接入网关上连传输承载网保护方案的研究与测试

接入网关上连传输承载网保护方案的研究与测试

接入网关上连传输承载网保护方案的研究与测试
Researching and Testing the Protection Scheme for the Access Gateway to Connect the Transmission Bearer Network
黄泉洲 陈宏标 沈步阳 王利村 吴飞
（中国电信股份有限公司广州研究院 公网技术部）
摘要  针对目前软交换的大规模建设及应用，接入网关（Access Gateway，以下简称AG）上连的传输承载网如何实现业务的保护是一个迫切需要研究的课题。本文对利用MSTP（Multi_Service Transport Platform，多业务传送平台）网络实现AG上连承载网的保护方案进行了研究，深入分析了AG设备接入到承载网的保护方案、承载网本身的保护方案、汇聚承载网到上层设备的保护方案，进而提出了一套完整的端到端保护方案，并通过测试进行了验证，结果表明方案具有很强的可行性。
关键词  接入网关  AG  上连  MSTP  保护方案  研究
前言
 随着NGN技术趋向成熟，以SoftSwitch为核心的软交换体系具有提供多业务的能力，能满足将来多业务融合的需要。AG设备位于软交换网络的接入层，主要作用是替代传统PSTN网络中的小型集团交换机、端局及远端模块扩容，或者新建用户小区或者具有一定用户规模商业大楼，为用户提供语音、传真、拨号上网等接入服务。因此，AG设备是软交换网络建设中的重要元素，必须充分保障其安全性。
 随着AG设备在网络中大量使用，为AG上连提供网络保护、保障其安全性将成为网络建设、维护的重要内容。从目前情况看，利用MSTP传输网构建AG设备上连的承载网是较好的旋转，但如何建立一个从AG到SR（Service Router，业务路由器）的端到端保护网络是目前承载网领域内迫切需要研究的课题。
理论研究
 AG上连传输承载网包括三个层次：AG设备接入到MSTP传输网、MSTP传输网内部、MSTP传输网连接到SR。
 为了实现端到端的保护网络，必须逐个层次对网络提供保护。网络拓扑如图1所示。
 图1  AG上连传输承载网保护方案
 首先是AG设备双端口一主一备上行、双归属组网，它是实现端到端保护的基础。
 其次是是AG设备接入到MSTP传输网之间的保护。AG上连采用主备用端口和网线可以实现AG设备到MSTP设备的完全保护，当主用端口/网线发生故障时，业务将倒换到备用端口和网线。
 然后是MSTP传输网内部的保护。MSTP传输网内部通过配置一主一备路由实现保护。当业务中断时，有三种方式实现业务的保护：（1）传输网复用段保护倒换；（2）利用MSTP的LPT（Link Pass Tunnel，链路穿通通道）功能触发主备路由倒换；（3）AG应用层检测触发主备路由倒换。
 三种保护方式具有不同的启动条件：
当MSTP设备线路侧检测到LOS、LOF和MS-AIS告警、光纤中断、B2误码过量时，复用段发生保护倒换。
当MSTP设备启动LPT功能时，当上游以太网端口发生故障、光纤中断、MSTP设备交叉连接发生故障或者内部VC故障时，下游MSTP设备的FE口(Fast Ethernet ，快速以太网口)就会关闭，与该FE口相连的AG设备FE口就会因为收不到信号而关闭，从而触发AG将业务倒换到备用端口。
当AG设备具有应用层检测触发主备路由倒换功能时，只要业务有中断就会使AG设备产生主备倒换。
 另外，三种保护方式启动的先后顺序不同，应用层检测触发主备倒换大约需时14s，动作最慢；其次是LPT功能，倒换时间大约需时7s，动作中等；复用段倒换时间小于50ms，动作最快。因此当发生复用段倒换时，其它两种方式就不会发生，同理，当满足复用段倒换条件而又启用LPT功能时，应用层检测触发主备倒换就不会发生。
 最后是MSTP传输网连接到SR之间的保护。两台SR之间启用VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议)协议，它们之间直连端口启用三层功能，VRRP包从一台SR端口经过核心点MSTP设备的VB（Virtual Bridge，虚拟交换机），通过内部系统口到另外一个MSTP设备的VB，再到达另外一台SR。当主用SR设备失效、FE口down以及其连接到核心汇聚MSTP设备的网线断开，通过VRRP协议，备用SR此时变为主用，业务自动倒换到核心汇聚点MSTP之间的通路，再传送到原来的备用SR上（此时已经变为主用交换机），实现核心点业务的保护，此保护方式并不影响承载层及接入层的保护。三种保护方式保护的对象不同，分工明确，各司其职，形成了一个有效的端到端的保护功能，从而保证业务能正常运行。
 从上述分析可以看出，此种方法除了在接入点网元A处有单点故障之外，其他部分可以实现全程的端到端的保护。若用户需要更高级别的服务要求，有条件的地区可以把AG的两条主备网线连接到同一设备的不同单板或连接到不同的MSTP设备,此种情况下可实现理想的全程端到端保护。
测试情况
 1、测试的网络拓扑
 我们以华为METRO3000 MSTP设备为例作为AG上连承载网，网络拓扑如下图2所示，具体连接描述如下：
AG设备通过2个FE口（一主一备）分别连接至华为METRO3000(A)的以太网端口FE1、FE2；端口未启用VLAN 功能。
四个METRO3000设备组成两纤双向复用段保护环，METRO3000(A)采用透传，主用路由走METRO3000(A)－METRO3000(B)，从METRO3000(B)上连到三层交换机及路由器，到达SS设备，备用路由走METRO3000(A)－METRO3000(C)，业务走向见红色虚线箭头。METRO3000(B)和METRO3000(C)都采用二层交换，建立VB；METRO3000(B)和METRO3000(C)之间通过系统口建立连接；METRO3000(B)和METRO3000(C)的以太网端口FE1分别通过100M网线与三层交换机相连，两台三层交换机之间启用VRRP。
 图2 网络拓扑图
 2、测试结果
 我们对华为和中兴两厂家的AG上连方案进行组网，并且进行了各个层次的保护倒换测试，测试结果符合上述理论研究。具体测试结果如下：
 通过AG 设备PING SS设备，测试业务互通结果。华为AG设备软件版本为PVMV100.R011.B02D078，测试结果如下：
 AG设备测试结果如下：
序号 操作 测试结果 备注说明
1 断开AG上连主用业务网线 PING不丢包 

2 断开网元A和B主用业务光纤 PING不通 环网未启用复用段协议

3 断开网元A和B主用业务光纤 PING不丢包 环网启用复用段协议
4 断开主用业务网元B到A单向光纤 PING不丢包 启用单向网元A到B方向LPT功能，未启用复用段协议
5 删除C网元的到B网元的交叉连接 丢2个包，业务正常 业务一直走主用通道从A网元到B网元
6 断开B网元与主用三层交换机网线 丢2个包，业务正常 启用了VRRP协议
 通过AG设备下接的两部电话互相拨打和AG设备PING SS，测试业务连通情况。我们对中兴两套版本2.0.1J和2.0.1K进行了测试，由于两套版本测试结果一致，下面主要给出版本为2.0.1J的测试结果：
序号 操作 测试结果 说明
1 断开AG上连主用业务网线 有4个丢包，时延为0，业务正常 当AG主板业务倒换到备板，时延为0，再将业务由备板倒换到主板时，时延为5ms
2 删除B网元EFS板到A网元方向交叉连接 AG倒换到备板，业务正常 启用了单向B到A方向LPT功能
3 删除B网元EFS板到A网元方向交叉连接 业务正常倒换，倒换时间大约14秒 未启用LPT功能，但中兴AG设备具有应用层感知功能
4 断开B网元到主用三层交换机网线 不影响业务，有5个丢包 启用了VRRP协议
结论
 目前AG上连方式倾向于采用两个端口上连的主备保护方式，通过上述的研究和测试验证，能做到全程端到端的保护。不过为了节省网络资源，提高MSTP网络的利用率，也可以使用单端口上连的方法，使用一根网线连接到MSTP传输设备。目前AG设备均能支持此种方案。缺点是AG上连只有传输承载网的复用段保护，其他的情况比如网线、MSTP设备失效，交叉连接错误、单板失效均不能保护。

参考文献：
肖萍萍 .SDH原理与技术［M］.北京：北京邮电大学出版社,2003.45~48.
中兴软交换网络A200用户接入网关双上行链路保护方案探讨[J]，电信科学，2005年11期
下一代网络(NGN)规划实例[J]，铁道通信信号，2005年1期
下一代网络(NGN)的核心技术——软交换[J]，无线电工程， 2003年 10期

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