分組傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)保護(hù)新技術(shù)的應(yīng)用與研究

摘? 要：分組傳輸網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN）是LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要技術(shù)之一，隨著IP化業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋l(fā)式增長(zhǎng)，其可靠性顯得非常重要，尤其是與IPRAN實(shí)現(xiàn)混合組網(wǎng)，提高數(shù)據(jù)承載能力。目前，PTN和IPRAN混合組網(wǎng)業(yè)務(wù)保護(hù)采用的方式很多，比如雙向1：1線性保護(hù)、單向1+1線性保護(hù)、VPNFRR保護(hù)、PW冗余保護(hù)、VRRP+IPFRR保護(hù)等，有效地保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕€可以使PTN和IPRAN混合組網(wǎng)建設(shè)模式更加靈活，易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理。未來，隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，還可以利用這些技術(shù)構(gòu)建專家系統(tǒng)，提高PTN和IPRAN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的性能，實(shí)現(xiàn)高清晰視頻、高分辨率圖像和實(shí)時(shí)語音數(shù)據(jù)傳輸。

關(guān)鍵詞：分組傳輸網(wǎng);業(yè)務(wù)保護(hù);線性保護(hù)

Abstract：Packet Transport Network （PTN） is one of the important technologies for LTE network construction. With the explosive growth of IP-based services and high-speed data transmission，its reliability is very prominent，especially with IPRAN to achieve hybrid networking，improve data carrying capacity. At present，PTN and IPRAN hybrid networking services are protected in many ways，such as bidirectional 1：1 linear protection，unidirectional 1+1 linear protection，VPNFRR protection，PW redundancy protection，VRRP+IPFRR protection，etc.，to effectively protect data transmission. The reliability can also make the PTN and IPRAN hybrid networking construction mode more flexible and easy to network management. In the future，with the birth of big data and data mining technologies，they can also use these technologies to build expert systems，improve the performance of PTN and IPRAN network protection，and achieve high-definition video，high-resolution images and real-time voice data transmission.

Keywords：packet transport network;service protection;linear protection

0? 引? 言

目前，隨著4G通信技術(shù)的深入發(fā)展，基于IP化的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)迅猛增長(zhǎng)，原有的SDH傳輸網(wǎng)已經(jīng)不適合承載當(dāng)前的高速數(shù)據(jù)，因此采用分組傳輸網(wǎng)（PTN）和IPRAN已經(jīng)成為聯(lián)通公司通信建設(shè)模式[1]。分組傳輸網(wǎng)（PTN）和IPRAN混合組網(wǎng)中，數(shù)據(jù)承載、故障恢復(fù)、業(yè)務(wù)保護(hù)、時(shí)鐘同步是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要技術(shù)，尤其業(yè)務(wù)保護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為許多通信學(xué)者的研究熱點(diǎn)，誕生了很多保護(hù)技術(shù)，包括線性保護(hù)、VPNFRR保護(hù)、PW冗余保護(hù)、VRRP+IPFRR保護(hù)等，這些技術(shù)可以提高4G通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性，最大限度地降低故障率。

1? PTN和IPRAN業(yè)務(wù)保護(hù)的現(xiàn)狀分析

PTN和IPRAN混合組網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模部署階段，承載的業(yè)務(wù)非常多，比如高清晰視頻、高分辨率圖像和實(shí)時(shí)語音數(shù)據(jù)等，在金融銀行、電力交通、工業(yè)制造、在線學(xué)習(xí)、智能旅游、電商購物等領(lǐng)域得到廣泛普及和使用，大大地提高了社會(huì)信息化、共享化水平[2]。分組傳輸網(wǎng)為了維護(hù)這些業(yè)務(wù)的可靠性、完整性和穩(wěn)定性，采用了LSP保護(hù)、VPNFRR保護(hù)、PW冗余保護(hù)等多種保護(hù)技術(shù)[3]。

LSP保護(hù)又稱為線性保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)端到端的保護(hù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分組傳輸網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)連接。如果工作通道發(fā)生故障，可以將通道業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到保護(hù)通道傳輸[4]。目前，LSP保護(hù)根據(jù)分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型又誕生了雙向1：1線性保護(hù)、單向1+1線性保護(hù)。聯(lián)通當(dāng)前采用的是雙向1：1線性保護(hù)。基于MPLS隧道技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通道的雙向倒換，受到影響或未受到影響的連接方向均可以倒換至保護(hù)路徑，雙向倒換采用自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議，該協(xié)議可以協(xié)調(diào)通道連接的兩端，工作原理及流程如下：如果工作通道在傳送時(shí)發(fā)生通道故障，可以切換到保護(hù)通道，自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議可以通過保護(hù)通道傳送，相互傳遞通道的倒換狀態(tài)和協(xié)議狀態(tài)，兩端設(shè)備可以根據(jù)倒換狀態(tài)和協(xié)議狀態(tài)實(shí)現(xiàn)倒換，該方式可以避免單點(diǎn)失效，有效保護(hù)帶寬可以實(shí)現(xiàn)充分利用。另外，單向1+1線性保護(hù)是基于MPLS隧道技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通道的單向倒換，可以將受到影響的連接方向業(yè)務(wù)倒換到保護(hù)路徑。兩側(cè)的宿端選擇器是邏輯獨(dú)立的，具體的原理及工作過程如下：如果工作通道發(fā)生傳輸故障，業(yè)務(wù)接收端可以選擇保護(hù)端接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的倒換操作。這種保護(hù)方式工作連接和保護(hù)連接獨(dú)立路由，保護(hù)類型是可以返回的，也可以是非返回的。

VPN FRR利用基于VPN的私網(wǎng)路由快速切換技術(shù)，通過預(yù)先在遠(yuǎn)端PE中設(shè)置指向主用PE和備用PE的主備用轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，結(jié)合PE故障快速探測(cè)技術(shù)BFD for BGP，旨在解決CE雙歸PE的MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)中PE節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致的端到端業(yè)務(wù)秒級(jí)收斂的問題，同時(shí)解決PE節(jié)點(diǎn)故障恢復(fù)時(shí)間與其承載的私網(wǎng)路由數(shù)量相關(guān)的問題。在PE節(jié)點(diǎn)故障的情況下，端到端業(yè)務(wù)切換時(shí)間小于200ms。快速重路由FRR（Fast Reroute）是指當(dāng)物理層或鏈路層檢測(cè)到故障時(shí)，將故障消息上報(bào)至上層路由系統(tǒng)，并立即啟用一條備份鏈路轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。IP FRR是一種快速實(shí)現(xiàn)路由備份的方式。PW雙歸保護(hù)，即偽線雙歸保護(hù)（Pseudo Wire Dual-homing Protection），指在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過備用偽線來保護(hù)主用偽線上傳送的業(yè)務(wù)。

2? 分組傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)保護(hù)新技術(shù)的研究

分組傳輸網(wǎng)在5G通信時(shí)代將會(huì)傳輸更多的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速度要求也越來越高，傳統(tǒng)的線性保護(hù)技術(shù)或環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)將會(huì)產(chǎn)生一些問題，比如浪費(fèi)帶寬資源、存在保護(hù)漏洞等。因此，未來需要提高分組傳輸網(wǎng)的應(yīng)用性能。環(huán)網(wǎng)保護(hù)浪費(fèi)帶寬資源多，如果全網(wǎng)采用VPNFRR+LSP1：1保護(hù)模式，這種保護(hù)就會(huì)嚴(yán)重地浪費(fèi)帶寬資源，因此可以采用按需部署的原則，利用專家系統(tǒng)監(jiān)控容易發(fā)生故障的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域部署VPNFRR+LSP1：1保護(hù)機(jī)制，同時(shí)在其他地方部署線性保護(hù)機(jī)制。因此，基于專家系統(tǒng)的新型網(wǎng)絡(luò)通信保護(hù)模式結(jié)構(gòu)如下：匯聚層帶寬資源豐富，適合VPNFRR+LSP1：1保護(hù)，因此匯聚層可以配置和部署VPNFRR+LSP1：1保護(hù)技術(shù);接入層和匯聚層同時(shí)發(fā)生故障的概率比較小，因此接入層采用PW冗余+LSP1：1保護(hù)技術(shù)，核心層可以采用VRRP+IPFRR保護(hù)技術(shù)。PTN和IPRAN混合組網(wǎng)保護(hù)模式如圖1所示。

分組傳輸網(wǎng)主流保護(hù)技術(shù)為線性保護(hù)，考慮到運(yùn)營商建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)接入層成環(huán)率的考核要求，網(wǎng)絡(luò)光纜建設(shè)和部署需要同纜同構(gòu)，這種情況存在于匯聚層和接入層，這種網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，因此產(chǎn)生故障的概率就會(huì)增加，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信存在嚴(yán)重的安全隱患。因此，為了能夠提高分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)性能和滿足實(shí)際建設(shè)需求，探索引入人工智能技術(shù)，利用人工智能中的大數(shù)據(jù)分析模式可以實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信的狀態(tài)，比如網(wǎng)絡(luò)中是否存在洪峰值等，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性[5]。還可以利用人工智能建設(shè)一個(gè)專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將所有處理結(jié)果輸出到網(wǎng)絡(luò)通信管理單元，如果接入層和匯聚層發(fā)生光纖故障，可以利用人工智能技術(shù)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便能夠進(jìn)行業(yè)務(wù)切換，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

3? 結(jié)? 論

目前，隨著4G和5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)普及，網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)IP化程度越來越高，因此利用分組傳輸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)共享已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主流趨勢(shì)，國內(nèi)運(yùn)營商已經(jīng)構(gòu)建了大規(guī)模的分組傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用分組傳輸網(wǎng)的線性保護(hù)和環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)可以設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)通信模型，確保數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定可靠傳輸，也可以豐富IPRAN保護(hù)方式。

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作者簡(jiǎn)介：劉群群（1980-），女，漢族，安徽渦陽人，通信技術(shù)員，通信工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：通信工程。