基于分布式的電信級以太網(wǎng)雙歸保護技術

摘要

傳統(tǒng)以太網(wǎng)雙歸保護是一種由一個以太網(wǎng)節(jié)點通過主備兩條鏈路連接到另外一個網(wǎng)絡區(qū)域的組網(wǎng)和保護技術，提高了以太網(wǎng)的可靠性，但是不能適應電信級以太網(wǎng)的分布式組網(wǎng)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(wǎng)雙歸保護技術，研究了該技術的組網(wǎng)模型、保護倒換、恢復切換等關鍵技術。

1  引言

以太網(wǎng)的應用范圍逐漸擴大，正迅速地從局域網(wǎng)向城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)等大范圍的組網(wǎng)技術發(fā)展，成為一種電信級技術，特別是當前以太網(wǎng)在電信網(wǎng)中承載了越來越多的高服務質(zhì)量電信業(yè)務，如3G移動通信，NGN語音，IPTV視頻等，當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障不能迅速恢復時，就會產(chǎn)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(zhì)量無法滿足需求，因此低可靠性已經(jīng)成為以太網(wǎng)發(fā)展的一個瓶頸。MEF（Metro Ethernet Form，城域以太網(wǎng)論壇）定義了電信級以太網(wǎng)的概念，可靠性是其必要條件，電信級以太網(wǎng)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(wǎng)雙歸保護

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)雙歸保護通常定義為由一個以太網(wǎng)節(jié)點通過主、備兩條鏈路連接到另外一個網(wǎng)絡區(qū)域的組網(wǎng)和保護技術，主要原理為：在以太網(wǎng)節(jié)點上引入雙歸組網(wǎng)，即以太網(wǎng)雙歸節(jié)點，當以太網(wǎng)雙歸節(jié)點和其他區(qū)域的網(wǎng)絡連接時，該節(jié)點和其他區(qū)域網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)雙歸保護

這種傳統(tǒng)的以太網(wǎng)雙歸組網(wǎng)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(wǎng)模型相對比較簡單靈活，保護倒換時間在50ms以內(nèi)，特別適用于城域網(wǎng)中的接入層網(wǎng)絡，因此在接入網(wǎng)中得到了廣泛的應用。集中式雙歸的組網(wǎng)中，每個雙歸節(jié)點都有兩條鏈路與其它網(wǎng)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(wǎng)絡中雙歸節(jié)點過多時，鏈路資源的浪費很大，而且網(wǎng)絡中鏈路連接復雜，使得以太網(wǎng)經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡，無法滿足電信級的大規(guī)模分布式網(wǎng)絡和高可靠性要求。

2.2  分布式的電信級以太網(wǎng)雙歸保護

（1）雙歸保護概念的擴展

為了滿足電信級以太網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡規(guī)模大、可靠性要求高的要求，對傳統(tǒng)的以太網(wǎng)雙歸保護概念進行了擴展，定義雙歸保護為由一個以太網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)絡通過主、備兩條鏈路連接到另外一個網(wǎng)絡區(qū)域的組網(wǎng)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(wǎng)絡云，由此引入了多節(jié)點和多網(wǎng)絡層次的分布式電信級以太網(wǎng)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(wǎng)模型中，多個以太網(wǎng)節(jié)點之間連接組成一個以太網(wǎng)絡，這個以太網(wǎng)絡通過主、備兩條鏈路與另外一個網(wǎng)絡區(qū)域相連接。多節(jié)點雙歸網(wǎng)絡與外部連接的主、備鏈路、多節(jié)點雙歸網(wǎng)絡的內(nèi)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(xiàn)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(xié)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(wǎng)中，備鏈路還可以選擇為雙歸保護域內(nèi)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(wǎng)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(wǎng)模

進一步擴大雙歸保護域的范圍，甚至能夠?qū)⑵涠�義為一個能夠傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和雙歸保護協(xié)議幀的網(wǎng)絡云，分布式電信級以太網(wǎng)雙歸保護應用的領域?qū)⒏鼜V，例如兩個網(wǎng)絡區(qū)域之間的NNI（Network to Network Interface，網(wǎng)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(wǎng)雙歸保護技術的組網(wǎng)。