本文關(guān)鍵詞：PTN技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

PTN組網(wǎng)的保護(hù)技術(shù)選擇

郭雄飛張優(yōu)訓(xùn) 2011-03-03 16:41:03

1引言

 3G時(shí)代的高速上網(wǎng)、視頻通話、手機(jī)電視、手機(jī)購(gòu)物、手機(jī)網(wǎng)游等新業(yè)務(wù)有兩個(gè)共同的特點(diǎn)：IP化和寬帶化。具體分析這些業(yè)務(wù)的承載需求可以看到，大量基于分組的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量提出了很高的要求，同時(shí)業(yè)務(wù)類(lèi)型多樣化和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求差異化也越來(lái)越明顯。為了滿足對(duì)各種電信業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載需求，必須將IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步融合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，PTN（Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng)）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
 PTN結(jié)合了SDH和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，一方面它繼承了SDH傳送網(wǎng)開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)豐富的優(yōu)點(diǎn)，具有和SDH非常相似的分層模型（圖1），具備很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)OAM能力；另一方面，它又具備分組的內(nèi)核，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的IP包交換和統(tǒng)計(jì)復(fù)用。

圖1  PTN與SDH技術(shù)分層模型對(duì)比

 目前，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)已明確在3G基站回傳網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模采用PTN設(shè)備組網(wǎng)，PTN組網(wǎng)需要考慮的核心問(wèn)題之一是保護(hù)技術(shù)。一方面PTN組網(wǎng)可以借鑒SDH組網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)，另一方面還需要引入IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)技術(shù)，以形成PTN獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮PTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

2保護(hù)技術(shù)選擇

 網(wǎng)絡(luò)的生存性是衡量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是否優(yōu)良的重要指標(biāo)之一，為了提升網(wǎng)絡(luò)的生存性，業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)了各種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)方式，其中自愈保護(hù)是最常用的保護(hù)方式之一。所謂自愈是指在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障（例如光纖斷裂）時(shí)，無(wú)需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)地在極短的時(shí)間內(nèi)（50ms）重新建立傳輸路徑，使業(yè)務(wù)自動(dòng)恢復(fù)，而用戶幾乎感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)出了故障。

 PTN技術(shù)形成了一套完善的自愈保護(hù)策略，常用的幾種保護(hù)技術(shù)及分類(lèi)詳見(jiàn)圖2：

圖2  PTN保護(hù)技術(shù)分類(lèi)圖

 PTN網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)技術(shù)可分為設(shè)備級(jí)保護(hù)與網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)。

 設(shè)備級(jí)保護(hù)就是對(duì)PTN設(shè)備的核心單元配置1+1的熱備份保護(hù)。核心層和匯聚層的PTN設(shè)備下掛系統(tǒng)很多，一旦設(shè)備板卡故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響面就非常廣，因此在做設(shè)備配置時(shí)，設(shè)備核心單元應(yīng)嚴(yán)格按照1+1熱備份配置；對(duì)于接入層的緊湊型PTN設(shè)備，設(shè)備廠家為了降低網(wǎng)絡(luò)投資，可能僅對(duì)電源模塊做了1+1熱備份，主控、交換和時(shí)鐘單元集成在一塊板卡上，不提供熱備份，接入層設(shè)備做配置時(shí)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況靈活選擇是否采用緊湊型的設(shè)備。
 相對(duì)于設(shè)備級(jí)保護(hù)，PTN網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)的技術(shù)復(fù)雜很多，根據(jù)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍不同，可以分為網(wǎng)絡(luò)邊緣互連保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)邊緣互連保護(hù)是指PTN網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)互連宜采用的保護(hù)技術(shù)，以提升網(wǎng)絡(luò)互連的安全性；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)保護(hù)是指PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的組網(wǎng)保護(hù)技術(shù)，對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)層次，采取的保護(hù)技術(shù)和策略也有所差別。

2.1網(wǎng)絡(luò)邊緣互連保護(hù)

 PTN網(wǎng)絡(luò)的邊緣互連保護(hù)技術(shù)主要有LAG保護(hù)、LMSP保護(hù)和TPS保護(hù)等，詳見(jiàn)圖3：

圖3  PTN網(wǎng)絡(luò)邊緣互連保護(hù)示意圖

 LAG保護(hù)主要應(yīng)用于PTN網(wǎng)絡(luò)與RNC或路由器的互連，LMSP保護(hù)主要應(yīng)用于PTN網(wǎng)絡(luò)與SDH網(wǎng)絡(luò)或BSC互連，TPS保護(hù)主要應(yīng)用于PTN網(wǎng)絡(luò)與有E1需求的基站或客戶互連。

（1）LAG保護(hù)

 LAG（Link Aggregation Group，鏈路聚合組）是指將—組相同速率的物理以太網(wǎng)接口捆綁在一起作為一個(gè)邏輯接口（鏈路聚合組）來(lái)增加帶寬，并提供鏈路保護(hù)的一種方法。

 鏈路聚合的優(yōu)勢(shì)在于增加鏈路帶寬，提高鏈路可靠性——當(dāng)一條鏈路失效時(shí)，其他鏈路將重新對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分擔(dān)；此外還可實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)，流量分擔(dān)到聚合組的各條鏈路上。在無(wú)線基站回傳業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)承載中，LAG主要應(yīng)用于核心PTN設(shè)備上聯(lián)3G RNC設(shè)備時(shí)的以太網(wǎng)鏈路配置，增強(qiáng)以太網(wǎng)鏈路的可靠性。具體實(shí)現(xiàn)方式見(jiàn)圖4：

圖4  負(fù)載分擔(dān)LAG保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式示意圖

 以太網(wǎng)LAG保護(hù)又可以分為負(fù)載分擔(dān)和非負(fù)載分擔(dān)兩種方式。在負(fù)載分擔(dān)模式下，設(shè)置鏈路聚合組后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)將邏輯端口上的流量負(fù)載分擔(dān)到組中的多個(gè)物理端口上。當(dāng)其中一個(gè)物理端口發(fā)生故障時(shí)，故障端口上的流量會(huì)自動(dòng)分擔(dān)到其他物理端口上。當(dāng)故障恢復(fù)后，流量會(huì)重新分配，保證流量在匯聚的各端口之間的負(fù)載分擔(dān)。

 在非負(fù)載分擔(dān)模式下，聚合組只有一條成員鏈路有流量存在，其它鏈路則處于備份狀態(tài)。這實(shí)際上提供了一種“熱備份”的機(jī)制，因?yàn)楫?dāng)聚合中的活動(dòng)鏈路失效時(shí)，系統(tǒng)將從聚合組中處于備份狀態(tài)的鏈路中選出一條作為活動(dòng)鏈路，以屏蔽鏈路失效。

 建議核心節(jié)點(diǎn)的PTN與RNC之間的所有GE鏈路均配置LAG保護(hù)，LAG保護(hù)可以設(shè)置跨板的保護(hù)和板卡內(nèi)不同端口的保護(hù)，如果LAG的主備端口配置在不同的板卡上，可靠性更高。在設(shè)備投資充裕的情況下，建議配置跨板的LAG保護(hù)。

 （2）LMSP保護(hù)

LMSP（Linear Multiplex Section Protection，線性復(fù)用段保護(hù)）是一種SDH端口間的保護(hù)倒換技術(shù)，它通過(guò)SDH幀中復(fù)用段的開(kāi)銷(xiāo)K1/K2字節(jié)來(lái)完成倒換協(xié)議的交互。LMSP主要應(yīng)用于PTN網(wǎng)絡(luò)與SDH網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)TDM電路的配置，利用LMSP保護(hù)提高TDM互連電路的可靠性，類(lèi)似的配置在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)中已有廣泛應(yīng)用。與LAG保護(hù)一樣，配置LMSP保護(hù)時(shí)不建議使用一塊多路光接口板上的不同光口組成1+1或者1:1保護(hù)組，否則在單板發(fā)生故障時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

 （3）TPS保護(hù)

 TPS（Tributary Protection Switching，支路保護(hù)倒換）是“電接口保護(hù)倒換”功能，保護(hù)對(duì)象主要是E1等電接口業(yè)務(wù)，是設(shè)備提供的一種單板級(jí)保護(hù)功能，主要是通過(guò)在原有設(shè)備上增加保護(hù)板位來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)支路業(yè)務(wù)的1:N保護(hù)，從而提升網(wǎng)絡(luò)安全性。TPS保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式詳見(jiàn)圖5：

圖5  TPS保護(hù)倒換示意圖'

 （4）保護(hù)技術(shù)分析

 上述三種保護(hù)方式應(yīng)用在不同的場(chǎng)景，相互之間并不沖突，具體在實(shí)際組網(wǎng)中的應(yīng)用建議如表1所示：

表1  網(wǎng)絡(luò)邊緣互連保護(hù)技術(shù)分析比較表

2.2網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)保護(hù)

 根據(jù)PTN網(wǎng)絡(luò)的分層模型，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式可分為T(mén)MC層保護(hù)（PW保護(hù)）、TMP層保護(hù)（線性1:1和1+1的LSP保護(hù)）、TMS層保護(hù)（Wrapping和Steering環(huán)網(wǎng)保護(hù)）。PW APS保護(hù)配置數(shù)據(jù)量很大，難于管理，通常不建議大規(guī)模使用。Steering環(huán)網(wǎng)保護(hù)的倒換時(shí)間難以保證在50ms以內(nèi)，且支持的廠家較少，也不建議使用，因此本文重點(diǎn)探討其他幾種保護(hù)方式。

（1）雙向1:1線性保護(hù)

 基于MPLS隧道的1:1保護(hù)倒換類(lèi)型是雙向倒換，即受影響的和未受影響的連接方向均倒換至保護(hù)路徑。雙向倒換需要自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議（APS）用于協(xié)調(diào)連接的兩端，具體工作方式為：業(yè)務(wù)從工作通道傳送，當(dāng)工作通道故障時(shí)倒換到保護(hù)通道，擴(kuò)展APS協(xié)議通過(guò)保護(hù)通道傳送，相互傳遞協(xié)議狀態(tài)和倒換狀態(tài)，兩端設(shè)備根據(jù)協(xié)議狀態(tài)和倒換狀態(tài)，進(jìn)行業(yè)務(wù)倒換。為避免單點(diǎn)失效，工作連接和保護(hù)連接應(yīng)該走分離的路由，保護(hù)的操作類(lèi)型應(yīng)該是可返回的。

（2）單向1＋1線性保護(hù)

 基于MPLS隧道的1＋1保護(hù)倒換類(lèi)型是單向倒換，即只有受到影響的連接方向倒換至保護(hù)路徑，兩側(cè)宿端選擇器是獨(dú)立的。具體工作方式為：業(yè)務(wù)在源端永久橋接到工作和保護(hù)連接上，當(dāng)工作通道故障時(shí)，業(yè)務(wù)接收端選擇保護(hù)通道接收業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的倒換，業(yè)務(wù)是雙發(fā)選收。為避免單點(diǎn)失效，工作連接和保護(hù)連接應(yīng)該走分離的路由，保護(hù)的操作類(lèi)型可以是非返回的，也可以是返回的。

（3）Wrapping環(huán)網(wǎng)保護(hù)

 Wrapping環(huán)網(wǎng)保護(hù)的工作方式是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)失效，故障側(cè)相鄰節(jié)點(diǎn)通過(guò)APS協(xié)議向相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)出倒換請(qǐng)求。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到失效或接收到倒換請(qǐng)求，轉(zhuǎn)發(fā)至失效節(jié)點(diǎn)的普通業(yè)務(wù)將被倒換至另遠(yuǎn)離失效節(jié)點(diǎn)方向。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失效或APS協(xié)議請(qǐng)求消失，業(yè)務(wù)將返回至原來(lái)路徑。

（4）保護(hù)技術(shù)分析

 上述三種保護(hù)方式的技術(shù)比較如表2所示：

表2  網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)保護(hù)方式技術(shù)比較表

 線性保護(hù)可以配置端到端保護(hù)也可以配置分段保護(hù)，環(huán)網(wǎng)保護(hù)是分段保護(hù)。端到端保護(hù)優(yōu)勢(shì)是減少業(yè)務(wù)調(diào)度層次，配置簡(jiǎn)單，擴(kuò)容靈活，缺點(diǎn)是不能防止多點(diǎn)失效；分段保護(hù)可以滿足多點(diǎn)故障的保護(hù)要求，但配置和實(shí)現(xiàn)都相對(duì)復(fù)雜。環(huán)網(wǎng)保護(hù)屬于段層保護(hù)，，能夠節(jié)省LSP資源（節(jié)省50%）和配置工作量，且對(duì)于分散型業(yè)務(wù)資源利用率較高�？紤]到3G基站回傳網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)均為點(diǎn)到點(diǎn)的匯聚型結(jié)構(gòu)，建議優(yōu)先采用端到端的線性保護(hù)機(jī)制。

 從保護(hù)效果上來(lái)看，1:1保護(hù)與1+1保護(hù)沒(méi)有區(qū)別，但1:1保護(hù)方式有一半帶寬是處于空閑狀態(tài)。未來(lái)PTN網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占比會(huì)越來(lái)越大，部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)于保護(hù)的要求會(huì)比較低，同時(shí)考慮到PTN本身的統(tǒng)計(jì)復(fù)用特性，可以充分利用這一半用于保護(hù)的帶寬承載對(duì)保護(hù)要求等級(jí)較低的業(yè)務(wù)，使帶寬利用率達(dá)到最大化。因此在同樣保護(hù)效果的前提下，1:1保護(hù)方式可以利用保護(hù)通道來(lái)承載業(yè)務(wù)，將帶寬拓展一倍，節(jié)約組網(wǎng)成本，建議在組網(wǎng)時(shí)優(yōu)先考慮1:1 LSP保護(hù)方式。

2.3保護(hù)策略小結(jié)

 PTN組網(wǎng)保護(hù)策略與MSTP網(wǎng)絡(luò)相比，最大變化是匯聚層不再采用環(huán)網(wǎng)保護(hù)方式，而是選用線性端到端保護(hù)機(jī)制，有點(diǎn)類(lèi)似SDH網(wǎng)絡(luò)中的全程SNCP保護(hù)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯：減少業(yè)務(wù)調(diào)度層次，得到了網(wǎng)絡(luò)扁平化的效果，減少了很多穿通節(jié)點(diǎn)，提高了路由管理效率。同時(shí)，為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性，避免單節(jié)點(diǎn)失效帶來(lái)的業(yè)務(wù)丟失，接入層與匯聚層的互連建議采用雙節(jié)點(diǎn)保護(hù)組網(wǎng)方式。雙節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方式在MSTP網(wǎng)絡(luò)中已有大量應(yīng)用，大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全性，建議對(duì)于當(dāng)前光纜資源還不具備雙節(jié)點(diǎn)互連的接入環(huán)，應(yīng)積極進(jìn)行光纜路由雙節(jié)點(diǎn)改造。

 對(duì)于核心層PTN設(shè)備的保護(hù)，一端核心層PTN設(shè)備的業(yè)務(wù)可能需要送到分屬不同機(jī)樓的多個(gè)不同RNC，因此核心層需要具備業(yè)務(wù)調(diào)度功能。該調(diào)度功能有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種方式是通過(guò)核心層OTN網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)資源來(lái)進(jìn)行調(diào)度，主要適合調(diào)度業(yè)務(wù)量較大的網(wǎng)絡(luò)；另一種方式是將核心層PTN設(shè)備組建成一個(gè)10GE調(diào)度環(huán)，環(huán)上節(jié)點(diǎn)兩兩之間均可能存在業(yè)務(wù)需求，業(yè)務(wù)為分散方式，這有利于發(fā)揮環(huán)網(wǎng)保護(hù)的優(yōu)勢(shì)。因此在設(shè)備能夠支持的情況下，可采用Wrapping環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)，利用該環(huán)的調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活調(diào)度。

結(jié)束語(yǔ)

 綜合分析來(lái)看，PTN保護(hù)技術(shù)沿襲了SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)自身特點(diǎn)提出多項(xiàng)保護(hù)方式的補(bǔ)充，形成了一套適合PTN網(wǎng)絡(luò)的完善保護(hù)技術(shù)和策略。在進(jìn)行PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)恰當(dāng)?shù)厥褂眠@些保護(hù)技術(shù)和策略，才能發(fā)揮PTN網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢(shì)。

 當(dāng)然，任何一項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用推廣都是循序漸進(jìn)的，在今后的PTN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)工作中還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)完善全網(wǎng)的保護(hù)機(jī)制和策略。
 

參考文獻(xiàn)
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【作者簡(jiǎn)介】
郭雄飛：工程師，國(guó)家注冊(cè)咨詢工程師，工程碩士畢業(yè)于浙江大學(xué)電子與通信工程專(zhuān)業(yè)學(xué)位�，F(xiàn)任廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司綜合通信咨詢?cè)O(shè)計(jì)院傳輸所所長(zhǎng)，曾主持完成電信集團(tuán)、廣東電信、北京電信、廣東移動(dòng)、重慶移動(dòng)等運(yùn)營(yíng)商的多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)咨詢、工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，覆蓋SDH、MSTP、ASON、干線WDM、城域WDM等技術(shù)領(lǐng)域，先后榮獲部級(jí)優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)3項(xiàng)、省級(jí)優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)6項(xiàng)。

  本文關(guān)鍵詞：PTN技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。