MSS的信令接口主要靠SCTP层保护,SCTP层的安全性保护引入了偶联、多归属的概念。在实现SCTP层偶联时,MSS的两块接口处理板绑定为一个IP host(SCTP EPS).所以,一个IP host包含两个物理连接口和两个IP地址,即Multi-homing多归属。

正常情况下,IP host只会使用其中一个激活状态的接口板来承载SCTP/IP层的业务,如果主用接口处理板发生SCTP或IP层的错误,偶联就会失效,SCTP EPS将会迁移到备用板卡上。配对的IP接口处理板的配置是一样的,偶联因此而重新建立。当原来的主用板卡恢复正常时,为了避免偶联中断,SCTP EPS不会再回迁,原主用板将保持被用就绪的状态。

现网中,MSS通常会配置多块处理板,作为IP业务的承载接口板。现网中为SCTP EPS分配的IP地址对应不同的IP地址段,由此把IP承载网接入划分到两个子网,以实现地址段的容灾。所有IP host的主用接口板都与一个承载网入口CE1连接,备用接口板与CE1配对的承载网入口CE2连接[2]。

综上所述,无论是MSS侧还是CE侧的任一层发生故障,MSS信令业务都将自动切换到备用端口,以保持业务传输流畅。

3. MGW侧接口IP接入机制的运用

在软交换网络环境中,MGW上IP承载的业务有Mc口的MPT信令消息、ITU信令消息、Nb口的媒体流。因此,MGW侧接口IP接入机制需区分信令面和媒体面分析。

第一,MGW侧接口信令面的IP接入。MGW的IP接入保护机制与MSS的保护机制类似,网络层都依靠SCTP层协议进行保护。区别在于,现网中的MGW信令处理与物理连接口相分离,即SCTP IP层与Ethernet物理层由不同的处理板实现。若物理接口板主用口发生故障,将自动切换到备用口来保障数据通信;若数据链路层或网络层发生故障,则由信令板中的SCTP/IP层协议保护;若接口物理层发生故障,物理接口板将切换到备用口通信。

第二,MGW媒体面的IP接入。媒体面即用户面,与信令面的协议栈结构有很大的区别。对于媒体流而言,其更加注重数据流的时效和均衡而不是安全,所以,没有引入到网络保护协议的应用中。在媒体面,每个IP物理接口间采取负荷分担的方式进行作业,MGW侧只能实现接口板上主备端口的物理层倒换保护。IP接口板的主用口平均分配到配对的两个CE上。正常情况下配对的CE平分MGW业务,使业务均衡接入承载网。从安全层面出发,数据流划分于不同子网,实现业务地址段的容灾。在CE侧,引入VRRP协议,即虚拟路由器冗余协议,因为配对的CE不能区分MGW侧的主备端口。VLANS所指向的网关地址与信令面CE接口实体地址不同,它是一个虚拟的网关地址。通过虚拟网关将配对CE附着在不同的CE,以实现业务流的流量均衡。VRRP的引入,使得网关附着的CE出现故障时,网关能自动附着在配对的另一CE上,使业务不受影响。

4. 结语

在移动通信中,核心网通过安全保障机制来维护网络安全和稳定运行。网络IP接入机制有利于网络安全建设和维护,对我国移动通信事业的可持续发展有巨大参考价值。

摘要：由于软交换既能执行基于硬件的传统电话交换机相同的功能,又能同时处理IP通信,轻松整合电路交换和分组交换,一时间成为电信行业中倍受青睐的时髦用语。以Internet为代表的分组交换网络的兴起,立足于分组交换网络上构建下一代网络能够统一向用户提供数据、语音、视频等多媒体综合业务,成为业界的共识。

关键词：移动软交换网路,IP接入技术

参考文献

[1]万学庆,刘存良.移动软交换网络IP接入技术探讨[J].中国新技术新产品,2013,(11):50-50.

IP无线接入网 第9篇

1 LTE-A随机接入过程

在LTE-A系统中, 随机接入过程可分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入过程。二者的本质区别在于发起随机接入前UE是否收到来自网络分配的专用随机接入资源[1]。

在基于非竞争的随机接入过程中, 网络为U E配置专用随机接入资源, 从而避免该UE与其他UE选择相同的资源而发生冲突;然而在基于竞争的随机接入过程中, 由于UE根据小区系统消息中广播的随机接入参数, 随机选择接入资源发起接入, 因此不同的UE可能选择到相同的随机接入资源, 这样就会发生碰撞, 导致此次随机接入失败。在文章中我们只讨论基于竞争的随机接入过程。如图1所示, LTE-A基于竞争的随机接入过程分为4步[2]:

(1) 随机接入资源的选择和前导码 (preamble) 的发送;

(2) 随机接入响应的接收;

(3) 第一次上行数据的发送 (即Msg 3的发送) ;

(4) 竞争解决。

2 3GPP提出的几种解决LTE-A无线接入网拥塞的候选方案

在LTE-A随机接入过程中当接入资源一定时随机接入终端的个数会影响到终端随机接入的成功概率[3], 因此, 我们可以预想到, 大量MTC设备同时接入LTE-A网络, 势必会引起随机接入拥塞问题, 除了从MTC设备本身出发在应用层控制MTC设备的接入时间避免随机接入拥塞还可以对网络侧随机接入过程进行优化避免接入拥塞的问题, 下面将介绍3GPP提出的几种解决随机接入拥塞的无线侧候选方案[3]。

2.1 接入控制方案

在LT E-A中, 网侧可以通过接入等级的限制ACB (Access Class Barring, 接入等级限制) 抑制过多的流量, 避免拥塞。现行的LTE-A系统, 具有16个接入等级。LTE-A小区会广播一个限制因子和接入等级限制时间 (SIB2中携带) , 当UE准备接入时, 在一般情况下 (非紧急情况, 终端接入等级为0-9) UE会在 (0, 1) 之间抽取一个随机数, 将这个随机数和限制因子做比较, 如果这个随机数小于限制因子, UE开始随机接入过程, 否则, UE会在接入等级限制时间内被阻止接入[4]。

2.2 资源划分方案

大量的终端同时接入会增大无线网络的负载, 通过文献[3], 我们可知, 当两个或两个以上的终端选择了相同的随机接入前导, 并且在相同的随机接入RACH (Random Access Channel, 随机接入信道) 资源上接入时, 会造成接入碰撞, 影响UE的正常工作, 增大接入失败概率。将MTC所用的随机接入资源与UE所使用的随机接入资源分开, 这样可以避免在一段时间内大量MTC设备的接入所造成的UE不能正常接入, 保证了UE的接入质量。

在文献[5]中提出了将随机接入前导分为两部分:UE前导与MTC前导;在文献[6]中提出了将随机接入前导分为UE+MTC前导与UE前导两部分, 两种方案的前导分布如图3所示, 在文章的第三部分我们也将从吞吐量的角度来进一步分析这两种方案。

2.3 动态RACH资源分配方案

终端通过系统广播消息SIB2中的prachConfigurationIndex获取此时网络的随机接入时域以及频域资源的分配情况, 通过rach-ConfigCommon来获取此时随机接入所需前导的选择范围[2], 动态分配RACH资源就是说网侧通过动态调整随机接入参数, 来控制MTC设备大量的涌入造成的网络接入堵塞情况。

2.4 MTC特定的随机接入回退 (Backoff) 方案

在LTE-A随机接入中, 终端在随机接入初始化时其回退时间设为零毫秒, 当终端首次收到随机接入响应时, 如果响应中包含了BI (Backoff Indicator, 回退指示) , 终端会保存这个BI, 如果终端本次随机接入失败并且其发送前导次数尚未超过最大前导传送次数, 终端会在零到其BI值所对应的时间内产生一个随机值作为回退时间, 经过回退时间后, 终端才可以重新发起接入;如果首次收到的随机接入响应中不包含BI值, 终端会默认其回退时间为零毫秒[2]。

MTC特定回退方案, 即为MTC设备引入一个不同于UE的回退时间窗, 通过较长的回退时间窗来分散同一时刻接入的MTC设备数量从而在一定程度上避免了MTC设备与UE的接入竞争。

2.5 MTC特定时隙接入方案

MTC特定时隙接入方案为MTC设备定义一个接入周期/时隙 (与寻呼周期/时隙的概念相似) , 具体的接入时隙可以通过其ID (IMSI, International Mobile SubscriberI-dentification Number, 国际移动用户识别码) 来决定, 网侧可以通过寻呼帧的方式使MTC在其特定的接入周期/时隙接入。

2.6 Pull方案

Pull方案是通过MTC Server控制的方法, 即让MTC Server出发核心网来寻呼相应的MTC设备, 只有被寻呼的设备才能接入网络发送它们的数据。另外为了减少寻呼开销, 可以使用组寻呼的方式, 通过寻呼组, 使被寻呼组的MTC设备接入网络。另外, 在寻呼的过程中可以加入回退时间, 即指示MTC设备在接收到寻呼消息之后经过一定的回退时间再接入网络来缓解网络接入拥塞。

3 仿真与优化分析

本节, 我们主要对2.2节资源划分方案中提出的一个基于随机接入前导的划分的一个仿真, 并通过对两种方案的UE的吞吐量的比较做出优化分析。

3.1 参数设定

表1为本节仿真中所要用到的参数设定, 通过文献[3], 我们取N=54, 接入小区带宽为10 MHz (LTE TDD小区) , 通过文献[8], 我们设该小区能够容纳的UE最大个数为400, MTC最大个数为1000。

通过文献[7], 两种前导分配方案的UE的吞吐量公式分别如下:

方案一:

方案二:

3.2 仿真与分析

根据公式 (10) (11) , 我们分别做以下三组仿真:

(1) N=54, λ2=1000, NMTC分别取5, 15, 25, 变量λ1的取值范围为[0, 400], 仿真结果如图6, 图7, 图8所示。

由以上仿真结果我们可以发现当MTC的随机接入个数一定的情况下, 随着Nmtc的增加方法二的吞吐量的变化都比方法一的相对平稳, 并且, 两种方法中λ1在50附近的吞吐量最大。

(2) N=54, λ1=50, NMTC分别取5, 15, 25, 变量λ2的取值范围为[0, 1000], 仿真结果如图9, 图10, 图11所示。

由以上仿真结果我们可以发现当随机接入的UE个数一定时, 随着NMTC的增加方法二的吞吐量比方法一的相对高一些, 但是方法二与方法一并没绝对的优劣之分。由以上三图我们可以发现, 当我们保证了UE的接入个数时, 当MTC的接入个数在100到150之间时, 方法一的吞吐量都大于方法二的吞吐量, 当MTC的接入个数在300个以上时, 两种方法的吞吐量都相对保持不变。

(3) N=54, λ2=300, λ1=50, 变量NMTC的取值范围为[5], 仿真结果如图12所示。

由此, 我们可以发现, 分给MTC的前导的个数越多, 两种方法的吞吐量的大小都随之变小。

综上仿真结果, 我们提出以下优化分析:

(1) 在我们保证UE接入量不变的情况下, 如果选用方法一, 我们需要将MTC的接入个数限制在150左右;

(2) 当我们保证MTC设备接入量不变的情况下, 如果选用方法一, 我们需要将UE的接入个数限制在50个左右;

(3) 可以根据一个小区内UE与MTC设备的不同的优先级, 以及我们想要达到的接入效果, 来同过ACB方案或者EAB方案或者是其他无线接入侧的优化方案来控制MTC设备与UE的接入个数, 使接入吞吐量达到最大。

4结语

M2M业务与LTE-A的融合是必然趋势, 为了保证我们的正常通信不受M2M业务的加入的影响, 对无线接入的优化技术是不容忽视的。目前, 针对移动M2M业务的优化技术的研究才刚刚开始, 随着我国M2M业务在运营商营收中的比例提高, 产业界会给与这些优化技术更多的重视, 移动通信技术也终将会因此迎来大的变革。

摘要：移动通信产业即将走进LTE-A时代的今天, 随着物物 (M2M) 通信业务的快速发展, M2M业务融入到LTE-A移动通信网络已成为了必然的发展趋势。然而, 大量MTC设备同时接入网络又会造成无线接入网络的过载问题, 从而影响了人与人 (H2H) 之间的正常通信。为了解决这一问题, 3GPP提出了解决因大量机器通信 (MTC) 设备同时涌入而造成的无线网拥塞问题的候选方案。本文通过对这些解决方案进行分析与研究, 并在此基础上对融入M2M业务的LTE-A无线网络侧的随机接入提出优化方案。

关键词：LTE-A,随机接入,机器通信

参考文献

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[4] 3GPP TS 36.331 V10.2.0 (2011-06) :Radio Resource Control (RRC) protocol specication.Mar.2012.

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[7] K.-D.Lee, Sang Kim, and Byung Yi, “Throughput Comparison of Random Access Methods for M2M Service over LTE Networks, ”IEEE International Workshop on Machine-to-Machine Communications, Jul.2011, pp.373-377.