基于G.8032的以太环网保护系统设计与实现

摘要

随着网络技术的发展,传统的电信级网络在传送各种数据业务上逐渐暴露出局限性,而以太网因为其标准简单、成本低廉等优点显示出了前所未有的活力。但是由于以太网以前只应用于局域网,因此,以太网要进军电信级以太网就必须对城域网或者广域网级别的电信级网络提供完善的OAM(操作管理维护)。由于环网是电信级以太网中常用到的一种组网形式,因此,对于环网故障的保护切换和恢复是城域以太网操作管理维护的一个重要组成部分。针对环网保护,ITU制定了G.8032标准,它能够达到电信级网络故障恢复时间不大于50ms和用户无感知故障恢复的要求,是城域以太环网保护标准中最占优势和最有潜力的标准。
　　 本文针对G.8032标准存在的问题进行了改进。在单环以太网故障切换和恢复方面,由于原G.8032标准没有设计当主节点发送的“允许开通消息”丢失时的解决方案,因此,为了解决该问题,本文设计了一个恢复开通定时器,该定时器可以保证在主节点发送的允许开通消息(NRRB)丢失后已恢复的故障链路正常传送数据。鉴于按现有协议实现的以太环网会对链路故障重复计数,因此,本文设计了一个延时定时器,该定时器的值等于故障信息在环网上传播的最大网络时延(时延为毫秒级)。主节点在收到第一个故障消息的时候启动该延时定时器。在这个定时器运行期间,主节点不再接收任何其他的故障信息,这样就保证了以太环网故障计数的准确性。因为G.8032协议对以太环网中两点故障恢复的情况考虑不周全,所以当环网中有两点故障发生时,环中肯定会有某几个节点之间不能进行正常通信,且在两处链路故障中一处故障恢复后,原协议不能及时开通这一处已经恢复的链路,导致链路虽然物理上已经恢复但功能上还一直处在阻塞状态。为了避免这种情况出现,本文基于恢复开通定时器设计了以太环网两点故障时,故障先行恢复链路的开通方案。除此之外,针对多环的情况,本文设计了一种在互联节点两端的两段链路上各有一处故障时的保护和恢复方案,该方案弥补了G.8032的缺陷,增强了以太环网的可靠性。
　　 本文对单环以太网切换保护恢复系统进行了软件实现。所实现的软件包括初始化、定时器、接收发送、状态机等几大模块。初始化模块对程序运行所需的各个变量和结构体进行赋值和申请,初始化节点状态和进行一些相应的准备工作；定时器模块主要负责定时器的申请、开启和停止；接收发送模块对各种消息进行发送和接收处理；状态机模块根据状态消息进行相应的动作和状态转换。
　　 论文最后对软件的功能进行了测试。测试的内容包括单环以太环网的故障切换及恢复功能、单环情况下的多点故障恢复,测试结果满足设计要求。论文还对以太环网的保护切换时间进行了测试,测试结果为:环网从故障发生到切换至备用链路的时间为40ms,小于电信级规定的50ms的保护时间。