PTN環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的發(fā)展方向

PTN網(wǎng)絡(luò )規模和帶寬在不斷增大，其承載的業(yè)務(wù)數量也在增加，而原有線(xiàn)性APS保護的一些不足也逐漸顯露出來(lái)。如何讓承載更可靠，環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)成為眾望所歸，新一代的PTN環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)在廣東移動(dòng)開(kāi)始實(shí)驗應用，其技術(shù)優(yōu)勢和顯著(zhù)效果成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，也成為PTN環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的新方向。

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)側分組業(yè)務(wù)的日益增多，PTN正逐步替代SDH成為新一代移動(dòng)承載網(wǎng)，SDH的環(huán)形拓撲組網(wǎng)也被繼承下來(lái)，成為PTN的主流組網(wǎng)形式。與之相應地，環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)以其可靠、豐富的保護特性，多年來(lái)在PTN領(lǐng)域也一直為業(yè)內所追求。

1、線(xiàn)性APS保護方式的不足

PTN在中國移動(dòng)已經(jīng)商用4年多，現網(wǎng)保護方案采用最多的是線(xiàn)性APS 1:1/1+1技術(shù)。線(xiàn)性APS有兩條獨立通路，可以進(jìn)行端到端的保護和倒換。作為一種端到端保護方式，線(xiàn)性APS以其規劃配置簡(jiǎn)單、能滿(mǎn)足電信級50ms倒換時(shí)間要求，很快得到了推廣。但在實(shí)際應用中，也暴露了該技術(shù)的一些不足。

APS路徑需要提前規劃，以確保工作和保護路徑不能有重疊，否則在重疊段出現故障后，整個(gè)APS保護將失效。此工作大大增加了維護人員的負擔。

線(xiàn)性ASP保護不具備抗多點(diǎn)故障能力，如果工作和保護通道各有一處故障，APS保護將失效。

線(xiàn)性APS保護無(wú)法有效地控制故障影響范圍。由于線(xiàn)性APS保護為端到端保護，路徑中間任何一處故障都將導致業(yè)務(wù)端到端的整個(gè)倒換。當多條通道共享路徑時(shí)，一旦共享路徑出現故障，所有Tunnel都會(huì )同時(shí)倒換，導致故障影響范圍擴大，同時(shí)上報的大量告警信息也給故障定位和維護帶來(lái)了很多困擾。
環(huán)網(wǎng)技術(shù)應運而生

線(xiàn)性APS保護存在的上述不足，帶來(lái)PTN運維人員在實(shí)際維護中的諸多困擾，現網(wǎng)迫切需要一種更為可靠、便捷、實(shí)用的保護方案，PTN環(huán)網(wǎng)技術(shù)正是在這樣的背景下，應運而生。

2.1、國內PTN環(huán)網(wǎng)技術(shù)標準進(jìn)展

環(huán)網(wǎng)技術(shù)最早起源于ITU-T 開(kāi)發(fā)的T-MPLS標準。該標準中的G.8132 草案定義了T-MPLS環(huán)網(wǎng)wrapping保護技術(shù)，但在多環(huán)、標簽分配機制等方面均未定義，標準很不完善。該草案已于2008年2月被ITU-T廢除，其中就包括了MPLS-TP的環(huán)網(wǎng)標準，后續再也沒(méi)有啟動(dòng)相關(guān)研究。

2008年4月，ITU-T和IETF成立聯(lián)合工作組（JWT），并由IETF主導開(kāi)發(fā)MPLS-TP協(xié)議。截至目前，MPLS-TP協(xié)議體系中的環(huán)網(wǎng)標準尚未正式確定。

而在國內，環(huán)網(wǎng)標準發(fā)展取得一定進(jìn)展。2012年1月，CCSA完成《PTN總體技術(shù)要求》和《分組傳送網(wǎng)（PTN）設備技術(shù)要求》規范定義，其中環(huán)網(wǎng)保護同時(shí)為《PTN總體技術(shù)要求》和《分組傳送網(wǎng)（PTN）設備技術(shù)要求》定義的重要功能。

3、規范定義的三種環(huán)網(wǎng)技術(shù)方案

《分組傳送網(wǎng)（PTN）設備技術(shù)要求》包括了3個(gè)環(huán)網(wǎng)方案，分別定義如下：

無(wú)環(huán)方案（G.8132方案）：每條LSP在經(jīng)過(guò)的每個(gè)環(huán)上各建立一個(gè)閉環(huán)的保護LSP。該方案沒(méi)有利用環(huán)層業(yè)務(wù)標簽，所有業(yè)務(wù)基于LSP轉發(fā)、倒換。其本質(zhì)上就是LSP的線(xiàn)性保護在環(huán)型拓撲上的應用。

半環(huán)方案（只有保護路徑配置環(huán)通道）：每個(gè)環(huán)配置一個(gè)保護通道，該方案需要全環(huán)業(yè)務(wù)標簽相同。 出現故障后，所有業(yè)務(wù)都通過(guò)該保護通道承載。正常工作時(shí)基于業(yè)務(wù)通道轉發(fā)，出現故障時(shí)基于環(huán)通道倒換，倒換后基于環(huán)通道轉發(fā)。

全環(huán)方案（工作和保護路徑都配置環(huán)通道）：業(yè)務(wù)的轉發(fā)和保護倒換均基于環(huán)通道。

3.1、三種方案對比分析

無(wú)環(huán)方案：

該方案對資源消耗極大，需要的環(huán)標簽數量與業(yè)務(wù)數量成正比，當業(yè)務(wù)數量多的時(shí)候，需要的標簽也需相應增加，對資源消耗也相應增加。該方案基于G.8132，原理和APS保護方式類(lèi)似，需要為業(yè)務(wù)配置工作和保護Tunnel。當Tunnel穿過(guò)多個(gè)環(huán)時(shí)，需要每個(gè)環(huán)為T(mén)unnel配置一條保護通道。一層業(yè)務(wù)標簽既要標識下環(huán)點(diǎn)，又要標識業(yè)務(wù)，且需要為每條業(yè)務(wù)單獨配置保護，當業(yè)務(wù)量較大時(shí)，配置工作將會(huì )十分復雜。

該方案與原有的LSP APS線(xiàn)性保護不能同時(shí)使用，從無(wú)環(huán)網(wǎng)保護向有環(huán)網(wǎng)保護的切換過(guò)程中，原有的LSP保護關(guān)系需刪除重新配置，切換時(shí)網(wǎng)絡(luò )存在較大安全隱患。

半環(huán)方案：

該方案的實(shí)現方式和MPLS標準定義有一定矛盾。該方案要求整環(huán)分配相同標簽，但MPLS標準定義中每個(gè)設備標簽分配是獨立的，這樣按照標準就無(wú)法保證環(huán)中兩個(gè)節點(diǎn)分配相同的標簽。

該方案會(huì )引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)承載能力嚴重下降。按照MPLS標準定義，系統需要保證分配出去的每個(gè)標簽值都有唯一確定的含義，即整個(gè)平臺使用統一的標簽資源。每臺設備都有一定的標簽空間，核心層、匯聚層設備標簽空間大于接入層設備的標簽空間。如果要求大標簽空間設備和共環(huán)的小標簽空間設備使用相同的標簽，大標簽空間設備就需要遷就小標簽空間設備的標簽容量，從而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)承載能力嚴重下降。

全環(huán)方案:

該方案特征為環(huán)和業(yè)務(wù)獨立處理。上環(huán)和下環(huán)點(diǎn)處理Tunnel，中間節點(diǎn)不感知Tunnel，業(yè)務(wù)直接根據LSP標簽轉發(fā)。環(huán)通道標簽獨立于業(yè)務(wù)標簽，它標識業(yè)務(wù)的下環(huán)點(diǎn)，內層LSP標簽通知下環(huán)點(diǎn)如何處理和轉發(fā)業(yè)務(wù)。設備分配的環(huán)網(wǎng)標簽僅與環(huán)網(wǎng)節點(diǎn)數相關(guān)，與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)，由于節點(diǎn)數遠小于業(yè)務(wù)數，因此可以大量節省設備資源，配置工作量也相應大量減少。

該方案可與現網(wǎng)LSP APS線(xiàn)性保護相耦合，便于現網(wǎng)設備升級。全網(wǎng)方案增加了環(huán)LSP層，該層獨立于Tunnel LSP、PW層之外。該全環(huán)方案可以與原有的Tunnel LSP APS/PW APS保護共存，用戶(hù)可以根據需要在不刪除原有LSP/PW保護的情況下增加環(huán)網(wǎng)保護，不影響原有配置。兩種保護相互配合，更大程度提升了網(wǎng)絡(luò )可靠性。

從以上的理論分析不難看出，全環(huán)保護方案無(wú)論從MPLS標準滿(mǎn)足度、配置復雜性、與現網(wǎng)APS保護技術(shù)耦合性等方面都要優(yōu)于無(wú)環(huán)和半環(huán)方案?，F階段全環(huán)保護技術(shù)在中國移動(dòng)的試商用正逐步展開(kāi)，全環(huán)方案在東莞移動(dòng)已經(jīng)完成了現網(wǎng)驗證。

4、業(yè)界首個(gè)全環(huán)保護技術(shù)現網(wǎng)應用成果顯著(zhù)

日前，廣東東莞移動(dòng)完成了業(yè)界第一個(gè)基于全環(huán)的環(huán)網(wǎng)保護方案現網(wǎng)應用，效果顯著(zhù)。

該方案涵蓋了現網(wǎng)的各種情況，包括單環(huán)、相切環(huán)、相交環(huán)等環(huán)網(wǎng)場(chǎng)景，以及環(huán)網(wǎng)保護+APS保護疊加場(chǎng)景，比如匯聚環(huán)+APS，接入環(huán)和匯聚環(huán)+APS、核心環(huán)和匯聚環(huán)+APS等，其中華為應用場(chǎng)景最全面，效果最好，其相交環(huán)應用場(chǎng)景為業(yè)界首次。在本次現網(wǎng)應用中，全環(huán)保護方案表現優(yōu)異：E2E倒換時(shí)間最大為37ms，滿(mǎn)足電信級50ms倒換需求；帶寬利用率為50%，等效于A(yíng)PS保護的帶寬利用率；關(guān)鍵節點(diǎn)掉電重啟和鏈路故障回切0丟包。

全環(huán)保護方案的優(yōu)異表現，增強了廣東移動(dòng)對新一代環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的信心，事實(shí)證明全環(huán)的環(huán)網(wǎng)保護方案已完全滿(mǎn)足現網(wǎng)應用需求。相對于G.8132技術(shù)，全環(huán)的環(huán)網(wǎng)保護方案在業(yè)務(wù)規劃難度、配置維護效率、資源利用率等方面已全面領(lǐng)先。

總結

基于理論分析和現網(wǎng)應用情況可以看到，新一代環(huán)網(wǎng)保護方案能夠切實(shí)的幫助運維人員實(shí)現降低業(yè)務(wù)規劃難度、減少維護工作量，提高網(wǎng)絡(luò )可靠性，已經(jīng)具備了現網(wǎng)商用能力。

在今后的中國移動(dòng)PTN網(wǎng)絡(luò )建設中，新一代環(huán)網(wǎng)保護方案具備高可靠、易部署、適配場(chǎng)景廣泛等特點(diǎn)，必將成為中國移動(dòng)PTN網(wǎng)絡(luò )最基本的業(yè)務(wù)保護方式，實(shí)現現網(wǎng)PTN業(yè)務(wù)更穩定、更可靠的運行。