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基于MPLS L2VPN技术实现民航通信网TDM网多业务平台的应用
王梁

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王梁,. 基于MPLS L2VPN技术实现民航通信网TDM网多业务平台的应用[J]. 无线电研究,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157022.
摘要:
我国民航空管单位已于2019年组建全国范围内的民航通信网系统TDM网系统,该系统采用IS-IS动态路由协议,实现路由信息收敛及全网拓扑可知。系统还大量使用MPLS L2VPN技术承载不同种类业务,如甚高频信号,转报业务,各类监控信号,AIDC业务等。本文将详细阐述MPLS L2VPN技术原理和在各类业务及信号的处理中的应用。
关键词: MPLS L2VPN;民航通信网系统;多业务平台
DOI:10.12721/ccn.2024.157022
基金资助:

1.技术原理

自2019年以来,我国民航空管系统使用了大量使用华为路由设备,其中包括:AR3260,NE20E-S16等,以此组建了全国范围内的民航通信网TDM网系统(以下简称TDM网),该系统内部署了IS-IS路由协议和MPLS协议,即实现了路由信息的动态收敛及网络路由拓扑感知,又实现了强大的多业务平台功能。

MPLS(Multi-Protocol Label Switching)即多协议标签交换,是一种用于快速数据包交换和路由的IP高速骨干网络交换协议。该协议独立于数据链路层和网络层(我们常把它称作2.5层),为进入网络的分组分配固定长度的标签(Label),并将分组和标签封装在一起,由骨干网中的各节点根据不同标签将分组进行转发。其数据包里在二头部和三层头部之间插入一个便签,在数据包转发时,遵循标签转发表,所以可以处理路由黑洞等问题。MPLS VPN是一种基于MPLS技术的IP-VPN,是在网络路由和交换设备上应用MPLS技术,简化核心路由器的路由选择方式,利用结合传统路由技术和标记实现的IP虚拟专用网络(IP VPN)。

由于MPLS VPN具备强大的功能性、安全性、高效性等特点,因此全国各地空管单位广泛使用基于MPLS VPN技术的的二层(L2)VPN和三层(L3)VPN应用 。空管系统常用的MPLS L2VPN技术也被叫做端到端伪线仿真(Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge)。它在分组交换网络PSN中尽可能真实地模仿异步传输ATM、帧中继(FR)、以太网、低速TDM电路和SONET/SDH等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技术,实现用户二层报文在PW间透传。使用场景如图1所示:

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图1:使用场景

如何验证MPLS L2VPN(PWE3)链路成功建立呢?可以使用设备查看指令dis mpls l2vc ,在相应接口下查看AC status 和VC status状态,双UP为正常。同时也可以查看本端及远端的lsr-id号,及VC标签号。

2.应用场景

TDM网业务接入设备采用AR3260型路由器,该设备配置SRU100双主控卡,集成控制和数据转发功能;配置不同种类业务板卡承载不通业务,如6E&M卡承载甚高频、8SA卡承载雷达信号及转报业务,4GEW板卡承载以太网数据等,其中可以使用MPLS L2VPN(PWE3)的协议有甚高频、转报、以太网数据业务。下面分别介绍各类业务使用场景及配置情况。

 2.1甚高频业务

甚高频传输系统由三部分组成,分别为内话系统,传输系统,甚高频电台三部分。管制用户使用内话系统发布语音指令,通过AR3260设备的6E&M板卡将模拟语音信号转为数字信号,通过传输系统的PWE3协议发送至台站侧AR3260,解调至模拟信号进入发信机,最终完成语音发射。接收机接收到机组语音信号后,将模拟语音送至台站侧AR3260设备,调制成数字信号后,通过传输系统的PWE3协议发送至用户侧AR3260设备,解调成模拟信号,送至内话系统。系统拓扑图如下图2所示:

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图2:甚高频传输系统拓扑图

台站设备、汇聚设备、用户设备侧配置动态路由协议IS-IS,全程路由可达;在各设备上配置MPLS协议,启用MPLS LDP功能(动态标签协议,可动态分配标签),MPLS LDP本端及远端分别指向对方的lsr-id地址;设备端配置PWE3模板;端口下启用tdm(时分复用)功能,最后调用PWE3模板即可。必须说明的是两端的PWE3模板编号需一致,设备配置如下表所示

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表1:甚高频PWE3配置

2.2转报业务

自动转报系统是民航空管系统五类重要系统之一,按照业务接入方式可分为:同步(帧中继)接入,异步接入两种。TDM网传输的转报业务就是异步接入方式,其使用板卡为8SA(同异步串口卡),传输方式同样使用PWE3,建立虚通路,两端AR3260设备分别接入异步单元,再进入转报网络。系统拓扑图如3所示:

4.png

图3:自动转报传输拓扑图

两端AR3260路由器配置MPLS、MPLS LDP及PWE3的内容与甚高频传输系统配置一样,在接口模式下物理接口为async,即异步方式,调整async接口工作模式为流模式,最后调用相应PWE3模板及编号,异步转报传输链路完成搭建。

2.3AIDC业务

AIDC是Air Traffic Services Interfacility Data Communications的缩写,即空中交通服务设施间的数据通信,通常说的电子移交。AIDC是为了减少电话移交和协调,使协调位管制员能更有效、及时地对席位管制员的管制指挥工作实施监控而引入的航空自动化管理技术。

常用AIDC传输设备包括:PCM、VANGUARD、FA-36路由器等设备,均采用点对点方式连接,其工作原理是将AIDC报文(同步方式)转为数字信号通过2M中继送至对端设备,解调成AIDC报文,接入双方空管自动化系统。本次TDM网采用网络拓扑方式,仍旧使用8SA(同异步串口)卡进行传输,两端设备接口配置DCE,自动化侧配置DTE。新旧传输拓扑对比如图4所示:

5.png

图4 AIDC传输拓扑图

AR3260路由器配置MPLS、MPLS LDP的内容与甚高频传输、转报配置一样,PWE3模板配置只需配置远端邻居地址,不再配置恢复TDM的最大抖动缓冲区深度及TDM帧个数,即jitter-buffer depth 16和tdm-encapsulation-number 40。接口模式下连接方式tdm,配置端口速率,clock时钟方式,调用PWE3模板,完成AIDC传输链路搭建。配置信息如下所示:

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2.4各类以太网业务

PWE3协议还可以使用4GEW板卡承载各类以太网业务,如甚高频电台监控信号、动环监控信号、各类以太网信号等。该模式下的以太网数据实现透传至接收端。传输拓扑如图5所示:7.png

图5:以太数据传输拓扑图

局端及远端设备配置MPLS、MPLS LDP内容及PWE3模板,在端口下启用PWE3模板即可完成链路搭建。必要时,可对端口数据进行QOS,进行端口限速。

3.总结

基于MPLS L2VPN的强大功能及应用场景,民航空管部门已大规模使用该协议,并且在实际生产运行中,总结了大量维护经验和配置经验。相信不久的将来,会有更多种类的空管业务使用该协议,并对它赋予新的使命。

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