民航通信网广州TDM网组网协议及业务配置解析

民航通信网广州TDM网组网协议及业务配置解析

Summary：本文介绍了民航通信网广州TDM网络的基本概念，探讨了该网络组网的有关协议和技术（IS-IS、MPLS等）的基本原理及实际应用，并通过实验用例详细解析了广州TDM网络所承载的多种空管业务（雷达、甚高频、转报、以太网透传等）的具体配置方法。Keys：TDM网，IS-IS协议，业务配置1引言民航通信网中南地区TDM网的网络拓扑采用双星拓扑设计，网络架构分核心、汇聚、接入三层。核心、汇聚层构建骨干网，接入层构建接入网。核心层分别以广州新白云机场航管楼、广州区域管制中心为中南地区2个区域核心节点，实现汇聚层业务的汇聚和集中；汇聚层主要设置在各空管分局（站），通过部署汇聚交换设备，实现各空管分局（站）的接入层业务的汇聚和集中，并利用传输网中继分别上联到广州新白云机场航管楼、广州区域管制中心的核心交换设备；接入层在广州新白云机场航管楼、广州区域管制中心、各空管分局（站）、三亚区管、珠海进近和广州老白云通信楼分别部署TDM业务接入设备，并在空管雷达、甚高频台站部署台站接入设备，同时在地方机场部署综合接入设备，其中，TDM业务接入设备接入本地所属汇聚交换设备上，台站接入设备及地方机场接入设备接入到所属汇聚交换设备上，并上联到各地相应的汇聚设备，实现各点TDM业务的接入。为便于对业务进行统一管理和减少运行维护时的沟通环节及故障处理时的协调量，中南空管局准备对目前的中南TDM网进行调整，即新建广州TDM网，该网络将作为中南TDM网的一部分，通过在广州区管和航管楼新增汇聚设备和接入设备，实现广州区管所辖高空区域甚高频业务的和广州本场雷达站业务的TDM设备的直接接入，其中，广州区管和航管楼的新增汇聚节点（NE8000）定义为二级汇聚节点，与中南TDM网的广州区管一级汇聚节点NE40相连，原接入中南TDM网的各地高空甚高频接入设备将断开与广州区管NE40或分局（站）NE20的连接，而直接连接到广州新增的二级汇聚节点上，广州本场雷达站接入设备也直接连接到新增的二级汇聚节点上。2路由协议2.1IS-IS路由协议广州TDM网设备互联采用IS-IS协议，即中间系统到中间系统（IntermediateSystemtoIntermediateSystem）属于内部网关协议IGP，也是一种链路状态协议，使用最短路径优先SPF（ShortestPathFirst）算法进行路由计算。为了支持大规模的路由网络，IS-IS在自治系统内采用骨干区域与非骨干区域两级的分层结构。一般来说，将Level-1路由器部署在非骨干区域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干区域。每一个非骨干区域都通过Level-1-2路由器与骨干区域相连。其中，Level-1路由器负责区域内的路由，它只与属于同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成邻居关系，属于不同区域的Level-1路由器不能形成邻居关系；Level-2路由器负责区域间的路由，它可以与同一或者不同区域的Level-2路由器或者其它区域的Level-1-2路由器形成邻居关系，只有Level-2级别的路由器才能直接与区域外的路由器交换数据报文或路由信息；Level-1-2路由器可以与同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成Level-1邻居关系，也可以与其他区域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的邻居关系，Level-1路由器必须通过Level-1-2路由器才能连接至其他区域。根据以上特点，TDM网采用如图1所示的IS-IS网络拓扑结构，将广州区管、新机场一级汇聚设备配置为Level-2路由器，各分局（站）和广州区管、航管楼二级汇聚设备配置为Level-1-2路由器，各台站接入设备配置为Level-1路由器。图1IS-IS网络拓扑结构IS-IS网络地址结构，即网络服务访问点NSAP，由IDP（InitialDomainPart）和DSP（DomainSpecificPart）组成，如图2所示。其中，IDP相当于IP地址中的主网络号，是由ISO规定的，并由AFI（AuthorityandFormatIdentifier）与IDI（InitialDomainIdentifier）两部分组成。AFI表示地址分配机构和地址格式，IDI用来标识域。DSP相当于IP地址中的子网号和主机地址，由HighOrderDSP、SystemID和SEL三个部分组成。HighOrderDSP用来分割区域，SystemID用来区分主机，SEL（NSAPSelector）用来指示服务类型。图2IS-IS网络结构AreaAddress：IDP和DSP中的HighOrderDSP一起，既能够标识路由域，也能够标识路由域中的区域，因此，它们一起被称为区域地址（AreaAddress），相当于OSPF中的区域编号。同一Level-1区域内的所有路由器必须具有相同的区域地址，Level-2区域内的路由器可以具有不同的区域地址；SystemID：SystemID用来在区域内唯一标识主机或路由器；SEL：SEL的作用类似IP中的“协议标识符”，不同的传输协议对应不同的SEL，在IP上SEL均为00。以具体示例“49.0005.0000.0255.0001.00”进行说明，编址规则如下：AreaID：49代表NSAP编址体系为的私有网络分配的保留地址；0005代表用于区分不同区域，共4位，参考“区域取值表”北京地区为0001，中南地区为0005；SystemID：12位十进制表示，前4位固定使用0，后8位以设备的IPv4管理地址用后2位十进制补0表示，例如ipv4管理地址为15.5.255.1，那么SystemID为0000.0255.0001；SEL:00代表网络使用IP协议。IS-IS路由协议优化与BFD协议、FRR快速重路由和聚合路由的配合使用可以使IS-IS路由协议更为优化。BFD协议：依靠IS-IS路由协议本身的故障检测时间只能达到秒级，BFD协议可以实现毫秒级的故障检测，配合IS-IS协议更快的发现邻接方面出现的故障，并及时通知IS-IS重新计算路由以便正确指导报文的转发。FRR快速重路由：每次链路故障时，都引起IS-IS协议触发重新计算路由信息，在没有完成路由计算之前，该路由处于不可达状态，FRR的作用就是提前计算好备份的路径，一旦链路发生故障直接切换到提前准备好的备份路径，无需重新计算，提高链路切换时间。聚合路由：对其他Leve-2或Level-1-2路由器发布本地的聚合路由，作用减少骨干区域的路由条目，实现更快速转发，同时避免网络不稳定引起的路由震荡（路由频繁计算收敛）。2.3MPLS技术VHF、ADSB，公网通过MPLS技术分发公网标签，建立LSP隧道，私网通过建立MPLSLDP远端对等体，通过LDP协议分发私网标签，并绑定PE设备的私网端口，建立二层VPN通道。多协议标签交换MPLS（MultiprotocolLabelSwitching）是一种IP骨干网技术，传统路由器采用最长匹配算法逐跳转发数据包。MPLS采用短而定长的标签进行数据转发，数据进入网络时，要为其分配固定长度的短的标记，并将标记与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标记进行转发，大大提高了数据的转发能力。MPLS基本结构如图3所示，其中，LSR（LabelSwitchedRouter）代表在MPLS网络中用于标签交换的路由器；LSP（LabelSwitchedPath）代表标签交换路径，即到达同一目的地址的报文在MPLS网络中经过的路径；FEC（ForwardingEquivalentClass）一般指具有相同转发处理方式的报文。在MPLS网络中，到达同一目的地址的所有报文就是一个FEC。图3MPLS基本结构MPLS建立如图4所示，分为静态LSP和动态LSP两种。静态LSP，即用户通过手工方式为各个转发等价类分配标签建立转发隧道，不需要交互控制报文，资源消耗比较小，不能根据网络拓扑变化动态调整，需要管理员干预。动态LSP，即通过标签发布协议动态建立转发隧道，当网络拓扑发生变化时，能及时反映网络状况，需要报文交互，占用系统资源。图4MPLS建立广州TDM网采用动态MPLS建立和转发，建立过程如图5所示：动态LSP通过LDP（LabelDistributionProtocol）协议实现对FEC的分类、标签的分配及LSP的建立和维护等操作，网络拓扑发生变化时，能及时反映网络状况。标签由下游（目的）LSR分配，按从下游到上游的方向分发。由下游LSR在IP路由表的基础上进行FEC的划分，并根据FEC分配标签，通告给上游的LSR，以便建立标签转发表和LSP。图5动态MPLS建立转发过程如图6所示：Push：当IP报文进入MPLS域时，MPLS边界设备在报文二层首部和IP首部之间插入一个新标签；Swap：当报文在MPLS域内转发时，根据标签转发表，用下一跳分配的标签，替换MPLS报文的栈顶标签；Pop：当报文离开MPLS域时，将MPLS报文的标签剥掉。图6动态MPLS转发3业务配置3.1路由器基础配置本文以图7所示的实验拓扑为例，对TDM网的业务配置方法进行分析说明。图7实验拓扑（1）路由器创建新用户并开启telnet远程功能（R1和R2配置相同）system-viewaaalocal-userhuaweipasswordirreversible-cipherAdmin@123创建用户密码local-userhuaweiservice-typeterminaltelnet允许通过telnet和控制口登陆local-userhuaweiprivilegelevel15设置用户权限最高级quituser-interfacevty04远程登陆设备虚拟通道authentication-modeaaa验证模式为本地用户认证qiuttelnetserverenable开启telnet功能（2）配置接口地址（用R1举例，R2配置类似）system-viewintlo0配置R1管理地址ipadd1.1.1.132inte1/0/0配置R1的E1/0/0地址ipadd12.1.1.130ints3/0/0配置R1的S3/0/0地址ipadd34.1.1.130fe1unframedE1工作在非成帧模式quit（3）配置路由协议（用R1举例，R2配置类似）system-viewbfd使能BFD协议isis1配置R1路由协议is-levellevel-1-2设置接口level级别cost-stylewide路由开销类型为宽类型network-entity49.0005.0000.0001.0001.00设置网络实体default-route-advertisealwayslevel-1avoid-learning向同个区域的Level-1路由器发布默认路由bfdall-interfacesenableBFD协议和ISIS协议联动bfdall-interfacesmin-tx-interval100min-rx-interval100detect-multiplier5frr-binding设置最小发送间隔和最小接收间隔，并且设置触发快速重路由的次数summary15.5.32.0255.255.248.0向其他Levl-2路由器发布聚合路由frr使能快速重路由loop-free-alternatelevel-1重路由Level-1路由loop-free-alternatelevel-2重路由Level-2路由quitintlo0发布R1接口地址isisenablequitinte1/0/0发布E1/0/0接口地址isisenablequitints3/0/0发布S3/0/0接口地址isisenablequit（4）配置mpls基础（用R1举例，R2配置类似）system-viewmplslsr-id1.1.1.1配置mplslsr-id，根据这个地址建立发布LSP（labelswitchpath）mpls开启mplsquitmplsldp开启mplsldp功能longest-match开启最长掩码匹配,按照最长匹配方式查找路由建立LSPquitinte1/0/0进入E1/0/0端口mpls使能mpls功能mplsldp使能mplsldp功能quitints3/0/0进入S1/0/0端口mpls使能mpls功能mplsldp使能mplsldp功能（5）基础配置检查（在R1操作）disiprouting-table查看路由信息，是否2.2.2.2路由条目ping2.2.2.2测试R1pingR2pinglsp-a1.1.1.1ip2.2.2.232检查LSP连通性telnet2.2.2.2测试远程登陆R2telnet1.1.1.1测试远程登陆R13.2雷达业务配置假设：R1作为雷达源，接入s6/0/0口；R2作为客户端，接入s6/0/0口。（1）R1配置system-viewrtaserverenablertartc-serverlisten-port10000服务端设置监听端口rtatemplaterd创建雷达业务模板vty0rtc-serverremote2.2.2.260指定客户端地址，客户端6槽0口tcpsendbuf-size16384tcprecvbuf-size16384auto-link10auto-close10tcpnodelayenhancequitinterfaceSerial6/0/0进入雷达源接入端口视图link-protocolhdlc设置链路协议timerhold0禁止发送状态请求报文undodetectdsr-dtrundodetectdcdrtaterminalrd60调用雷达模板baudrate19200设置波特率undolldpenale取消获取邻居状态信息（2）R2配置system-viewrtaserverenablertatemplaterd创建雷达业务模板vty0rtc-clientremote1.1.1.110000source2.2.2.2指向R1服务端tcpsendbuf-size16384tcprecvbuf-size16384auto-link10auto-close10tcpnodelayenhancequitinterfaceSerial6/0/0接入端口视图link-protocolhdlc设置链路协议timerhold0禁止发送状态请求报文undodetectdsr-dtrundodetectdcdrtaterminalrd60调用雷达模板baudrate19200设置波特率undolldpenale取消获取邻居状态信息（3）链路状态检查在R1和R2上输入disrtaall指令，查看状态是否为Linked3.3甚高频业务配置假设：R1作为外台，传回2路VHF，对应S5/0/0和5/0/1；R2作为中心台，对应S5/0/0和S5/0/1。（1）R1配置system-viewmplsl2vpn使能L2VPN功能quitmplsldpremote-peer2.2.2.2建立LDP远端会话remote-ip2.2.2.2指向对端管理地址quitpw-templateVHF1创建VHF业务模板peer-address2.2.2.2指向对端地址jitter-bufferdepth16设置抖动缓存区16mstdm-encapsulation-number40设置封装的个数40个quitinterfaceSerial5/0/0进入EM端口视图link-protocoltdm设置链路协议mplsl2vcpw-templateVHF15050调用VHF模板，两边5槽0口empassthroughenable使能em透传功能quitinterfaceSerial5/0/1进入EM端口视图link-protocoltdm设置链路协议mplsl2vcpw-templateVHF15151调用VHF模板，两边5槽0口empassthroughenable使能em透传功能quit（2）R2配置system-viewmplsl2vpn使能L2VPN功能quitmplsldpremote-peer1.1.1.1建立LDP远端会话remote-ip1.1.1.1指向对端管理地址quitpw-templateVHF1创建VHF业务模板peer-address1.1.1.1指向对端地址jitter-bufferdepth16设置抖动缓存区16mstdm-encapsulation-number40设置封装的个数40个quitinterfaceSerial5/0/0进入EM端口视图link-protocoltdm设置链路协议mplsl2vcpw-templateVHF15050调用VHF模板，两边5槽0口empassthroughenable使能em透传功能quitinterfaceSerial5/0/1进入EM端口视图link-protocoltdm设置链路协议mplsl2vcpw-templateVHF15151调用VHF模板，两边5槽0口empassthroughenable使能em透传功能quit（3）链路状态检查在R1和R2上输入dismplsl2vcbrief指令，查看VC状态是否为UP3.4转报业务配置假设：R1传送一路转报，对应接入S6/0/1口；R2接收一路转报，对应接入S6/0/1口。（1）R1配置system-viewmplsl2vpn（前面甚高频业务已配置，可无需配置）quitmplsldpremote-peer2.2.2.2（前面甚高频业务已配置，可无需配置）remote-ip2.2.2.2quitpw-templateAFTN创建转报业务模板peer-address2.2.2.2指向对端地址jitter-bufferdepth64设置抖动缓存区64mstdm-encapsulation-number8设置封装的个数8个quitinterfaceSerial6/0/1进入8SA端口视图link-protocoltdm设置链路协议physicalmodeasync设置端口异步模式asyncmodeflow异步模式为流undodetectdsrdtrmplsl2vcpw-templateAFTN6161调用业务模板（2）R2配置system-viewmplsl2vpn（前面甚高频业务已配置，无需配置）quitmplsldpremote-peer1.1.1.1（前面甚高频业务已配置，无需配置）remote-ip1.1.1.1quitpw-templateAFTN创建转报业务模板peer-address1.1.1.1指向对端地址jitter-bufferdepth64设置抖动缓存区64mstdm-encapsulation-number8设置封装的个数8个quitinterfaceSerial6/0/1进入8SA端口视图link-protocoltdm设置链路协议physicalmodeasync设置端口异步模式asyncmodeflow异步模式为流undodetectdsrdtrmplsl2vcpw-templateAFTN6161调用业务模板（3）链路状态检查在R1和R2上输入dismplsl2vcbrief指令，查看VC状态是否为UP。3.5以太网透传配置假设：R1传送1路ADS-B业务，对应G2/0/0端口；R2接收1路ADS-B业务，对应G2/0/0端口。（1）R1配置system-viewmplsl2vpn（前面甚高频业务已配置，可无需配置）quitmplsldpremote-peer2.2.2.2