PTN環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的發(fā)展方向

PTN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和帶寬在不斷增大，其承載的業(yè)務(wù)數(shù)量也在增加，而原有線性APS保護的一些不足也逐漸顯露出來。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)在廣東移動開始實驗應(yīng)用，其技術(shù)優(yōu)勢和顯著效果成為大家關(guān)注的焦點，也成為PTN環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的新方向。

隨著無線側(cè)分組業(yè)務(wù)的日益增多，PTN正逐步替代SDH成為新一代移動承載網(wǎng)，SDH的環(huán)形拓撲組網(wǎng)也被繼承下來，成為PTN的主流組網(wǎng)形式。與之相應(yīng)地，環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)以其可靠、豐富的保護特性，多年來在PTN領(lǐng)域也一直為業(yè)內(nèi)所追求。

1、線性APS保護方式的不足

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

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

線性ASP保護不具備抗多點故障能力，如果工作和保護通道各有一處故障，APS保護將失效。

線性APS保護無法有效地控制故障影響范圍。由于線性APS保護為端到端保護，路徑中間任何一處故障都將導(dǎo)致業(yè)務(wù)端到端的整個倒換。當(dāng)多條通道共享路徑時，一旦共享路徑出現(xiàn)故障，所有Tunnel都會同時倒換，導(dǎo)致故障影響范圍擴大，同時上報的大量告警信息也給故障定位和維護帶來了很多困擾。
環(huán)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生

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

2.1、國內(nèi)PTN環(huán)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準進展

環(huán)網(wǎng)技術(shù)最早起源于ITU-T 開發(fā)的T-MPLS標(biāo)準。該標(biāo)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(biāo)簽分配機制等方面均未定義，標(biāo)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(biāo)準，后續(xù)再也沒有啟動相關(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(dǎo)開發(fā)MPLS-TP協(xié)議。截至目前，MPLS-TP協(xié)議體系中的環(huán)網(wǎng)標(biāo)準尚未正式確定。

而在國內(nèi)，環(huán)網(wǎng)標(biāo)準發(fā)展取得一定進展。2012年1月，CCSA完成《PTN總體技術(shù)要求》和《分組傳送網(wǎng)（PTN）設(shè)備技術(shù)要求》規(guī)范定義，其中環(huán)網(wǎng)保護同時為《PTN總體技術(shù)要求》和《分組傳送網(wǎng)（PTN）設(shè)備技術(shù)要求》定義的重要功能。

3、規(guī)范定義的三種環(huán)網(wǎng)技術(shù)方案

《分組傳送網(wǎng)（PTN）設(shè)備技術(shù)要求》包括了3個環(huán)網(wǎng)方案，分別定義如下：

無環(huán)方案（G.8132方案）：每條LSP在經(jīng)過的每個環(huán)上各建立一個閉環(huán)的保護LSP。該方案沒有利用環(huán)層業(yè)務(wù)標(biāo)簽，所有業(yè)務(wù)基于LSP轉(zhuǎn)發(fā)、倒換。其本質(zhì)上就是LSP的線性保護在環(huán)型拓撲上的應(yīng)用。

半環(huán)方案（只有保護路徑配置環(huán)通道）：每個環(huán)配置一個保護通道，該方案需要全環(huán)業(yè)務(wù)標(biāo)簽相同。 出現(xiàn)故障后，所有業(yè)務(wù)都通過該保護通道承載。正常工作時基于業(yè)務(wù)通道轉(zhuǎn)發(fā)，出現(xiàn)故障時基于環(huán)通道倒換，倒換后基于環(huán)通道轉(zhuǎn)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(zhuǎn)發(fā)和保護倒換均基于環(huán)通道。

3.1、三種方案對比分析

無環(huán)方案：

該方案對資源消耗極大，需要的環(huán)標(biāo)簽數(shù)量與業(yè)務(wù)數(shù)量成正比，當(dāng)業(yè)務(wù)數(shù)量多的時候，需要的標(biāo)簽也需相應(yīng)增加，對資源消耗也相應(yīng)增加。該方案基于G.8132，原理和APS保護方式類似，需要為業(yè)務(wù)配置工作和保護Tunnel。當(dāng)Tunnel穿過多個環(huán)時，需要每個環(huán)為Tunnel配置一條保護通道。一層業(yè)務(wù)標(biāo)簽既要標(biāo)識下環(huán)點，又要標(biāo)識業(yè)務(wù)，且需要為每條業(yè)務(wù)單獨配置保護，當(dāng)業(yè)務(wù)量較大時，配置工作將會十分復(fù)雜。

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

半環(huán)方案：

該方案的實現(xiàn)方式和MPLS標(biāo)準定義有一定矛盾。該方案要求整環(huán)分配相同標(biāo)簽，但MPLS標(biāo)準定義中每個設(shè)備標(biāo)簽分配是獨立的，這樣按照標(biāo)準就無法保證環(huán)中兩個節(jié)點分配相同的標(biāo)簽。

該方案會引起整個網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載能力嚴重下降。按照MPLS標(biāo)準定義，系統(tǒng)需要保證分配出去的每個標(biāo)簽值都有唯一確定的含義，即整個平臺使用統(tǒng)一的標(biāo)簽資源。每臺設(shè)備都有一定的標(biāo)簽空間，核心層、匯聚層設(shè)備標(biāo)簽空間大于接入層設(shè)備的標(biāo)簽空間。如果要求大標(biāo)簽空間設(shè)備和共環(huán)的小標(biāo)簽空間設(shè)備使用相同的標(biāo)簽，大標(biāo)簽空間設(shè)備就需要遷就小標(biāo)簽空間設(shè)備的標(biāo)簽容量，從而使整個網(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)點處理Tunnel，中間節(jié)點不感知Tunnel，業(yè)務(wù)直接根據(jù)LSP標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)。環(huán)通道標(biāo)簽獨立于業(yè)務(wù)標(biāo)簽，它標(biāo)識業(yè)務(wù)的下環(huán)點，內(nèi)層LSP標(biāo)簽通知下環(huán)點如何處理和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。設(shè)備分配的環(huán)網(wǎng)標(biāo)簽僅與環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)相關(guān)，與業(yè)務(wù)無關(guān)，由于節(jié)點數(shù)遠小于業(yè)務(wù)數(shù)，因此可以大量節(jié)省設(shè)備資源，配置工作量也相應(yīng)大量減少。

該方案可與現(xiàn)網(wǎng)LSP APS線性保護相耦合，便于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)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，用戶可以根據(jù)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)保護方案無論從MPLS標(biāo)準滿足度、配置復(fù)雜性、與現(xiàn)網(wǎng)APS保護技術(shù)耦合性等方面都要優(yōu)于無環(huán)和半環(huán)方案?，F(xiàn)階段全環(huán)保護技術(shù)在中國移動的試商用正逐步展開，全環(huán)方案在東莞移動已經(jīng)完成了現(xiàn)網(wǎng)驗證。

4、業(yè)界首個全環(huán)保護技術(shù)現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用成果顯著

日前，廣東東莞移動完成了業(yè)界第一個基于全環(huán)的環(huán)網(wǎng)保護方案現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，效果顯著。

該方案涵蓋了現(xiàn)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)場景，以及環(huán)網(wǎng)保護+APS保護疊加場景，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(yīng)用場景最全面，效果最好，其相交環(huán)應(yīng)用場景為業(yè)界首次。在本次現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用中，全環(huán)保護方案表現(xiàn)優(yōu)異：E2E倒換時間最大為37ms，滿足電信級50ms倒換需求；帶寬利用率為50%，等效于APS保護的帶寬利用率；關(guān)鍵節(jié)點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(xiàn)，增強了廣東移動對新一代環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的信心，事實證明全環(huán)的環(huán)網(wǎng)保護方案已完全滿足現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)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(guī)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(jié)

基于理論分析和現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用情況可以看到，新一代環(huán)網(wǎng)保護方案能夠切實的幫助運維人員實現(xiàn)降低業(yè)務(wù)規(guī)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(xiàn)網(wǎng)商用能力。

在今后的中國移動PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，新一代環(huán)網(wǎng)保護方案具備高可靠、易部署、適配場景廣泛等特點，必將成為中國移動PTN網(wǎng)絡(luò)最基本的業(yè)務(wù)保護方式，實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)PTN業(yè)務(wù)更穩(wěn)定、更可靠的運行。