PTN组网的保护技术选择.docx

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1、PTN组网的保护技术选择.PTN结合了 SDH和传统以太网的优点，一方面它继承了 SDH传送网开销字节丰富的优点， 具有和SDH非常相似的分层模型，具备很强的网络OAM能力；另一方面，它又具备分组的内 核，能够实现高效的IP包交换和统计复用。PTN在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性 和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用 成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制 和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。1引言3G时代的高速上网、视频通话、手机电视、手机购物、

2、手机网游等新业务有两个共同 的特点：IP化和宽带化。具体分析这些业务的承载需求可以看到，大量基于分组的实时业 务对服务质量提出了很高的要求，同时业务类型多样化和业务质量要求差异化也越来越明 显。为了满足对各种电信业务的统一承载需求，必须将IP网络技术与传输网络技术进一步 融合，取长补短，PTN（Packet Transport Network，分组传送网）技术应运而生。PTN 结合了 SDH和传统以太网的优点，一方面它继承了 SDH传送网开销字节丰富的优点，具有和 SDH非常相似的分层模型（图1），具备很强的网络OAM能力；另一方面，它又具备分组的 内核，能够实现高效的IP包交换和统计复用。业

3、务祥荷TDM(HO-VCi蔓用段屋 MSLO-VCJ业务净荷 凰夫网-TDM, ATM在有丑疾介二主现对土特演乾岳才且畚/网壤与压 故障的艾瓣和!i悦能力可以是光雌gW蝶仆.例&T光纤r胃技甚垩无线等旧生段用（RSi顷大理SDH）匡-正椅送网诳花上用斗T点向凿息完笠生停遇由云三委诺主就时同由岳送同该珞的激裁和三拣卷的律，# *萱毙的更昼好年进行兰里武力以友网 SDH. OTH.泳蛇炙罢盐拒W空.虽方客户捷供才宣常由幅送向岌虫尊玉务卷耘土吏焦.寺莎一殳住籍悬的埋担 全裁栏焯直TK1磴踣悬溟戒羊蕴于MFLS色PWE3协议的怙线昙；PW?TMC通迪晨 PWI痢理财底 (Fiber C opper)尤

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5、标之一，为了提升网络的生存性，业内 设计了各种网络保护恢复方式，其中自愈保护是最常用的保护方式之一。所谓自愈是指在网 络发生故障（例如光纤断裂）时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内50ms）重新 建立传输路径，使业务自动恢复，而用户几乎感觉不到网络出了故障。PTN技术形成了一套完善的自愈保护策略，常用的几种保护技术及分类详见图2：/ I.控单元然藻价,设心保护 交换单兀111然备份1时钟史叶单兀11 I热备份J侦 电抑与M.扇单元1 + 1也备粉支路板K的TPS保执I.VISP1 护LAG保护1:1 L卯保护 线斗保护1 + 1 LSP 保坏向保护 Wrapping保护PTN网锥保护技木

6、2网边壕H遮保护V网结纹保V网济内部组网保图2 PTN保护技术分类图PTN网络的保护技术可分为设备级保护与网络级保护。设备级保护就是对PTN设备的核心单元配置1+1的热备份保护。核心层和汇聚层的PTN 设备下挂系统很多，一旦设备板卡故障对网络的影响面就非常广，因此在做设备配置时，设 备核心单元应严格按照1+1热备份配置；对于接入层的紧凑型PTN设备，设备厂家为了降低 网络投资，可能仅对电源模块做了 1+1热备份，主控、交换和时钟单元集成在一块板卡上， 不提供热备份，接入层设备做配置时可根据网络情况灵活选择是否采用紧凑型的设备。相 对于设备级保护，PTN网络级保护的技术复杂很多，根据保护技术的应

7、用范围不同，可以分 为网络边缘互连保护和网络内部组网保护。网络边缘互连保护是指PTN网络与其他网络互连 宜采用的保护技术，以提升网络互连的安全性；网络内部组网保护是指PTN网络内部的组网 保护技术，对于不同的网络层次，采取的保护技术和策略也有所差别。2.1网络边缘互连保护PTN网络的边缘互连保护技术主要有LAG保护、LMSP保护和TPS保护等，详见图3：图3 PTN网络边缘互连保护示意图LAG保护主要应用于PTN网络与RNC或路由器的互连，LMSP保护主要应用于PTN网络与SDH网络或BSC互连，TPS保护主要应用于PTN网络与有E1需求的基站或客户互连。（1）LAG保护LAG（Link Ag

8、gregation Group，链路聚合组）是指将一组相同速率的物理以太网接口 捆绑在一起作为一个逻辑接口（链路聚合组）来增加带宽，并提供链路保护的一种方法。链路聚合的优势在于增加链路带宽，提高链路可靠性一一当一条链路失效时，其他链路 将重新对业务进行分担；此外还可实现负载分担，流量分担到聚合组的各条链路上。在无线 基站回传业务网络承载中，LAG主要应用于核心PTN设备上联3G RNC设备时的以太网链路 配置，增强以太网链路的可靠性。具体实现方式见图4：图4负载分担LAG保护实现方式示意图以太网LAG保护又可以分为负载分担和非负载分担两种方式。在负载分担模式下，设置 链路聚合组后，设备会自动将

9、逻辑端口上的流量负载分担到组中的多个物理端口上。当其中一个物理端口发生故障时，故障端口上的流量会自动分担到其他物理端口上。当故障恢复后， 流量会重新分配，保证流量在汇聚的各端口之间的负载分担。在非负载分担模式下，聚合组只有一条成员链路有流量存在，其它链路则处于备份状态。 这实际上提供了一种“热备份”的机制，因为当聚合中的活动链路失效时，系统将从聚合组 中处于备份状态的链路中选出一条作为活动链路，以屏蔽链路失效。建议核心节点的PTN与RNC之间的所有GE链路均配置LAG保护，LAG保护可以设置跨 板的保护和板卡内不同端口的保护，如果LAG的主备端口配置在不同的板卡上，可靠性更高。 在设备投资充裕

10、的情况下，建议配置跨板的LAG保护。（2）LMSP 保护LMSP （Linear Multiplex Section Protection，线性复用段保护）是一种 SDH 端口间 的保护倒换技术，它通过SDH帧中复用段的开销K1/K2字节来完成倒换协议的交互。LMSP 主要应用于PTN网络与SDH网络互连时TDM电路的配置，利用LMSP保护提高TDM互连电路 的可靠性，类似的配置在传统SDH网络中已有广泛应用。与LAG保护一样，配置LMSP保护 时不建议使用一块多路光接口板上的不同光口组成1+1或者1:1保护组，否则在单板发生故 障时，无法实现保护。（3）TPS保护TPS （Tributary

11、 Protection Switching，支路保护倒换）是“电接口保护倒换”功能， 保护对象主要是E1等电接口业务，是设备提供的一种单板级保护功能，主要是通过在原有 设备上增加保护板位来实现对支路业务的1:N保护，从而提升网络安全性。TPS保护实现方 式详见图5：主控快（TPSW议控制岐块）图5 TPS保护倒换示意图（4）保护技术分析上述三种保护方式应用在不同的场景，相互之间并不冲突，具体在实际组网中的应用建 议如表1所示：表1网络边缘互连保护技术分析比较表区域下麒（机卧碘_ 电子下麒）（米）鼬导 频（dB）水平 度垂直密集城区65矿1矿（其中：机械 下倾角U5匚）3055-13-8普通城区

12、655 15 （其中：机械 下倾角If）2535-10-7郊区85铲73D103050-4-6农村85世产2。税5080-卜-62.2网络内部组网保护根据PTN网络的分层模型，网络保护方式可分为TMC层保护（PW保护）、TMP层保护（线 性1:1和1+1的LSP保护）、TMS层保护（Wrapping和Steering环网保护）。PW APS保护 配置数据量很大，难于管理，通常不建议大规模使用。Steering环网保护的倒换时间难以 保证在50ms以内，且支持的厂家较少，也不建议使用，因此本文重点探讨其他几种保护方 式。（1）双向1:1线性保护基于MPLS隧道的1:1保护倒换类型是双向倒换，即受

13、影响的和未受影响的连接方向均 倒换至保护路径。双向倒换需要自动保护倒换协议（APS）用于协调连接的两端，具体工作 方式为：业务从工作通道传送，当工作通道故障时倒换到保护通道，扩展APS协议通过保护 通道传送，相互传递协议状态和倒换状态，两端设备根据协议状态和倒换状态，进行业务倒 换。为避免单点失效，工作连接和保护连接应该走分离的路由，保护的操作类型应该是可返 回的。（2）单向1 + 1线性保护基于MPLS隧道的1 + 1保护倒换类型是单向倒换，即只有受到影响的连接方向倒换至保 护路径，两侧宿端选择器是独立的。具体工作方式为：业务在源端永久桥接到工作和保护连 接上，当工作通道故障时，业务接收端选

14、择保护通道接收业务，实现业务的倒换，业务是双 发选收。为避免单点失效，工作连接和保护连接应该走分离的路由，保护的操作类型可以是 非返回的，也可以是返回的。（3）Wrapping环网保护Wrapping环网保护的工作方式是当网络上节点检测到网络失效，故障侧相邻节点通过 APS协议向相邻节点发出倒换请求。当某个节点检测到失效或接收到倒换请求，转发至失效 节点的普通业务将被倒换至另远离失效节点方向。当网络失效或APS协议请求消失，业务将 返回至原来路径。（4）保护技术分析上述三种保护方式的技术比较如表2所示：表2网络内部组网保护方式技术比较表比蹒目LI LSP保护1 +1 LSP岸炉Wrapping

15、 保护倒换时间小于50ms小于50ms小于50ms带宽利用率保护带宽可用保护带宽不可用分散型业务利用率高实现复杂度需要APS协议相对简单需要APS协议保护实现方式端到端保护端到端保护分段保护线性保护可以配置端到端保护也可以配置分段保护，环网保护是分段保护。端到端保护 优势是减少业务调度层次，配置简单，扩容灵活，缺点是不能防止多点失效;分段保护可以 满足多点故障的保护要求，但配置和实现都相对复杂。环网保护属于段层保护，能够节省 LSP资源（节省50%）和配置工作量，且对于分散型业务资源利用率较高。考虑到3G基站回 传网络中，业务均为点到点的汇聚型结构，建议优先采用端到端的线性保护机制。从保护效果

16、上来看，1:1保护与1+1保护没有区别，但1:1保护方式有一半带宽是处于 空闲状态。未来PTN网络承载的数据业务占比会越来越大，部分数据业务对于保护的要求会 比较低，同时考虑到PTN本身的统计复用特性，可以充分利用这一半用于保护的带宽承载对 保护要求等级较低的业务，使带宽利用率达到最大化。因此在同样保护效果的前提下，1:1 保护方式可以利用保护通道来承载业务，将带宽拓展一倍，节约组网成本，建议在组网时优 先考虑1:1 LSP保护方式。2.3保护策略小结PTN组网保护策略与MSTP网络相比，最大变化是汇聚层不再采用环网保护方式，而是 选用线性端到端保护机制，有点类似SDH网络中的全程SNCP保护

17、。这种结构的优点非常明 显：减少业务调度层次，得到了网络扁平化的效果，减少了很多穿通节点，提高了路由管理 效率。同时，为了增强网络的安全性，避免单节点失效带来的业务丢失，接入层与汇聚层的 互连建议采用双节点保护组网方式。双节点组网方式在MSTP网络中已有大量应用，大大增 强了网络安全性，建议对于当前光缆资源还不具备双节点互连的接入环，应积极进行光缆路 由双节点改造。对于核心层PTN设备的保护，一端核心层PTN设备的业务可能需要送到分属不同机楼的 多个不同RNC，因此核心层需要具备业务调度功能。该调度功能有两种实现方式，一种方式 是通过核心层OTN网络波长资源来进行调度，主要适合调度业务量较大的

18、网络；另一种方式 是将核心层PTN设备组建成一个10GE调度环，环上节点两两之间均可能存在业务需求，业 务为分散方式，这有利于发挥环网保护的优势。因此在设备能够支持的情况下，可采用 Wrapping环网保护技术，利用该环的调度功能实现业务灵活调度。结束语综合分析来看，PTN保护技术沿袭了 SDH网络保护技术的成功经验，并根据自身特点提 出多项保护方式的补充，形成了一套适合PTN网络的完善保护技术和策略。在进行PTN网络 建设过程中，应恰当地使用这些保护技术和策略，才能发挥PTN网络的最大优势。当然，任何一项新技术的应用推广都是循序渐进的，在今后的PTN网络规划建设工作中 还需要不断总结经验，继续完善全网的保护机制和策略。