PTN在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務提供，具有更低的總體使用成本（TCO），同時秉承光傳輸的傳統優勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網管、可擴展、較高的安全性等。

1引言

 3G時代的高速上網、視頻通話、手機電視、手機購物、手機網游等新業務有兩個共同的特點：IP化和寬帶化。具體分析這些業務的承載需求可以看到，大量基于分組的實時業務對服務質量提出了很高的要求，同時業務類型多樣化和業務質量要求差異化也越來越明顯。為了滿足對各種電信業務的統一承載需求，必須將IP網絡技術與傳輸網絡技術進一步融合，取長補短，PTN（Packet Transport Network，分組傳送網）技術應運而生。  PTN結合了SDH和傳統以太網的優點，一方面它繼承了SDH傳送網開銷字節豐富的優點，具有和SDH非常相似的分層模型（圖1），具備很強的網絡OAM能力；另一方面，它又具備分組的內核，能夠實現高效的IP包交換和統計復用。

圖1  PTN與SDH技術分層模型對比

 目前，中國移動集團已明確在3G基站回傳網絡中大規模采用PTN設備組網，PTN組網需要考慮的核心問題之一是保護技術。一方面PTN組網可以借鑒SDH組網的成功經驗，另一方面還需要引入IP網絡的優勢技術，以形成PTN獨特的網絡保護技術，充分發揮PTN技術的優勢。

2保護技術選擇

 網絡的生存性是衡量網絡質量是否優良的重要指標之一，為了提升網絡的生存性，業內設計了各種網絡保護恢復方式，其中自愈保護是最常用的保護方式之一。所謂自愈是指在網絡發生故障（例如光纖斷裂）時，無需人為干預，網絡自動地在極短的時間內（50ms）重新建立傳輸路徑，使業務自動恢復，而用戶幾乎感覺不到網絡出了故障。

 PTN技術形成了一套完善的自愈保護策略，常用的幾種保護技術及分類詳見圖2：

圖2  PTN保護技術分類圖

 PTN網絡的保護技術可分為設備級保護與網絡級保護。

 設備級保護就是對PTN設備的核心單元配置1+1的熱備份保護。核心層和匯聚層的PTN設備下掛系統很多，一旦設備板卡故障對網絡的影響面就非常廣，因此在做設備配置時，設備核心單元應嚴格按照1+1熱備份配置；對于接入層的緊湊型PTN設備，設備廠家為了降低網絡投資，可能僅對電源模塊做了1+1熱備份，主控、交換和時鐘單元集成在一塊板卡上，不提供熱備份，接入層設備做配置時可根據網絡情況靈活選擇是否采用緊湊型的設備。  相對于設備級保護，PTN網絡級保護的技術復雜很多，根據保護技術的應用范圍不同，可以分為網絡邊緣互連保護和網絡內部組網保護。網絡邊緣互連保護是指PTN網絡與其他網絡互連宜采用的保護技術，以提升網絡互連的安全性；網絡內部組網保護是指PTN網絡內部的組網保護技術，對于不同的網絡層次，采取的保護技術和策略也有所差別。  

2.1網絡邊緣互連保護

 PTN網絡的邊緣互連保護技術主要有LAG保護、LMSP保護和TPS保護等，詳見圖3：

圖3  PTN網絡邊緣互連保護示意圖

 LAG保護主要應用于PTN網絡與RNC或路由器的互連，LMSP保護主要應用于PTN網絡與SDH網絡或BSC互連，TPS保護主要應用于PTN網絡與有E1需求的基站或客戶互連。

（1）LAG保護

 LAG（Link Aggregation Group，鏈路聚合組）是指將—組相同速率的物理以太網接口捆綁在一起作為一個邏輯接口（鏈路聚合組）來增加帶寬，并提供鏈路保護的一種方法。

 鏈路聚合的優勢在于增加鏈路帶寬，提高鏈路可靠性——當一條鏈路失效時，其他鏈路將重新對業務進行分擔；此外還可實現負載分擔，流量分擔到聚合組的各條鏈路上。在無線基站回傳業務網絡承載中，LAG主要應用于核心PTN設備上聯3G RNC設備時的以太網鏈路配置，增強以太網鏈路的可靠性。具體實現方式見圖4：

圖4  負載分擔LAG保護實現方式示意圖

 以太網LAG保護又可以分為負載分擔和非負載分擔兩種方式。在負載分擔模式下，設置鏈路聚合組后，設備會自動將邏輯端口上的流量負載分擔到組中的多個物理端口上。當其中一個物理端口發生故障時，故障端口上的流量會自動分擔到其他物理端口上。當故障恢復后，流量會重新分配，保證流量在匯聚的各端口之間的負載分擔。

 在非負載分擔模式下，聚合組只有一條成員鏈路有流量存在，其它鏈路則處于備份狀態。這實際上提供了一種“熱備份”的機制，因為當聚合中的活動鏈路失效時，系統將從聚合組中處于備份狀態的鏈路中選出一條作為活動鏈路，以屏蔽鏈路失效。

 建議核心節點的PTN與RNC之間的所有GE鏈路均配置LAG保護，LAG保護可以設置跨板的保護和板卡內不同端口的保護，如果LAG的主備端口配置在不同的板卡上，可靠性更高。在設備投資充裕的情況下，建議配置跨板的LAG保護。

 （2）LMSP保護

LMSP（Linear Multiplex Section Protection，線性復用段保護）是一種SDH端口間的保護倒換技術，它通過SDH幀中復用段的開銷K1/K2字節來完成倒換協議的交互。LMSP主要應用于PTN網絡與SDH網絡互連時TDM電路的配置，利用LMSP保護提高TDM互連電路的可靠性，類似的配置在傳統SDH網絡中已有廣泛應用。與LAG保護一樣，配置LMSP保護時不建議使用一塊多路光接口板上的不同光口組成1+1或者1:1保護組，否則在單板發生故障時，無法實現保護。

 （3）TPS保護

 TPS（Tributary Protection Switching，支路保護倒換）是“電接口保護倒換”功能，保護對象主要是E1等電接口業務，是設備提供的一種單板級保護功能，主要是通過在原有設備上增加保護板位來實現對支路業務的1:N保護，從而提升網絡安全性。TPS保護實現方式詳見圖5：

圖5  TPS保護倒換示意圖'

 （4）保護技術分析

 上述三種保護方式應用在不同的場景，相互之間并不沖突，具體在實際組網中的應用建議如表1所示：

表1  網絡邊緣互連保護技術分析比較表

2.2網絡內部組網保護

 根據PTN網絡的分層模型，網絡保護方式可分為TMC層保護（PW保護）、TMP層保護（線性1:1和1+1的LSP保護）、TMS層保護（Wrapping和Steering環網保護）。PW APS保護配置數據量很大，難于管理，通常不建議大規模使用。Steering環網保護的倒換時間難以保證在50ms以內，且支持的廠家較少，也不建議使用，因此本文重點探討其他幾種保護方式。

（1）雙向1:1線性保護

 基于MPLS隧道的1:1保護倒換類型是雙向倒換，即受影響的和未受影響的連接方向均倒換至保護路徑。雙向倒換需要自動保護倒換協議（APS）用于協調連接的兩端，具體工作方式為：業務從工作通道傳送，當工作通道故障時倒換到保護通道，擴展APS協議通過保護通道傳送，相互傳遞協議狀態和倒換狀態，兩端設備根據協議狀態和倒換狀態，進行業務倒換。為避免單點失效，工作連接和保護連接應該走分離的路由，保護的操作類型應該是可返回的。

（2）單向1＋1線性保護

 基于MPLS隧道的1＋1保護倒換類型是單向倒換，即只有受到影響的連接方向倒換至保護路徑，兩側宿端選擇器是獨立的。具體工作方式為：業務在源端***橋接到工作和保護連接上，當工作通道故障時，業務接收端選擇保護通道接收業務，實現業務的倒換，業務是雙發選收。為避免單點失效，工作連接和保護連接應該走分離的路由，保護的操作類型可以是非返回的，也可以是返回的。

（3）Wrapping環網保護

 Wrapping環網保護的工作方式是當網絡上節點檢測到網絡失效，故障側相鄰節點通過APS協議向相鄰節點發出倒換請求。當某個節點檢測到失效或接收到倒換請求，轉發至失效節點的普通業務將被倒換至另遠離失效節點方向。當網絡失效或APS協議請求消失，業務將返回至原來路徑。

（4）保護技術分析

 上述三種保護方式的技術比較如表2所示：

表2  網絡內部組網保護方式技術比較表

 線性保護可以配置端到端保護也可以配置分段保護，環網保護是分段保護。端到端保護優勢是減少業務調度層次，配置簡單，擴容靈活，缺點是不能防止多點失效；分段保護可以滿足多點故障的保護要求，但配置和實現都相對復雜。環網保護屬于段層保護，能夠節省LSP資源（節省50%）和配置工作量，且對于分散型業務資源利用率較高。考慮到3G基站回傳網絡中，業務均為點到點的匯聚型結構，建議優先采用端到端的線性保護機制。

 從保護效果上來看，1:1保護與1+1保護沒有區別，但1:1保護方式有一半帶寬是處于空閑狀態。未來PTN網絡承載的數據業務占比會越來越大，部分數據業務對于保護的要求會比較低，同時考慮到PTN本身的統計復用特性，可以充分利用這一半用于保護的帶寬承載對保護要求等級較低的業務，使帶寬利用率達到***化。因此在同樣保護效果的前提下，1:1保護方式可以利用保護通道來承載業務，將帶寬拓展一倍，節約組網成本，建議在組網時優先考慮1:1 LSP保護方式。

2.3保護策略小結

 PTN組網保護策略與MSTP網絡相比，***變化是匯聚層不再采用環網保護方式，而是選用線性端到端保護機制，有點類似SDH網絡中的全程SNCP保護。這種結構的優點非常明顯：減少業務調度層次，得到了網絡扁平化的效果，減少了很多穿通節點，提高了路由管理效率。同時，為了增強網絡的安全性，避免單節點失效帶來的業務丟失，接入層與匯聚層的互連建議采用雙節點保護組網方式。雙節點組網方式在MSTP網絡中已有大量應用，大大增強了網絡安全性，建議對于當前光纜資源還不具備雙節點互連的接入環，應積極進行光纜路由雙節點改造。

 對于核心層PTN設備的保護，一端核心層PTN設備的業務可能需要送到分屬不同機樓的多個不同RNC，因此核心層需要具備業務調度功能。該調度功能有兩種實現方式，一種方式是通過核心層OTN網絡波長資源來進行調度，主要適合調度業務量較大的網絡；另一種方式是將核心層PTN設備組建成一個10GE調度環，環上節點兩兩之間均可能存在業務需求，業務為分散方式，這有利于發揮環網保護的優勢。因此在設備能夠支持的情況下，可采用Wrapping環網保護技術，利用該環的調度功能實現業務靈活調度。

結束語

 綜合分析來看，PTN保護技術沿襲了SDH網絡保護技術的成功經驗，并根據自身特點提出多項保護方式的補充，形成了一套適合PTN網絡的完善保護技術和策略。在進行PTN網絡建設過程中，應恰當地使用這些保護技術和策略，才能發揮PTN網絡的***優勢。

 當然，任何一項新技術的應用推廣都是循序漸進的，在今后的PTN網絡規劃建設工作中還需要不斷總結經驗，繼續完善全網的保護機制和策略。  

【編輯推薦】

1. 部門組網選無線 無線路由器如何選
2. 中國電信2011年PON招標關注FTTH組網
3. OTN+PTN組網 需充分考慮四大部署難題