PTN網絡保護方案探討

李上學??

【摘要】隨著傳輸網絡的不斷發展，傳輸技術不斷的更新演進，目前移動主要使用PTN傳輸設備，網絡性能為運營商關注的焦點，PTN網絡保護性能根據現有業務及要求有多種保護方式。

在中國移動通信全面進入4G時代時，三大電信運營商直接面臨著4G基站回傳和寬帶接入對城域網的全方位挑戰。多重播放等新興寬帶數據業務、企事業單位的以太網專線和L2 VPN業務、普通寬帶用戶的接入量和速率提升是推動城域傳送網轉型的三個主要驅動力。 而傳統的同步數字體系（SDH）技術、IP互聯網和以太網技術都不能適應3G承載和全業務運營對傳送和承載的全方位需求，PTN技術應運而生，傳輸網絡保護尤為重要。

【關鍵詞】PTN；組網；可靠性；保護

PTN network protection scheme

Li Shang-xue

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】With the continuous development of transmission network， the evolution of transmission technology constantly updated， the main use of PTN mobile transmission equipment， network performance as the focus of attention of operators PTN network protection performance according to the existing business and requirements have a variety of ways。

In the era of 4G mobile communication in China， the three telecom operators directly face the challenge of 4G base station echo and broadband access to the metropolitan area network. Multiple broadcast emerging broadband data services， enterprises and institutions such as Ethernet and L2 VPN business， ordinary broadband users access amount and rate of ascension is to promote the transformation of metropolitan area transport network of the three main driving force. And traditional synchronous digital system （SDH） technology， IP and Ethernet technology can not adapt to Internet 3 g load and all operations to transfer and load the omni-directional demand， PTN technology arises at the historic moment， transmission network protection is particularly important.

【Key words】PTN；Networking；Reliability；Protection

1. PTN產生的背景

1.1全IP背景下的傳送需求。

新型城域的目標網絡將覆蓋光層（L0），電路層（L1）和分組數據層（L2），路由層（L3）和應用層（L3+），對負責三層以下傳送功能的傳送層的總體要求為：

（1）大容量高效傳送；

（2）網絡的可靠性及可用性；

（3）網絡的擴展性；

（4）多業務的支持能力；

（5）可管理性

1.2目前城域網情況。

目前城域網（含城域數據網和傳送網絡兩個網絡并存）SDH ＼ MSTP ＼ RPR＼以太網、PON在處理大量數據業務存在不足，都不能很好的滿足IPTV等新興運營級以太網業務的需求， 傳統的以太網承載IP業務，傳統的以太網只是為窄帶數據業務市場（上網瀏覽、電子郵件等業務）設計不能滿足VOIP、IPTV等新業務，面臨的挑戰：

（1）不具備運營級的可靠性和可擴展性。沒有冗余和彈性，采用了中低端交換機作為匯聚設備，沒有保護級聯。

（2）不能支持多業務部署。QOS機制不完善、難以進行用戶和業務的區分、不支持端到端的業務實施、組播能力較差。

（3）網絡結構不清晰。很多小BRAS、性能有限、擴展困難、成為網絡瓶頸；一些匯聚交換機被當作3層設備使用

（4）不能滿足新的業務，需要更高的帶寬。

基于二層交換的城域網也存在二層網絡規模過大，網絡結構不清晰，設備級聯數偏多等問題。一旦STP（生成樹協議）計算出現偏差，會導致較大范圍內網絡的不穩定；另外。常見的光纖直連方式組網導致光纖浪費嚴重，業務端口壓力大。

1.3原有SDH/MSTP網絡承載IP業務。

（1）SDH/MSTP的分組處理或IP化程度不夠徹底，其IP化主要體現在用戶接口（即表層分組化），內核仍然是電路交換（即內核電路化）。這使得SDH/MSTP在承載IP分組業務時效率較低，并且無法適應以大量數據業務為主的3G和全業務時代的需要。endprint

（2）SDH/MSTP采用第一層技術來實現帶寬管理和服務保護，以太網交換機則依賴以太網橋接或IP路由路由選擇來實現帶寬管理和服務保護。

1.4PTN網絡的產生（見圖1）。

2. PTN網絡的安全性

2.1電源/交叉/主控盤的保護。

電源板/交叉板/時鐘板支持1+1保護，在單盤故障時，業務可正常工作。不需要對單板進行主備配置，即插即用。

2.2TPS 保護。

（1）TPS：Tributary Protect Switch 支路保護倒換。

（2）對低速業務處理板進行保護，主要針對2M，和SDH的TPS保護一樣，支持1：1～1：N保護。

（3）TPS屬于設備級的保護，不像MSP屬于網絡級的保護，不需要走安全的協議。TPS協議走設備內部的總線就可以達到保護。

（4）TPS性能指標：物理鏈路恢復時間小于50ms，如果在E1上配置了IMA或ML-PPP的話，那么業務恢復時間可能到500ms（見圖2）。

2.3LMSP 保護。

LMSP： Linear Multiplex Section Protection 線性復用段保護

保護業務：主要對SDH STM-1/4的光口進行保護。

LMSP性能指標：倒換時業務中斷小于50ms

LMSP通過SDH幀中復用段的開銷K1/K2字節來完成倒換協議的交互；

LMSP通過SDH層面的告警來觸發倒換；

SDH中字節開銷K1，K2字節的合稱，K1，K2這兩個字節用作自動保護倒換（APS）信令，K1字節前4個bit表示倒換請求，后4個bit表示請求通道號，K2字節前4bit表示當前橋接通道號，第5bit表示類型碼，第6-8bit表示狀態碼（LMSP保護原理見圖3）。

2.3.1保護類型-1+1單向倒換。

1+1模式是指發送側在主備通道上雙發業務，在接收側選收業務；

單向倒換是指當某個方向的通道故障時，只會造成這個方向的業務發生倒換（如圖所示，故障時只在B設備的接收側發生倒換，A設備的接收側不倒換）；

2.3.2保護類型- 1+1雙向倒換。

1+1模式是指發送側在主備通道上雙發業務，在接收側選收業務；

雙向倒換是指當某個方向的通道故障時，則兩個方向的業務都要發生倒換，（如圖所示，故障時A、B設備的接收側都發生了倒換）；

2.3.3保護類型- 1：1雙向倒換。

1：1模式是指發送側在主備通道中選擇一個通道發送業務，在接收側選擇接收業務；

雙向倒換是指當某個方向的通道故障時，則兩個方向的業務都要發生倒換，（如圖所示，故障時A、B設備的接收側都發生了倒換）；

（1）LMSP-倒換過程。

以1+1雙端模式為例：

A在主用通道上收到信號失效，在備用通道上向B發送倒換請求。

B在備用通道上收到A的倒換請求，在備用通道上向A發送倒換響應。

A收到B的響應后執行倒換和橋接，并在備用通道上向B發送倒換確認。

B收到A的倒換確認后執行倒換和橋接，信令達到穩態，倒換完成。

（2）LMSP-恢復過程。

以1+1雙端模式為例：

支持1：N是雙端恢復式；1+1有單端恢復、單端不恢復、雙端恢復、雙端不恢復四種。

如果是線性復用段雙端式保護，兩端的保護倒換需要走協議來進行協調，利用的是段開銷的K1、K2字節，以便發送請求、回饋請求確認、執行倒換動作。協議K字節在備用通道傳送。

2.4LAG保護。

（1）LAG：Link Aggregation 鏈路聚合，將多個以太口聚合起來組成一個邏輯上的端口；

（2）LACP：Link Aggregation Control Protocol 鏈路聚合控制協議，該協議用于動態控制物理端口是否加入到聚合組中；

主要保護的端口為以太網的GE/FE。

（3）LAG性能指標：可以達到秒級的保護；

LAG保護-應用場景（負載分擔）

（4）負載分擔：業務均勻分布在LAG組內的所有成員上傳送；每個LAG組最多支持16個成員；這個模式無法對Qos提供很好的保證，因此在PTN產品中，該模式只能應用在用戶側，不能應用在網絡側；

（5）LAG保護-應用場景（非負載分擔）

非負載分擔：正常情況下，業務只在工作端口上傳送，保護端口上不傳業務；每個LAG組只能配兩個成員，形成1：1保護方式；該模式可以應用在用戶側和網絡側；該模式可以保證用戶的Qos特性；

2.5MC-LAG。

（1）MC-LAG（Multi-chassis Link Aggregation Group）是對設備內 LAG的補充，提供跨設備的鏈路聚合。在 3G承載網絡中，配合 PW APS實現當雙歸節點、雙歸節點 AC側鏈路或網絡側業務故障時，對以太網專線或專網業務的雙歸保護。

（2）MC-LAG是對設備內 LAG的擴展，可以將多個設備上的數據鏈路聚合在一起形成鏈路聚合組，提高可用帶寬，并且當某條鏈路或某個設備失效時，自動將數據業務切換到 MC-LAG的其他可用鏈路上，從而增強鏈路可靠性（見圖4）。

圖4

（3）NE1與 NE2通過跨設備同步通信通道進行跨設備同步通信，周期性地互相通告雙歸節點NE1和 NE2上設備內 LAG的狀態，同時針對故障情況協商 LAG1和 LAG2的主備狀態。

2.6MPLS APS。

（1）APS：Automatic Protection Switching自動保護倒換

主要對業務通道（MPLS Tunnel）；

原理：

通過OAM報文來檢測業務通道的好壞；兩個站點間通過APS報文進行交互，完成倒換；

MPLS性能指標：倒換時業務中斷小于50ms；

根據PTN網絡的分層模型，網絡保護方式分為TMC層保護（PW保護）、TMP層保護（線性1：1和1+1的LSP保護）、TMS層保護（Wrapping和Steering環網保護）。

通過配置兩條源宿站點相同，但路徑不同的Tunnel來實現APS保護。

3. 結束語

PTN技術日益成為傳送網絡主流應用，相關的技術相對成熟，需最大程度降低網絡CAPEX和OPEX，充分保護現網投資，改善帶寬瓶頸，同時需要降低網絡的運維難度，也要使PTN網絡帶寬更加有效的利用，建設一條智能的傳輸管道，為承載多種業務做好基礎支撐網絡。

參考文獻

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