PTN环网保护技术的发展方向

    PTN网络规模和带宽在不断增大，其承载的业务数量也在增加，而原有线性APS保护的一些不足也逐渐显露出来。如何让承载更可靠，环网保护技术成为众望所归，新一代的PTN环网保护技术在广东移动开始实验应用，其技术优势和显著效果成为大家关注的焦点，也成为PTN环网保护技术的新方向。

    随着无线侧分组业务的日益增多，PTN正逐步替代SDH成为新一代移动承载网，SDH的环形拓扑组网也被继承下来，成为PTN的主流组网形式。与之相应地，环网保护技术以其可靠、丰富的保护特性，多年来在PTN领域也一直为业内所追求。

    1、线性APS保护方式的不足

    PTN在中国移动已经商用4年多，现网保护方案采用最多的是线性APS 1:1/1+1技术。线性APS有两条独立通路，可以进行端到端的保护和倒换。作为一种端到端保护方式，线性APS以其规划配置简单、能满足电信级50ms倒换时间要求，很快得到了推广。但在实际应用中，也暴露了该技术的一些不足。

    APS路径需要提前规划，以确保工作和保护路径不能有重叠，否则在重叠段出现故障后，整个APS保护将失效。此工作大大增加了维护人员的负担。

    线性ASP保护不具备抗多点故障能力，如果工作和保护通道各有一处故障，APS保护将失效。

    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。
环网技术应运而生

    线性APS保护存在的上述不足，带来PTN运维人员在实际维护中的诸多困扰，现网迫切需要一种更为可靠、便捷、实用的保护方案，PTN环网技术正是在这样的背景下，应运而生。

    2.1、国内PTN环网技术标准进展

    环网技术最早起源于ITU-T 开发的T-MPLS标准。该标准中的G.8132 草案定义了T-MPLS环网wrapping保护技术，但在多环、标签分配机制等方面均未定义，标准很不完善。该草案已于2008年2月被ITU-T废除，其中就包括了MPLS-TP的环网标准，后续再也没有启动相关研究。

    2008年4月，ITU-T和IETF成立联合工作组（JWT），并由IETF主导开发MPLS-TP协议。截至目前，MPLS-TP协议体系中的环网标准尚未正式确定。

    而在国内，环网标准发展取得一定进展。2012年1月，CCSA完成《PTN总体技术要求》和《分组传送网（PTN）设备技术要求》规范定义，其中环网保护同时为《PTN总体技术要求》和《分组传送网（PTN）设备技术要求》定义的重要功能。

    3、规范定义的三种环网技术方案

    《分组传送网（PTN）设备技术要求》包括了3个环网方案，分别定义如下：

    无环方案（G.8132方案）：每条LSP在经过的每个环上各建立一个闭环的保护LSP。该方案没有利用环层业务标签，所有业务基于LSP转发、倒换。其本质上就是LSP的线性保护在环型拓扑上的应用。

    半环方案（只有保护路径配置环通道）：每个环配置一个保护通道，该方案需要全环业务标签相同。 出现故障后，所有业务都通过该保护通道承载。正常工作时基于业务通道转发，出现故障时基于环通道倒换，倒换后基于环通道转发。

    全环方案（工作和保护路径都配置环通道）：业务的转发和保护倒换均基于环通道。

    3.1、三种方案对比分析

    无环方案：

    该方案对资源消耗极大，需要的环标签数量与业务数量成正比，当业务数量多的时候，需要的标签也需相应增加，对资源消耗也相应增加。该方案基于G.8132，原理和APS保护方式类似，需要为业务配置工作和保护Tunnel。当Tunnel穿过多个环时，需要每个环为Tunnel配置一条保护通道。一层业务标签既要标识下环点，又要标识业务，且需要为每条业务单独配置保护，当业务量较大时，配置工作将会十分复杂。

    该方案与原有的LSP APS线性保护不能同时使用，从无环网保护向有环网保护的切换过程中，原有的LSP保护关系需删除重新配置，切换时网络存在较大安全隐患。

    半环方案：

    该方案的实现方式和MPLS标准定义有一定矛盾。该方案要求整环分配相同标签，但MPLS标准定义中每个设备标签分配是独立的，这样按照标准就无法保证环中两个节点分配相同的标签。

    该方案会引起整个网络的业务承载能力严重下降。按照MPLS标准定义，系统需要保证分配出去的每个标签值都有唯一确定的含义，即整个平台使用统一的标签资源。每台设备都有一定的标签空间，核心层、汇聚层设备标签空间大于接入层设备的标签空间。如果要求大标签空间设备和共环的小标签空间设备使用相同的标签，大标签空间设备就需要迁就小标签空间设备的标签容量，从而使整个网络的业务承载能力严重下降。

    全环方案:

    该方案特征为环和业务独立处理。上环和下环点处理Tunnel，中间节点不感知Tunnel，业务直接根据LSP标签转发。环通道标签独立于业务标签，它标识业务的下环点，内层LSP标签通知下环点如何处理和转发业务。设备分配的环网标签仅与环网节点数相关，与业务无关，由于节点数远小于业务数，因此可以大量节省设备资源，配置工作量也相应大量减少。

    该方案可与现网LSP APS线性保护相耦合，便于现网设备升级。全网方案增加了环LSP层，该层独立于Tunnel LSP、PW层之外。该全环方案可以与原有的Tunnel LSP APS/PW APS保护共存，用户可以根据需要在不删除原有LSP/PW保护的情况下增加环网保护，不影响原有配置。两种保护相互配合，更大程度提升了网络可靠性。

    从以上的理论分析不难看出，全环保护方案无论从MPLS标准满足度、配置复杂性、与现网APS保护技术耦合性等方面都要优于无环和半环方案。现阶段全环保护技术在中国移动的试商用正逐步展开，全环方案在东莞移动已经完成了现网验证。

    4、业界首个全环保护技术现网应用成果显著

    日前，广东东莞移动完成了业界第一个基于全环的环网保护方案现网应用，效果显著。

    该方案涵盖了现网的各种情况，包括单环、相切环、相交环等环网场景，以及环网保护+APS保护叠加场景，比如汇聚环+APS，接入环和汇聚环+APS、核心环和汇聚环+APS等，其中华为应用场景最全面，效果最好，其相交环应用场景为业界首次。在本次现网应用中，全环保护方案表现优异：E2E倒换时间最大为37ms，满足电信级50ms倒换需求；带宽利用率为50%，等效于APS保护的带宽利用率；关键节点掉电重启和链路故障回切0丢包。

    全环保护方案的优异表现，增强了广东移动对新一代环网保护技术的信心，事实证明全环的环网保护方案已完全满足现网应用需求。相对于G.8132技术，全环的环网保护方案在业务规划难度、配置维护效率、资源利用率等方面已全面领先。

    总结

    基于理论分析和现网应用情况可以看到，新一代环网保护方案能够切实的帮助运维人员实现降低业务规划难度、减少维护工作量，提高网络可靠性，已经具备了现网商用能力。

    在今后的中国移动PTN网络建设中，新一代环网保护方案具备高可靠、易部署、适配场景广泛等特点，必将成为中国移动PTN网络最基本的业务保护方式，实现现网PTN业务更稳定、更可靠的运行。<