PBB-TE分段保护的关键技术

运营商骨干桥接流量工程(PBB-TE)是IEEE标准组织定义的支持流量工程的运营商骨干桥接技术（技术标准为IEEE 802.1Qay）。该技术能将无连接的局域以太网扩展为面向连接的、可以支持大规模业务的分组传送网技术。为了满足电信级50 ms的可靠性[1]， PBB-TE技术标准中定义了端到端的保护技术。随着PBB-TE网络应用领域的拓展，端到端的保护技术在流量切换效率、多点故障、点到多点路径等保护等方面存在不足，难以满足分组传送网的高可靠性需求， PBB-TE的分段保护技术因此应运而生。PBB-TE分段保护通常应用于PBB-TE网络内部，组网非常灵活，能够有效克服端到端保护的不足，从而提高PBB-TE网络的可靠性。

1 传统的PBB-TE端到端保护技术
    在PBB-TE技术标准中定义了端到端的流量工程服务实例(TESI)的保护方法，主要原理是在端到端的两个端节点上（在PBB-TE技术中称为PE节点，即运营商边界节点），建立两个TESI。两个TESI中一个被配置为工作TESI，另外一个被配置为保护TESI，并使用IEEE 802.1ag定义的链路检测协议分别检测两个TESI的状态。当端到端PE节点的工作和保护TESI状态都为正常时，源端PE将数据帧头的桥接VID(B-VID)封装为工作TESI对应的VID，因此流量在PBB-TE网络的工作TESI上传输；当工作TESI发生故障时，源端PE将数据帧头的B-VID封装修改为保护TESI对应的VID，流量在PBB-TE网络的保护TESI上传输，并且切换时间在50 ms以内。由于这种PBB-TE的端到端保护方法使得流量在不同的TESI之间切换，因此也称为PBB-TE的端到端TESI保护[2]。

    图1为端到端的PBB-TE保护示意图，两个PE边界节点分别检测TESI-1（实例1）和TESI-2（实例2）的传输路径状态。当工作路径发生故障进行保护切换时，两个PE节点封装的B-VID改变为TESI-2对应的VID，使得流量在保护路径上传输，从而实现端到端的TESI保护切换。

2 PBB-TE分段保护技术的需求
    端到端TESI保护虽然提供了PBB-TE网络的可靠性技术，但在进行保护切换时，存在对流量影响范围大、难以保护多点故障、效率低、无法保护点到多点路径等缺点。

    针对PBB-TE端到端TESI保护的不足，PBB-TE分段保护应运而生。PBB-TE端到端TESI保护的端节点只能为PE节点，因此只能保护PE到PE之间的路径。而PBB-TE分段保护的端节点既可以为PE节点，又可以为P节点（即运营商节点），还能够和PBB-TE端到端保护共存，组网非常灵活。当PBB-TE的分段保护应用于端到端保护网络中时，能够有效克服端到端保护的不足，提高PBB-TE网络的可靠性。

    在PBB-TE的内部网络上建立分段保护域，当局部链路发生故障时，只有分段保护域的局部流量路径进行切换，不会导致整个TESI的流量切换，倒换效率高。即使端到端保护的工作和保护TESI路径同时发生故障，流量也能够通过分段保护的保护段传输而不会中断，提高了PBB-TE在多点故障情况下的可靠性。在点到多点的TESI路径上建立起多组PBB-TE分段保护域，从而能够实现对点到多点的TESI路径进行有效的保护。

3 PBB-TE分段保护的关键技术
    PBB-TE分段保护技术的基本原理是在PBB-TE网络中设置一个分段保护域，其中包括两个端节点（P或者PE节点），在两个端节点上建立两条或者两条以上无公共点的流量传输路径，其中一条传输路径为工作段，其他路径为保护段，并通过链路检测协议检测这些传输路径的状态。当工作段状态为正常时，流量在工作段上传输；当工作段发生故障时，流量切换到其他段上传输，从而对流量进行保护，并且保护切换时间在50 ms以内。PBB-TE分段保护域在切换时，通过修改分段保护域端节点地址表出端口的方法进行数据业务的切换，还增加了M:1的保护模式增加网络可靠性[3]。

3.1 分段保护的数据业务切换方法
    在PBB-TE分段保护的端节点上，预先配置了业务的出端口表，即地址表。当节点收到业务帧时根据桥接目的地址(B-DA)和B-VID查找出地址表中的出端口，并且将帧从出端口中转发出去。PBB-TE分段保护技术应用了地址表的转发原理实现数据业务的保护切换。

    当工作段和保护段状态都为正常时，端节点上被保护流量的B-DA和B-VID在地址表中的出端口为工作段端口。当端节点从分段保护域外收到被保护流量时，该端节点查找地址表，将流量转发到工作段端口，而不需要对流量进行封装等操作。流量在工作段上传输到分段保护域的另外一个端节点后，该端节点将流量转发到分段保护域外，并按照PBB-TE网络中预先配置的路径进行转发。在该过程中，同样也不需要对流量进行解封装等操作。图2为PBB-TE分段保护技术示意图，分段保护域的工作段和保护段上都预设了TESI-1对应TESI的转发地址表。

3.2 M:1的分段保护
    只有一个工作段和一个保护段的PBB-TE分段保护域为1:1的保护模式。在1:1保护模式的分段保护域中，当工作段发生故障后，被保护TESI的流量不能继续在工作段上进行传输，而是通过分段保护技术切换到保护段上进行传输，从而能够保障被保护TESI的流量重新连通。但是如果保护段继续发生故障，则被保护TESI的流量既不能在工作段上传输，也不能在保护段上传输，被保护TESI的流量将会中断。1:1的分段保护技术虽然提高了被保护TESI流量传输的可靠性，但在故障发生概率较高的网络中，仍难以满足被保护TESI的流量传输的高可靠性要求。

    因此在PBB-TE的分段保护技术中，为了提高分段保护域的可靠性，可以增加保护段的数量，这种方法称为M:1的分段保护，其中M代表有M个保护段，1代表有1个工作段。每个保护段分别设定不同的优先级，其中一个保护段设定为规定保护段，有着最高优先级；其他保护段设定为预备保护段，预备保护段的优先级低于规定保护段的优先级。当规定保护段可用时，规定保护段作为分段保护域的保护段；当规定保护段不可用时，选择可用的预备保护段中优先级最高的作为PBB-TE的分段保护域的保护段。因此当工作段和规定保护段同时故障时，能够在其他的预备保护段中选择可用保护段进行流量的传输，被保护TESI的流量能通过新的保护段传输，保障被保护TESI流量的重新连通，提高被保护TESI的流量在分段保护域中传输的生存性。

4 结束语
    PBB-TE分段保护技术以一种经济高效的方式提高了PBB-TE的可靠性，提供低于50 ms的保护倒换时间，非常适合长距离分组传送网的高可靠性需求[3-5]。中国和国际上的一些标准组织也在积极的对PBB-TE的分段保护技术进行标准化，例如在IEEE中推进的标准IEEE 802.1Qbf[6]、中国通信标准化协会(CCSA)的标准《基于以太网的分组传送网技术要求》[7]等，为PBB-TE分段保护的技术走向成熟提供了标准的基础。

5 参考文献
[1] MEF2. Requirements and Framework for Ethernet Service Protection in Metro Ethernet Networks[S].2004.
[2] IEEE 802.1Qay. EN-Local and Metropolitan Area Networks--Virtual Bridged Local Area Networks Amendment 10: Provider Backbone Bridge Traffic Engineering[S]. 2009.
[3] 荆瑞泉. 分组传送网技术发展中的若干问题[J]. 中兴通讯技术, 2010,16(3):9-12.
[4] 韦建文, 谢锐, 金耀辉. PBB-TE的结构特征与GMPLS控制技术[J]. 中兴通讯技术, 2010,16(3):13-16.
[5] 陆月明. 分组传送网的环保护和生存性机制[J]. 中兴通讯技术, 2010,16(3):17-20.
[6] IEEE 802.1Qbf/D0.2. Virtual Bridged Local Area Networks Amendment: PBB-TE Infrastructure Segment Protection[S].2010.
[7] 基于以太网的分组传送网技术要求[R].北京:中国通信标准化协会,2010.

收稿日期：2011-03-21

[摘要] 运营商骨干桥流量工程(PBB-TE)采用端到端的保护技术。随着PBB-TE网络规模的扩大，端到端的保护技术在流量切换效率、多点故障、点到多点路径等保护等方面存在不足，难以满足分组传送网的越来越精细的保护倒换要求。PBB-TE的分段保护技术由此应运而生。文章通过对PBB-TE分段保护技术及其数据业务切换、M:1关键技术的分析阐述，为提高长距离分组传送网可靠性问题提出了解决方案。

[关键词] 运营商骨干桥流量工程；分段保护；分组传送网；可靠性

[Abstract] Provider backbone bridge-traffic engineering (PBB-TE) adopts an end-to-end protection mechanism. With PBB-TE network expansion, this mechanism is insufficient for traffic switching efficiency, multifailure protection, and point-to-multipoint connection, and it cannot satisfy the increased requirement for precision. We therefore propose PBB-TE segment protection technology. This paper analyses PBB-TE end-to-end technology, details the requirements of a long distance transit network, and introduces PBB-TE segment protection technology. It then presents a key technology of PBB-TE segment protection: traffic service switching and M:1 segment protection. In conclusion, we put forward a solution for improving the reliability of long distance packet transport networks.

[Keywords] PBB-TE; segment protection; PTN; reliability