PTN环网保护培训讲学

1、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 李哈 王磊2011-10-19 18:12:13 10521阅读0评论分享到移动微博 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专送网正在向基于分组交换白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商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

2、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（TimeDivision Multiplexing ,时分复用）电路交换为内核的 SDH（Synchronous DigitalHierarchy,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

3、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. PTNK术具有丰富完备的保护方式丰富完备的的生存性技术是PTNt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、网元问连接、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，PT

4、NB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呆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

5、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。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

6、径传递，此时业务报文共有三层标签，从内到外依次为：PW示签、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示签和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。ABC-工作通道1-一 保护通道 正常情况下业务路径（3）正常情况工作通道»保护通道保护雌后业务路径（b）辞路失效工d乍通道*- *保护通道>

7、;保护倒换后业务路径（已节点失效图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：AW1->BW1->CW1->DW1,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 AW1->BW1-> BP->AP->FP

8、->EP->DP->CP- >CW1->DW1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 AW1->AP->FP->EP->DP->CP- >CW1->DW102.2.2, 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

9、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

10、、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。LSP1W4 I句P6 I W1-保护通道保护倒操后业务路径(a)正常情况一一一»保护通道保护倒换后业绛路径b)靛路失效工作通道4保护通道保护倒换后业畀路径(c)节点失散图4基于通道模式环工作/保护标签方式的Wrapping保护标签操作示例 如图4 (a)所示，业务工作路径标签为： AW3->BW2->CW1->D ,标签 WX和PX均为环通道标签。LSP1承载业务从A节点上环，通过顺时针方向发

11、向D节点，节点A将业务报文封装上工作通道标签 W3 ,发往节点B;节点B 根据工作通道标签 W3进行转发，交换 W3为工作通道标签 W2,发往节点C; C节点根据工作通道标签 W2进行转发，交换 W2为工作通道标签 W1,发往节 点D; D节点接收到报文后，根据工作通道标签 W1确定本节点为下载节点， 进行下载处理，并剥离工作通道标签 W1,根据LSP标签进行转发。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

12、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 AW3->BP4->AP3->FP2->EP1->DP6->CW1->D。如图4 (c)所示，当节点B失效时，节点A

13、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

14、LSP标签进行转发。业务路径为 AP3->FP2->EP1->DP6->CW1->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

15、归保护PTN双归保护主要是为了保护 PTN核心层边缘设备，其主要指导思想是将故 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 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 问，降低配置工作量：PW1: A=>B=>C;PW2: A=>F=>E=>D;PW3: C=>D;LSP1: A=>B=>C ;LSP

16、T : A=>F=>E=>D ;LSP2: C=>D;LSP2: C=>B=>A=>F=>E=>D ;LSP1与LSPT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PWo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

17、 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

18、制的实现情况。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 o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

19、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=>D0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