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接入網(wǎng)關(guān)上連傳輸承載網(wǎng)保護(hù)方案的研究與測(cè)試
接入網(wǎng)關(guān)上連傳輸承載網(wǎng)保護(hù)方案的研究與測(cè)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(yáng) 王利村 吳飛
（中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院 公網(wǎng)技術(shù)部）
摘要 針對(duì)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(jiǎn)稱(chēng)AG）上連的傳輸承載網(wǎng)如何實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的保護(hù)是一個(gè)迫切需要研究的課題。本文對(duì)利用MSTP（Multi_Service Transport Platform，多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)AG上連承載網(wǎng)的保護(hù)方案進(jìn)行了研究，深入分析了AG設(shè)備接入到承載網(wǎng)的保護(hù)方案、承載網(wǎng)本身的保護(hù)方案、匯聚承載網(wǎng)到上層設(shè)備的保護(hù)方案，進(jìn)而提出了一套完整的端到端保護(hù)方案，并通過(guò)測(cè)試進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明方案具有很強(qiáng)的可行性。
關(guān)鍵詞 接入網(wǎng)關(guān) AG 上連 MSTP 保護(hù)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(lái)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(tuán)交換機(jī)、端局及遠(yuǎn)端模塊擴(kuò)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(yǔ)音、傳真、撥號(hào)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(hù)、保障其安全性將成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、維護(hù)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(gè)從AG到SR（Service Router，業(yè)務(wù)路由器）的端到端保護(hù)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(gè)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(shí)現(xiàn)端到端的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，必須逐個(gè)層次對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。
圖1 AG上連傳輸承載網(wǎng)保護(hù)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(shí)現(xiàn)端到端保護(hù)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(hù)。AG上連采用主備用端口和網(wǎng)線可以實(shí)現(xiàn)AG設(shè)備到MSTP設(shè)備的完全保護(hù)，當(dāng)主用端口/網(wǎng)線發(fā)生故障時(shí)，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(hù)。MSTP傳輸網(wǎng)內(nèi)部通過(guò)配置一主一備路由實(shí)現(xiàn)保護(hù)。當(dāng)業(yè)務(wù)中斷時(shí)，有三種方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的保護(hù)：（1）傳輸網(wǎng)復(fù)用段保護(hù)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(cè)觸發(fā)主備路由倒換。
三種保護(hù)方式具有不同的啟動(dòng)條件：
當(dāng)MSTP設(shè)備線路側(cè)檢測(cè)到LOS、LOF和MS-AIS告警、光纖中斷、B2誤碼過(guò)量時(shí)，復(fù)用段發(fā)生保護(hù)倒換。
當(dāng)MSTP設(shè)備啟動(dòng)LPT功能時(shí)，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(shí)，下游MSTP設(shè)備的FE口(Fast Ethernet ，快速以太網(wǎng)口)就會(huì)關(guān)閉，與該FE口相連的AG設(shè)備FE口就會(huì)因?yàn)槭詹坏叫盘?hào)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(cè)觸發(fā)主備路由倒換功能時(shí)，只要業(yè)務(wù)有中斷就會(huì)使AG設(shè)備產(chǎn)生主備倒換。
另外，三種保護(hù)方式啟動(dòng)的先后順序不同，應(yīng)用層檢測(cè)觸發(fā)主備倒換大約需時(shí)14s，動(dòng)作最慢；其次是LPT功能，倒換時(shí)間大約需時(shí)7s，動(dòng)作中等；復(fù)用段倒換時(shí)間小于50ms，動(dòng)作最快。因此當(dāng)發(fā)生復(fù)用段倒換時(shí)，其它兩種方式就不會(huì)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(shí)，應(yīng)用層檢測(cè)觸發(fā)主備倒換就不會(huì)發(fā)生。
最后是MSTP傳輸網(wǎng)連接到SR之間的保護(hù)。兩臺(tái)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(tái)SR端口經(jīng)過(guò)核心點(diǎn)MSTP設(shè)備的VB（Virtual Bridge，虛擬交換機(jī)），通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)口到另外一個(gè)MSTP設(shè)備的VB，再到達(dá)另外一臺(tái)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(kāi)，通過(guò)VRRP協(xié)議，備用SR此時(shí)變?yōu)橹饔�，業(yè)務(wù)自動(dòng)倒換到核心匯聚點(diǎn)MSTP之間的通路，再傳送到原來(lái)的備用SR上（此時(shí)已經(jīng)變?yōu)橹饔媒粨Q機(jī)），實(shí)現(xiàn)核心點(diǎn)業(yè)務(wù)的保護(hù)，此保護(hù)方式并不影響承載層及接入層的保護(hù)。三種保護(hù)方式保護(hù)的對(duì)象不同，分工明確，各司其職，形成了一個(gè)有效的端到端的保護(hù)功能，從而保證業(yè)務(wù)能正常運(yùn)行。
從上述分析可以看出，此種方法除了在接入點(diǎn)網(wǎng)元A處有單點(diǎn)故障之外，其他部分可以實(shí)現(xiàn)全程的端到端的保護(hù)。若用戶需要更高級(jí)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(shí)現(xiàn)理想的全程端到端保護(hù)。
測(cè)試情況
1、測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />
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?fù)淙缦聢D2所示，具體連接描述如下：
AG設(shè)備通過(guò)2個(gè)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(gè)METRO3000設(shè)備組成兩纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，METRO3000(A)采用透?jìng)�，主用路由走M(jìn)ETRO3000(A)－METRO3000(B)，從METRO3000(B)上連到三層交換機(jī)及路由器，到達(dá)SS設(shè)備，備用路由走M(jìn)ETRO3000(A)－METRO3000(C)，業(yè)務(wù)走向見(jiàn)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(guò)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(guò)100M網(wǎng)線與三層交換機(jī)相連，兩臺(tái)三層交換機(jī)之間啟用VRRP。
圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2、測(cè)試結(jié)果
我們對(duì)華為和中興兩廠家的AG上連方案進(jìn)行組網(wǎng)，并且進(jìn)行了各個(gè)層次的保護(hù)倒換測(cè)試，測(cè)試結(jié)果符合上述理論研究。具體測(cè)試結(jié)果如下：
通過(guò)AG 設(shè)備PING SS設(shè)備，測(cè)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(cè)試結(jié)果如下：
AG設(shè)備測(cè)試結(jié)果如下：
序號(hào) 操作 測(cè)試結(jié)果 備注說(shuō)明
1 斷開(kāi)AG上連主用業(yè)務(wù)網(wǎng)線 PING不丟包
2 斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(gè)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(kāi)B網(wǎng)元與主用三層交換機(jī)網(wǎng)線 丟2個(gè)包，業(yè)務(wù)正常 啟用了VRRP協(xié)議
通過(guò)AG設(shè)備下接的兩部電話互相撥打和AG設(shè)備PING SS，測(cè)試業(yè)務(wù)連通情況。我們對(duì)中興兩套版本2.0.1J和2.0.1K進(jìn)行了測(cè)試，由于兩套版本測(cè)試結(jié)果一致，下面主要給出版本為2.0.1J的測(cè)試結(jié)果：
序號(hào) 操作 測(cè)試結(jié)果 說(shuō)明
1 斷開(kāi)AG上連主用業(yè)務(wù)網(wǎng)線 有4個(gè)丟包，時(shí)延為0，業(yè)務(wù)正常 當(dāng)AG主板業(yè)務(wù)倒換到備板，時(shí)延為0，再將業(yè)務(wù)由備板倒換到主板時(shí)，時(shí)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(shí)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(kāi)B網(wǎng)元到主用三層交換機(jī)網(wǎng)線 不影響業(yè)務(wù)，有5個(gè)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(gè)端口上連的主備保護(hù)方式，通過(guò)上述的研究和測(cè)試驗(yàn)證，能做到全程端到端的保護(hù)。不過(guò)為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，提高M(jìn)STP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(diǎn)是AG上連只有傳輸承載網(wǎng)的復(fù)用段保護(hù)，其他的情況比如網(wǎng)線、MSTP設(shè)備失效，交叉連接錯(cuò)誤、單板失效均不能保護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
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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(hù)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(shí)例[J]，鐵道通信信號(hào)，2005年1期
下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的核心技術(shù)——軟交換[J]，無(wú)線電工程， 2003年 10期
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