PTN环网保护

分组传送网（PTN）环网保护和双归保护实现机制的研究

来源：移动Labs 作者:叶雯李晗王磊 2011-10-19 18:12:13 [ 10521阅读0

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分类：分布式技术标签：全业务PTN IP化

内容摘要：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。

1.背景及PTN保护方式简介

1.1.PTN技术发展的背景

IP化业务的爆炸式增长和数据业务的大量涌现，使得以TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)电路交换为内核的SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)技术已经无法适应业务分组传送的需求，以IP分组交换为内核的PTN（Packet Transport Network，分组传送网）技术应运而生，成功实现了全业务的统一承载和网络的融合，形成了灵活、高效和低成本的分组传送平台。

中国移动在PTN技术研究领域一直走在全球最前沿，中国移动已大规模现网应用PTN 设备，近期PTN主要用于承载重要集团客户业务和TD-LTE基站回传，未来将对2G/3G/LTE 移动通信业务、普通集团客户及家庭客户PON网络等全业务场景进行承载。由于PTN近期承载业务的重要性及远期承载业务的全面性，PTN网络的可靠性显得异常重要，因此对其保护方式的研究是PTN技术研究里不可或缺的一项工作。

1.2.PTN技术具有丰富完备的保护方式

丰富完备的的生存性技术是PTN七大关键技术之一，直接影响了城域传送网络的可靠性和安全性。在城域传送网的网元、网元间连接、网元与客户层网元间连接、网元部件出现单点或多点失效时，PTN将启用冗余保护机制，提供网络快速愈合能力，实现业务保护。

PTN保护方式分为网络保护（即网络-网络接口（NNI）的保护）、接入链路

保护（即用户-网络接口（UNI）的保护）和网元级保护三类。如图1所示，其中，网络保护包括线性保护和环网保护，线性保护又分为路径1+1/1:1线性保护、子网连接保护（SNCP）等，环网保护则分为单环保护、环相交保护、环相切保护等；接入链路保护包括以太网链路聚合（LAG）保护和链路线性1+1/1:1保护，链路线性1+1/1:1保护又分为以太网接口的链路线性1+1/1:1保护和STM-N接口的链路线性1+1/1:1保护，而双归保护是线性保护和接入链路保护的功能组合；网元级保护指网元内部关键部件的冗余保护。本文将重点讨论PTN环网保护和双归保护的实现方案。

图1 PTN保护方式示意图

2.2.两种新型实现机制下的Wrapping保护

2.2.1.基于通道模式环保护标签方式的Wrapping保护

基于通道模式环保护标签方式的Wrapping保护基本处理机制为每个环配置一条环工作通道和一条反向环保护通道，并采用共享标签方式给环工作通道和环保护通道各分配一个环标签，即环工作标签和环保护标签；正常情况下，业务由工作通道传送，标签不发生变化；发生故障时，故障相邻节点将对业务的标签进行操作，即将所有发生保护倒换的业务报文压入一层统一的环保护标签并通过保护路径传递，此时业务报文共有三层标签，从内到外依次为：PW标签、LSP标签和环保护标签；业务返回到工作路径时，将该环保护标签弹出，此时业务报文共有二层标签，从内到外依次为：PW标签和LSP标签。该方案的优点是一个Wrapping 环上无论有多少条业务，每一个方向只需分配一个统一的环保护标签，每个环只需分配两个环保护标签，减少标签数量，简化配置，方便维护。该方案要求工作标签在Wrapping环上保持不变。下面举例说明这种保护标签处理方式。

图3 基于通道模式环保护标签方式的Wrapping保护标签操作示例

如图3的（a）所示，业务工作路径标签为：A[W1]->B[W1]->C[W1]->D[W1]，标签W1为工作路径LSP层标签；业务保护路径标签为：全环均为标签P，标签P 为保护路径的环保护标签。

如图3的（b）所示，链路B-C发生故障，节点B和C发生倒换，节点B将业务压入一层环保护标签P，并发往节点A方向，节点A、F、E、D将标签值为P 的业务直通，节点C将标签P弹出，恢复其原工作路径LSP标签W1,并发往节点D 方向,流量按照A[W1]->B[W1]-> B[P]->A[P]->F[P]->E[P]->D[P]->C[P]

->C[W1]->D[W1]进行转发。

如图3的（c）所示，节点B发生故障，节点A和C发生倒换，节点A将业务压入一层标签值为P的环保护标签，并发往节点F方向，节点F、E、D将标签值为P的业务直通，节点C将标签P弹出，恢复其原工作路径LSP标签W1,并发往节点D 方向,因此业务路径为A[W1]->A[P]->F[P]->E[P]->D[P]->C[P]

->C[W1]->D[W1]。

2.2.2.基于通道模式环工作/保护标签方式的Wrapping保护

基于通道模式环工作/保护标签方式的Wrapping保护基本处理机制是针对每个节点配置一条环工作通道和一条反向的环保护通道，即以每个节点为目的节点创建环通道。如图4（a）所示，以节点D为目的节点为例，节点D创建发向节点D的顺时针工作通道，节点D作为工作通道目的节点的动作为剥离标签，并分配入标签W1给节点C；节点C创建发向节点D的顺时针工作通道，并分配入标签W2给节点B，动作为交换标签，出标签为节点D分配的通道标签W1，该通道用于传送发向节点D的所有业务（包括从节点C上环发向节点D的业务，和从节点B发送过来发送给节点D的业务）；各节点以同样方式创建发向节点D的顺时针工作通道和逆时针保护通道，形成发向节点D的顺时针工作通道和逆时针保护通道。业务上环时根据环ID、下载节点运行的方向对其报文封装相应的环工作通道标签，发送到下一跳；环的中间节点基于环标签进行转发，交换环标签并发给下一跳；下载节点将剥离环标签，并根据业务进行转发。