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1、PTN网络保护研究中国移动通信集团山东2011.7目 录1 背景情况12 技术方案22.1 MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP网络级保护22.2 MPLS OAM报文检测周期的设置52.3 MS-PW分段网络级保护72.4 环网保护92.5 RNC侧的LAG保护102.5.1 LAG概述102.5.2 核心节点的PTN设备与RNC之间的LAG保护规划112.6 RNC侧的双归保护122.6.1 双归保护技术概述122.6.2 以太专线的双归保护方案实现原理132.6.3 双归节点发生故障，152.6.4 双归节点AC 侧链路发生故障172.6.5 MC-PW APS 的工作
2、PW 发生故障，如图所示182.6.6 双归保护优缺点分析193 应用效果194 本省应用推广情况201 背景情况随着无线网络越来越庞大，用户带宽越来越高，网络数据流越来越丰富，用户对网络的体验要求越来越严格，因此运营商对TD无线网络的可靠性要求也越来越高，相应地对无线承载网的可靠性要求也越高，在网络出现故障时，为提高网络的可用性，对承载网提供保护成为必备的特性。PTN网络保护包括网络边缘保护、网络内保护、设备级保护三种。PTN城域网网络边缘保护包括LSMP 保护、LAG保护，MC-LAG保护，VRRP保护等。设备级保护包括：设备冗余保护，TPS保护等。网络级保护包括：MPLS TUNNEL
3、APS保护、MS-PW保护、环网保护等等。由于PTN承载网标准、成熟的保护机制不多，不同的设备供应商提供不同的保护机制，各有优劣。下面仅对成熟的保护机制进行阐述，每一类保护方式有多种选择，每一种保护方式有多种参数设置，以下通过对各种保护机制的阐述，结合PTN网络建设和维护实践，推荐出适合我们的保护方式和参数。2 技术方案2.1 MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP网络级保护MPLS TUNNEL APS( Automatic Protection Switching ) 是一种网络管道式保护机制，通过保护MPLS TUNNEL 来保护工作MPLS TUNNEL 上传送的业务，
4、在TUNNEL端PE设备上，通过周期性发送OAM报文检测工作TUNNEL是否故障，如果对端PE设备在3个检测周期内没有收到OAM检测报文，则认为工作TUNNEL故障，业务倒换到保护MPLS TUNNEL，同时通过保护通道传递APS协议通知对端协议状态和倒换状态，从而保护工作TUNNEL 上承载的业务。保护切换触发机制有物理层检测、链路层检测，包括光纤中断、信号劣化等，并且可配置OAM检测周期(如OAM检测周期为3.3ms)，用以满足端到端电信级50ms的倒换要求。PTN 设备支持1+1和1:1 的MPLS TUNNEL APS 保护。保护机制如下：MPLS APS 1+1 保护：图1 MPLS
5、 TUNNEL APS 11保护模型工作原理：MPLS APS 1+1 保护是业务进行双发选收，即，在发送端，业务同时在工作通道和保护通道上发送，在接收端选择工作通道接收业务，当工作通道故障的时候，从保护通道选收业务。MPLS TUNNEL 保护的APS（Automatic Protection Switch ） 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。MPLS APS 1：1 保护：图 2 MPLS TUNNEL APS 1：1保护模型工作原理：端到端T-MPLS 线性1:1保护是业务单发单收，即，在发送端，业务从工作通道发送，接收端从
6、工作通道接收，当工作通道故障的时候，业务倒换到保护通道上传送。 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。MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护的区别是MPLS TUNNEL APS 11是广播方式，MPLS TUNNEL APS 1：1是单播方式。MPLS TUNNEL APS 11方式，工作通道和保护通道都同时有流量，由于APS倒换协议报文需要在保护通道上传送，因此保护通道配置的带宽略大于工作通道；MPLS TUNNEL APS 1：1方式，只有工作通道上有流量，保护通道只有少量的APS协议。从上分析，MPLS
7、TUNNEL APS 11方式占用了保护通道的带宽，MPLS TUNNEL APS 1：1方式没有占用，它具有更好的带宽利用率，如果网络保护为MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护时，优先选用MPLS TUNNEL APS 1:1保护。MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护的优缺点：缺点：1) 端到端MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护容易出现工作通道和保护通道同路由的情况，会出现工作通道和保护通道同时出现，工作通道故障，保护通道也会同时故障，导致不能提供保护。2) 由于MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护是端
8、到端的保护，任何一点的故障将导致相关所有业务保护倒换（如几千个基站同时发生业务倒换），同时有上千条隧道或伪线发生倒换，网络影响范围较大，其保护性能也有待验证。优点：1) MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护方式标准成熟，各个设备供应商都支持这种标准，现网应用也证明这种方式可行。2) MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护是端到端的方式，规划配置简单，保护全面，非常高效，能满足电信级50ms倒换要求。MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护体制相对于别的保护体制标准成熟，主流的设备供应商都支持，并且互通，建议现阶段使用这种保护机制；由于
9、PTN网络仍在在发展和建设中，未来可能会存在优先级较高的基站回传业务与优先级较低的数据业务混传的场景。在该种场景下，1:1模式具有节省带宽的优势。因此目前优先采取1:1作为端到端的保护方式，在采用1：1保护方式时为备用路由预留100%的带宽，以方便后续配置修改。为避免工作通道和保护通道重路由不能为链路提供保护的情况，建议接入环和汇聚环互接时，通过“口字型”连接方式，工作通道和保护通道走不同的路径，这样可以避免单节点故障情况。如下图所示：图 3 Mpls TUNNEL APS 保护配置 2.2 MPLS OAM报文检测周期的设置 MPLS TUNNEL APS( Automatic Protec
10、tion Switching ) 是一种网络保护机制，通过保护MPLS TUNNEL 来保护工作MPLS TUNNEL 上传送的业务，在TUNNEL端设备上，通过周期性发送OAM报文检测工作TUNNEL是否故障，当工作MPLS TUNNEL 故障的时候，业务倒换到保护MPLS TUNNEL，从而保护工作TUNNEL 上承载的业务。当前OAM检测方式有两种： CV 检测和FFD 检测。CV 检测和FFD 检测的过程基本一致，其不同在于CV 检测发送CV 报文的频率固定为1帧/s 并且不可设置，而FFD 检测发送FFD 报文的频率是可以自行定义的。对于CV检测，由于CV OAM报文频率固定为1帧/
11、s,对端设备连续三个周期没有检测到CV OAM报文则认为LSP存在缺陷，引发倒换。当LSP真的存在缺陷时，至少需要3秒才能检测出来，远远不能达到电信级别的50ms倒换要求。因此在实际应用时，不使用CV检测方式。对于FFD检测，FFD OAM报文发送周期可以由用户设置，最短周期为3.3ms.如果设置为，可以在10ms内检测到LSP缺陷，触发倒换。能满足电信级别50ms的倒换需求。但设置检测周期为3.3ms,会消耗网络带宽，当网络LSP条数很大时，消耗网络带宽很严重，严重时会阻塞高优先级业务报文的正常承载（OAM协议报文优先级为最高优先级）。一个FFD OAM报文格式如下：图 4 FFD OAM报
12、文格式（44字节）一个FFD OAM报文长度为44字节，按常用的ETH链路MPLS封装来计算，则一个FFD OAM以太链路MPLS 报文封装长度是94字节。如下图：图 5 FFD OAM报文以太链路MPLS封装格式设配置周期为N（ms），则一条LSP在OAM报文上的带宽（Bandwith）开销是：Bandwih 1000（ms） N（ms） 94（字节） 8 1k bps配置FFD OAM检测周期为的条件下，每条LSP消耗的带宽是：；配置FFD OAM检测周期为10ms的条件下，每条LSP消耗的带宽是：；由于一条端到端业务需要配置正反方两条TUNNEL，配置保护的话也需要配置正反两条保护TUN
13、NEL，即PTN承载网络中承载的每台基站配置了LSP APS 1：1保护，工作TUNNEL和保护TUNNEL总共需要配置4条TUNNEL，假设PTN承载网承载了1K台基站，则OAM消耗的带宽：1. FFD OAM检测周期为3.3ms: 2. FFD OAM检测周期为10ms: OAM报文是协议报文，协议报文在PTN承载网中设置为最高优先级， OAM协议报文消耗的网络带宽很多，严重时甚至阻塞了正常业务报文，恶劣情况下甚至会阻塞OAM协议报文自己的传递，导致OAM报文的延迟，延长了倒换时间，达不到降低倒换时间的初衷。因此，在尽量满足电信级50ms的倒换要求的情况下，要将OAM检测周期设置得大一些。
14、实际应用表明，当网络设置为时，有时保护倒换时间不能达到50ms，设置10ms时，保护倒换周期能达到50ms内的倒换需求。 华为、中兴等主流设备供应商都建议FFD OAM报文检测周期为10ms，青岛移动现网应用中设置的也是10ms，并运行良好。因此，建议中国移动TDSCDMA PTN承载网络FFD检测周期设置为10ms。2.3 MS-PW分段网络级保护如所讲，MPLS TUNNEL APS 11/1:1线性LSP保护标准成熟，现网中有大量应用。但在这种方式下，汇聚层的光纤故障将导致接入层所有环上所有业务的保护倒换（如几千个基站同时发生业务倒换），同时有上千条隧道或伪线发生倒换，网络影响范围较大，
15、其保护性能也有待验证。纯粹的端到端T-MPLS 线性1+1/1:1保护也容易出现工作通道和保护通道同路由的情况，导致不能提供保护；还有，当工作路径和保护路径上同时出现断纤等故障时，业务没有传输路径，导致业务中断。因此需要对保护进行分层(或分段)，使得汇聚层和接入层的保护倒换都局限在各自层面内，不至于互相影响，并能容忍工作和保护路径上的多点故障，MS-PW实现了这种保护方式。下面对MS-PW保护机制进行论述。如下图，TUNNEL APS保护的多条TE TUNNEL承载的E2E MS-PW方案,方案如下：l 在PE1和S-PE之间、S-PE与PE2之间建立两条单域的TE TUNNEL，并在PE1和PE2之间配置E2E的MS-PW（下图中位于上方的红色线条和蓝色线条）l 保护方案如下：u 在PE1和S-PE之间、S-PE与PE2之间建立两条单域的TE TUNNEL，分别作为上述两条TE TUNNEL的保护TUNNEL（下图中位于下方的红色线条和蓝色线条）u PE1和S-PE之间的工作、保护TE TUNNEL配置TUNNEL APS 1:1， S-PE和PE2之间的工作、保护TE TUNNEL也配置TUNNEL APS 1:1，采用在两段分别进行保护倒换的方式进
