转载分组传送网（PTN）环网保护和双归保护实现机制的研究

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转载分组传送网（PTN）环网保护和双归保护实现机制的研究

【摘要】随着3G移动通信系统IP化和面向IP的全业务时代到来，现有基于电路交换的SDH传送网正在向基于分组交换的电信级的分组传送网（PTN）演进，TD- LTE时代PTN网络承载的业务无论在数量方面还是在可靠性方面都对网络提出了更高的要求。保护是PTN满足运营商级需求的重要特性，本文主要探讨PTN 环网和双归保护机制，重点提出了两种Wrapping环网保护实现方案和一种双归保护实现方案，并分别对各种故障场景下的倒换情况进行分析。

　　如图4（b）所示，当链路B-C失效时，节点B和C分别将发往故障链路B-C的环通道进行环回，即节点B将发往D节点的业务由顺时针工作通道环回到逆时针保护通道，节点C将发往节点D的业务由逆时针保护通道环回到工作通道；节点B将工作通道标签W3交换为保护通道标签P4, 发往节点A；节点A根据通道标签P4进行转发，交换P4为保护通道标签P3, 发往节点F；F、E处理同节点A；节点D根据通道标签P1进行转发，交换P1为保护通道标签P6, 发往节点C；C节点根据通道标签P6进行转发，交换P6为工作通道标签W1, 发往节点D；D节点接收到报文后，根据通道标签W1确定本节点为下载节点，进行下载处理，并将通道标签剥离，根据业务报文的LSP标签进行转发。最终业务路径为A[W3]->B[P4]->A[P3]->F[P2]->E[P1]->D[P6]->C[W1]->D。

　　如图4（c）所示，当节点B失效时，节点A和C分别将发往故障节点B的环通道进行环回，即节点A将发往D节点的业务由顺时针工作通道环回到逆时针保护通道，节点C将发往节点D的业务由逆时针保护通道环回到工作通道；节点A直接将业务报文压入一层保护通道标签P3，使业务由保护通道传送；节点F根据保护通道标签P3进行转发，交换P3为保护通道标签P2, 发往节点E；节点E处理同节点F；节点D根据通道标签P1进行转发，交换P1为保护通道标签P6, 发往节点C；C节点根据通道标签P6进行转发，交换P6为工作通道标签W1, 发往节点D；D节点接收到报文后，根据通道标签W1确定本节点为下载节点，进行下载处理，剥离通道标签W1，根据业务报文的LSP标签进行转发。业务路径为A[P3]->F[P2]->E[P1]->D[P6]->C[W1]->D。

　　3.双归保护

　　3.1.双归保护研究的重要性

　　已在现网成熟应用的PTN线性保护方式和正在研究推进的环网保护方式均是对PTN网络内的网元/链路提供保护，接入链路保护是对核心网边缘PTN节点与客户侧设备之间链路提供保护，对于处于PTN网络咽喉部位的核心层边缘节点的实效则无能为力。一个PTN核心层边缘节点往往下挂成千上万个基站，一旦发送故障，将造成巨大损失，PTN核心层边缘节点承载的业务无论在数量方面还是在可靠性要求方面都对传送网提出了更高的要求。

　　3.2.一种新型实现机制下的双归保护

　　PTN双归保护主要是为了保护PTN核心层边缘设备，其主要引导思想是将故障影响的范围降到最低，即网络内故障仅触发网络内业务倒换，接入侧故障仅触发接入侧业务倒换。本文主要提出一种“线性保护+接入链路侧保护”的配置方式实现双归保护。此处线性保护非传统意义上的线性保护，是经过改进的线性保护，即同源不同宿。如图5所示双归保护实现配置图。

    　　图5  双归保护实现配置图

    由配置图可看出，主要配置仅包括3条PW和2对LSP，该配置可缩短倒换时间，降低配置工作量：

　　PW1：A=>B=>C；

　　PW2：A=>F=>E=>D；

　　PW3：C=>D；

　　LSP1：A=>B=>C；

　　LSP1’：A=>F=>E=>D；

　　LSP2：C=>D；

　　LSP2’：C=>B=>A=>F=>E=>D；

　　LSP1与LSP1’互为保护LSP，LSP2与LSP2’互为保护LSP。

　　传统保护方式的倒换最小颗粒一般为LSP，但本文双归方案把倒换最小颗粒精细到PW。处于咽喉地位的核心层边缘节点PTN上承载大量业务，部分业务可能通过该PTN设备转发给对端客户侧设备，部分业务可能直接在本地下载，一条LSP中可能同时承载以上两种业务，以PW作为最小倒换颗粒可实现更精细化倒换，将故障影响范围降低。

　　图5中PW1和PW2虽然不是同源同宿，不符合传统线性1:1保护要求，但PW1和PW2在该方案中的实际作用是实现PW1和PW2之间的相互保护，可把其看作线性1:1保护方式的延伸；PW3具有两种作用：一是把上连到同一个客户层设备G的两个核心层边缘节点C和D联系起来，传递周期性传输协议报文，当无故障时，节点C和D之间传输正常协议报文，协商仍由节点C向客户层设备G传送业务流；当工作路径上发生故障时，节点C和D之间传输故障协议报文，协商业务下载节点由节点C改为节点D；当故障消失后，节点C和节点D之间再次传输正常协议报文，业务下载节点由节点D恢复到节点C；二是在适当的情况下协助进行业务的传输。下面将分别具体分析四种场景下双归保护机制的实现情况。

    　　图6  双归保护实现机制示例

    如图6实线所示，正常情况下，业务流的工作路径为：A=>B=>C=>G；

　　如图6（a）所示，当节点B至C之间发生故障时，节点C将向节点D发送协商协议报文通知节点D做好从节点E接收业务；同时，PW1两端节点C和A发生保护倒换，节点A的业务出口方向由A=>B改为A=>F，完成PW1到PW2的保护倒换。节点C与节点D之间通过发送周期性协议确定节点C仍处于正常状态，仍由节点C向客户层设备G传送业务流。因此业务路径为：A=>F=>E=>D=>C=>G。

　　如图6（b）所示，当节点C与客户层设备G之间发生故障时，节点G由于接收不到业务流而检测到故障，节点G可通过802.3ah协议或自动关断G=>C方向光口等方式告知其上游节点C接入链路发生故障，请求倒换，同时自身发生倒换，将接收业务流的方向由C=>G变成D=>G；节点C收到故障通知后，通过PW3向节点D发送协商协议报文，通知节点D做好从节点C接收业务流并发送给节点G的准备，随即节点C发生倒换，同时节点C的业务出口方向由C=>G变成C=>D。最终业务流的路径为：A=>B=>C=>D=>G。

　　如图6（c）所示，当节点C发生故障时，与节点C相连的三条路径同时失效。由于收不到节点C发来的业务流，且无法判断是节点C失效还是节点C与客户层设备G之间的链路失效，节点G仍将通过802.3ah协议或自动关断等方式告知其上游节点C接入链路发生故障，请求倒换，同时自身发生倒换，将接收业务方向由C=>G变成D=>G；节点D由于收不到来自节点C的周期性协议报文，将判定节点D与节点C之间链路失效，并通过长径（D=>E=>F=>A=>B=>C）向节点C发送倒换协议，同时自身改由E=>D接收周期性协议报文，但节点D在发生倒换后的一定时间内（根据需要可设定）仍未收到来自节点C的周期性报文，则判定节点C失效，将自动代替节点C向客户层设备G传送业务，并将E=>D作为业务接收方向；与此同时，节点A认为是PW1故障，将发流方向由A=>B改为A=>F，将业务倒换至PW2传送。最终业务流的路径为：A=>F=>E=>D=>G。

　　4.小结

　　分组传送网PTN逐步替代现有SDH网络的趋势已不可阻挡，在PTN研究领域处于引领地位的中国移动已实现PTN技术的大规模现网应用，本文重点先容的PTN环网保护和双归保护实现方案对PTN关键技术的研究及成熟起到了促进作用。本文环网保护实现方案同原G.8132标准相比，大幅减少标签配置量，节约标签，降低配置难度，具有较高可行性；双归保护可实现对处于PTN网络咽喉地位的PTN核心层边缘设备的保护，进一步提高了PTN网络的可靠性和安全性，丰富了PTN保护方式。中国移动将进一步完善环网保护和双归保护方案，努力将其推进为行业标准，乃至国际标准，进一步确定中国移动在PTN技术研究方面的引领地位。

　　参考文献

　　1.Draft ITU-T Recommendation G.8132/Y.1382(2008)，T-MPLS Shared Protection Ring (TM-SPRing)[S].

　　2.叶雯，王磊，李芳等.分组传送网环网保护机制的探讨[J].电信网技术.2010.10.20-24.

　　3.王磊，叶雯，李晗等.中国移动PTN网络规划和部署策略[J].移动通信.Vol.34.2010，No.17.45-50.

　　4.中国移动分组城域传送网技术体制[S].