PTN網絡線性保護和環網保護對比簡析

朱家胡等

【摘要】 PTN網絡商用初期，主要采用線性保護實現業務在網絡內部的自動保護倒換，隨著PTN環網保護技術的發展成熟，線性保護不再是網絡內保護的唯一選擇。本文將從網絡可靠性、配置和維護便利性、資源利用率、適用網絡拓撲和網絡擴容能力等幾方面，對PTN線性保護和環網保護進行對比分析。

【關鍵字】 PTN 線性保護 環網保護一、概述

PTN網絡是基于分組交換、面向連接的多業務統一傳送技術，提供了“柔性”管道，更適應分組業務的突發性和統計復用，節省帶寬資源，同時支持傳統時分復用（TDM） 和異步傳輸模式（ATM）業務，是傳統“剛性”管道SDH技術的代替技術之一。

國內三大運營商中，中國移動是PTN技術主要倡導者，2009年中國移動開始PTN網絡商用，由于環網保護技術尚未形成標準，主要采用線性保護實現業務在網絡內的自動保護倒換。隨著網絡規模不斷擴大，故障場景逐漸增多，線性保護一些不足逐漸呈現出來。2012年，國內PTN環網保護技術得到了快速發展，并在廣東移動率先進行試驗應用。

二、PTN線性保護和環網保護簡介

目前，PTN網絡內保護技術主要包含線性保護和環網保護。PTN線性保護包含隧道線性1+1/1：1保護和偽線1+1/1：1保護，應用于業務源端和宿端具有兩條獨立路徑的場景，實現業務端到端的保護和倒換。

PTN環網保護技術借鑒SDH環網保護，結合分組網絡技術特征，在業務通道層以下抽象出獨立的邏輯環網保護層，即通過在隧道LSP和端口之間抽離出一個環網層次（Ring LSP），在該層上實現環網保護的功能，PTN環網邏輯層次結構如圖1所示。

PTN環網保護技術主要用于環形網絡拓撲，隧道承載在環網通道之上。當故障發生時，通過環網自動保護和切換，達到隧道不中斷的目的。

三、 兩種保護方式的對比

下面將對PTN網絡線性保護和環網保護在網絡可靠性、配置與維護工作量、網絡資源利用率、適用網絡拓撲和網絡擴容能力等方面進行對比分析。

3.1 網絡可靠性

目前，傳送網絡一般均采用“接入-匯聚-核心”三層網絡架構，PTN網絡也不例外，多點故障場景可分同層同側、同層異側、異層同側和異層異側四種場景。

在發生單點故障時，如果采用線性保護，工作通道故障，線性保護將業務倒換到保護通道承載，業務不中斷；如果采用環網保護，環網發生倒換自愈，對于環網承載的隧道而言，相當于環通道無故障，隧道及所承載業務不中斷。

在多點故障場景中，采用線性保護時，在發生同層異側、異層異側多點故障時，工作通道和保護通道同時中斷，業務發生中斷；同層同側和異層同側多點故障時，工作通道和保護通道只中斷一條，業務正常。采用環網保護時，只有在同層異側多點故障場景中，因環正、反向通道同時中斷，環網保護失效，業務發生中斷。而在同層同側、異層同側和異層異側多點故障時，只影響環網單向通道，環網發生倒換自愈，業務正常。因此，就網絡可靠性而言，環網保護高于線性保護。

3.2 配置與維護

采用線性保護的每條業務都需要單獨配置保護組，需要提前進行通道路徑規劃，防止主備用通道同路由，保護組數量與業務緊耦合。配置環網保護時，每個環配置一次環網保護，隧道承載在環網通道之上，環網數量只與物理環有關，與業務量無直接關系。

采用線性保護時，一旦發生網絡故障，經過故障點的所有線性保護出現告警，告警數量與故障點穿通業務量成正比，往往達到幾十條至上千條告警，給維護工作帶來巨大困擾。采用環網保護時，故障點一般只影響個別環網，環網產生告警量僅為幾個至十幾個，告警數量遠遠小于線性保護。

3.3 資源利用率

線性保護的工作通道和保護通道均需要配置帶寬，帶寬利用率為50%。環網保護則需要在環上預留倒換冗余通道，帶寬利用率同樣為50%；每個保護組、保護環都需要啟用OAM，實現路徑檢測。一般線性OAM帶寬為0.2424M，環網OAM帶寬為0.252M。若采用線性保護，全網OAM占用帶寬為0.2424M*業務數量；若采用環網保護，需要占用帶寬為0.252M*環網數量。一個運營商的中型PTN網絡（PTN設備總數量約2500至4000），PTN網絡業務數量達數萬條，而環網數量只有幾百個，因此環網保護OAM占用總帶寬遠遠小于線性保護，更加節省帶寬資源。

3.4 適用網絡拓撲及網絡擴容能力

線性保護可用于任何具有兩條路徑的網絡拓撲結構，實現業務端到端保護倒換，網絡加減點簡單；而環網保護只針對環形拓撲結構，環與環之間結構比較復雜時，進行相交點增減等操作時，操作比較復雜。

目前，設備廠家通過不斷優化環網操作工具，環網保護和線性保護在操作復雜度方面的差距已經越來越小。

四、總結

線性保護伴隨PTN技術與生俱來，在現網得到了大量的應用。但因其不具備抵抗多點故障，配置工作量大，一旦出現故障產生大量告警，給故障定位和處理都帶來不少壓力。環網保護技術幾經波折，最終在國內得到快速發展，技術成熟度越來越高，配套維護工具也日趨完善，其網絡可靠性、配置和維護便利性、帶寬利用率等方面均優于線性保護，對于新建網絡，環網保護更具優勢。

對于中國移動等運營商現有PTN網絡，基本沿用了SDH網絡環形結構。針對網絡拓撲而言，接入層、匯聚層基本為簡單單環結構，部署環網保護容易。但一些核心層網絡結構比較復雜，部署環網保護之前，必須對網絡結構和業務進行優化調整，部署難度比較大。此時，可先采取線性保護疊加環網保護的方式，在接入層、匯聚層部署環網保護，同時保留業務線性保護，達到抵抗多點故障的目的。后續根據實際情況，逐漸推動核心層環網保護部署。