民航通信網廣州TDM網組網協(xié)議及業(yè)務配置解析

民航通信網廣州TDM網組網協(xié)議及業(yè)務配置解析

Summary：本文介紹了民航通信網廣州TDM網絡的基本概念，探討了該網絡組網的有關協(xié)議和技術（IS-IS、MPLS等）的基本原理及實際應用，并通過實驗用例詳細解析了廣州TDM網絡所承載的多種空管業(yè)務（雷達、甚高頻、轉報、以太網透傳等）的具體配置方法。Keys：TDM網，IS-IS協(xié)議，業(yè)務配置1引言民航通信網中南地區(qū)TDM網的網絡拓撲采用雙星拓撲設計，網絡架構分核心、匯聚、接入三層。核心、匯聚層構建骨干網，接入層構建接入網。核心層分別以廣州新白云機場航管樓、廣州區(qū)域管制中心為中南地區(qū)2個區(qū)域核心節(jié)點，實現(xiàn)匯聚層業(yè)務的匯聚和集中；匯聚層主要設置在各空管分局（站），通過部署匯聚交換設備，實現(xiàn)各空管分局（站）的接入層業(yè)務的匯聚和集中，并利用傳輸網中繼分別上聯(lián)到廣州新白云機場航管樓、廣州區(qū)域管制中心的核心交換設備；接入層在廣州新白云機場航管樓、廣州區(qū)域管制中心、各空管分局（站）、三亞區(qū)管、珠海進近和廣州老白云通信樓分別部署TDM業(yè)務接入設備，并在空管雷達、甚高頻臺站部署臺站接入設備，同時在地方機場部署綜合接入設備，其中，TDM業(yè)務接入設備接入本地所屬匯聚交換設備上，臺站接入設備及地方機場接入設備接入到所屬匯聚交換設備上，并上聯(lián)到各地相應的匯聚設備，實現(xiàn)各點TDM業(yè)務的接入。為便于對業(yè)務進行統(tǒng)一管理和減少運行維護時的溝通環(huán)節(jié)及故障處理時的協(xié)調量，中南空管局準備對目前的中南TDM網進行調整，即新建廣州TDM網，該網絡將作為中南TDM網的一部分，通過在廣州區(qū)管和航管樓新增匯聚設備和接入設備，實現(xiàn)廣州區(qū)管所轄高空區(qū)域甚高頻業(yè)務的和廣州本場雷達站業(yè)務的TDM設備的直接接入，其中，廣州區(qū)管和航管樓的新增匯聚節(jié)點（NE8000）定義為二級匯聚節(jié)點，與中南TDM網的廣州區(qū)管一級匯聚節(jié)點NE40相連，原接入中南TDM網的各地高空甚高頻接入設備將斷開與廣州區(qū)管NE40或分局（站）NE20的連接，而直接連接到廣州新增的二級匯聚節(jié)點上，廣州本場雷達站接入設備也直接連接到新增的二級匯聚節(jié)點上。2路由協(xié)議2.1IS-IS路由協(xié)議廣州TDM網設備互聯(lián)采用IS-IS協(xié)議，即中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)（IntermediateSystemtoIntermediateSystem）屬于內部網關協(xié)議IGP，也是一種鏈路狀態(tài)協(xié)議，使用最短路徑優(yōu)先SPF（ShortestPathFirst）算法進行路由計算。為了支持大規(guī)模的路由網絡，IS-IS在自治系統(tǒng)內采用骨干區(qū)域與非骨干區(qū)域兩級的分層結構。一般來說，將Level-1路由器部署在非骨干區(qū)域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干區(qū)域。每一個非骨干區(qū)域都通過Level-1-2路由器與骨干區(qū)域相連。其中，Level-1路由器負責區(qū)域內的路由，它只與屬于同一區(qū)域的Level-1和Level-1-2路由器形成鄰居關系，屬于不同區(qū)域的Level-1路由器不能形成鄰居關系；Level-2路由器負責區(qū)域間的路由，它可以與同一或者不同區(qū)域的Level-2路由器或者其它區(qū)域的Level-1-2路由器形成鄰居關系，只有Level-2級別的路由器才能直接與區(qū)域外的路由器交換數(shù)據(jù)報文或路由信息；Level-1-2路由器可以與同一區(qū)域的Level-1和Level-1-2路由器形成Level-1鄰居關系，也可以與其他區(qū)域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的鄰居關系，Level-1路由器必須通過Level-1-2路由器才能連接至其他區(qū)域。根據(jù)以上特點，TDM網采用如圖1所示的IS-IS網絡拓撲結構，將廣州區(qū)管、新機場一級匯聚設備配置為Level-2路由器，各分局（站）和廣州區(qū)管、航管樓二級匯聚設備配置為Level-1-2路由器，各臺站接入設備配置為Level-1路由器。圖1IS-IS網絡拓撲結構IS-IS網絡地址結構，即網絡服務訪問點NSAP，由IDP（InitialDomainPart）和DSP（DomainSpecificPart）組成，如圖2所示。其中，IDP相當于IP地址中的主網絡號，是由ISO規(guī)定的，并由AFI（AuthorityandFormatIdentifier）與IDI（InitialDomainIdentifier）兩部分組成。AFI表示地址分配機構和地址格式，IDI用來標識域。DSP相當于IP地址中的子網號和主機地址，由HighOrderDSP、SystemID和SEL三個部分組成。HighOrderDSP用來分割區(qū)域，SystemID用來區(qū)分主機，SEL（NSAPSelector）用來指示服務類型。圖2IS-IS網絡結構AreaAddress：IDP和DSP中的HighOrderDSP一起，既能夠標識路由域，也能夠標識路由域中的區(qū)域，因此，它們一起被稱為區(qū)域地址（AreaAddress），相當于OSPF中的區(qū)域編號。同一Level-1區(qū)域內的所有路由器必須具有相同的區(qū)域地址，Level-2區(qū)域內的路由器可以具有不同的區(qū)域地址；SystemID：SystemID用來在區(qū)域內唯一標識主機或路由器；SEL：SEL的作用類似IP中的“協(xié)議標識符”，不同的傳輸協(xié)議對應不同的SEL，在IP上SEL均為00。以具體示例“49.0005.0000.0255.0001.00”進行說明，編址規(guī)則如下：AreaID：49代表NSAP編址體系為的私有網絡分配的保留地址；0005代表用于區(qū)分不同區(qū)域，共4位，參考“區(qū)域取值表”北京地區(qū)為0001，中南地區(qū)為0005；SystemID：12位十進制表示，前4位固定使用0，后8位以設備的IPv4管理地址用后2位十進制補0表示，例如ipv4管理地址為15.5.255.1，那么SystemID為0000.0255.0001；SEL:00代表網絡使用IP協(xié)議。IS-IS路由協(xié)議優(yōu)化與BFD協(xié)議、FRR快速重路由和聚合路由的配合使用可以使IS-IS路由協(xié)議更為優(yōu)化。BFD協(xié)議：依靠IS-IS路由協(xié)議本身的故障檢測時間只能達到秒級，BFD協(xié)議可以實現(xiàn)毫秒級的故障檢測，配合IS-IS協(xié)議更快的發(fā)現(xiàn)鄰接方面出現(xiàn)的故障，并及時通知IS-IS重新計算路由以便正確指導報文的轉發(fā)。FRR快速重路由：每次鏈路故障時，都引起IS-IS協(xié)議觸發(fā)重新計算路由信息，在沒有完成路由計算之前，該路由處于不可達狀態(tài)，F(xiàn)RR的作用就是提前計算好備份的路徑，一旦鏈路發(fā)生故障直接切換到提前準備好的備份路徑，無需重新計算，提高鏈路切換時間。聚合路由：對其他Leve-2或Level-1-2路由器發(fā)布本地的聚合路由，作用減少骨干區(qū)域的路由條目，實現(xiàn)更快速轉發(fā)，同時避免網絡不穩(wěn)定引起的路由震蕩（路由頻繁計算收斂）。2.3MPLS技術VHF、ADSB，公網通過MPLS技術分發(fā)公網標簽，建立LSP隧道，私網通過建立MPLSLDP遠端對等體，通過LDP協(xié)議分發(fā)私網標簽，并綁定PE設備的私網端口，建立二層VPN通道。多協(xié)議標簽交換MPLS（MultiprotocolLabelSwitching）是一種IP骨干網技術，傳統(tǒng)路由器采用最長匹配算法逐跳轉發(fā)數(shù)據(jù)包。MPLS采用短而定長的標簽進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，數(shù)據(jù)進入網絡時，要為其分配固定長度的短的標記，并將標記與分組封裝在一起，在整個轉發(fā)過程中，交換節(jié)點僅根據(jù)標記進行轉發(fā)，大大提高了數(shù)據(jù)的轉發(fā)能力。MPLS基本結構如圖3所示，其中，LSR（LabelSwitchedRouter）代表在MPLS網絡中用于標簽交換的路由器；LSP（LabelSwitchedPath）代表標簽交換路徑，即到達同一目的地址的報文在MPLS網絡中經過的路徑；FEC（ForwardingEquivalentClass）一般指具有相同轉發(fā)處理方式的報文。在MPLS網絡中，到達同一目的地址的所有報文就是一個FEC。圖3MPLS基本結構MPLS建立如圖4所示，分為靜態(tài)LSP和動態(tài)LSP兩種。靜態(tài)LSP，即用戶通過手工方式為各個轉發(fā)等價類分配標簽建立轉發(fā)隧道，不需要交互控制報文，資源消耗比較小，不能根據(jù)網絡拓撲變化動態(tài)調整，需要管理員干預。動態(tài)LSP，即通過標簽發(fā)布協(xié)議動態(tài)建立轉發(fā)隧道，當網絡拓撲發(fā)生變化時，能及時反映網絡狀況，需要報文交互，占用系統(tǒng)資源。圖4MPLS建立廣州TDM網采用動態(tài)MPLS建立和轉發(fā)，建立過程如圖5所示：動態(tài)LSP通過LDP（LabelDistributionProtocol）協(xié)議實現(xiàn)對FEC的分類、標簽的分配及LSP的建立和維護等操作，網絡拓撲發(fā)生變化時，能及時反映網絡狀況。標簽由下游（目的）LSR分配，按從下游到上游的方向分發(fā)。由下游LSR在IP路由表的基礎上進行FEC的劃分，并根據(jù)FEC分配標簽，通告給上游的LSR，以便建立標簽轉發(fā)表和LSP。圖5動態(tài)MPLS建立轉發(fā)過程如圖6所示：Push：當IP報文進入MPLS域時，MPLS邊界設備在報文二層首部和IP首部之間插入一個新標簽；Swap：當報文在MPLS域內轉發(fā)時，根據(jù)標簽轉發(fā)表，用下一跳分配的標簽，替換MPLS報文的棧頂標簽；Pop：當報文離開MPLS域時，將MPLS報文的標簽剝掉。圖6動態(tài)MPLS轉發(fā)3業(yè)務配置3.1路由器基礎配置本文以圖7所示的實驗拓撲為例，對TDM網的業(yè)務配置方法進行分析說明。圖7實驗拓撲（1）路由器創(chuàng)建新用戶并開啟telnet遠程功能（R1和R2配置相同）system-viewaaalocal-userhuaweipasswordirreversible-cipherAdmin@123創(chuàng)建用戶密碼local-userhuaweiservice-typeterminaltelnet允許通過telnet和控制口登陸local-userhuaweiprivilegelevel15設置用戶權限最高級quituser-interfacevty04遠程登陸設備虛擬通道authentication-modeaaa驗證模式為本地用戶認證qiuttelnetserverenable開啟telnet功能（2）配置接口地址（用R1舉例，R2配置類似）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工作在非成幀模式quit（3）配置路由協(xié)議（用R1舉例，R2配置類似）system-viewbfd使能BFD協(xié)議isis1配置R1路由協(xié)議is-levellevel-1-2設置接口level級別cost-stylewide路由開銷類型為寬類型network-entity49.0005.0000.0001.0001.00設置網絡實體default-route-advertisealwayslevel-1avoid-learning向同個區(qū)域的Level-1路由器發(fā)布默認路由bfdall-interfacesenableBFD協(xié)議和ISIS協(xié)議聯(lián)動bfdall-interfacesmin-tx-interval100min-rx-interval100detect-multiplier5frr-binding設置最小發(fā)送間隔和最小接收間隔，并且設置觸發(fā)快速重路由的次數(shù)summary15.5.32.0255.255.248.0向其他Levl-2路由器發(fā)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發(fā)布R1接口地址isisenablequitinte1/0/0發(fā)布E1/0/0接口地址isisenablequitints3/0/0發(fā)布S3/0/0接口地址isisenablequit（4）配置mpls基礎（用R1舉例，R2配置類似）system-viewmplslsr-id1.1.1.1配置mplslsr-id，根據(jù)這個地址建立發(fā)布LSP（labelswitchpath）mpls開啟mplsquitmplsldp開啟mplsldp功能longest-match開啟最長掩碼匹配,按照最長匹配方式查找路由建立LSPquitinte1/0/0進入E1/0/0端口mpls使能mpls功能mplsldp使能mplsldp功能quitints3/0/0進入S1/0/0端口mpls使能mpls功能mplsldp使能mplsldp功能（5）基礎配置檢查（在R1操作）disiprouting-table查看路由信息，是否2.2.2.2路由條目ping2.2.2.2測試R1pingR2pinglsp-a1.1.1.1ip2.2.2.232檢查LSP連通性telnet2.2.2.2測試遠程登陸R2telnet1.1.1.1測試遠程登陸R13.2雷達業(yè)務配置假設：R1作為雷達源，接入s6/0/0口；R2作為客戶端，接入s6/0/0口。（1）R1配置system-viewrtaserverenablertartc-serverlisten-port10000服務端設置監(jiān)聽端口rtatemplaterd創(chuàng)建雷達業(yè)務模板vty0rtc-serverremote2.2.2.260指定客戶端地址，客戶端6槽0口tcpsendbuf-size16384tcprecvbuf-size16384auto-link10auto-close10tcpnodelayenhancequitinterfaceSerial6/0/0進入雷達源接入端口視圖link-protocolhdlc設置鏈路協(xié)議timerhold0禁止發(fā)送狀態(tài)請求報文undodetectdsr-dtrundodetectdcdrtaterminalrd60調用雷達模板baudrate19200設置波特率undolldpenale取消獲取鄰居狀態(tài)信息（2）R2配置system-viewrtaserverenablertatemplaterd創(chuàng)建雷達業(yè)務模板vty0rtc-clientremote1.1.1.110000source2.2.2.2指向R1服務端tcpsendbuf-size16384tcprecvbuf-size16384auto-link10auto-close10tcpnodelayenhancequitinterfaceSerial6/0/0接入端口視圖link-protocolhdlc設置鏈路協(xié)議timerhold0禁止發(fā)送狀態(tài)請求報文undodetectdsr-dtrundodetectdcdrtaterminalrd60調用雷達模板baudrate19200設置波特率undolldpenale取消獲取鄰居狀態(tài)信息（3）鏈路狀態(tài)檢查在R1和R2上輸入disrtaall指令，查看狀態(tài)是否為Linked3.3甚高頻業(yè)務配置假設：R1作為外臺，傳回2路VHF，對應S5/0/0和5/0/1；R2作為中心臺，對應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遠端會話remote-ip2.2.2.2指向對端管理地址quitpw-templateVHF1創(chuàng)建VHF業(yè)務模板peer-address2.2.2.2指向對端地址jitter-bufferdepth16設置抖動緩存區(qū)16mstdm-encapsulation-number40設置封裝的個數(shù)40個quitinterfaceSerial5/0/0進入EM端口視圖link-protocoltdm設置鏈路協(xié)議mplsl2vcpw-templateVHF15050調用VHF模板，兩邊5槽0口empassthroughenable使能em透傳功能quitinterfaceSerial5/0/1進入EM端口視圖link-protocoltdm設置鏈路協(xié)議mplsl2vcpw-templateVHF15151調用VHF模板，兩邊5槽0口empassthroughenable使能em透傳功能quit（2）R2配置system-viewmplsl2vpn使能L2VPN功能quitmplsldpremote-peer1.1.1.1建立LDP遠端會話remote-ip1.1.1.1指向對端管理地址quitpw-templateVHF1創(chuàng)建VHF業(yè)務模板peer-address1.1.1.1指向對端地址jitter-bufferdepth16設置抖動緩存區(qū)16mstdm-encapsulation-number40設置封裝的個數(shù)40個quitinterfaceSerial5/0/0進入EM端口視圖link-protocoltdm設置鏈路協(xié)議mplsl2vcpw-templateVHF15050調用VHF模板，兩邊5槽0口empassthroughenable使能em透傳功能quitinterfaceSerial5/0/1進入EM端口視圖link-protocoltdm設置鏈路協(xié)議mplsl2vcpw-templateVHF15151調用VHF模板，兩邊5槽0口empassthroughenable使能em透傳功能quit（3）鏈路狀態(tài)檢查在R1和R2上輸入dismplsl2vcbrief指令，查看VC狀態(tài)是否為UP3.4轉報業(yè)務配置假設：R1傳送一路轉報，對應接入S6/0/1口；R2接收一路轉報，對應接入S6/0/1口。（1）R1配置system-viewmplsl2vpn（前面甚高頻業(yè)務已配置，可無需配置）quitmplsldpremote-peer2.2.2.2（前面甚高頻業(yè)務已配置，可無需配置）remote-ip2.2.2.2quitpw-templateAFTN創(chuàng)建轉報業(yè)務模板peer-address2.2.2.2指向對端地址jitter-bufferdepth64設置抖動緩存區(qū)64mstdm-encapsulation-number8設置封裝的個數(shù)8個quitinterfaceSerial6/0/1進入8SA端口視圖link-protocoltdm設置鏈路協(xié)議physicalmodeasync設置端口異步模式asyncmodeflow異步模式為流undodetectdsrdtrmplsl2vcpw-templateAFTN6161調用業(yè)務模板（2）R2配置system-viewmplsl2vpn（前面甚高頻業(yè)務已配置，無需配置）quitmplsldpremote-peer1.1.1.1（前面甚高頻業(yè)務已配置，無需配置）remote-ip1.1.1.1quitpw-templateAFTN創(chuàng)建轉報業(yè)務模板peer-address1.1.1.1指向對端地址jitter-bufferdepth64設置抖動緩存區(qū)64mstdm-encapsulation-number8設置封裝的個數(shù)8個quitinterfaceSerial6/0/1進入8SA端口視圖link-protocoltdm設置鏈路協(xié)議physicalmodeasync設置端口異步模式asyncmodeflow異步模式為流undodetectdsrdtrmplsl2vcpw-templateAFTN6161調用業(yè)務模板（3）鏈路狀態(tài)檢查在R1和R2上輸入dismplsl2vcbrief指令，查看VC狀態(tài)是否為UP。3.5以太網透傳配置假設：R1傳送1路ADS-B業(yè)務，對應G2/0/0端口；R2接收1路ADS-B業(yè)務，對應G2/0/0端口。（1）R1配置system-viewmplsl2vpn（前面甚高頻業(yè)務已配置，可無需配置）quitmplsldpremote-peer2.2.2.2