傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)具有良好的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)性能，它采用的信令方式，使其保護(hù)切換時(shí)間嚴(yán)格小于50ms。IP RAN網(wǎng)絡(luò)是基于自動(dòng)尋址、控制層面非連接、數(shù)據(jù)層面包轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)。雖然技術(shù)有所不同，但是IP RAN網(wǎng)絡(luò)可以做到類SDH的運(yùn)維。
IP RAN 保護(hù)機(jī)制分類
網(wǎng)內(nèi)保護(hù)之一：隧道LSP1:1 保護(hù)（主要應(yīng)用于聯(lián)通）, 同時(shí)建立LSP主、備隧道；網(wǎng)內(nèi)保護(hù)之二：ECMP保護(hù)（主要應(yīng)用于電信），采用BGP ECMP可以對(duì)隧道進(jìn)行保護(hù)，并進(jìn)行流量負(fù)載分擔(dān)；網(wǎng)內(nèi)保護(hù)之三：業(yè)務(wù)層保護(hù)，接入層采用PW冗余，L3VPN采用VPN FRR保護(hù)；網(wǎng)間保護(hù): BSC 雙歸到IP RAN網(wǎng)絡(luò)，上行流量采用IP FRR保護(hù)，下行流量采用VRRP保護(hù)；不論是網(wǎng)間保護(hù)還是網(wǎng)內(nèi)保護(hù)，均可采用BFD 進(jìn)行快速的故障檢測(cè)。
BFD 故障偵測(cè)
雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè) BFD（Bidirectional Forwarding Detection）以一個(gè)單一的機(jī)制，快速檢測(cè)系統(tǒng)之間的通信故障，并在出現(xiàn)故障時(shí)通知上層應(yīng)用。BFD 能夠在系統(tǒng)之間的任何類型通道上進(jìn)行故障檢測(cè)，這些通道包括直接的物理鏈路、虛電路、隧道、MPLS LSP、多跳路由通道以及非直連的通道。
ECMP保護(hù)
配置ECMP（Equal-CostMultipathRouting）等價(jià)多路徑，設(shè)置參與負(fù)載分擔(dān)的BGP路由ORIGIN，LOCAL-PREFERENCE，MED以及AS-PATH路徑屬性相同；在BGP VPN中配置等價(jià)負(fù)載分擔(dān)命令balance。ECMP最大的特點(diǎn)是在等值情況下，實(shí)現(xiàn)多路徑負(fù)載均衡和鏈路備份，不僅增加了傳輸帶寬，并且可以無(wú)時(shí)延無(wú)丟包地備份失效鏈路的數(shù)據(jù)傳輸。
LSP 1:1 隧道保護(hù)
LSP1:1保護(hù)是1條備用LSP為1條主LSP提供保護(hù)。在Ingress LER分別建立好一條主LSP和備LSP。Egress LER檢測(cè)到主LSP上鏈路失效后，通過(guò)反向通道向Ingress LER發(fā)送BDI報(bào)文，Ingress LER接收到BDI 報(bào)文后，將主LSP的流量旁路到備LSP上，從而完成1:1模式的保護(hù)切換。
PW冗余保護(hù)
PW冗余屬于業(yè)務(wù)保護(hù)手段，是在建立主用PW的同時(shí)，建立備份PW和Bypass PW，當(dāng)主PW出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)切換到備份PW，之后從Bypass PW迂回到原PE設(shè)備。可采用BFD for PW實(shí)現(xiàn)快速故障檢測(cè)。
VPN FRR保護(hù)
VPN FRR是在CE雙歸屬的VPN 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，當(dāng)PE設(shè)備發(fā)生故障時(shí)使VPN業(yè)務(wù)快速切換的技術(shù)。VPN FRR利用基于VPN的私網(wǎng)路由快速切換技術(shù)，通過(guò)預(yù)先在遠(yuǎn)端PE中設(shè)置指向主用PE和備用PE的主備用轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，并結(jié)合PE故障快速探測(cè)，在VPN路由收斂完成之前，先將VPN流量切換到備份路徑上。這樣，解決了PE節(jié)點(diǎn)故障恢復(fù)時(shí)間與其承載的私網(wǎng)路由的數(shù)量相關(guān)的問(wèn)題。
VRRP保護(hù)
IETF推出了VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）虛擬路由冗余協(xié)議。VRRP是一種容錯(cuò)協(xié)議，它把幾臺(tái)路由設(shè)備聯(lián)合組成一臺(tái)虛擬的路由設(shè)備，并通過(guò)一定的機(jī)制來(lái)保證當(dāng)主機(jī)的下一跳路由器出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)將業(yè)務(wù)切換到其他路由器，從而保持通信的連續(xù)性和可靠性。
IP FRR保護(hù)
BSC雙歸接入IP RAN核心ER設(shè)備A、B或者CE設(shè)備。在正常情況下，Router A到BSC的業(yè)務(wù)通過(guò)主鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。設(shè)備A上配置IP FRR策略，使鏈路A-B-RNC為鏈路A-RNC的備份。當(dāng)主用鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)可以快速切換到備份鏈路上。
IP RAN保護(hù)機(jī)制實(shí)例分析
根據(jù)中國(guó)電信最新建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)，LTE基站業(yè)務(wù)采用PW+L3VPN方式進(jìn)行承載。即基站業(yè)務(wù)在IP RAN接入網(wǎng)的接入層啟用OSPF協(xié)議，采用PW承載；在匯聚層和核心層啟用ISIS協(xié)議，采用L3VPN方式進(jìn)行承載。接入層配置LDP動(dòng)態(tài)協(xié)議生成PW，核心匯聚層采用LDP分配外層LSP標(biāo)簽，BGP分配內(nèi)層VRF標(biāo)簽。
通過(guò)A1上的業(yè)務(wù)進(jìn)行說(shuō)明：
故障1：
故障瞬間：上行業(yè)務(wù)路徑為 ①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為 ⑧⑥④②③①；
接入環(huán)LSP未完成收斂:上行業(yè)務(wù)路徑為①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③①；
接入層鏈路故障瞬間bfd for PW狀態(tài)由UP變?yōu)閐own，A1進(jìn)行PW業(yè)務(wù)切換，將上行業(yè)務(wù)切換到B2，下行業(yè)務(wù)通過(guò)B1的NNI保護(hù)UNI到達(dá)B2下話；LSP未完成收斂，CE1對(duì)B1的直連路由進(jìn)行撤銷，下行業(yè)務(wù)切換到B2；接入環(huán)LSP收斂完成后，B1延時(shí)重分發(fā)L3VE直連路由到CE1，下行業(yè)務(wù)回切到B1，A1設(shè)備通過(guò)收斂的LSP將業(yè)務(wù)回切到主用B1。
故障2：
上行業(yè)務(wù)路徑為①②③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③②①；
B1-RAN ER之間可部署LDP-FRR；實(shí)際工程部署時(shí)，控制平面實(shí)施 L3PW、LSP分離，通過(guò)IGP、LSP收斂進(jìn)行業(yè)務(wù)保護(hù)；部署LDP-FRR時(shí)，故障2首先由數(shù)據(jù)平面進(jìn)行業(yè)務(wù)快速切換，然后主控平面通過(guò)IGP、LSP收斂，強(qiáng)制更新LSP；恢復(fù)時(shí)，控制平面通過(guò)IGP、LDP收斂然后更新數(shù)據(jù)平面LSP配置，業(yè)務(wù)倒換到主用。
故障3：
上行業(yè)務(wù)路徑為①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③①；
A設(shè)備檢測(cè)到BFD for PW中斷后，進(jìn)行PW切換將上行業(yè)務(wù)切換到B2；CE1配置ECMP/VPN-FRR，控制平面LSP收斂完成刪除相應(yīng)的LSP，數(shù)據(jù)平面更新ECMP成員或者進(jìn)行VPN-FRR切換，將業(yè)務(wù)切換到B2；故障恢復(fù)時(shí)，B1打開(kāi)L3VE時(shí)延時(shí)發(fā)送直連路由，避免接入層業(yè)務(wù)未就緒的情況下將下行業(yè)務(wù)吸引到B1；故障恢復(fù)時(shí)，A檢測(cè)到BFD for PW 狀態(tài)UP后，延時(shí)進(jìn)行回切。
組合故障：故障1+故障3
故障1瞬間：上行業(yè)務(wù)路徑為 ①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為 ⑧⑥④②③①；
LSP收斂未完成，故障3：上行業(yè)務(wù)路徑為①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③①；
接入層鏈路故障瞬間bfd for PW狀態(tài)由UP變?yōu)閐own，A1進(jìn)行PW業(yè)務(wù)切換，將上行業(yè)務(wù)切換到B2，下行業(yè)務(wù)通過(guò)B1的NNI保護(hù)UNI到達(dá)B2下話；接入層LSP未完成收斂，B1發(fā)送撤銷L3VE直連路由消息，CE1撤銷B1的直連路由，將下行業(yè)務(wù)切換到B2。
故障3恢復(fù)：
上行業(yè)務(wù)路徑為①③②④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④②③①；
故障3恢復(fù)，接入環(huán)LSP收斂完成，B1發(fā)現(xiàn)bfd for PW的狀態(tài)由down變成up，B1延時(shí)向CE1宣告L3VE直連路由，CE1將下行業(yè)務(wù)切換到B1。上行業(yè)務(wù)延時(shí)回切到主用PW（重新收斂的LSP承載）。
組合故障：故障1+故障2
故障1發(fā)生瞬間：上行業(yè)務(wù)路徑為①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④②③①；
LSP收斂未完成：上行業(yè)務(wù)路徑為①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③①；
故障1瞬間，上行業(yè)務(wù)在A1進(jìn)行PW切換，經(jīng)由B2上話；下行業(yè)務(wù)通過(guò)NNI保護(hù)UNI，通過(guò)核心層LSP到達(dá)B2下話，通過(guò)備用PW到達(dá)A1。B1-B2之間的接入層LSP收斂未完成，B1向CE1發(fā)送L3VE直連路由撤銷消息，CE1將下行業(yè)務(wù)切換到B2。
故障2：時(shí)間足夠長(zhǎng)（接入層完成IGP、LSP收斂）：上行業(yè)務(wù)路徑為①③②③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③②③①；
等待時(shí)間足夠長(zhǎng)，接入環(huán)的LSP收斂完成，A1-B1的VC狀態(tài)變?yōu)閍ctive，B1上bfd for PW狀態(tài)變?yōu)閁P，B1宣告L3VE直連路由，下行業(yè)務(wù)切換到B1（VPN-FRR回切到主用、ECMP重新負(fù)載分擔(dān)），上行業(yè)務(wù)回切到主用PW（重新收斂的LSP承載）。
故障2恢復(fù)：上行業(yè)務(wù)路徑為①③②④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④②③①；
故障2恢復(fù)上下行業(yè)務(wù)在核心層通過(guò)IGP、LSP收斂，回切到原來(lái)的路徑；故障1恢復(fù)，接入層上下行業(yè)務(wù)回切到A1-B1的短徑。
組合故障：故障2+故障3
故障2時(shí)業(yè)務(wù)切換為：上行業(yè)務(wù)路徑為①②③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③②①；
故障3時(shí)業(yè)務(wù)切換為：上行業(yè)務(wù)路徑為①③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③①；
故障3恢復(fù)時(shí)：上行業(yè)務(wù)路徑為①②③⑤④⑥⑧；下行業(yè)務(wù)路徑為⑧⑥④⑤③②①；
故障2發(fā)生，上行業(yè)務(wù)在接入層通過(guò)A1-B1之間的備用LSP到達(dá)B1后，在核心層則通過(guò)LDP-FRR保護(hù)生成（或者控制平面收斂）的備用路徑到達(dá)CE1；故障3恢復(fù)時(shí)，上行業(yè)務(wù)通過(guò)A設(shè)備PW冗余回切到主用B1（配置延時(shí)回切）；故障2恢復(fù)時(shí)，B1、RAN ER1上配置的LDP-FRR生成主備LSP，業(yè)務(wù)在核心層路徑回切到主用路徑。
烽火IP RAN保護(hù)機(jī)制全面，可有效保護(hù)多處斷纖和多節(jié)點(diǎn)同時(shí)故障等復(fù)雜場(chǎng)景。烽火IP RAN 綜合承載網(wǎng)已經(jīng)在中國(guó)聯(lián)通44個(gè)本地網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模部署。從目前部署的情況看，動(dòng)態(tài)協(xié)議和信令的保護(hù)切換可以滿足聯(lián)通IP RAN業(yè)務(wù)網(wǎng)的要求。綜合來(lái)看，烽火IP RAN設(shè)備運(yùn)用成熟的保護(hù)機(jī)制，可以為電信IP RAN大規(guī)模應(yīng)用提供可靠保障。
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