一种PTN网络自愈合逃生通道方法
童贞理 黄渊峰
【摘 要】针对传统分组网故障处理效率低、代价高的缺点，提出一种自愈合逃生通道的解决办法。该方法利用汇聚环上的接入设备，通过在相应节点建立逃生通道数据，当分组网双边开环时，相应节点设备通过拓扑自动发现，利用IPinIP方式创建第三条逃生通道。现网实践证明该方法不但可行，而且具有成本低、效率高的优点，对提升分组网的健壮性具有十分重大的现实意义。
【关键词】PTN；自愈合；逃生通道
1 引言
目前运营商几乎所有的基站都承载在分组网上，不可避免会由于各种因素导致传输故障，特别是在汇聚网元双边开环的情况下，其所有下挂节点及基站全部中断，造成大面积投诉，严重影响客户感知。
目前，处理此类双边开环的大面积故障，一般是维护人员收到故障通知后，通过光缆现场抢修方式进行故障恢复。这种方式需要经过故障定位、断点寻找、光缆布放、光缆熔接等一系列处置过程，需几小时甚至几十小时，效率低。除此之外，還有一种预防的处理方式，部署具有OMSP/OLP保护的OTN网络[1]，但需要额外增加巨大的投资，并且在后期会增加运维成本。
现网的两种方式都存在缺点，急需一种既经济又方便的方法。因此，如何能够找到一种既经济又高效的提升分组网络健壮性的方法，就显得十分迫切。
2 分组网PTN自愈合逃生通道解决方案
2.1 逃生隧道的解决思路
针对现有技术及成本存在的问题，提出一种新的技术解决方法：提供一种利用现有网络资源和技术手段，利用汇聚层下挂的不同于原方向的第三路由接入环，以IPinIP的方式开通一条逃生通道[2]，在主备LSP均中断的情况下，汇聚网元自动计算出逃生通道LSP，秒级对业务进行恢复承载的方法，具体如图1所示：
一般情况下，发生了故障1（开环）和故障2（开环），那么二级汇聚下面全部业务都会因为无业务通道而中断（所有常规通道都中断），而逃生通道LSP的建立，保证了二级汇聚下面业务不会因为发生了故障1和故障2导致业务中断，极大地提高了网络的健壮性。
2.2 逃生通道的建立方法和过程
逃生通道主要流程如图2所示：
通过在不同于东西方向的第三路由的接入环上部署PWE3，与汇聚对应端口上启用逻辑子接口作为PWE3的源宿端口，同时对应汇聚端口开启与之对应的逻辑子接口，在该子接口上启用互联IP、路由的核心进程、相关MPLS协议，使得该IP逻辑通道具有计算LSP的必备数据[3-4]。在正常情况下，该IP逻辑通道不会承载业务，所以不会占用带宽和系统资源。
当东西方向均有故障而接入环未开环时，亦即主备LSP均已经中断，分组网汇聚设备根据部署的数据自动计算形成一条逃生LSP，业务自动切换至该LSP，达到网络自愈保护的功能。
逃生通道建立的主要过程如下所示：
（1）采用ISIS多进程的方式，在汇聚层和核心层运行同一个ISIS进程，以获取骨干层的网络可达信息，在各个接入环分别运行不同的ISIS进程[5-6]。
（2）每个节点收集本区域所有节点每条链路的TE相关信息，生成流量工程数据库TEDB。
（3）运行CSPF算法（依照最大链路带宽、最大可预留带宽、链路颜色等约束条件），计算从源节点到目的节点最优路径[7-8]。
（4）运行RSVP TE信令建立CR-LSP隧道，至此，逃生通道建立成功。
当同一个汇聚环上的两个二级汇聚至一级汇聚设备的链路中断以后，可以通过连接二级汇聚与一级汇聚之间的接入环作为紧急逃生通道[9]，只需要在一级汇聚设备和二级汇聚设备之间建立ISIS邻居，及运行RSVP TE等协议后[10]，流量就能通过该接入环正常进行。
3 创建保护通道实例
根据前面分析提出的解决思路和建立步骤，选取华为设备进行实例操作，具体操作思路和验证如下。
（1）确定保护接入环，在保护接入环与汇聚环之间的端口创建子接口。
（2）在接入两端的设备之间创建TE-Tunnel。
1）创建隧道
点击业务——tunnel——创建tunnel，信令类型选择RSVP TE，模板选择松散约束tunnel模板，双击选中需要创建隧道的两端的设备。右键分别点击两端设备——设置正向主路径必经约束——接口——选择接入环侧接口——点击应用（确定）。选择所创建的隧道——误码检测——检测模式（双向）——选择反向隧道——确定[10]。
2）使用RSVP-TE配置MPLS TE隧道
配置各接口的IP地址及作为LSR ID的Loopback地址；
全局使能IS-IS协议，配置网络实体名称，改变cost类型以使能IS-IS TE，并在各接口（包括Loopback接口）上使能IS-IS；
配置MPLS LSR-ID并全局使能MPLS、MPLS TE、MPLS RSVP-TE、MPLS CSPF；
使能各接口的MPLS、MPLS TE和MPLS RSVP-TE；
在入节点创建隧道接口，指定隧道的IP地址、隧道协议、目的地址、隧道ID、动态信令协议RSVP-TE以及隧道带宽、及绑定显示路径。
（3）创建PWE3
1）业务——PWE3业务——创建PWE3业务；
2）业务模板选择重庆IPRANPWE3_ETH专线；
3）业务类型选择ETH；
4）业务名称根据汇聚设备命名EmergencyExit FOR YBCZ-YBXLMK。
右键选择设备——选择源，选择创建子接口的端口——点击按钮选择子接口——确定；右键选择设备——选择宿，选择创建子接口的端口——点击按钮选择子接口——确定；点击确定，右键点击所创建的pw——误码检测——使能。
（4）在两端汇聚设备上配置子接口，配置ISIS协议及接口IP地址。
（5）逃生保护通道建立成功验证。在两端汇聚设备上验证查看ISIS状态，状态为正常可用，即表示逃生通道建立成功。在选定区域部署逃生通道，投入运行半年以来，效果如表1所示：
在该区域使用该方案建立逃生通道以来，该区域没有再发生由于传输双边开环导致的大面积业务中断故障，仅有的16次基站中断是由于单链路基站，解决了多年以来该区域由于传输开环导致经常发生的大面积基站故障。經过该区域的实际验证，该方案十分可行，大大减少了由于分组网双边开环对网络的影响，取得了近乎零成本、高效率的效果。
4 结束语
本文通过在实践中分析和研究，提出了分组网PTN接入环部署逃生通道保护汇聚环的新方法，作为分组网LSP 1：1方式的一种强有力的补充，具有能够快速网络自愈，恢复业务的能力，大大减少了由于双边开环导致的大面积故障，极大地提高了分组网的健壮性。
参考文献：
[1] 彭鑫，申巧巧，李文，等. 稀疏交通环境下基于轨迹的车联网数据分发[J]. 软件学报， 2016，27（S1）： 59-70.
[2] Xiaoqing Li， Hui Li. A survey on data dissemination in VANETs[J]. 科学通报：英文版， 2014，59（32）： 4190-4200.
[3] 黄韬，刘江，霍如，等. 未来网络体系架构研究综述[J]. 通信学报， 2014，35（8）： 184-197.
[4] SHIN S， PORRAS P， YEGNESWARAN V， et al. FRESCO： modular composable security services for software-defined networks[C]//The 20th Annual Network and Distributed System SecuritySympo-sium（NDSS）， 2013.
[5] 兰巨龙，程东年，胡宇翔. 可重构信息通信基础网络体系研究[J]. 通信学报， 2014，35（1）： 64-76.
[6] 习宁，马建峰，孙聪，等. 基于模型检测的服务链信息流安全可组合验证方法[J]. 通信学报， 2014，35（11）： 23-31.
[7] 郜帅，王洪超，王凯，等. 智慧网络组件协同机制研究[J]. 电子学报， 2013，41（7）： 1261-1267.
[8] BENGT A， CHRISTIAN D. A survey of information-centric networking[J]. IEEE Communications Magazine， 2012，50（7）： 26-36.
[9] 赵国锋，王灵矫，唐红，等.基于IP/MPLS网络的动态业务流量矩阵测量模型[J]. 通信学报， 2003，24（10）： 145-152.
[10] 罗洪斌. 智慧协同网络体系基础研究[J]. 电子学报， 2013，4（7）： 1249-1254.
【摘 要】针对传统分组网故障处理效率低、代价高的缺点，提出一种自愈合逃生通道的解决办法。该方法利用汇聚环上的接入设备，通过在相应节点建立逃生通道数据，当分组网双边开环时，相应节点设备通过拓扑自动发现，利用IPinIP方式创建第三条逃生通道。现网实践证明该方法不但可行，而且具有成本低、效率高的优点，对提升分组网的健壮性具有十分重大的现实意义。
【关键词】PTN；自愈合；逃生通道
1 引言
目前运营商几乎所有的基站都承载在分组网上，不可避免会由于各种因素导致传输故障，特别是在汇聚网元双边开环的情况下，其所有下挂节点及基站全部中断，造成大面积投诉，严重影响客户感知。
目前，处理此类双边开环的大面积故障，一般是维护人员收到故障通知后，通过光缆现场抢修方式进行故障恢复。这种方式需要经过故障定位、断点寻找、光缆布放、光缆熔接等一系列处置过程，需几小时甚至几十小时，效率低。除此之外，還有一种预防的处理方式，部署具有OMSP/OLP保护的OTN网络[1]，但需要额外增加巨大的投资，并且在后期会增加运维成本。
现网的两种方式都存在缺点，急需一种既经济又方便的方法。因此，如何能够找到一种既经济又高效的提升分组网络健壮性的方法，就显得十分迫切。
2 分组网PTN自愈合逃生通道解决方案
2.1 逃生隧道的解决思路
针对现有技术及成本存在的问题，提出一种新的技术解决方法：提供一种利用现有网络资源和技术手段，利用汇聚层下挂的不同于原方向的第三路由接入环，以IPinIP的方式开通一条逃生通道[2]，在主备LSP均中断的情况下，汇聚网元自动计算出逃生通道LSP，秒级对业务进行恢复承载的方法，具体如图1所示：
一般情况下，发生了故障1（开环）和故障2（开环），那么二级汇聚下面全部业务都会因为无业务通道而中断（所有常规通道都中断），而逃生通道LSP的建立，保证了二级汇聚下面业务不会因为发生了故障1和故障2导致业务中断，极大地提高了网络的健壮性。
2.2 逃生通道的建立方法和过程
逃生通道主要流程如图2所示：
通过在不同于东西方向的第三路由的接入环上部署PWE3，与汇聚对应端口上启用逻辑子接口作为PWE3的源宿端口，同时对应汇聚端口开启与之对应的逻辑子接口，在该子接口上启用互联IP、路由的核心进程、相关MPLS协议，使得该IP逻辑通道具有计算LSP的必备数据[3-4]。在正常情况下，该IP逻辑通道不会承载业务，所以不会占用带宽和系统资源。
当东西方向均有故障而接入环未开环时，亦即主备LSP均已经中断，分组网汇聚设备根据部署的数据自动计算形成一条逃生LSP，业务自动切换至该LSP，达到网络自愈保护的功能。
逃生通道建立的主要过程如下所示：
（1）采用ISIS多进程的方式，在汇聚层和核心层运行同一个ISIS进程，以获取骨干层的网络可达信息，在各个接入环分别运行不同的ISIS进程[5-6]。
（2）每个节点收集本区域所有节点每条链路的TE相关信息，生成流量工程数据库TEDB。
（3）运行CSPF算法（依照最大链路带宽、最大可预留带宽、链路颜色等约束条件），计算从源节点到目的节点最优路径[7-8]。
（4）运行RSVP TE信令建立CR-LSP隧道，至此，逃生通道建立成功。
当同一个汇聚环上的两个二级汇聚至一级汇聚设备的链路中断以后，可以通过连接二级汇聚与一级汇聚之间的接入环作为紧急逃生通道[9]，只需要在一级汇聚设备和二级汇聚设备之间建立ISIS邻居，及运行RSVP TE等协议后[10]，流量就能通过该接入环正常进行。
3 创建保护通道实例
根据前面分析提出的解决思路和建立步骤，选取华为设备进行实例操作，具体操作思路和验证如下。
（1）确定保护接入环，在保护接入环与汇聚环之间的端口创建子接口。
（2）在接入两端的设备之间创建TE-Tunnel。
1）创建隧道
点击业务——tunnel——创建tunnel，信令类型选择RSVP TE，模板选择松散约束tunnel模板，双击选中需要创建隧道的两端的设备。右键分别点击两端设备——设置正向主路径必经约束——接口——选择接入环侧接口——点击应用（确定）。选择所创建的隧道——误码检测——检测模式（双向）——选择反向隧道——确定[10]。
2）使用RSVP-TE配置MPLS TE隧道
配置各接口的IP地址及作为LSR ID的Loopback地址；
全局使能IS-IS协议，配置网络实体名称，改变cost类型以使能IS-IS TE，并在各接口（包括Loopback接口）上使能IS-IS；
配置MPLS LSR-ID并全局使能MPLS、MPLS TE、MPLS RSVP-TE、MPLS CSPF；
使能各接口的MPLS、MPLS TE和MPLS RSVP-TE；
在入节点创建隧道接口，指定隧道的IP地址、隧道协议、目的地址、隧道ID、动态信令协议RSVP-TE以及隧道带宽、及绑定显示路径。
（3）创建PWE3
1）业务——PWE3业务——创建PWE3业务；
2）业务模板选择重庆IPRANPWE3_ETH专线；
3）业务类型选择ETH；
4）业务名称根据汇聚设备命名EmergencyExit FOR YBCZ-YBXLMK。
右键选择设备——选择源，选择创建子接口的端口——点击按钮选择子接口——确定；右键选择设备——选择宿，选择创建子接口的端口——点击按钮选择子接口——确定；点击确定，右键点击所创建的pw——误码检测——使能。
（4）在两端汇聚设备上配置子接口，配置ISIS协议及接口IP地址。
（5）逃生保护通道建立成功验证。在两端汇聚设备上验证查看ISIS状态，状态为正常可用，即表示逃生通道建立成功。在选定区域部署逃生通道，投入运行半年以来，效果如表1所示：
在该区域使用该方案建立逃生通道以来，该区域没有再发生由于传输双边开环导致的大面积业务中断故障，仅有的16次基站中断是由于单链路基站，解决了多年以来该区域由于传输开环导致经常发生的大面积基站故障。經过该区域的实际验证，该方案十分可行，大大减少了由于分组网双边开环对网络的影响，取得了近乎零成本、高效率的效果。
4 结束语
本文通过在实践中分析和研究，提出了分组网PTN接入环部署逃生通道保护汇聚环的新方法，作为分组网LSP 1：1方式的一种强有力的补充，具有能够快速网络自愈，恢复业务的能力，大大减少了由于双边开环导致的大面积故障，极大地提高了分组网的健壮性。
参考文献：
[1] 彭鑫，申巧巧，李文，等. 稀疏交通环境下基于轨迹的车联网数据分发[J]. 软件学报， 2016，27（S1）： 59-70.
[2] Xiaoqing Li， Hui Li. A survey on data dissemination in VANETs[J]. 科学通报：英文版， 2014，59（32）： 4190-4200.
[3] 黄韬，刘江，霍如，等. 未来网络体系架构研究综述[J]. 通信学报， 2014，35（8）： 184-197.
[4] SHIN S， PORRAS P， YEGNESWARAN V， et al. FRESCO： modular composable security services for software-defined networks[C]//The 20th Annual Network and Distributed System SecuritySympo-sium（NDSS）， 2013.
[5] 兰巨龙，程东年，胡宇翔. 可重构信息通信基础网络体系研究[J]. 通信学报， 2014，35（1）： 64-76.
[6] 习宁，马建峰，孙聪，等. 基于模型检测的服务链信息流安全可组合验证方法[J]. 通信学报， 2014，35（11）： 23-31.
[7] 郜帅，王洪超，王凯，等. 智慧网络组件协同机制研究[J]. 电子学报， 2013，41（7）： 1261-1267.
[8] BENGT A， CHRISTIAN D. A survey of information-centric networking[J]. IEEE Communications Magazine， 2012，50（7）： 26-36.
[9] 赵国锋，王灵矫，唐红，等.基于IP/MPLS网络的动态业务流量矩阵测量模型[J]. 通信学报， 2003，24（10）： 145-152.
[10] 罗洪斌. 智慧协同网络体系基础研究[J]. 电子学报， 2013，4（7）： 1249-1254.
