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摘 要 随着NGN、VOIP、IPTV、移动互联网等数据业务的开展，ALL IP已成电信业务发展的趋势，这一趋势给传送网带来了革命性的变革。如果说十几年前SDH向MSTP的转变还是一小步的话，IP化和宽带化则逼迫传送网向分组化迈出了一大步。为了适应这一变化，各大运营商正积极组建分组传送网，分组传送网业已成为电信建设的一个重点。文章对分组传送网主要的保护技术进行简要介绍并探讨网络的保护方案。
关键词 分组传送；保护技术；保护方案
中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0097-03
1 分组传送网保护技术简介
1.1 检测和度量类技术
1）BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）。
BFD是一种检测和度量类技术，用来快速监控、检测网络中连通、IP路由的转发情况，以保证节点之间能够快速侦测到通信故障，快速启动备用通道完成电信级保护倒换。BFD特点是：①Hello机制；②低负载、短侦测周期；③专注于故障快速检测；④任何通道上进行故障检测；⑤应用于各种媒介、任何协议层。
2）Ethernet OAM。链路级以太网OAM技术多应用于网络的PE设备—CE设备—用户设备之间（也叫最后一公里）的以太网物理链路，用于监测用户网络与运营商网络之间的链路状态，典型协议为EFM OAM（Ethernet in the First Mile OAM，最后一公里以太网OAM）协议。
网络级以太网OAM技术：主要用于在二层网络中检测链路连通性、以及故障发生时确定故障并定位，协议标准为CFM OAM（（Connectivity Fault Management，连接性故障管理）。
3）MPLS OAM。MPLS OAM主要用在LSP上，目前特指TE隧道。它可以对MPLS网络进行缺陷检测和缺陷纠正，MPLS OAM与保护倒换构件一起完成转发平面的检测功能，可以在缺陷发生后完成保护倒换，倒换时间小于50 ms，尽可能将故障所产生的影响减低。
4）MPLS-TP OAM。MPLS-TP OAM来源于TMPLS OAM，由SDH网络中的OAM电信级网络需求而来，具备层次化，端到端能力；分为TMS（段层），TMP（隧道），TMC（业务）三个层面独立具备互操作的OAM功能和层面。
1.2 保护倒换类技术
1）IP FRR。IP FRR（IP Fast ReRoute），即IP快速重路由技术，是一种利用由本地预先决定的修复路径对失效链路或路由器提供保护的技术。其如理如下：根据路由开销COST值建立主备路由，当R1检测到主路由所在链路故障时，不是立即进行路由信息的扩散而是先切换到备用路由进行转发，路由重新收敛完成后，R1再切换到最优的路由进行转发。
IP RAN基站Native IP接入场景、企业出口CE设备与运营商网络侧PE设备互联场景及其它小规模的IP网络场景，可考虑部署IP FRR技术来提供网络层面的可靠性保护。
2）VPN FRR。VPN FRR主要是解决CE双归PE的组网中（可引申为带反射器的组网配置）当远端PE发生故障时的业务快速收敛问题。通过在本端PE上根据路由的优先级预先生成主路由和备路由，当主路由发生故障时，立即将业务切换到备路由上。将业务的端到端收敛时间控制在毫秒级。
PE1从两个不同下一跳PE2和PE3学习到相同网段的私网路由，在PE1上形成L3VPN的FRR。
VPNFRR主要使用了VPN的私网路由快速切换技术，通过事先在远端PE中设置主备用转发项，并结合PE故障检测，在VPN路由收敛完成之前，先将VPN流量切换到备用路径上。
主要步骤如下：①故障快速检测；②修改转发平面，将流量切换到备用路径上去；③路由重新收敛；④重新收敛结束后，将流量再切换至最佳路径。
VPNFRR简单、可靠、部署方便，可实现隧道终结点故障时L3VPN业务的快速收敛。
在IP RAN、城域网、骨干网等通过MPLS L3VPN技术来承载业务的场景，建议部署MPLS L3 VPN FRR来提供业务层面的保护。
1.3 冗余保护类技术
1）LAG（Link Aggregation Group，链路聚合组）。链路聚合（Link Aggregation），也称为端口绑定，端口聚集或链路聚集。链路聚合是将多个端口聚合在一起形成一个汇聚组，以实现出/入负荷在各成员端口中的分担。从外面看起来，一个汇聚组好象就是一个端口。使用链路汇聚服务的上层实体把同一聚合组内多条物理链路规为一条逡辑链路。链路聚合在数据链路层上实现。
链路聚合的优点：①增加网络带宽，端口聚合可以将多个连接的端口捆绋成为一个逻辑连接，捆绋后的带宽是每个独立端口的带宽总和；②提高网络连接的可靠性。当一条链路故障，流量会自劢在剩下的链路间重新分配；③避免二层环路。
2）MC-LAG（Multi-chassis Link Aggregation Group，多机框链路聚合组）。LAG保护仅适用于点对点之间的链路进行保护，无法保护业务接入节点失效的情况。多机框LAG技术在LAG技术上做了改进，可实现多个业务接入节点与用户侧设备之间的LAG保护。
图3所示为MC-LAG的应用示例，在用户侧设备需要启用LACP协议，两个业务接入节点之間启用MC-LAG保护，使用非负荷分担方式来对两个节点进行主备保护，正常时业务走主用相连链路；当该业务接入节点或相应链路发生故障时，业务倒换到备用业务接入节点。对于用户设备而言，完全感知不到也无需感知其是否启用了MC-LAG或是LACP协议。从LAG保护改进到MC-LAG，不仅仅可实现链路级的冗余保护，还可以实现接入节点级别的保护。 3）LSP1：1隧道保护技术。LSP1：1是在分组网络中最常用的保护形式，在源宿节点不变的情况，用于保护外层标签。其原理是同时建立LSP主、备份隧道并下发到转发平面。一旦主隧道出现故障，业务可以迅速切换到备份隧道承载。通常启用MPLS OAM和BFD进行快速故障的检测。
4）PW redundancy。PW redundancy，即PW冗余，也被称为L2VPN FRR，是PW层面的OAM技术，该技术的宗旨，就是保证端到端业务的可靠。通过在PE节点配置主备关系的PW冗余保护组，结合其他OAM技术，实现端到端业务的可靠性保证。
在IP RAN、城域网等通过MPLS L2 VPN技术来承载业务的场景，建议部署PW redundancy来提供业务层面的保护。
5）VRRP（VirtualRouter RedundancyProtocol虛拟路由器冗余协议）。VRRP协议可提供一套检测和竞选机制，可以实现在多址访问局域网络中（比如以太网）的网关备份功能。VRRP协议主要通过对局域网中网关设备的备份，维持网络系统对接入主机设备服务运转的不间断性，也就是对接入主机设备的路由下一跳设备做备份。
2 保护方案的探讨
2.1 分组网业务承载
1）TDM/ATM业务。运营商的移动回传网中仍存在大量E1电路，IP化改造并未全部完成，这些业务应通过PWE3电路仿真方式承载；除此之外，大客户TDM专线、ATM专线等业务也应通过PWE3电路仿真方式承载。
2）分组类业务承载方式的选择。分组类业务包括移动回传分组业务、大客户L3VPN专线、以太网专线等。分组类业务可采用L2VPN方式或L3VPN方式承载，或两种方式的组合，如图6所示，不同类型的业务可采用其中的一种或多种。
2.2 保护方案的分析
根据承载方式的不同应灵活选取保护技术，一般来说：核心汇聚层应支持快速重路由机制；当采用伪线方式提供业务时，优选1：1LSP实现隧道层面的保护。可采用分段保护（MS-PW）或端到端保护（SS-PW）方式；当采用L3VPN+伪线方式提供业务时，应采用伪线冗余和VRRP提供L2/L3桥接点的双节点保护。
1）移动回传网络的保护方案。分组网最常见的应用是在移动回传网络，考虑到移动回传的业务类型（存在大量E1电路）和设备支持的情况（支持L3VPN的接入层设备较少），现阶段可选择接入层和汇聚层采用L2VPN承载，核心层采用L3VPN承载。保护方案如图7。
2）分层VPN保护方案。针对3G PS/LTE/大客户L3VPN专线等业务可采用分层VPN承载方式，保护方如图8。
参考文献
[1]黄晓庆，唐剑锋，徐荣编著.PTN-IP化分组传送[M].北京邮电大学出版社有限公司，2009.
[2]龚倩等主编.PTN规划建设与运维实践[M].人民邮电出版社，2010.
[3]彭磊.联通IP RAN部署专题培训[M].
关键词 分组传送；保护技术；保护方案
中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0097-03
1 分组传送网保护技术简介
1.1 检测和度量类技术
1）BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）。
BFD是一种检测和度量类技术，用来快速监控、检测网络中连通、IP路由的转发情况，以保证节点之间能够快速侦测到通信故障，快速启动备用通道完成电信级保护倒换。BFD特点是：①Hello机制；②低负载、短侦测周期；③专注于故障快速检测；④任何通道上进行故障检测；⑤应用于各种媒介、任何协议层。
2）Ethernet OAM。链路级以太网OAM技术多应用于网络的PE设备—CE设备—用户设备之间（也叫最后一公里）的以太网物理链路，用于监测用户网络与运营商网络之间的链路状态，典型协议为EFM OAM（Ethernet in the First Mile OAM，最后一公里以太网OAM）协议。
网络级以太网OAM技术：主要用于在二层网络中检测链路连通性、以及故障发生时确定故障并定位，协议标准为CFM OAM（（Connectivity Fault Management，连接性故障管理）。
3）MPLS OAM。MPLS OAM主要用在LSP上，目前特指TE隧道。它可以对MPLS网络进行缺陷检测和缺陷纠正，MPLS OAM与保护倒换构件一起完成转发平面的检测功能，可以在缺陷发生后完成保护倒换，倒换时间小于50 ms，尽可能将故障所产生的影响减低。
4）MPLS-TP OAM。MPLS-TP OAM来源于TMPLS OAM，由SDH网络中的OAM电信级网络需求而来，具备层次化，端到端能力；分为TMS（段层），TMP（隧道），TMC（业务）三个层面独立具备互操作的OAM功能和层面。
1.2 保护倒换类技术
1）IP FRR。IP FRR（IP Fast ReRoute），即IP快速重路由技术，是一种利用由本地预先决定的修复路径对失效链路或路由器提供保护的技术。其如理如下：根据路由开销COST值建立主备路由，当R1检测到主路由所在链路故障时，不是立即进行路由信息的扩散而是先切换到备用路由进行转发，路由重新收敛完成后，R1再切换到最优的路由进行转发。
IP RAN基站Native IP接入场景、企业出口CE设备与运营商网络侧PE设备互联场景及其它小规模的IP网络场景，可考虑部署IP FRR技术来提供网络层面的可靠性保护。
2）VPN FRR。VPN FRR主要是解决CE双归PE的组网中（可引申为带反射器的组网配置）当远端PE发生故障时的业务快速收敛问题。通过在本端PE上根据路由的优先级预先生成主路由和备路由，当主路由发生故障时，立即将业务切换到备路由上。将业务的端到端收敛时间控制在毫秒级。
PE1从两个不同下一跳PE2和PE3学习到相同网段的私网路由，在PE1上形成L3VPN的FRR。
VPNFRR主要使用了VPN的私网路由快速切换技术，通过事先在远端PE中设置主备用转发项，并结合PE故障检测，在VPN路由收敛完成之前，先将VPN流量切换到备用路径上。
主要步骤如下：①故障快速检测；②修改转发平面，将流量切换到备用路径上去；③路由重新收敛；④重新收敛结束后，将流量再切换至最佳路径。
VPNFRR简单、可靠、部署方便，可实现隧道终结点故障时L3VPN业务的快速收敛。
在IP RAN、城域网、骨干网等通过MPLS L3VPN技术来承载业务的场景，建议部署MPLS L3 VPN FRR来提供业务层面的保护。
1.3 冗余保护类技术
1）LAG（Link Aggregation Group，链路聚合组）。链路聚合（Link Aggregation），也称为端口绑定，端口聚集或链路聚集。链路聚合是将多个端口聚合在一起形成一个汇聚组，以实现出/入负荷在各成员端口中的分担。从外面看起来，一个汇聚组好象就是一个端口。使用链路汇聚服务的上层实体把同一聚合组内多条物理链路规为一条逡辑链路。链路聚合在数据链路层上实现。
链路聚合的优点：①增加网络带宽，端口聚合可以将多个连接的端口捆绋成为一个逻辑连接，捆绋后的带宽是每个独立端口的带宽总和；②提高网络连接的可靠性。当一条链路故障，流量会自劢在剩下的链路间重新分配；③避免二层环路。
2）MC-LAG（Multi-chassis Link Aggregation Group，多机框链路聚合组）。LAG保护仅适用于点对点之间的链路进行保护，无法保护业务接入节点失效的情况。多机框LAG技术在LAG技术上做了改进，可实现多个业务接入节点与用户侧设备之间的LAG保护。
图3所示为MC-LAG的应用示例，在用户侧设备需要启用LACP协议，两个业务接入节点之間启用MC-LAG保护，使用非负荷分担方式来对两个节点进行主备保护，正常时业务走主用相连链路；当该业务接入节点或相应链路发生故障时，业务倒换到备用业务接入节点。对于用户设备而言，完全感知不到也无需感知其是否启用了MC-LAG或是LACP协议。从LAG保护改进到MC-LAG，不仅仅可实现链路级的冗余保护，还可以实现接入节点级别的保护。 3）LSP1：1隧道保护技术。LSP1：1是在分组网络中最常用的保护形式，在源宿节点不变的情况，用于保护外层标签。其原理是同时建立LSP主、备份隧道并下发到转发平面。一旦主隧道出现故障，业务可以迅速切换到备份隧道承载。通常启用MPLS OAM和BFD进行快速故障的检测。
4）PW redundancy。PW redundancy，即PW冗余，也被称为L2VPN FRR，是PW层面的OAM技术，该技术的宗旨，就是保证端到端业务的可靠。通过在PE节点配置主备关系的PW冗余保护组，结合其他OAM技术，实现端到端业务的可靠性保证。
在IP RAN、城域网等通过MPLS L2 VPN技术来承载业务的场景，建议部署PW redundancy来提供业务层面的保护。
5）VRRP（VirtualRouter RedundancyProtocol虛拟路由器冗余协议）。VRRP协议可提供一套检测和竞选机制，可以实现在多址访问局域网络中（比如以太网）的网关备份功能。VRRP协议主要通过对局域网中网关设备的备份，维持网络系统对接入主机设备服务运转的不间断性，也就是对接入主机设备的路由下一跳设备做备份。
2 保护方案的探讨
2.1 分组网业务承载
1）TDM/ATM业务。运营商的移动回传网中仍存在大量E1电路，IP化改造并未全部完成，这些业务应通过PWE3电路仿真方式承载；除此之外，大客户TDM专线、ATM专线等业务也应通过PWE3电路仿真方式承载。
2）分组类业务承载方式的选择。分组类业务包括移动回传分组业务、大客户L3VPN专线、以太网专线等。分组类业务可采用L2VPN方式或L3VPN方式承载，或两种方式的组合，如图6所示，不同类型的业务可采用其中的一种或多种。
2.2 保护方案的分析
根据承载方式的不同应灵活选取保护技术，一般来说：核心汇聚层应支持快速重路由机制；当采用伪线方式提供业务时，优选1：1LSP实现隧道层面的保护。可采用分段保护（MS-PW）或端到端保护（SS-PW）方式；当采用L3VPN+伪线方式提供业务时，应采用伪线冗余和VRRP提供L2/L3桥接点的双节点保护。
1）移动回传网络的保护方案。分组网最常见的应用是在移动回传网络，考虑到移动回传的业务类型（存在大量E1电路）和设备支持的情况（支持L3VPN的接入层设备较少），现阶段可选择接入层和汇聚层采用L2VPN承载，核心层采用L3VPN承载。保护方案如图7。
2）分层VPN保护方案。针对3G PS/LTE/大客户L3VPN专线等业务可采用分层VPN承载方式，保护方如图8。
参考文献
[1]黄晓庆，唐剑锋，徐荣编著.PTN-IP化分组传送[M].北京邮电大学出版社有限公司，2009.
[2]龚倩等主编.PTN规划建设与运维实践[M].人民邮电出版社，2010.
[3]彭磊.联通IP RAN部署专题培训[M].