基于分布式的電信級以太網雙歸保護技術

摘要

傳統(tǒng)以太網雙歸保護是一種由一個以太網節(jié)點通過主備兩條鏈路連接到另外一個網絡區(qū)域的組網和保護技術，提高了以太網的可靠性，但是不能適應電信級以太網的分布式組網和新技術高可靠性要求。本文闡述了基于分布式的電信級以太網雙歸保護技術，研究了該技術的組網模型、保護倒換、恢復切換等關鍵技術。

1  引言

以太網的應用范圍逐漸擴大，正迅速地從局域網向城域網甚至廣域網等大范圍的組網技術發(fā)展，成為一種電信級技術，特別是當前以太網在電信網中承載了越來越多的高服務質量電信業(yè)務，如3G移動通信，NGN語音，IPTV視頻等，當網絡出現故障不能迅速恢復時，就會產生明顯的語音、視頻抖動，甚至業(yè)務掛起或者斷鏈，導致業(yè)務質量無法滿足需求，因此低可靠性已經成為以太網發(fā)展的一個瓶頸。MEF（Metro Ethernet Form，城域以太網論壇）定義了電信級以太網的概念，可靠性是其必要條件，電信級以太網雙歸保護技術也隨之應運而生。

2  雙歸保護技術

2.1  傳統(tǒng)的以太網雙歸保護

傳統(tǒng)的以太網雙歸保護通常定義為由一個以太網節(jié)點通過主、備兩條鏈路連接到另外一個網絡區(qū)域的組網和保護技術，主要原理為：在以太網節(jié)點上引入雙歸組網，即以太網雙歸節(jié)點，當以太網雙歸節(jié)點和其他區(qū)域的網絡連接時，該節(jié)點和其他區(qū)域網絡之間建立兩條鏈路，其中一條為主鏈路，另外一條為備鏈路，該雙歸節(jié)點成為一個雙歸保護域。當主鏈路和備鏈路都完好時，雙歸節(jié)點打開主鏈路的端口，阻塞備鏈路的端口，流量在主鏈路上傳輸（見圖1a）；當主鏈路出現故障時，雙歸節(jié)點阻塞主鏈路的端口，打開備鏈路的端口，流量切換到備鏈路上傳輸，形成新的傳輸路徑（見圖1b）。

圖1  傳統(tǒng)的以太網雙歸保護

這種傳統(tǒng)的以太網雙歸組網技術的雙歸保護域中只有一個節(jié)點，保護倒換動作只在該節(jié)點進行，因此也稱為集中式雙歸保護。集中式雙歸的組網模型相對比較簡單靈活，保護倒換時間在50ms以內，特別適用于城域網中的接入層網絡，因此在接入網中得到了廣泛的應用。集中式雙歸的組網中，每個雙歸節(jié)點都有兩條鏈路與其它網絡區(qū)域連接，通常情況下，只有一條鏈路可用于傳輸流量，鏈路的利用率較低。當網絡中雙歸節(jié)點過多時，鏈路資源的浪費很大，而且網絡中鏈路連接復雜，使得以太網經濟簡單的優(yōu)勢大為減少。此外，當雙歸節(jié)點本身故障時，該節(jié)點無法保護倒換，所承載的業(yè)務將全部丟失，可靠性較低。因此，集中式雙歸的組網模型主要適用于節(jié)點比較少，鏈路資源比較豐富并且可靠性不是很高的網絡，無法滿足電信級的大規(guī)模分布式網絡和高可靠性要求。

2.2  分布式的電信級以太網雙歸保護

（1）雙歸保護概念的擴展

為了滿足電信級以太網的分布式網絡規(guī)模大、可靠性要求高的要求，對傳統(tǒng)的以太網雙歸保護概念進行了擴展，定義雙歸保護為由一個以太網區(qū)域網絡通過主、備兩條鏈路連接到另外一個網絡區(qū)域的組網和保護技術，因此雙歸域不再限定為單個節(jié)點，而可能是分布式的多個節(jié)點甚至為一個網絡云，由此引入了多節(jié)點和多網絡層次的分布式電信級以太網雙歸保護。

（2）分布式多節(jié)點雙歸保護

分布式多節(jié)點雙歸的組網模型中，多個以太網節(jié)點之間連接組成一個以太網絡，這個以太網絡通過主、備兩條鏈路與另外一個網絡區(qū)域相連接。多節(jié)點雙歸網絡與外部連接的主、備鏈路、多節(jié)點雙歸網絡的內部節(jié)點和鏈路組成了一個雙歸保護域。當雙歸保護域中的鏈路都為完好時，備鏈路相鄰的節(jié)點阻塞備鏈路的端口；當雙歸保護域中出現鏈路故障時，故障鏈路相鄰的節(jié)點檢測到鏈路故障后，通過發(fā)送協議幀的方法通知備鏈路相鄰節(jié)點打開原先阻塞的備鏈路的端口。

分布式多節(jié)點雙歸的組網中，備鏈路還可以選擇為雙歸保護域內部節(jié)點之間的連接鏈路，這樣使得雙歸保護域中節(jié)點同其他網絡區(qū)域通信時，不同節(jié)點的流量從不同的路徑傳輸，分散了鏈路的負擔（見圖2）。

圖2  分布式多節(jié)點雙歸保護組網模

進一步擴大雙歸保護域的范圍，甚至能夠將其定義為一個能夠傳輸以太網數據和雙歸保護協議幀的網絡云，分布式電信級以太網雙歸保護應用的領域將更廣，例如兩個網絡區(qū)域之間的NNI（Network to Network Interface，網絡間接口）接口保護等，圖3所示為兩個PBB（Provider Backbone Bridge，運營商骨干橋接，標準為IEEE 802.1ah）域之間的NNI接口用分布式電信級以太網雙歸保護技術的組網。