基于组合保护的CE与PTN网络专线互通策略*

陈文尧

（中国电信股份有限公司上海分公司，上海 200120）

0 引 言

随着网络技术的不断发展，高带宽、高可靠性、低延时已成为大客户专线通信的基本要求。二层专线具备便捷、安全等优点，受到了包括金融机构、政府单位和大型企业等大客户的青睐[1]。运营商在建设和运营承载二层专线的城域专网时，CE和PTN都是重要的可选组网方式。

CE（Carrier Ethernet，运营商以太网）是一种基于PBB（Provider Backbone Bridge，运营商骨干桥接技术）技术的城域以太网[2]，可通过Mac-in-Mac技术为用户提供透明通道的高品质专线。基于PBB的CE网络具有快速转发机制、灵活的可扩展性和端到端的电信级链路保护机制，得到了用户的青睐。PTN（Packet Transport Network，分组传送网）是一种基于分组交换的光传输网络[3]。基于MPLS-TP的PTN网络具有高可靠性、良好的带宽管理机制、便捷的网管功能和端到端的组网能力[4]。

不同地区二层以太网的承载网络有所不同，即便是同一城市的同一运营商，也可能存在不同时期所建设的多种类型的二层承载网络。对于大客户组网专线的需求而言，专线跨越不同的网络进行承载难以避免，这就要求运营商建设的相关网络具备专线互通的能力，确保专线通信能实现高质量的可靠承载[5]。对于具有高可靠性要求的专线，在经由不同网络后，如何还能当故障发生时能快速切换至保护电路，实现良好的电路保护，是运营商必须考虑解决的问题。

1 专线网际直接互联方式

对于跨越CE与PTN网络的专线通信，最简单的实现模式是专线网际直接互联方式。

CE与PTN的典型网络拓扑结构由核心节点、汇聚节点和接入环组成，如图1所示。多个核心节点以全连接方式互联，提供整个网络的核心交换功能；汇聚节点以两个为一组作为接入环的枢纽，实现接入环到其他接入环的通信功能，并通过多路径上联实现与核心节点的连通；接入环是一个由多个接入节点和两个汇聚节点组成的环状结构；接入节点提供网络到用户之间的光纤接入。

图1 CE或PTN的典型网络拓扑结构

对于CE和PTN网络，专线网际直接互联的实现是通过两个网络的核心节点进行的，如图2所示。因为CE和PTN的基本网络相近，所以图2中的网络1和网络2分别为CE和PTN网络，也可以互换。从网络1接入的用户端1，接入到接入节点A，通过接入环上的接入节点B、汇聚节点C联至核心节点D，再通过两个网络之间的核心节点互联，实现与网络2的核心节点E的连通，然后通过汇聚节点F、接入节点G、接入节点H实现与用户端2的端到端连通。

图2 网际直接互联

图3 组合保护互通策略的互联方式

当发生节点或链路故障时，根据故障发生的段落实现保护切换。如果故障段落在PTN或CE的网内，则按照各自网内故障的保护方式实施切换。如果故障段落在两个网络核心节点之间，则按照网内核心节点的下联线路中断的方式进行下联线路切换。由于PTN网络采用的MPLS-TP采取隧道预配置的策略实现保护，而CE采用的PBB采用的是动态分配链路的方式，因此PTN将先行切换，而CE随后采取切换，并实现专线的端到端的重新连通。

专线网际直接互联有着显著优点：一是实现方便，只要将各自网络的核心节点之间的中继端口连通并做好配置，即可实现互联；二是互联中继数量需求少，只通过核心节点进行互联，因此两个网络之间只需少量高带宽的互联中继即可实现功能的连通。然而，这种实现方式存在缺陷。首先，所有的互联专线都要通过核心节点进行交换，对核心节点的性能压力较大。其次，线路保护功能较弱。当线路发生中断故障时，故障段的保护切换需要CE、PTN以及两网的互联中继保护进行协同切换，但切换时间和保护效率难以达到最佳性能。

2 组合保护互通策略

CE与PTN网络之间的专线网际直接互联实现简单方便，但是如果要更好地提升互联专线的性能，可以采取组合保护互通策略。

2.1 互联方式

组合保护的互联方式通过一系列组合策略来实现专线在两网之间的全程保护。在这种保护策略的应用中，专线在两个网络之间的互联方式不再是通过彼此核心节点之间的互通来实现网络和网络之间的网际互联，而是通过汇聚节点实现彼此的连通。

组合保护互通策略的互联方式如图3所示。在图3中，网络1和网络2分别为CE和PTN网络，也可以互换。从网络1接入的用户端1，接入到接入节点A，通过接入环上的接入节点B联至汇聚节点C，再通过两个网络汇聚节点之间的互联，实现与网络2的汇聚节点F的连通，再联至接入节点G、接入节点H，实现与用户端2的端到端连通。

从互联路径来看，图3组合保护互通策略和图2网际直接互联的区别在于，图3跳过了两网的核心节点D和核心节点E实现了互联，更重要的区别是由此带来的保护策略设置的不同。

2.2 保护策略设置

在运用组合保护互通策略时，专线在PTN网络侧可采用隧道1:1线性保护[6]或伪线双归保护方式。隧道1:1线性保护通过主备用工作隧道的设置，实现故障时隧道的切换。伪线双归保护通过主备的伪线设置来实现端到端的故障后切换。

在CE网络侧可采取EVPLAN技术[7]、智能弹性架构[8]等措施实施专线的保护。EPVLAN技术是通过每个VPN来模拟一个局域网的方式实现多个端口的关联，并通过MAC表项维护报文转发的方向。智能弹性架构是通过虚拟化的技术，实现两个或多个汇聚节点虚拟化为一台设备。当发生故障时，它可以自动通过可用的汇聚节点及其端口实现服务的切换。

无论是PTN网络还是CE网络，对于本网的汇聚节点到异网的汇聚节点而言，采用专线用户端到主、备用总头的方式设置保护策略。专线的端到端保护是由上述多种保护策略叠加组合而形成全程的保护。

当专线的主用线路发生故障导致网络中断时，根据故障点的位置，PTN和CE网络同时启动组合保护策略实施备用线路的建立，从而保障通信快速恢复。

2.3 环路阻隔

CE与PTN都是二层以太网络，因此网络用户侧如果因故障或人为操作失误出现环路，广播数据报文就会在网络中循环转发，导致广播风暴的产生。不仅使专线可用率大幅降低，还会对整个网络的性能产生不利影响。在单一网络中，实施环路检测和采用环路处置都比较简单。当CE和PTN之间实现专线互通后，环路的影响有可能会从一个网络被带到另一个网络。因此，实施网络之间的环路阻隔，是专线互通的必要保障。

在CE网络中，可以通过BVLAN的合理规划和配置，实现泛洪流量环路的避免。在PTN网络中，可以在核心节点、汇聚节点分别配置环路检测，合理设置检测的时间间隔，发现环路后及时关闭端口，并设定恢复检测。以上措施能有效实现环路阻隔，最大程度减少环路对本网乃至异网产生的不良影响。

通过有效的环路阻隔，可以进一步降低两网互通专线的故障时间，提升专线端到端的保护质量。

3 性能比较

根据图2和图3建立测试环境。网络1为PTN网络，以ZTE 6500为核心节点和汇聚节点，以ZTE 6180为接入节点，中继带宽为10 GHz。网络2为CE网络，以H3C 9508为核心节点和汇聚节点，以H3C 5800为接入节点，中继带宽为10 GHz。

实验1：从用户端1到PTN网络再到CE网络，然后到用户端2建立专线，同时设置保护方式。首先设置专线网际直接互联方式，分别在PTN网内、CE网内、PTN核心节点与CE核心节点之间通过关闭端口的方式仿真故障，用网络测试仪测试故障恢复时间。实验使用10条专线，每条专线重复10次，取100次的恢复时间作为实验结果进行记录。然后，设置组合保护互通策略方式，用同样的方法仿真故障和记录实验结果。对以上实验结果进行比较，结果见表1。

表1 两种保护策略的性能比较 /ms

从实验结果可以看出，专线网际直接互联在发生故障时的保护切换时间大于组合保护互通策略，尤其是故障段落在两网之间时更为明显。究其原因，在于故障发生时，专线网际直接互联在两个网络切换协同时效率受到了影响。

实验2：分别以两种保护策略各建立100条专线，并通过网管进行监控。实验从7月开始持续到12月，每月统计在两种情况下的平均月故障历时，实验结果见图4。

图4 两种保护策略的每月故障历时比较

从实验结果可以看出，在两种保护策略下，专线的月度平均故障历时非常接近，对一般的客户所带来的感知影响几乎可以忽略。但是，也有一些客户对于网络的瞬断非常敏感，如金融类客户、航空航天应用等。对于这类有高质量要求的客户，应采用组合保护互通策略，以实现更快的故障保护切换，实现高质量的通信保障。

4 结 语

根据CE与PTN网络的特点，本文针对两网之间互通的专线进行了保护策略分析，在常用的专线网际直接互联方式的基础上，提出了组合保护互通策略。组合保护互通策略对CE与PTN网络的各种保护措施进行组合运用，并施以环路阻隔措施。实验分析表明，组合保护互通策略可以有效降低网络故障发生后的切换时间，有效提升专线端到端的保护性能。

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