通信汪：我们是怎么做到全年24小时不断网的？

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大家好，这个阳（bu）光（xiang）明（shang）媚（ban）的日子里，我又来给大家做通信知识科普啦！

除了电和水之外，我们是如何做到全年24小时都不断网的？

对于现代社会的人们来说，网络早就和水电一样，成为生活不可或缺的重要组成部分。

试想一下，如果你忘带手机，是不是比停水停电还焦虑？

对于这么重要的基础设施，大家有没有想过，通信汪们是如何保证它的安全的？也就是说，如何才能做到，一年365天，一天24小时，通信网络分秒不停为大家提供服务？

今天，小枣君就给大家介绍一些这方面的知识，揭开这其中的秘密。

通信网络的安全，根据场景不同，分为不同等级。从低到高，分别是家庭级、企业级、电信级。

通信系统的安全等级

像我们家里用的路由器什么的，都属于家庭级，这种设备的安全性可靠性很低，说坏就坏，网络也很容易断。

企业级呢，就是单位里面用的网络设备，根据网络规模和用户数量，有较高的安全性可靠性，不太容易中断服务。越是大公司，此类服务的可靠性级别越高。

电信级就更高了，像移动、电信、联通，它们的网络，要为百万、千万甚至上亿的用户提供服务，要求是最高的，绝对不允许出现网络意外中断的情况。通常电信级的可靠性，要达到5个9以上的标准。

今天小枣君说的通信网络，是指移动通信网络。它就属于电信级。

移动通信网络很庞大，也很复杂。我们就按下面这张简图，从左往右说吧。

首先是接入网，也就是大家熟悉的基站。基站对于通信网来说，是和用户连接的神经末梢。用户的手机想要使用网络进行通信，第一个经过的设备，就是基站。

基站

对基站服务的可靠性要求，是整个网络里面最低的。因为单个基站出问题所造成的影响，要远远小于传输网和核心网。

如果一个基站挂了，会影响几人到几千人不等。

但是并不是基站就不重要。基站的安全要求低，是相对来说的。出了问题，哪怕只影响一个用户，也仍然属于故障，需要尽快解决。

一般来说，影响基站安全的因素，主要是来自于外部。例如，业主破坏，盗贼偷窃，恶劣天气等等。这种客观情况，一般都是由维护人员去人肉解决（一脸苦逼）。

台风到来前，进行天线加固

忘了说了，其实停电也是一个很重要的外部因素。

基站使用的是市电（也就是居民用电），停电也是偶尔会发生的事，尤其是农村和偏远山区。

如果停电就断网，显然是不合适的。所以，运营商在基站的机房里，都会安装蓄电池设备，保证突发停电时设备不受影响。

基站的蓄电池组

对于基站自身来说，因为现在技术和工艺比较成熟，所以出问题的概率已经降低。

但概率很低不代表不发生问题，为了避免这个“低概率事件”危及网络安全，还是会有一些保障举措。例如：

• 提前准备备板备件
  
  

为了避免设备损坏带来长时间业务中断的影响，运营商通常都会提前准备好备用的板件。在设备坏的时候，维护人员会尽快进行更换，减少业务中断的时长。

运营商备件库

严格遵守施工规范

基站处于楼顶山顶等偏僻复杂环境，风吹日晒雨淋，容易出问题。

所以，对基站安装工艺标准的要求一般都很高。包括设备的安装固定、线缆的布放、接头的加紧固处理等，都需要严格遵守安装规范要求。

基站的安装保护

看完接入网，再看看承载网（传输网）。

用于承载业务的传输网，是通信的主动脉。没有传输，一切免谈。所以，它的安全级别很高，尤其是骨干网。

传输网示意图

目前传输网在向全光网络发展，基本上以光传输网为主。

光传输网的重点保护对象，就是光缆。光缆比铜缆更加脆弱，遍布各地的光缆，被破坏的情况时有发生。对于此类人为破坏，除了加强宣贯和法律保护之外，也没别的办法。

被挖掘机铲断的光缆

除了光缆之外，就是机房里面的光传输设备。这些设备，存在出现故障的概率。

光传输设备

我还是把核心机房里面的设备放在一起说吧，虽然设备各有不同，但可靠性设计基本上是类似的。

机房里面的设备，通常如何保证其安全和可靠性？

最常用的办法，就是“加备份”。

如果去过机房，你就会发现，机柜上的机框，插着各种各样的单板。而这些单板，基本上都是成对出现的。

某厂家3G设备正面外观

也就是说，某一类型的单板，通常都会有两块，或四块六块八块。可能它们的位置并不一定在一起（例如上图的5槽和7槽，其实就是一对）。

网线和光纤也是一样，你几乎看不到单根的线缆，都是成对的。

某厂家4G设备（请忽略零乱的布线）

黄色的光纤，一收一发，所以两根是一对。通常下面这样的一对光纤，我们称之为“一路”。

机框上同时插2块单板，目的就在于互相备份。

如果某块单板坏了，那另一个单板就能继续工作，保证业务不受影响。同时，系统会进行报警，然后工作人员会尽快进行更换。

电源也是一样，机房所有机柜设备，肯定都有至少两路电源输入。

多路电源输入（一红一蓝为一路）

这种单板和线缆备份的方式，可以有效防范单点损坏的风险。

除了“加备份”之外，和基站一样，核心机房也需要从工程规范方面进行严格要求。

科学严谨的施工，是安全的可靠保障。

此外，管理制度和流程方面也必须到位，这也是提升设备安全性、可靠性的基本前提。

管理到位，维护不累。

限于篇幅，工艺标准和流程制度方面的内容，我就不详细介绍了

好了，有了以上这些保护，是不是我们的通信网络就妥妥的安全了？

并没有。

实际上，即使上面的这些防护措施都做到位，还是不能高枕无忧。

虽然有点夸张，但是，一个真正完善的通信系统设计，就必须包括对这些情况的考量。

对于中国这样的人口大国，通信安全就是国家安全，必须要做到最高级别。再说了，中国国泰民安，不代表别的国家不会遇到这样的困扰。很多国家的项目，就特别提出，要扛住恐怖袭击和战争破坏。

那么，怎样才能进一步保证网络的安全可靠呢？

答案是，直接从顶层网络架构设计来解决。

还是以我们国内的网络为例吧。

在省以下的地市级，现在都已经不放重要的核心网设备了，最多就是放一些MGW（Media Gateway，媒体网关）这样的（相对）简单设备。

重要的设备（如对数据进行处理、计算的设备），都集中在省会城市，统一管理。

例如移动通信网络里面最最最重要的，负责存储和管理用户数据的HSS，里面有这个省每个用户的手机号码、鉴权数据、业务信息，就存放在省会城市。同时，维护人员会定期进行关键数据的物理异地隔离备份。

4G LTE网络架构

为了保证绝对的安全，网络架构设计时，也会采用POOL（池）组网的方式，如下图：

好几个底层的设备，共同组成池子（POOL），各自负责业务，如果有一个坏了，其它的顶上。

核心设备，通常有两个，分别在省会城市的不同区，物理上就离得很远。核心设备之间有心跳连接（heartbeat）监测，如果主用的那个设备出现问题，备用的设备立刻顶上去，保证业务不受影响。

虽然说起来挺简单，但实际技术还是非常复杂的。运营商为了确保这个切换机制正常运行，也会时不时在半夜进行倒换演练，检验切换是否成功。

除了以上所说的物理故障或破坏之外，通信系统最难防范的，其实是网络攻击。

在网络攻击面前，没有任何系统是绝对安全的。

这里所指的网络攻击，就包括黑客、病毒和系统漏洞。

如今，通信设备基本上都IP化了，都是交换机路由器，比以前更容易受到攻击。而且，攻击者的水平也比以前高很多，所以，通信系统的风险在逐渐增加。

通信运营商和设备商也没有坐以待毙。这几年，他们在防范网络攻击方面，投入也很大。

现在，所有厂商都关注“安全加固”这个概念。顾名思义，安全加固就是封堵系统漏洞，使得系统更加稳固。运营商会采用第三方工具，或聘请第三方厂家，对现网设备进行安全扫描，寻找安全漏洞，然后要求设备商进行整改和封堵。

一切为了安全

总而言之，小枣君认为，对现代通信网络来说，来自外部的物理破坏的可能性在逐步降低，设备自身损坏的可能性也在逐步降低，应该重点防范的，就是网络攻击。

而且，敌人虽然危险，但更危险的其实是自己人。。。维护和操作人员安全意识的淡薄、技术水平的不足、方案计划的疏忽，造成的危害往往更大（还记得去年影响80万用户的那次故障吗？）。

好了，今天就说到这里。这次我主要是介绍了正常情况下通信系统的安全保障。下次，小枣君再和大家说说，遇到节假日或重点活动时，通信网络是如何进行应对的。