接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試

接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試

接入網關上連傳輸承載網保護方案的研究與測試
Researching and Testing the Protection Scheme for the Access Gateway to Connect the Transmission Bearer Network
黃泉洲 陳宏標 沈步陽 王利村 吳飛
（中國電信股份有限公司廣州研究院 公網技術部）
摘要  針對目前軟交換的大規模建設及應用，接入網關（Access Gateway，以下簡稱AG）上連的傳輸承載網如何實現業務的保護是一個迫切需要研究的課題。本文對利用MSTP（Multi_Service Transport Platform，多業務傳送平臺）網絡實現AG上連承載網的保護方案進行了研究，深入分析了AG設備接入到承載網的保護方案、承載網本身的保護方案、匯聚承載網到上層設備的保護方案，進而提出了一套完整的端到端保護方案，并通過測試進行了驗證，結果表明方案具有很強的可行性。
關鍵詞  接入網關  AG  上連  MSTP  保護方案  研究
前言
 隨著NGN技術趨向成熟，以SoftSwitch為核心的軟交換體系具有提供多業務的能力，能滿足將來多業務融合的需要。AG設備位于軟交換網絡的接入層，主要作用是替代傳統PSTN網絡中的小型集團交換機、端局及遠端模塊擴容，或者新建用戶小區或者具有一定用戶規模商業大樓，為用戶提供語音、傳真、撥號上網等接入服務。因此，AG設備是軟交換網絡建設中的重要元素，必須充分保障其安全性。
 隨著AG設備在網絡中大量使用，為AG上連提供網絡保護、保障其安全性將成為網絡建設、維護的重要內容。從目前情況看，利用MSTP傳輸網構建AG設備上連的承載網是較好的旋轉，但如何建立一個從AG到SR（Service Router，業務路由器）的端到端保護網絡是目前承載網領域內迫切需要研究的課題。
理論研究
 AG上連傳輸承載網包括三個層次：AG設備接入到MSTP傳輸網、MSTP傳輸網內部、MSTP傳輸網連接到SR。
 為了實現端到端的保護網絡，必須逐個層次對網絡提供保護。網絡拓撲如圖1所示。
 圖1  AG上連傳輸承載網保護方案
 首先是AG設備雙端口一主一備上行、雙歸屬組網，它是實現端到端保護的基礎。
 其次是是AG設備接入到MSTP傳輸網之間的保護。AG上連采用主備用端口和網線可以實現AG設備到MSTP設備的完全保護，當主用端口/網線發生故障時，業務將倒換到備用端口和網線。
 然后是MSTP傳輸網內部的保護。MSTP傳輸網內部通過配置一主一備路由實現保護。當業務中斷時，有三種方式實現業務的保護：（1）傳輸網復用段保護倒換；（2）利用MSTP的LPT（Link Pass Tunnel，鏈路穿通通道）功能觸發主備路由倒換；（3）AG應用層檢測觸發主備路由倒換。
 三種保護方式具有不同的啟動條件：
當MSTP設備線路側檢測到LOS、LOF和MS-AIS告警、光纖中斷、B2誤碼過量時，復用段發生保護倒換。
當MSTP設備啟動LPT功能時，當上游以太網端口發生故障、光纖中斷、MSTP設備交叉連接發生故障或者內部VC故障時，下游MSTP設備的FE口(Fast Ethernet ，快速以太網口)就會關閉，與該FE口相連的AG設備FE口就會因為收不到信號而關閉，從而觸發AG將業務倒換到備用端口。
當AG設備具有應用層檢測觸發主備路由倒換功能時，只要業務有中斷就會使AG設備產生主備倒換。
 另外，三種保護方式啟動的先后順序不同，應用層檢測觸發主備倒換大約需時14s，動作最慢；其次是LPT功能，倒換時間大約需時7s，動作中等；復用段倒換時間小于50ms，動作最快。因此當發生復用段倒換時，其它兩種方式就不會發生，同理，當滿足復用段倒換條件而又啟用LPT功能時，應用層檢測觸發主備倒換就不會發生。
 最后是MSTP傳輸網連接到SR之間的保護。兩臺SR之間啟用VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗余協議)協議，它們之間直連端口啟用三層功能，VRRP包從一臺SR端口經過核心點MSTP設備的VB（Virtual Bridge，虛擬交換機），通過內部系統口到另外一個MSTP設備的VB，再到達另外一臺SR。當主用SR設備失效、FE口down以及其連接到核心匯聚MSTP設備的網線斷開，通過VRRP協議，備用SR此時變為主用，業務自動倒換到核心匯聚點MSTP之間的通路，再傳送到原來的備用SR上（此時已經變為主用交換機），實現核心點業務的保護，此保護方式并不影響承載層及接入層的保護。三種保護方式保護的對象不同，分工明確，各司其職，形成了一個有效的端到端的保護功能，從而保證業務能正常運行。
 從上述分析可以看出，此種方法除了在接入點網元A處有單點故障之外，其他部分可以實現全程的端到端的保護。若用戶需要更高級別的服務要求，有條件的地區可以把AG的兩條主備網線連接到同一設備的不同單板或連接到不同的MSTP設備,此種情況下可實現理想的全程端到端保護。
測試情況
 1、測試的網絡拓撲
 我們以華為METRO3000 MSTP設備為例作為AG上連承載網，網絡拓撲如下圖2所示，具體連接描述如下：
AG設備通過2個FE口（一主一備）分別連接至華為METRO3000(A)的以太網端口FE1、FE2；端口未啟用VLAN 功能。
四個METRO3000設備組成兩纖雙向復用段保護環，METRO3000(A)采用透傳，主用路由走METRO3000(A)－METRO3000(B)，從METRO3000(B)上連到三層交換機及路由器，到達SS設備，備用路由走METRO3000(A)－METRO3000(C)，業務走向見紅色虛線箭頭。METRO3000(B)和METRO3000(C)都采用二層交換，建立VB；METRO3000(B)和METRO3000(C)之間通過系統口建立連接；METRO3000(B)和METRO3000(C)的以太網端口FE1分別通過100M網線與三層交換機相連，兩臺三層交換機之間啟用VRRP。
 圖2 網絡拓撲圖
 2、測試結果
 我們對華為和中興兩廠家的AG上連方案進行組網，并且進行了各個層次的保護倒換測試，測試結果符合上述理論研究。具體測試結果如下：
 通過AG 設備PING SS設備，測試業務互通結果。華為AG設備軟件版本為PVMV100.R011.B02D078，測試結果如下：
 AG設備測試結果如下：
序號 操作 測試結果 備注說明
1 斷開AG上連主用業務網線 PING不丟包 

2 斷開網元A和B主用業務光纖 PING不通 環網未啟用復用段協議

3 斷開網元A和B主用業務光纖 PING不丟包 環網啟用復用段協議
4 斷開主用業務網元B到A單向光纖 PING不丟包 啟用單向網元A到B方向LPT功能，未啟用復用段協議
5 刪除C網元的到B網元的交叉連接 丟2個包，業務正常 業務一直走主用通道從A網元到B網元
6 斷開B網元與主用三層交換機網線 丟2個包，業務正常 啟用了VRRP協議
 通過AG設備下接的兩部電話互相撥打和AG設備PING SS，測試業務連通情況。我們對中興兩套版本2.0.1J和2.0.1K進行了測試，由于兩套版本測試結果一致，下面主要給出版本為2.0.1J的測試結果：
序號 操作 測試結果 說明
1 斷開AG上連主用業務網線 有4個丟包，時延為0，業務正常 當AG主板業務倒換到備板，時延為0，再將業務由備板倒換到主板時，時延為5ms
2 刪除B網元EFS板到A網元方向交叉連接 AG倒換到備板，業務正常 啟用了單向B到A方向LPT功能
3 刪除B網元EFS板到A網元方向交叉連接 業務正常倒換，倒換時間大約14秒 未啟用LPT功能，但中興AG設備具有應用層感知功能
4 斷開B網元到主用三層交換機網線 不影響業務，有5個丟包 啟用了VRRP協議
結論
 目前AG上連方式傾向于采用兩個端口上連的主備保護方式，通過上述的研究和測試驗證，能做到全程端到端的保護。不過為了節省網絡資源，提高MSTP網絡的利用率，也可以使用單端口上連的方法，使用一根網線連接到MSTP傳輸設備。目前AG設備均能支持此種方案。缺點是AG上連只有傳輸承載網的復用段保護，其他的情況比如網線、MSTP設備失效，交叉連接錯誤、單板失效均不能保護。

參考文獻：
肖萍萍 .SDH原理與技術［M］.北京：北京郵電大學出版社,2003.45~48.
中興軟交換網絡A200用戶接入網關雙上行鏈路保護方案探討[J]，電信科學，2005年11期
下一代網絡(NGN)規劃實例[J]，鐵道通信信號，2005年1期
下一代網絡(NGN)的核心技術——軟交換[J]，無線電工程， 2003年 10期

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