PTN设备Wrapping,Steering环网保护

1 引言近一年来，基于MPLS-TP的PTN技术已住中国移动的城域传送网从试点应用走向规模商用阶段。

PTN技术具有七大关键技术，即通用分组交换、多业务承载、面向连接的标签转发、网络扩展性、完善的OAM(Operations Administration Maintenance，运营管理维护)、丰富可靠的网络生存性、服务质量以及频率与时间同步技术，其中丰富可靠的网络生存性(网络保护技术)为网络运行维护和高质量业务传送提供了保证。

2 PTN保护机制概述在城域传送网的PTN网元之间连接，PTN网元与客户设备间连接，PTN网元部件出现单点或多点失效时，PTN网络启用冗余保护机制，提供快速愈合能力，实现业务保护。

PTN保护方式分为网络保护(网络一网络接口(NNI)的保护)、接入链路保护(用户—网络接口(UNI)的保护)和设备级保护3类。

如图1所示，网络保护包括线性保护和环网保护，线性保护又分为路径l+1／1：1线性保护、子网连接保护(SNCP)等，环网保护则分为单环保护、环相交保护、环相切保护等；接入链路保护包括以太网链路聚合(LAG)保护和链路1+1／1：1主备保护，链路线性1+1／1：1保护又分为以太网链路的1：1主备保护和STM-N链路的1+1／1：1 MSP保护，而双归保护是线性保护和接入链路保护的功能组合：设备级保护指网元内部关键板卡的冗余保护。

图1 PTN网络线性保护及接入链路保护示意图在PTN众多保护方式中，MPLS—TP的环网保护和双归保护尚未在IETF和ITU-T完成国际标准化，本文将重点对环网保护的实现机制进行探讨。

3 环网保护(1)单环保护PTN提供Wrapping(环同)和Steering(源操控)两种单环保护方式。

二者的主要差别是：当环r出现故障时，Wrappin9方式下，业务在与故障相邻的两侧节点进行环回；Steerin9方式下．业务在源宿节点进行反向(改变发送方向)。

基于MPLS-TP的PTN环网保护与弹性分组环(RPR)的Wrappin9和Steenn9保护的主要差异在于引入了工作路径和保护路径的标签分配机制，原G.8132规范的标签分配机制需进一步优化来简化环网保护标签的配置。

●WrappingWrapping是一种本地保护机制，它基于故障点两侧相邻节点的协调来实现业务流在这曲节点上的流量反向，从而完成保护倒换。

当发生故障时，无论是链路故障还是节点故障，其相邻节点均会知道业务流不能继续沿原路径传送，为了保证业务流顺利传送到故障点下游相邻节点，故障链路(或故障节点)上游相邻节点需要把从该故障链路经过的所有业务流反向从备用路径进行传送。

故障链路下游相邻节点检测到手用路径故障时，该节点知道业务流会因为主用接收路径损坏而倒换到备用接收路径上。

因此，该节点同样会执行倒换动作，从备用路径接收业务，再倒换到主用路径上，将业务流从主用路径上传出该点，传送到环的出口节点流出，具体参见图2。

图2 Wrapping保护标签分配示意图每一条工作路径都有一条与其方向相反的封闭环路作为保护路释，保护路径的标签分配必须和工作路径的标签分配相关联，以便业务流能够在工作路径和保护路径之间进行倒换，达到保护业务流的目的。

工作标签分配：A[W1]→B[W2]→C[W3]→D。

保护标签分配：A[P1]→F[P2]→E[P3]→D[P4]→C[P5]→B[P6]→A。

上作和保护标签的关联关系：[W1]<->[P6]，[W2]<->[P5]，[W3]<->[P4]。

当节点B和C之间发生故障时．B、C两点通过环网互发APS请求，节点B 发生倒换，将业务流标签南工作标签[W1]交换为保护标签[P6]，业务流沿环反向传送军节点C；节点C将业务流标签由保护标签[P4]交换为工作标签[W3]，业务流由节点C流至节点D，最终流出该环。

最终业务流路径及标签应用为：A[W1]→B→B[P6]→A[P1]→F[P2]→E[P3]→D[P4]→C[W3]→D。

Wrapping倒换需故障链路相邻两节点B和C进行协调，完成业务流的保护倒换。

节点失效可以等效为该失效节点两侧相邻链路同时失效。

●SteeringSteering方式下发生故障时，受故障影响的业务流的源宿节点会把业务流直接由工作路径倒换到相应的保护路径进行传送，具体参见图3。

图3 Steering标签分配及实现方式示意图工作标签分酣：A[W1]→B[W2]→C[W3]→D。

保护标签分配：A[P1]→F[P2]→E[P3]→D。

当节点B和C之间发生故障时，B、C两点通过环网互发APS请求，节点A 和D分析APS请求，并确定以节点A、D为源宿节点的业务流将受到该故障影响，于是节点A发生倒换，给业务流分配保护标签[P1]，使业务流沿着与工作路径相反的方向传送至节点D，最终流出环网。

最终业务流路径及标签应用为：A[P1]→F[P2]→E[P3]→D。

●Wrapping和Steering比较Wrapping与Steering比较参见表1。

表1 Wrapping和Steering比较(2)环相交保护在环相交保护方式中，两个环自多个相交节点，相交节点之间互为保护，由于单环保护方式Steering较Wrapping方式复杂，所以外相交保护中的每个环内仍选用Wrapping环网保护方式。

因此环相交保护可看作是两个采用Wrapping 环网保护方式单环的组合，出现故障时，仅触发故障所在环的Wrapping环网保护；无故障时，业务流路径为A→B→C→D→E，具体参见图4。

图4 环相交保护方式实现示意图节点A-B-C-G-H组成一个Wrapping保护环，下文简称为环1：上作标签分配：A[Wl]→B[W2]→C。

保护标签分配：A[P1]→H[P2]→G[P3]→C[P4]→B[P5]→A。

节点C-D-E-F-G之间配置Wrapping保护环，下文简称为环2：工作标签分配：C[W3]→D[W4]→E。

保护标签分配：C[P6]→G[P7]→F[P8]→E[P9]→D[Pl0]→C。

●环l上作路径出现故障当环l上作路径出现故障时，即节点A与C之间出现故障时，环1触发保护倒换，环2正常。

如图5所示，假设节点B和C之间发生故障时，B、C两点通过环网互发APS请求，节点B发生倒换，将业务流标签由工作标签[Wl]交换为保护标签[P5]，业务流沿环l反向传送至节点C；节点C将业务流标签由保护标签[P3]交换为工作标签[W3]，业务流由节点C流入环2，流经节点D后，由节点E 流出。

业务流最终路径及标签应用为：A[Wl]→B[P5]→A[P1]→H[P2]→G[P3]→C[W3]→D[W4]→E。

图5 环1工作路径出现故障环相交保护倒换示意图●环2工作路径出现故障当环2工作路径出现故障时，即节点C与E之间出现故障时，环2触发保护倒换，环l正常，具体参见图6。

假设节点C和D之问发生故障，C和D两点通过环网互发APS请求，节点C发生倒换，将业务流标签由工作标签[W2]交换为保护标签[P6]，业务流沿环2反向传送至节点D；节点D将业务流标签由保护标签[P9]交换为工作标签[W4]，流向节点E，最终由节点E流出。

业务流最终路径及标签应用为：A[W1]→B[W2]→C[P6]→G[P7]→F[P8]→E[P9]→D[W4]→E。

图6 环2工作路径出现故障环相交保护倒换示意图●环l与环2 工作路径同时出现故障环1与环2工作路径同时出现故障时，即节点A与C之间和节点C与E之间同时出现故障(节点C除外)时，两环均触发Wrapping保护倒换。

如图7所示，假设节点B与C之间和节点C与D之间同时出现故障，两环均建立Wrapping环网保护倒换。

在环1内，B、C两点通过环网互发APS请求，节点B发生倒换，将业务流标签由工作标签[W1]交换为保护标签[P5]，业务流沿环l反向传送至节点C；在环2内，C和D两点通过环网互发APS请求，节点 C发生倒换，将业务流标签由标签[P3]交换为保护标[P6]，业务流沿环2反向传送至节点D；节点D 将业务流标签由保护标签[P9]交换为工作标签[W4]，流向节点E，最终由节点E 流出。

业务流最终路径及标签应用为：A[W1]→B[P5]→A[P1]→H[P2]→G[P3]→C[P6]→G[P7]→F[P8]→E[P9]→D[W4]→E。

图7 环1与环2工作路径同时故障环相交保护倒换示意图●节点C掉电当节点C掉电时，相当于节点B与C之间的链路、节点C与D之间的链路和节点C与G之间的链路均出现故障，两环均触发Wrapping保护倒换，具体参见图8。

节点B和G和D检测到故障后，均发生倒换。

节点B将业务流标签由工作标签[W1]交换为保护标签[P5]，业务流沿环l反向传送至节点G；节点G将业务流标签由保护标签[P2]交换为保护标签[P7]，业务流沿环2反向流至节点D；节点D将业务流标签出保护标签[P9]交换为工作标签[W4]，业务流流至节点E，并由该点流出。

业务流最终路径及标签应用为：A[W1]→B[P5]→A[P1]→H[P2]→G[P7]→F[P8]→E[P9]→D[W4]→E。

图8 节点C掉电时环相交保护倒换示意图●环相切保护环相切保护可看作是两个Wrapping环网保护的组合，且两环之间只有一个相交节点。

相交节点没有保护，因此一旦相交节点出现故障，两环之间的业务就会中断，所以在实际应用中应尽量优先考虑环相交保护的应用。

4 环网保护与线性保护的比较目前，PTN网络的线性1：1LSP保护已在现网大量应用，PTN环网保护尚未应用，土要原因是G.8132国际标准尚未完成，一方面需进一步开发支持跨环保护功能，另一方面是现有标签分配机制较复杂，需采用标签堆栈、标签共享等机制来简化配置。

目前，中国移动正在组织PTN厂家讨论完善环网保护机制，待标准化工作完成后．可在业务量较大的城域传送网试点应用PTN环网保护，以此来弥补线性保护的不足。

首先，线性保护主要针对点到点业务进行端到端保护，所有需保护的工作LSP均应配置保护LSP，为保证50ms倒换时间，工作和保护LSP上均运行3.33ms 或l0ms的CC／CV，对线路带宽的消耗较大，在PTN大量采用环形组网的现状下，没有充分利用环网资源。

环网保护只需配置一条所有业务共享的保护路径，降低了保护配置工作量，并且启用段层OAM的CC／CV，大量节约了0AM带宽，提高了网络带宽利用率。

其次，线性保护无法应对多重故障，在工作路径出现故障仍未恢复，业务倒换到保护路径后，一旦再次出现故障则无法实现保护。

而环网保护在多点失效情况下，仍可对业务进行有效保护。

如图9所示，链路CD出现故障，业务倒换后的路径为A→B→C→B→A→F→E→D；当该路径上再次出现故障时，如链路BC出现故障，环网仍可实现保护，业务路径变为A→B→A→F→E→D。