關于光傳輸SPN網絡跨IGP域逃生路徑的應用研究

中圖分類號：TN915.06；TN929.11 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2025）16-0015-05

Research on the Application of Cross-IGP Domain Escape Path in Optical Transmission SPN Network

CAI Yanliu （Yichun Branch of China Mobile Communications Group Jiangxi Co.，Ltd.， Yichun 336099，China）

Abstract：Aimingatthe problemthatmulti-pointfberbreakageis diffcult tobeeffctivelyprotected duringtheoperation ofoptical transmissionnetwork SPN，asolutionbasedoncrossIGPdomainesapepathisproposed.Thescheme introduces thecontrol plane，deploys the SR-TPtunel main andbackupprotectiongroup，andcombines dynamicrerouting and escape pathtechnology.The experimentalresults showthatthe SPNescape routecanrealizethe service self-healing of multiple fault scenarios insomeextremescenariosandachievegoodresults.Itefectivelymakesupforthesystematicdefectsofthetraditional SDH/PTN static protection mode and improves the reliability and flexibility of the network.

Keywords： cross-IGP domain; escape path; centralized control plane

0 引言

SPN網絡在運行過程中經常發生斷纖事件，據統計，一個典型地市網絡由于市政施工，網絡改造，自然災害等原因導致的斷纖故障多達上千次[1-]。傳輸網絡一般會配置主備保護，能適應一處斷纖，但長期以來的難題是多點斷纖無法有效保護[12]。SDH/PTN都是靜態保護，主備兩條路徑人為指定，即便有更多可用備用路徑，也是無法利用的。這是老技術的系統性缺陷，往往會導致許多業務同時中斷[7-8]。文獻[1]、[2]、[7]、[8]和[11]雖然提出了SPN的業務優化方案研究，但在業務主備路由中斷時，仍然需要人工干預搶修，搶修效率低，影響了客戶感知。集團公司2023年1月網絡工作報告要求，堅持底線思維、強化責任意識，嚴格執行規程制度，嚴格禁止白天進行關鍵操作；重點增強動環、傳輸、承載等基礎網絡的健壯性，提升網絡抗風險能力，保障業務穩定運行。

2023年3月，集團公司網絡部下發的“強基工程”專項行動強調，網絡安全穩定是公司發展的根本保證，是業務運行平穩、用戶感知良好的堅實基礎。“九層之臺，起于累土”，為切實有效解決網絡運維中存在的問題，牢牢守住網絡安全運行的底線，將組織開展“固本強基”基礎運維能力提升專項工作。楊杰董事長指示：推動數智化轉型，支撐精益網運，加快網絡診斷、故障自愈等場景應用落地。基于上述提出的這些問題，本論文提出了一種新的研究思路，創新點是采用SPN網絡逃生路徑，采用跨IGP域技術的解決思路。與目前國內傳統的人工搶修以及SPN路由優化方案[1，4，6-7]相比，本論文有效地解決了異側斷纖以及靠人工搶修慢的問題。通過搭建實驗環境以及演練極端場景下跨區域保護，能夠在SPN業務在主備路由中斷時實現業務快速恢復，在運維效率、業務健壯性以及安全性、運維能力上得到了有效提升，真正實現了SPN網絡智能化。

1 研究思路及方法

根據現有跨區域資源，充分利用SPN網絡具備

的隧道1：1保護 + 重路由 + 逃生路徑多重保護技術疊加，實現極端場景下跨區域保護，如圖1所示。

圖1跨區域資源圖

1. 1 部署難點

骨干匯聚SPE作為IGP分域點，在多處斷纖后，重路由成功需要物理拓撲及網元與UME控制面協議正常可達。在極端雙斷情況下跨IGP域逃生時，不同IGP域的ISIS路由隔離控制面協議路由不通，如圖2所示為不同IGP域ISIS路由隔離控制面協議圖。

圖2不同IGP域ISIS路由隔離控制面協議圖

1.2 解決思路

完善IGP區域內逃生部署，本匯聚環內第三路由搭建；重點考慮匯聚核心層逃生，主要關注核心匯聚層；部署區域間的逃生，通過邏輯配置打通控制面協議通道。

1.2.1 集中控制面及多重保護

多重保護具體如下：

1）第一重保護。SR-TP1：1隧道保護，故障發生時實現小于 50ms 的確定性保護倒換時間。

2）第二重保護。動態重路由功能，多點故障發生時通過UME實現域內、跨域的自動重路由功能，通過重路由技術和SR-TP1：1隧道保護相結合，如圖2所示，實現“永久1：1”保護。

3）第三重保護。逃生路徑保護，該保護方式不依賴于管控系統，設備可實現基于SR-BE協議的自收斂能力形成逃生路徑，在網元脫管的情況下，設備自動搶通業務以實現快速恢復，如圖3所示。目前國內能實現的都是通過人工網管通過修改業務路由進行業務恢復，本論文提出的第三重保護（逃生路徑）是實現SPN自智網絡自動恢復業務的創新突破點。

1.2.2 SPN控制面概述

SPN引入了分段路由（SegmentRouting）作為一種源路由技術，對現有MPLS技術進行了高效簡化，同時復用MPLS已有的轉發機制，能很好地兼容目前的IPMPLS/MPLS-TP網絡。SR隧道是基于分段路由（SegmentRouting）隧道技術進行面向傳輸領域運維能力增強的新隧道技術，包括SR-TP和SR-BE兩種類型隧道。其中SR-TP隧道用于面向連接的、點到點業務承載，提供基于連接的端到端監控運維能力；SRTP-BE隧道則用于面向無連接的、Mesh業務承載，提供任意拓撲業務連接并簡化隧道規劃和部署。

SR-TP需要依賴控制器集中算路并下發至設備，進行集中維護管理；而SR-BE隧道則由設備IGP自動擴散生成，可在IGP域內生成Fullmesh隧道連接。

總而言之，在SPN網絡中，需要引入控制面以實現BE隧道的轉發、控制器的三層拓撲收集及優化動作。三種控制面的屬性和目的如表1所示。

表1三種控制面屬性和目的

1.2.3 重路由機制

重路由是管控基于BGP-LS收集的協議拓撲，對某個隧道進行路徑變更，使得該隧道所經過的新路徑是無故障的路徑。

觸發條件是當網絡發生斷纖或鏈路質量發生信號劣化（包括帶寬、metric值變化）時，影響帶恢復類型隧道自動判斷并生成新路徑。

重路由部署配置主要有如下三種策略：

1）部署方式1。重路由無保護帶恢復，即為此隧道重新搜索一條路由。

2）部署方式2。1：1保護帶恢復。當工作和保護路由都被斷纖影響時，為此隧道重新搜索一條路由。

3）部署方式3。永久1：1保護。當工作路由被影響時，就為此工作路由重新搜索一條路由；當保護路由被影響時，同樣為此工作路由重新搜索一條路由，如圖4所示。當工作路由和保護路由都被影響時，就通過逃生路由進行業務恢復。本文驗證研究的是部署方式3。

圖4重路由機制拓撲圖

1.3 解決方案

1.3.1打通管控BGP-LS/PCEP協議通道

按照控制面的通信要求，BGP-LS要求管控系統與骨干匯聚（即接入網元）的loopback1地址（演進網絡為loopback2）建立會話。PCEP要求管控系統與所有網元的loopback1（演進網絡為loopback2）建立會話。現網需要保證所有的接入網元均能打通到管控系統的路由。

1.3.2逃生部署方案

提供跨匯聚環或跨區縣的互聯鏈路，通過EVPL等業務形式打通故障區域的IGP閉環通道及恢復PCEP等協議通道（依賴第三路由恢復業務）。

1）恢復UME控制面與故障區域網元的PCEP/BGP通道。

2）新增第三路由恢復業務轉發通道。

1.3.3 詳細部署步驟

詳細部署步驟如下：

1）本普通匯聚環與其他匯聚環通過第三路由互聯，完成業務轉發通道的打通。2）相鄰普通匯聚環啟用多進程，互聯接口配置1個子接口，基于子接口1的EVPL業務繞行至核心骨干匯聚SPE主節點，PCEP協議通道路由打通。3）SPE主節點在相鄰匯聚環配置子接口，并加入IGP100進程，最終完成PCEP通道的閉合。

1.3.4 倒換測試

測試流程如下：

1）檢查倒換測試前隧道的狀態，處理異常告警。2）倒換前進行長ping測試，并記錄結果。3）對選擇的網元進行異側斷纖操作，觀察業務是否正常。4）恢復網元的工作和保護隧道，查看業務是否導回，測試業務是否正常。

2本成果主要創新點

2.1 隧道永久保護機制

隧道永久1：1保護解決工作路徑單點故障發生時保護倒換，其工作流程為：

1）初始工作和保護SR-TP隧道，由控制器配置為靜態嚴格約束路徑。

2）當工作路由出現故障，就為此工作路由重新搜索一條路由；當保護路由出現故障，就為此工作路由重新搜索一條路由，如圖5所示。使得業務可以一直保持完備的工作隧道和保護隧道，業務健壯性大大加強。

3）工作路徑切換到保護路徑，業務倒換時間在50ms 以內。

2.2 智能重路由技術

UME網管實現域內、跨域的自動重路由功能，具體場景如下：

1）域內重路由。圖6中1和2同時故障，通過隧道重路由繞行匯聚層恢復業務。

2）跨域重路由。圖7中1和2同時故障，通過隧道重路由繞行核心層恢復業務。

圖7跨域兩點中斷重路由路徑圖

2.3 逃生路徑保護

本成果突破點是逃生路徑保護實現業務快速恢復，具體如下：

1）業務切換至逃生路徑約1s（如無逃生路徑重路由需10s左右）大大縮短業務中斷時間。

2）當網管與SPN網絡中斷連接時，如多處故障，此時無法重路由，如圖8所示。而采用本論文提出的思路，通過逃生路徑可以避免業務中斷。

圖8逃生路徑保護業務恢復路徑圖

3 實驗結果分析

現網實驗試點部署，完成現網120余節點、600多條鏈路改造，主要應用成果如下：

1）有效解決網絡異側斷纖引發的業務中斷難題。通過隧道永久1：1保護技術，可以有效規避和解決該問題。

2）業務中斷后，提升業務搶通速度，從分鐘級縮短到秒級。業務工作路徑和保護路徑均失效后，以前需要通過人工搶通業務，業務恢復時效慢，至少是分鐘級別。通過隧道永久1：1和逃生路徑保護技術部署，業務可以實現自動搶通，業務恢復時效縮短到秒級別。

3）網管與SPN網絡中斷連接時，如多處故障，此時無法重路由。通過逃生路徑可以避免業務中斷。

4網絡實現智運維管控，從“被動式、人工式運維向“主動式、智能運維”轉變，運維效率得到極大提升的同時，運維成本大大降低。其一，智能化，分布式控制面具有自學習、自適應及自愈能力，可根據網絡拓撲的變化自主完成收斂。其二，自動化，多點故障發生時，設備逃生路徑和控制器重路由自動尋路以及兩者自動切換來恢復業務。其三，快速恢復業務，逃生路徑方案對于網絡故障秒級內切換，不依賴于控制器的重路由。其四，多重保護，主備、重路由、逃生路徑，三重機制保障業務運行。

通過網管模擬業務人工搶通，文獻[1，3，5-7]采用的方法搶修一條業務大概需要 3～5min ，而采用本論文提出的思路，可以有效解決網絡異側斷纖引發的業務中斷難題：通過隧道永久1：1保護技術和逃生路徑，可以有效規避和解決該問題。發生異側斷纖，意味著業務工作路徑、保護路徑均失效，此時業務會發生中斷。文獻[2，4，10-12]采用的方法，只能通過人工搶通恢復，且需要 3～5min 。而本論文采用的思路方法，可以利用逃生路徑快速自動恢復業務，恢復時效只需約1s。文獻[3，9，12]采用的方法，當網管與SPN網絡中斷連接時，如遇到多處故障，此時無法重路由。而本論文采用的思路方法，通過逃生路徑可以避免業務中斷。文獻[5-7]研究的方法都是人工運維；而本論文采用的思路方法，實現了網絡智運維管控，從“被動運維、人工運維”的傳統運維方式向“主動運維、科技運維”的創新型方式轉變。積極充分引入科技創新技術理念，為網絡安全、業務穩定、客戶滿意保駕護航。

4結論

隨著5G網絡基站密度增大，業務場景和配置愈加復雜，SPN逃生路徑的部署極大提升了業務發放和運維效率，降低了運維成本，也成為SPN網絡發展的一大趨勢。本論文通過SPN集中控制面及多重保護技術和逃生路由的部署實施，使網絡運行健壯性、業務長期運行穩定性以及網絡運維效率得到全面提升和加固，實驗證明本論文提出的SPN逃生路徑的部署對SPN的網絡運維有顯著成效。

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作者簡介：蔡燕柳（1982.09—），男，漢族，江西宜春人，工程師，碩士，研究方向：光傳輸網絡SPN/OTN/PTN。