EPON系统的三层路由及接口设计

 2020年5月25日第37卷第10期Telecom Power TechnologyＭａｙ　　２５，２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　１０　10.19399/j.cnki.tpt.2020.10.032ｄｏｉ：设计应用EPON系统的三层路由及接口设计樊林波（中国电信股份有限公司金坛分公司，江苏 金坛 213200）摘要：为了优化网络层中的EPON系统保护体制，解决VRRP在进行保护工作时遇到的问题，特将OSPF路由技术应用到OLT系统中。这一系统采用LSA的交互保护状态设备，使得OLT可以查看到上游链路的具体情况并且能够及时地采取解决措施。在三层接口与0SPF路由的基础之上，EPON机器可以保护MSTP传输网链路。因此，主要围绕EPON系统的三层路由及接口设计展开分析。关键词：EPON系统；三层路由；接口；以太网无源光网络Three-layer Route and Interface Design of EPON SystemFAN Lin-bo（China Telecom Corporation Limited Jintan Branch，Jintan 213200，China）Abstract：In order to optimize the protection system of the EPON system in the network layer and solve the problem of VRRP during protection work，the OSPF routing technology is specially applied to the OLT system，and the LSA's interactive protection status device is adopted so that the OLT can view the upstream chain. The specific situation of the road and can take timely solutions. Based on the three-layer interface and 0SPF routing，and the EPON machine can protect the MSTP transmission network link. This article focuses on the analysis of the three-layer routing and interface design of the EPON system.Key words：EPON system；Layer 3 routing；interface；ethernet passive optical network0 引 言EPON就是指以太网无源光网络系统，而EPON系统如果想要满足电信技术要求，需要提升机器光线路中断工作的安全性。实际上，网络扁平化定义下的具备大容量、高交换的OLT通过MSTP网络就可以与骨干网相连接[1]。运营局明确提出相关具体要求，当MSTP传输网出现问题的时候，并不需要人为进行干预修复，OLT可以自动与链路倒换并完成网络治愈。在连接OLT、MSTP与其他网时可以使用分段保护的方法，如MSTP可以自己保护链路，路由协议可以保护MSTP与骨干路由器间的联通。但是采用上述的方法会使网络保护的过程更加复杂，甚至出现不必要的问题，并且在现阶段也已开通了少数的现网业务，修改机器配置会出现比原来较大的风险。倘若使用VRRP方法，因为仅仅变更了MSTP网内链路，如果VRRP变更主备，那么原主用接口未改变，仍旧处于开的状态，此路由仍会发出信号，使得下行不通。以OSPF协议为基础，因为其装置简单、风险较小、维修便利等优点，所以得以普遍使用。1 OLT上的三层接口设计1.1 VLAN技术的应用收稿日期：2020-03-02作者简介：樊林波（1976-），男，江苏金坛人，本科，工程师，主要研究方向为网络技术、AI应用、云、大数据及物联网。EPON系统是交换式以太网设备中的一个类别，其对数据链路层技术的实施提供了巨大的帮助。例如，在二层VLAN技术中，EPON系统就起到了巨大的作用。VLAN的包括如下3类：802.1Q VLAN、以端口为基础的VLAN与以MAC地址为基础的VLAN。把VLAN连至全体网络是由OLT中的VLAN使用802.1Q来进行VLAN标记的，而802.1Q VLAN中的去标记可以令OLT与不能辨别标记的交换机共同工作。OLT中内部的VLAN是以端口为基础，在此基础上增加同型的VLAN的端口并组成广播域，最终进行二层互通[2]。但是不属于相同VLAN的端口之间不可以相互传递信息。过去OLT中比较具有特点的一个VLAN为管理VLAN，其要想与服务器通信可以通过设置IP地址，进而方便相关管理人员来管理OLT。在过去的三层设备内，VLAN为三层虚接口，其可以通过配置IP地址最终组成路由接口。所以，要想在OLT中达到三层路由应先设立三层接口。此设立在处理二层VLAN与三层接口间的问题时使用的是SUPER-VLAN技术。此技术也被称为VLAN聚合，包括SUB-VLAN与SUPER-VLAN。其中的SUB-VLAN为二层实VLAN。在二层中不同的VLAN不能顺利的完成通信。SUPER-VLAN属于三层虚VLAN，在·　９９　·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2020年5月25日第37卷第10期Telecom Power TechnologyＭａｙ　　２５，２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　１０　SUPER-VLAN中可以连续加入多个SUB-VLAN，之后再进行IP地址的配置，从而组成三层的接口[3]。路由接口是OSPF方法的根基。1.2 SUPER-VLAN技术在三层接口设计中的应用三层接口是由SUPER-VLAN来给予的，SUPER-VLAN三层转发的具体原理如图1所示。网关，网关应答时会把自身的MAC代替为PCT的MAC 00-00-00-00-00-30，并将报文输送至PCT。2 路由软件设计2.1 路由管理设计图1 SUPER-VLAN三层转发的具体原理图1中的PCI和PCV为不一样的两个网段。跨网段的信息传递需要通过三层接口。PCI与PCV信息传递的具体过程如下：PCI将IP地址与掩码比对来明确自己与PCV不属于同一个网段，然后PCI会给网关输送ARP报文请求的MAC；而SUPER-VLAN 10会给PCI回答MAC 00-00-00-00-00-10；PCI接受到回复后会发送00-00-00-00-00-10的MAC、2.2.2.1的IP信息；在SUPER-VLAN 10接收到后判断目的MAC是否与自身的MAC一致，如果一致就可以判断为三层转发，再去进行查找转发表的操作；查到下一跳的出口为SUPER-VLAN 20，就可以给SUPER—VLAN 20发送；SUPER-VLAN 20接收到后再转输送至PCV。下面分析PCI和PCT的通信流过程。对比PCI与PCT的IP地址可得出其为同一子网，PCI会广播ARP请求PCT的MAC。而因为PCI与PCT的SUB-VLAN不同，广播无法传至不能PCT。这时，SUPER-VLAN将会发挥其他作用——ARP PROXY。ARP PROXY具体工作过程如下：PCI广播ARP请求PCT的MAC；当SUPER-VLAN 10知道PCT不在SUB-VLAN 1中，就会代替接收；而后SUPER-VLAN 10会在SUB—VLAN 2内广播ARP报文请求PCT地址；当PCT回答APR请求时会发送MAC 00-00-00-00-00-30到SUPER-VLAN 10；而SUPER-VLAN 10会把MAC 00-00-00-00-00-10作为PCT的MAC输送至PCI。然后PCI输送至PCT的报文会加上MAC 00-00-00-00-00-10与目的IP 报文输送至SUPER-VLAN·　１００　·路由包括静态路由与动态路由两个部分。静态路由是管理者在进行配置的时候而出现的。而动态路由是在路由协议中出现的。为了能够高效完成软件路由表、交换芯片路由表与路由选择等目的，就应该先对路由信息进行收集、整理与选择等步骤。所以系统内需要专门的设置一个路由管理板块来负责各路由表项的维护工作。路由管理板块在软硬件平台驱动层的上方和三层功能协议层的下方，为其中达成三层目的的重要板块[4]。路由管理板块具体工作如下：管理员加入SUPER-VLAN、SUB-VLAN与IP地址；接口管理板块将所需要的信息传递给路由管理板块；协议板块学习至动态路由，并完成动态路由的添改；路由管理板块负责解决接口改变的问题，并传达至三层功能协议板块，同时负责管理协议板块中动态路由删改；OS IP协议栈ARP负责主机路由表的维护，同时给予管理板块路由条目中下一跳Gate-way的ARP功能；交换芯片驱动给予管理板块硬件FIB表的删改；OS IP协议栈给予管理板块硬件FIB表的删改功能。为了实现以上功能，特意把路由管理板块分为更小的板块，如图2所示。图2 路由管理板块设计路由管理板块包括路由表控制板块、主机路由控制板块、动态路由消息板块及操作系统适配层等多个板块内容。路由表包括多个节点链表，所有节点都代表可以到达目的网段的路由。图3中，所有的node内都包括RIB-active表、RIB-standby表与RIB-pend表。所有表的子项都包含到达此网段的路由信息，Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2020年5月25日第37卷第10期樊林波：EPON系统的三层路由及 接口设计Telecom Power TechnologyＭａｙ　　２５，２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　１０　包括RIB路由条目、路由类型（RIP/OSPF/静态等）、下一跳网关与metric等。RIB-active中的RIB路由代表已经激活的路由，其也会被加入至硬件FIB和OSFIB中，达到现业务流的三层转发目的。一般情况下，一个目的网段也仅有这个active路由。（1）当路由器初始化或网络结构发生变化的时候，路由器就会产生包括所有端口状态的链路状态广播数据包LSA。（2）路由器会使用刷新法定期的对路由器内部的信息进行更新，以此来达到互换链路状态数据的目的。Flooding指的是路由器把数据包输送给相邻的OSPF路由器。这些路由器会依据收到的链路状态来更新数据库，并把此信息输送至相邻的路由器，最终形成稳定过程。（3）当网络稳定后，即OSPF路由协议在稳定的状态下工作的时候，路由器会依据信息数据库得出路由表。此路由表内包括路由器到所有可以到达的Cost与此目的地将输送的下一个路由器。（4）在网络状态稳定后，网络输送的信息相比之前有所减少。这也是链路状态路由协议与距离矢量路由协议不同的地方。在经过上述过程之后，OSPF可以动态监视网络状态。在这过程中如果出现改变就会快速扩散，从而对网络拓扑进行紧急聚合，并由此可以得出新的网络路由表。路由表与路由转发中的内核路由表不同，其仅仅为OSPF内部路由表。因此，在结束工作之后，还应当使用路由管理板块来与内核路由表交互，从而达到三层转发的目的。3 OSPF在OLT上的应用在依据前面文章内容提出的设计思路，相关专业技术人员成功开发OSPF路由软件。在此之后，相关专业人员在OLT上的OSPF组网根据图4进行设计并测试，其中的3个接口分别在图4中的RP1、RP2以及RP3 3个地方发挥其作用。图3 路由表的组织结构RIB-standbv中的路由条目虽然可以达到但这个并不是最优的选择，如果active路由无法正常进行工作，那么相关的路由管理板块就会在standby RIB寻找一个最佳路由成为active路由。RIB-pend中的路由是因为其下一跳网关无法到达而暂时使用的路由路径。如果下一跳网关可以到达，此路由会成为standby路由或active路由。2.2 OSPF路由原理OSPF是链路状态路由协议中的一个类别，主要用在单一的自制系统中。所有的OSPF路由器的数据库与AS的拓扑结构都相同，并依据数据库来设立最短路径树与计算路由表。OSPF会给予等值多路径。在拓扑出现变化后，OSPF会使用少部分的路由流量计算路径。在给出区域路径时给出额外的路径保护同时降低使用流量。路由表的计算是OSPF的重点。下面把OSPF计算分为如下4个方面。图4 OLT上的OSPF组网测试在RP2和RP3这两个接口中能够应用OSPF，将RP3这个接口作用处指定配置为OSPF Cost=10，将RP2这个接口作用处指定配置为OSPF Cost=1 000，之后通过路由的管理部分经过筛选将Cost=10的路由条 （下转第104页）·　１０１　·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2020年5月25日第37卷第10期Telecom Power TechnologyＭａｙ　　２５，２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　１０　（4）结束连接，关闭Connection对象和Recordset对象。3.2 调用存储过程数据库的存储过程，指的是编译后的特定功能的SQL语句执行的集合。使用存储过程，可以标准化操作流程、提高执行速度减轻网络流量。存储过程分为三类：系统存储过程、自定义存储过程和扩展存储过程。其中自定义存储过程是用户数据库中的SQL语句集合。测试模板管理数据库中的操作多样，通过创建自定义存储过程即可满足要求。通过ADO数据访问技术的研究，解决了ATS模板管理模块与数据库通信连接的问题，同时又保留了数据库操作的执行方法，将来能更好地对数据库管理进行拓展[3-4]。志记录，影响测试验证管理数据与模板文件之间的协作正确，安全测试包括确认不同身份成员对应的不同操作权限以及执行身份以外的操作项目是否成功。对ATS测试模板管理模块实现了自动测试模板的科学管理，促进ATS自动测试技术的应用更趋成熟，促使智能站二次设备的自动测试过程更加系统化和标准化，具有极大的推广价值。但是同时在应用测试过程中影响测试和安全测试所暴露的问题需要将来对该模块进一步优化和改善。参考文献：[1] 姚 亮.新型继电保护装置自动测试系统设计应用[J].华电技术，2015，（1）：19-21.[2] 栗 然.基于关系数据库的电网结构知识表示[J].电力系统自动化，2002，（9）：71-74.[3] 胡 炎.一种通用的继电保护数据库模型[J].电力系：61-65.统自动化，2008，（15）[4] 谭 锋.基于ADO技术动态创建SQL+Server数据（3）：60-62.库[J].计算机时代，2007，4 应用测试和结论基于ATS自动测试平台，该测试模板的管理方法验证应该包含功能测试、关联测试、影响测试以及安全测试。前两者验证对测试模板管理基本功能及日（上接第101页）目挑选出来，之后PCI、PCT和PCV之间传递信息的方式可以优先进行，之后再通过RP3来建立路由。根据路由管理、OSPF等内容的介绍，可以推断出OSPF能够发生倒换的情况有如下两个。一种情况是协议超时。这种情况就是指在MSTP网络内部，如果其DOWN接口遭到一定的损坏之后，OSPF协议就会立即对其相邻的部分进行探测，在下一次网络重新恢复正常之前，所有与OSPF相关的设备都需要不断地刷新自己内部的数据信息。另外一种情况就是直接和OLT连接的接口断开。这种情况下，OLT上的3个接口就会借助SUB_VLAN去探测接口的变化情况，从而将探测到的信息传递给路由管理部分。之后路由管理部分就会及时地采取解决措施帮助OSPF协议模块，紧接着OSPF就会将自己的内部的数据信息进行重新的计算核对，从而引起倒换。根据这两种能够引起OSPF发生倒换的情况，相关专业人员通过人为手段故意让上述两种情况发生，从而促使OSPF发生倒换，并且对相关的数据进行测试。根据测试结果，可以得出不论是第一种情况引起的倒换还是第二种情况引起的倒换，OLT设备都能够迅速地将路由倒换到RP2，这两种情况所发生的倒换都不需要通过人为改变其中的内容，就可以很好地保护MSTP内部的 信息。4 结 论根据文中内容可知，此次设计的特点主要是将OLT与OSPF路由技术相结合，这样就可以实现OLT对下游网络上行链路和上游网络下行链路进行保护，并且不要对上游设备进行重新的设置。此外，VLAN被广泛应用在EPON系统中，为系统的进一步改进起到了促进作用。在现阶段，该设计已经通过一些前期的测试，准备开展下一步的优化与后期改进。参考文献：[1] 张 新，车昱昕，刘 毓，等.RS码在25 G-EPON：系统中的性能研究[J].量子电子学报，2020，37（2）242-249.[2] 李 栋，韩一仑，周恩阳，等.浅谈EPON系统在接：入网中的应用[J].中国管理信息化，2017，20（18）139-140.[3] 朱培杰.浅谈EPON系统在视频监控中的应用[J].科技传播，2017，9（7）：57-58.[4] 程传庆，黄求根，王 莉.VLAN聚合技术研究和实现[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2005，（1）：141-143，146.·　１０４　·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. 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