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接入網(wǎng)關(guān)上連傳輸承載網(wǎng)保護方案的研究與測試
接入網(wǎng)關(guān)上連傳輸承載網(wǎng)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(biāo) 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(wǎng)技術(shù)部）
摘要 針對目前軟交換的大規(guī)模建設(shè)及應(yīng)用，接入網(wǎng)關(guān)（Access Gateway，以下簡稱AG）上連的傳輸承載網(wǎng)如何實現(xiàn)業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)傳送平臺）網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)AG上連承載網(wǎng)的保護方案進行了研究，深入分析了AG設(shè)備接入到承載網(wǎng)的保護方案、承載網(wǎng)本身的保護方案、匯聚承載網(wǎng)到上層設(shè)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(jié)果表明方案具有很強的可行性。
關(guān)鍵詞 接入網(wǎng)關(guān) AG 上連 MSTP 保護方案 研究
前言
隨著NGN技術(shù)趨向成熟，以SoftSwitch為核心的軟交換體系具有提供多業(yè)務(wù)的能力，能滿足將來多業(yè)務(wù)融合的需要。AG設(shè)備位于軟交換網(wǎng)絡(luò)的接入層，主要作用是替代傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)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(qū)或者具有一定用戶規(guī)模商業(yè)大樓，為用戶提供語音、傳真、撥號上網(wǎng)等接入服務(wù)。因此，AG設(shè)備是軟交換網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重要元素，必須充分保障其安全性。
隨著AG設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中大量使用，為AG上連提供網(wǎng)絡(luò)保護、保障其安全性將成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、維護的重要內(nèi)容。從目前情況看，利用MSTP傳輸網(wǎng)構(gòu)建AG設(shè)備上連的承載網(wǎng)是較好的旋轉(zhuǎn)，但如何建立一個從AG到SR（Service Router，業(yè)務(wù)路由器）的端到端保護網(wǎng)絡(luò)是目前承載網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)迫切需要研究的課題。
理論研究
AG上連傳輸承載網(wǎng)包括三個層次：AG設(shè)備接入到MSTP傳輸網(wǎng)、MSTP傳輸網(wǎng)內(nèi)部、MSTP傳輸網(wǎng)連接到SR。
為了實現(xiàn)端到端的保護網(wǎng)絡(luò)，必須逐個層次對網(wǎng)絡(luò)提供保護。網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1所示。
圖1 AG上連傳輸承載網(wǎng)保護方案
首先是AG設(shè)備雙端口一主一備上行、雙歸屬組網(wǎng)，它是實現(xiàn)端到端保護的基礎(chǔ)。
其次是是AG設(shè)備接入到MSTP傳輸網(wǎng)之間的保護。AG上連采用主備用端口和網(wǎng)線可以實現(xiàn)AG設(shè)備到MSTP設(shè)備的完全保護，當(dāng)主用端口/網(wǎng)線發(fā)生故障時，業(yè)務(wù)將倒換到備用端口和網(wǎng)線。
然后是MSTP傳輸網(wǎng)內(nèi)部的保護。MSTP傳輸網(wǎng)內(nèi)部通過配置一主一備路由實現(xiàn)保護。當(dāng)業(yè)務(wù)中斷時，有三種方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)的保護：（1）傳輸網(wǎng)復(fù)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(fā)主備路由倒換；（3）AG應(yīng)用層檢測觸發(fā)主備路由倒換。
三種保護方式具有不同的啟動條件：
當(dāng)MSTP設(shè)備線路側(cè)檢測到LOS、LOF和MS-AIS告警、光纖中斷、B2誤碼過量時，復(fù)用段發(fā)生保護倒換。
當(dāng)MSTP設(shè)備啟動LPT功能時，當(dāng)上游以太網(wǎng)端口發(fā)生故障、光纖中斷、MSTP設(shè)備交叉連接發(fā)生故障或者內(nèi)部VC故障時，下游MSTP設(shè)備的FE口(Fast Ethernet ，快速以太網(wǎng)口)就會關(guān)閉，與該FE口相連的AG設(shè)備FE口就會因為收不到信號而關(guān)閉，從而觸發(fā)AG將業(yè)務(wù)倒換到備用端口。
當(dāng)AG設(shè)備具有應(yīng)用層檢測觸發(fā)主備路由倒換功能時，只要業(yè)務(wù)有中斷就會使AG設(shè)備產(chǎn)生主備倒換。
另外，三種保護方式啟動的先后順序不同，應(yīng)用層檢測觸發(fā)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(fù)用段倒換時間小于50ms，動作最快。因此當(dāng)發(fā)生復(fù)用段倒換時，其它兩種方式就不會發(fā)生，同理，當(dāng)滿足復(fù)用段倒換條件而又啟用LPT功能時，應(yīng)用層檢測觸發(fā)主備倒換就不會發(fā)生。
最后是MSTP傳輸網(wǎng)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(xié)議)協(xié)議，它們之間直連端口啟用三層功能，VRRP包從一臺SR端口經(jīng)過核心點MSTP設(shè)備的VB（Virtual Bridge，虛擬交換機），通過內(nèi)部系統(tǒng)口到另外一個MSTP設(shè)備的VB，再到達另外一臺SR。當(dāng)主用SR設(shè)備失效、FE口down以及其連接到核心匯聚MSTP設(shè)備的網(wǎng)線斷開，通過VRRP協(xié)議，備用SR此時變?yōu)橹饔�，業(yè)務(wù)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(jīng)變?yōu)橹饔媒粨Q機），實現(xiàn)核心點業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)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(wǎng)元A處有單點故障之外，其他部分可以實現(xiàn)全程的端到端的保護。若用戶需要更高級別的服務(wù)要求，有條件的地區(qū)可以把AG的兩條主備網(wǎng)線連接到同一設(shè)備的不同單板或連接到不同的MSTP設(shè)備,此種情況下可實現(xiàn)理想的全程端到端保護。
測試情況
1、測試的網(wǎng)絡(luò)拓撲
我們以華為METRO3000 MSTP設(shè)備為例作為AG上連承載網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓撲如下圖2所示，具體連接描述如下：
AG設(shè)備通過2個FE口（一主一備）分別連接至華為METRO3000(A)的以太網(wǎng)端口FE1、FE2；端口未啟用VLAN 功能。
四個METRO3000設(shè)備組成兩纖雙向復(fù)用段保護環(huán)，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(shè)備，備用路由走METRO3000(A)－METRO3000(C)，業(yè)務(wù)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(tǒng)口建立連接；METRO3000(B)和METRO3000(C)的以太網(wǎng)端口FE1分別通過100M網(wǎng)線與三層交換機相連，兩臺三層交換機之間啟用VRRP。
圖2 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
2、測試結(jié)果
我們對華為和中興兩廠家的AG上連方案進行組網(wǎng)，并且進行了各個層次的保護倒換測試，測試結(jié)果符合上述理論研究。具體測試結(jié)果如下：
通過AG 設(shè)備PING SS設(shè)備，測試業(yè)務(wù)互通結(jié)果。華為AG設(shè)備軟件版本為PVMV100.R011.B02D078，測試結(jié)果如下：
AG設(shè)備測試結(jié)果如下：
序號 操作 測試結(jié)果 備注說明
1 斷開AG上連主用業(yè)務(wù)網(wǎng)線 PING不丟包
2 斷開網(wǎng)元A和B主用業(yè)務(wù)光纖 PING不通 環(huán)網(wǎng)未啟用復(fù)用段協(xié)議
3 斷開網(wǎng)元A和B主用業(yè)務(wù)光纖 PING不丟包 環(huán)網(wǎng)啟用復(fù)用段協(xié)議
4 斷開主用業(yè)務(wù)網(wǎng)元B到A單向光纖 PING不丟包 啟用單向網(wǎng)元A到B方向LPT功能，未啟用復(fù)用段協(xié)議
5 刪除C網(wǎng)元的到B網(wǎng)元的交叉連接 丟2個包，業(yè)務(wù)正常 業(yè)務(wù)一直走主用通道從A網(wǎng)元到B網(wǎng)元
6 斷開B網(wǎng)元與主用三層交換機網(wǎng)線 丟2個包，業(yè)務(wù)正常 啟用了VRRP協(xié)議
通過AG設(shè)備下接的兩部電話互相撥打和AG設(shè)備PING SS，測試業(yè)務(wù)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(jié)果一致，下面主要給出版本為2.0.1J的測試結(jié)果：
序號 操作 測試結(jié)果 說明
1 斷開AG上連主用業(yè)務(wù)網(wǎng)線 有4個丟包，時延為0，業(yè)務(wù)正常 當(dāng)AG主板業(yè)務(wù)倒換到備板，時延為0，再將業(yè)務(wù)由備板倒換到主板時，時延為5ms
2 刪除B網(wǎng)元EFS板到A網(wǎng)元方向交叉連接 AG倒換到備板，業(yè)務(wù)正常 啟用了單向B到A方向LPT功能
3 刪除B網(wǎng)元EFS板到A網(wǎng)元方向交叉連接 業(yè)務(wù)正常倒換，倒換時間大約14秒 未啟用LPT功能，但中興AG設(shè)備具有應(yīng)用層感知功能
4 斷開B網(wǎng)元到主用三層交換機網(wǎng)線 不影響業(yè)務(wù)，有5個丟包 啟用了VRRP協(xié)議
結(jié)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(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，提高MSTP網(wǎng)絡(luò)的利用率，也可以使用單端口上連的方法，使用一根網(wǎng)線連接到MSTP傳輸設(shè)備。目前AG設(shè)備均能支持此種方案。缺點是AG上連只有傳輸承載網(wǎng)的復(fù)用段保護，其他的情況比如網(wǎng)線、MSTP設(shè)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(shù)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社,2003.45~48.
中興軟交換網(wǎng)絡(luò)A200用戶接入網(wǎng)關(guān)雙上行鏈路保護方案探討[J]，電信科學(xué)，2005年11期
下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)規(guī)劃實例[J]，鐵道通信信號，2005年1期
下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的核心技術(shù)——軟交換[J]，無線電工程， 2003年 10期
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