PTN网络环网保护技术研究*

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司， 济南 250101）

PTN网络环网保护技术研究*

迟柏洋，孙磊，强浩，宋珍珍

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司， 济南 250101）

从提出和分析PTN网络保护技术现状问题出发，总结PTN环网保护对运营商的重要意义。通过研究PTN环网保护技术的原理和实现机制，对不同技术方案、技术标准的优缺点进行分析总结，同时也提出了笔者自己的观点和看法，提出了环网保护技术配置方案建议，最后对环网保护技术及PTN网络未来发展趋势进行了展望。

PTN；环网保护；APS保护；隧道

随着3G、LTE等无线侧分组业务的日益增多，PTN网络已面向全业务承载；随着网络规模、网络业务的迅速发展，以PTN技术为基础的城域传送网在网络高可靠性方面提出了更高要求。然而，现有的PTN保护技术不具备应对网络多点失效的能力（如多点短纤），在此方面仍然没有找到可靠、成熟的保护方案。因此让PTN网络像SDH网络一样，实现环网快速保护倒换应对多点失效，一直是业界不断研究和推进的重要研究方向。

1 现有保护技术问题分析

APS保护技术是一种针对MPLS Tunnel的管道性保护技术。源端设备通过周期性发送OAM检测报文来检测工作Tunnel是否发生故障。如果宿端设备在3个周期内没有接受到检测报文，则认为工作Tunnel发生故障，源宿端设备通过APS协议协商将业务切换到保护Tunnel，如图1所示。

该技术方案标准成熟，配置简单高效、保护全面，且可以满足50 ms倒换，因此成为现网应用最广泛的保护技术之一，然而该技术在实际应用时也存在很多不足。

（1）线性ASP保护不具备抗多点故障的能力，如果工作和保护通道各有一处故障，APS保护将失效，如图1所示。

图1 APS保护多点故障失效图

受电信运营商光缆管道资源的限制，经常会出现汇聚环光缆与接入环光缆物理路由重叠的问题，当重叠部分光缆发生断纤故障时，将导致汇聚环与接入环同时出现1点失效，如果2个故障点一个位于工作路径，一个位于保护路径，APS保护将无法满足业务保护需求，所有业务将中断。

（2）线性APS保护无法有效地控制故障影响范围。由于线性APS保护为端到端保护，路径中间任何一处故障都将导致业务端到端的整个倒换。当多条通道共享路径时，一旦共享路径出现故障，所有Tunnel都会同时倒换，导致故障影响范围扩大，同时上报的大量告警信息也给故障定位和维护带来了很多困扰。

2 PTN环网保护方案

由现网PTN保护技术遇到的问题可以认定，现网迫切需要一种易部署、易实施、节省投资的保护方案， PTN环网保护技术应运而生。

2.1 环网保护方案

2．1．1 G．8312方案

（1）方案描述：G.8132方案为每一条LSP设置一条与其方向相反的闭环路径作为保护路径。假设某业务入环位置为A，出环位置为D。

如图2所示：业务正常工作是路径为A≥B≥C≥D，工作路径标签为A[W1]-B [W2]-C[W3]-D。

如图3所示，当网络出现故障，B与C节点光纤断纤时，由下游C节点向上游B节点发送APS请求数据分组，在规定周期内未收到B点回复，C节点通过反向路径向B节点发送倒换请求，同时C节点将业务接收端口切换到保护路径端口，B节点收到倒换请求后将业务发送路径切换至反向保护路径路径，切换后的业务路径变为：

A[W1]→B→B[P6]→A[P1]→F[P2]→E[P3]→D[P4]→C[W3]→D；

（2）方案局限性：该方案需要对每一条LSP配置保护路径，其保护路径数量与环上LSP隧道数量成正比，由于汇聚环、核心环业务较多，可能达到数百乃至上千条LSP，因此配置工作量大且复杂，对于现网广泛存在的双环相交及双环相切的情况也增加了配置难度；并且业务在保护倒换后存在迂回。

图2 G.8312方案工作转发路径示意图

图3 G.8312方案保护转发路径示意图

（3）方案优点：该方案没有像共享环网方案（见下文）那样增加第三层标签，各节点设备能够清楚的看到二层LSP标签，因此该方案对不同业务QoS有更好的支持；由于保护路径是一对一的因此对OAM故障定位能够做到更加精确。

2．1．2 共享环网保护方案

（1）方案描述：该方案为每一个环创建共享的工作隧道和保护隧道，任何业务进入环网都将在原有二层标签的基础上被打上一个共享的工作环标签；此时业务标签数量为三层，分别为最内层的PW标签、第二层的LSP标签以及第三层的环标签，各节点之间的环标签是不同的；当故障发生时，相邻节点根据APS请求进行倒换，上游节点在故障发生后根据下游APS请求触发倒换，倒换后业务被打上第三层共享保护环标签。共享环网方案转发路径如图4所示。

（2）方案优点：由于采用了共享的工作和保护隧道，环隧道数量与业务LSP数量无关，仅与环上节点数量有关，环隧道数量大大减少，配置工作量也大大简化，更方便维护，易于快速部署和应用。

环网发生故障时，由于需要处理的隧道数量较少，倒换效率更高。

由于增加了第三层环标签，该方案可以与现有APS保护共存，便于在现网平滑升级到环网保护，这一点也相当难得。

（3）方案局限性：由于使用了三层环标签，在MPLS-TP标注体系下，设备无法看到内层LSP标签，所有业务都在共享隧道中转发无法实现分层QoS，对故障定位也不如G.8312方案更加准确；保护倒换后业务转发同样存在迂回。

图4 共享环网方案转发路径示意图

2．1．3 方案对比总结

如表1所示，两种保护方案都不见得是完美的解决方案，笔者认为G.8312方案虽已被废除，但其对QoS和故障定位的有力支持也不是完全没有可取之处，相反的，笔者认为在LSP隧道较少、带宽较窄的接入环上反而可以扬长避短，发挥其QoS和故障定位精确的优点，避免配置复杂的缺点，且接入环带宽较窄，设备转发、扩展能力低，业务更容易出现拥塞，网络需要对QoS的有力支持，G.8312方案更能顺应这种需求，因此该方案可经修改完善后作为补充方案写入正式标准规范。

共享环网方案在配置简单性、维护便利性、倒换效率、网络平滑升级等各方面均明显优于G.8312方案，虽然该方案也不是完美的，但其简单、高效的优点明显更能顺应网络最迫切的需求，因此该方案也将成为环网保护技术的主流方案。

表1 环网保护方案对比分析表

两种方案在保护倒换后的业务转发路径都存在迂回，业务必须迂回到相邻的故障节点后才能转发到出节点，中间转发过程中数据可能已经过了出节点，这将增加数据转发时延。如要让网络更加智能的判断出节点而减小时延，又需对网络要引入各节点的状态机制，各节点需获取故障节点位置，这无疑又增加了方案实现的复杂度及网络配置的复杂度，目前PTN网络设备均通过静态配置，且不具备动态学习功能，减小迂回的方案不易于实现。

由此可见任何技术方案没有优劣之分，谁更能顺应网络最迫切的需求谁将成为最合适的方案。

3 环网保护部署方案建议

针对网络中存在的多点短纤问题，建议先在汇聚环引入共享环网保护，在接入环配合线性APS保护进行网络倒换，当故障发生时，接入环启用线性保护绕过故障节点，在汇聚环采用共享环网保护绕过另一个故障节点，完成业务的快速倒换。共享环网部署方案示意图如图5所示。

4 结束语

图5 共享环网部署方案示意图

虽然PTN环网保护技术及其标准规范已经取得一定进展，但各厂家在标准规范的具体实现上仍然存在很多差异，技术标准有待进一步完善和统一，中国移动也将适时推动环网保护正式标准的确立。

在环网保护技术发展过程中，简单、静态的PTN网络在以低廉的价格和简单高效的部署特点满足全业务发展的同时，也越来越表现出不够动态智能的局限性，网络方案的部署过度依赖方案本身的简单高效性，更加动态智能的方案不易实施，这在未来可能将成为制约网络进一步发展的瓶颈，因此PTN网络设备未来的演进方向将可能向着更加动态智能的方向演进，届时PTN环网保护技术还将有更新的发展。

[1] 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， 2010，34(17)：45-50．

[2] 郭凯， 孙涛． 实现高可靠的PTN环网保护[J]． 华为技术，2013(1)．

[3] 张俊华， 夏楠菲． 3G背景下城域传送网PTN部署方案[J]． 通信管理与技术，2010(1)．

Research on ring protection of PTN

CHI Bo-yang, SUN Lei, QIANG Hao, SONG Zhen-zhen
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shandong Branch, Ji'nan 250101, China)

This paper presented and analyzed the protection technology of Packet Transport Network (PTN) which means significant importance for operators. Through analyzing the advantages and disadvantages of different technical solutions and standards of PTN ring protection technology, an applied conf guration of PTN ring protection technology was proposed. The suggested conf guration will play an important role in the future PTN network.

PTN; ring protection; APS protection; tunnel

TN929.5

A

1008-5599（2014）11-0011-04

2014-11-02

国家973 计划项目（No． 2013CB329102）；国家自然科学基金资助项目（No． 61372120，61271019， 61101119， 61121001， 61072057，60902051）；长江学者和创新团队发展计划资助（No． IRT1049）。