WAP网关多节点组网方案探讨
2013-02-28梁朝军刁益辉林贵东
梁朝军，刁益辉，林贵东
（1.中国电信股份有限公司广东研究院 广州510630；2.中国电信股份有限公司广东分公司 广州510081）
1 引言
中国电信集团公司（以下简称中国电信）自2008年收购CDMA网络后，大力建设3G网络，提高基站覆盖率并进行网络优化，网络质量的第三方评测质量指标一直排名前列，移动用户规模发展迅猛。随着移动互联网和智能终端的不断发展和普及，手机上网和3G网络用户数、业务量越来越大。随着电信运营商流量经营策略的实施、手机上网“一点接入”策略的推进，WAP上网的业务量和流量大幅增长，单节点的负荷越来越大，将要达到WAP网关单节点的最大设计容量，因此，多节点业务分流方案和组网方案是后续需要重点关注的研究课题。
2 GSM网络的WAP网关组网
在图1所示的中国移动通信集团公司（以下简称中国移动）/中国联合网络通信有限公司（以下简称中国联通）的分组域核心网架构中，GGSN和WAP网关之间的网络并不是采用独立建设的方式，GGSN中的手机终端出口接口和WAP网关之间是通过CMNet/169公网进行连接。根据该网络组网特点，GGSN和WAP网关的防火墙通过GRE隧道连接，该承载方式可忽略中间承载网络的IP地址、路由策略和组网架构等因素。
WAP网关多节点组网方案实现方式为WAP网关与GGSN之间采用一对多的方式。在存在多个WAP网关节点的情况下，将GGSN进行分组，每个分组与对应的WAP业务节点建立GRE连接，一个WAP网关节点可以为多套GGSN提供代理上网服务。当某组GGSN连接的WAP节点发生故障时，可支持手工/自动方式将业务流切换到其他WAP节点。
3 中国电信CN2结构特点
CN2是中国电信着力为下一代网络与业务打造的业务承载平台，其主要设计思路是：充分利用现有比较成熟的技术搭建一个可扩展、高可用、具备一定QoS和安全性的融合业务承载平台。
CN2的基本建网特点是大容量和轻载运行，核心层采用MPLS FRR，全网采用快速路由收敛以及硬件线速转发方式，具备差分服务、多播、有保证的MPLS VPN、协议平稳重启、BFD功能以及简化的业务开放策略等。CN2的核心技术是IP/MPLS，可以提供全网MPLS的2层/3层VPN业务。
CDMA核心网的各项业务承载网络主要基于CE+CN2，采用VPN实现，CE负责CDMA核心网元汇聚，CN2负责各业务VPN的长途承载。现有的ChinaNet（163公网）将主要作为普通互联网业务的承载网络，ChinaNet和CN2将长期并存并相互补充，共同承载中国电信的IP业务。WAP网关作为增值业务平台接入分组域核心网，即接入CN2和ChinaNet，组网架构如图2所示。
图1 中国移动/中国联通的分组域组网架构
图2 中国电信CN2组网架构
4 WAP网关多节点组网方案
4.1 WAP网关多节点目标组网结构
随着业务平台用户数、业务量的增长，单节点的设备容量开始出现瓶颈。考虑到业务平台的安全性和容灾要求，业务量大的业务平台将进行多节点、多物理机房建设，实现业务的负载分担以及单节点故障时的业务接管。随着移动互联网和智能终端的不断发展，WAP网关多节点的目标组网结构转变为多节点、双（多）机房建设。根据WAP网关的数量、各个节点的容量以及各PDSN承载的业务量情况，对PDSN进行分组，PDSN与WAP网关是N∶1的关系，每组PDSN对应于1套WAP网关，其中1台WAP网关出现故障时，可以通过手工方式调整业务流到其他WAP网关进行代理服务。
中国电信CDMA分组域核心网的组网特点：CE负责CDMA核心网元汇聚，核心网元PDSN、AAA服务器与业务平台WAP网关属于省级集中设备，WAP网关的多节点组网方案主要涉及在CE汇聚的层面下如何实现与PDSN分组后的业务分流。基于上述WAP网关的目标组网结构和承载网络的特点要求，提出了两种组网方案并对其进行对比分析。
4.2 CE内部新增VPN方式
（1）总体思路
WAP网关多节点的组网思路如下所述。
·在PDSN、WAP网关和融合防火墙所接入相关的CE中新建VPN，用于承载PDSN出口的CTWAP拨号业务流，该VPN不需发布到PE设备，在省内CE即可终结。例如每新增一套WAP网关，CE中需要新增一个VPN（PI-WAPn），并且把接入该WAP网关的业务流引入该VPN。
·每套WAP网关的业务路由（10.0.0.200）在不同的VPN中进行区分。
·AAA服务器按照静态配置的方式，将来自不同分组的PDSN的计费流，转发给对应的WAP网关。即AAA服务器将RADIUS消息中的PDSN名字字段作为分类，根据不同的分类将其转发给PDSN对应的WAP GW节点。
（2）组网说明
网络设备组网拓扑如图3所示。
图3 CE内部新增VPN方式的网络设备组网拓扑
关键网元的配置要求说明如下所述。
·在PDSN的PI接口与WAP网关、融合防火墙接入的CE上，根据WAP网关数量创建新的VPN：PI-WAP1 VPN、PI-WAP2 VPN、…、PI-WAPn VPN。
·PDSN按照WAP网关数量和容量进行分组，每组PDSN接入对应的PI-WAP VPN，由对应的WAP网关进行代理。
·WAP GW节点通过多个物理接口或子接口的方式接入承载网络的PI-0（公网业务）、PI-1（运营商内部业务平台）以及WAP网关所属的PI-WAPn VPN。也就是说，WAP网关第一节点除了接入PI-0和PI-1之外，还要接入PI-WAP1 VPN。
·融合防火墙设备通过多个物理接口或子接口的方式接 入 承 载 网CE的PI-0、PI-1和PI-WAP1、PI-WAP2 VPN、PI-WAPn VPN等多个WAP网关所属VPN。
·不同VPN之间的业务流在CE中进行隔离，由WAP网关负责代理或者由融合防火墙进行NAT地址转换、路由控制。
（3）代理业务流程
下面以由WAP网关第一阶段代理的业务流为例，对代理业务流的路由进行说明。
·PDSN1s—PI-WAP1—WAP网关第一节点—PI-1（访问内网平台，如彩信）。
·PDSN1s—PI-WAP1—WAP网关第一节点—PI-0（访问外网平台）。
4.3 新增4层交换机方式
（1）总体思路
WAP网关多节点的组网思路为在PDSN和WAP网关之间增加4层交换机，由4层交换机根据源IP地址判断来自不同PDSN的IP pool，把目的IP地址为10.0.0.200的代理业务路由替换为不同WAP网关的具体物理IP地址，转发到该WAP网关节点进行代理。具体说明如下所述。
·新增4层交换机对WAP网关的业务路由（10.0.0.200）进行业务分流，每新扩一套WAP网关，根据WAP网关的数量和容量，对PDSN进行重新分组，4层交换机以此修改配置各分组PDSN的IP pool地址和WAP网关物理IP地址。
·AAA服务器按照静态配置的方式，将来自不同分组的PDSN的计费流，转发给对应的WAP网关。即AAA服务器根据RADIUS消息中的PDSN名字字段作为分类，根据不同的分类将其转发给PDSN对应的WAP GW节点。
（2）组网说明
网络设备组网拓扑如图4所示。
关键网元的配置要求说明如下所述。
·PDSN按照WAP网关数量和容量进行分组，每组PDSN接入对应的PI-WAP VPN，由对应的WAP网关进行代理。
图4 新增4层交换机方式网络设备组网拓扑
表1 两种组网方式的性能对比
·在承载网CE上创建一个新CDMA-PI3 VPN，PDSN的CTWAP拨号业务流的PI接口，通过该VPN来承载，PDSN的VR4与CE的CDMA-PI-3 VPN互通。
·新增两台4层交换机，双挂于PI-1和PI-3，分别位于两个不同的物理机房，根据用户源IP地址所属不同的PDSN分组，替换目的IP地址（10.0.0.200）为 对 应WAP网 关 防 火 墙 所 在 在PI-3的接口地址。
·WAP GW节点通过多个物理接口或子接口的方式接入承载网络的PI-0（公网业务）、PI-1（运营商内部业务平台）以及CDMA-PI-3 VPN。
·不同VPN之间的业务流在CE中进行隔离开，通过4层交换机分流代理业务流，并由WAP网关负责代理或者由融合防火墙进行NAT地址转换、路由控制。
（3）代理业务流程
下面以由WAP网关第一阶段代理的业务流为例，对代理业务流的路由进行说明。
·PDSN1s—PI-3—4层 交 换 机—WAP网 关 第 一 节点—PI-1（访问内网平台，如彩信）。
·PDSN1s—PI-3—4层 交 换 机—WAP网 关 第 一 节点—PI-0（访问外网平台）。
4.4 对比分析
从表1所示的4个方面对上述两种组网方式进行对比分析。
5 结束语
本文结合移动互联网和手机上网的业务发展趋势，提出了WAP网关多节点目标组网结构，对比分析了中国移动、中国联通在GSM网络中的WAP网关组网结构，结合中国电信CN2的组网特点以及CDMA承载网中核心网元之间的组网现状，提出了解决WAP网关多节点目标组网结构的两种承载网解决方案：新建VPN方式和新增4层交换机方式，并进行了对比分析。虽然目前中国电信的WAP业务规模没有达到节点容量瓶颈，且CDMA相关规范中也没有提出的WAP网关多节点组网方案和解决案例，但本文根据中国电信的组网特点，对WAP网关多节点组网的承载部分解决方案进行了探讨，给未来的实施提供了参考建议。
1 中国电信集团公司、中国电信股份有限公司广东研究院.中国电信CDMA网IP综合承载与分组域组网规范，2008
2 中国电信集团公司.中国电信CDMA网络WAP网关设备规范，2008
3 中国电信集团公司.中国电信cdma2000核心网络接口技术规范——HRPD A接口分册，2008
