城域PTN環網保護部署研究

摘要：PTN網絡主要采用的是線性保護，當接入層和匯聚層同時發生光纜中斷或節點失效等故障時，業務將會受到影響。PTN環網保護技術正是為解決此種保護缺陷而產生，本文就PTN環網保護在2G/3GPTN網絡的應用做了分析和總結，并對環網保護在LTE網絡的應用提出規劃和解決方案。

關鍵詞：PTN；環網保護 ；LTE

1 PTN環網部署背景

近幾年來，隨著PTN網絡規模迅速發展，網絡結構日趨復雜，且越來越多的業務承載其上，如何更好的保障業務安全日益凸顯出來。

PTN網絡主要采用的是線性保護（TUNNEL APS和PW APS保護），當接入層和匯聚層同時發生光纜中斷或節點失效等故障時，業務將會受到影響。

河北移動PTN城域網采用的保護形式為：2G/3G為二層網絡，采用TUNNEL APS保護，PW無保護，路由為接入層到核心局端到端；對于LTE網絡，在二層部分采用MC-PW APS保護，TUNNEL無保護，路由為接入層到L2＼L3端到端。以上兩種保護形式均為線性保護，當主用路由和備用路由同時中斷時，業務會中斷。

為了提升PTN網絡結構的安全，保定移動公司在現網進行了端到端環網部署試點工作，最大程度保障環網多點失效時業務不受影響。

2 PTN環網保護原理簡介

環網保護相對于傳統的鏈路APS保護來說，使得網絡結構更加類似與現在的SDH網絡，結構更清晰，對多點失效的情況能提供更優的保護能力。

（1）環網保護技術標準。

目前環網保護技術主要有G8132標準、 CCSA PTN環網保護兩種標準，技術對比如下：

CCSA PTN環網標準，采用了獨立環層保護開銷，使環網保護與業務分離，配置環網保護功能與配置LSP/PW獨立，可以靈活組合。

a.業務零耦合：采用鏈路級保護，與業務零耦合，基于環進行保護倒換，與業務無關。 保護與業務獨立配置，與業務數量多少無關，維護簡便。 環網保護可與LSP/PW保護獨立，靈活組合。

b.高可靠和低占用：基于硬件實現保護倒換，可靠性高，倒換速度快。 標簽資源占用少，資源占用低。

c.SDH-like：與SDH環網保護類似，繼承MSTP網絡環網維護風格，便于理解。

d.強化故障定位 ：通過增強的環網Ping/Tracerouter，準確定位故障位置。環網每段都運行OAM和環APS，任何段/節點出現故障都會有相應告警上報。

（2）PTN環網保護特征。

a.通過環網保護形成核心、匯聚、接入全網保護方案。

b.所有業務基于環進行保護，配置簡單，保護倒換快速。

c.能夠隔離故障，當某處故障，只在單環內倒換，不會影響其它環。

d.能解決某些LSP線性保護不能有效保護的場景，如：多處故障時的保護倒換。

e.MPLS 環網保護提供單環、多環業務保護功能。

（3）PTN環網保護技術原理。

a.環網為獨立的邏輯層次，易于管理；

b.環網中間節點看不到業務，節省設備資源，簡化業務配置；

c.基于環網進行倒換，倒換速度快。

配置完環網保護后，環網內部會自動創建4條環網隧道，分別為順時針工作環RCW、順時針保護環RCP、逆時針工作環RAW、逆時針保護環RAP，正常情況下，所有的LSP TUNNEL都運行在順時針工作環RCW或逆時針工作環RAW隧道；當環網發生倒換時，業務走到發生故障的網元，發現故障，啟動倒換，業務切換到反方向保護的環隧道，沿著這條隧道走到故障網元的對端網元，再切換到工作通道（RAW或者RCW），再繼續往前走到下環點，從而完成環網保護倒換。

MPLS環網保護相比線性APS保護的優勢：

a.MPLS環網保護可以節約50%的Tunnel隧道資源。傳統的線性保護要求用戶為每個工作隧道配置相應的保護隧道（每個保護組需要兩條Tunnel）。而環網保方案僅需要用戶指定業務的工作環通道（無需配置保護隧道）。

b.MPLS環網保護可以降低對OAM/APS資源的消耗。線性保護要求工作/保護Tunnel隧道各配置一個OAM實例，同時每個保護組還需要配置一個APS實例。業務越多，線性保護組越多，消耗的狀態機已經占用的鏈路帶寬都非常大。環網保護僅要求兩個相鄰節點間配置一對 OAM實例，一個環網APS實例，與業務數量無關。

（4）環網保護帶寬分析。

業務需要在經過的路徑上預留帶寬，例如，環的東向端口的帶寬是100M，且在該端口上只配置1個環，則環網帶寬最多能配置為100M（東向工作出和東向保護出各50M），也就是說：實際業務帶寬最大為50M。

可保證帶寬（CIR）：上環tunnel CIR之和<環網帶寬CIR；環網帶寬CIR之和<端口帶寬。例如：環帶寬為100M，則東向和西向帶寬分別為50M，假如每條tunnel的帶寬為10M，那么東向接口上最多能綁定5條tunnel；西向同理。

峰值帶寬（PIR）：上環tunnel PIR最大值<環網帶寬PIR；環網帶寬PIR<端口帶寬。

（5）環網疊加APS1：1帶寬利用分析。

規劃業務時，將工作Tunnel和保護Tunnel規劃在環上相反的方向，且在環上不經過共同段。 由于反向的光纖上為工作Tunnel預留足夠的帶寬（保護Tunnel與工作Tunnel帶寬相等），Tunnel APS倒換時，保護Tunnel占用反向光纖為工作通道預留的帶寬。 因此，保護Tunnel無需計算占用的環網帶寬，帶寬利用率為1/2。

參考文獻：

[1]“PTN LTE移動承載解決方案介紹”華為技術有限公司.

[2]“PTN LTE承載保護介紹”華為技術有限公司.

[3]“PTN環網保護介紹”華為技術有限公司.

作者簡介：劉薇（1981- ），女，河北保定人，工程師，研究方向：光網絡通信。