接入网络中的业务融合来势迅猛。由于业务整合到单个接入平台，独立网络整合到单个多业务网络，因而可以降低设备费用和运营费用，这种美好前景推动了向融合网络发展的趋势。

网络运营商目前必须保留多种接入盒（设备），以支持多种服务。例如，语音服务可能通过数字回路载波（DLC）部署，而数据服务可以通过DSL接入复用器（DSLAM）部署。承载流量的网络可能完全不同。众所周知，整合设备和网络能够节约费用。此外，通过从单个平台（此处指多业务接入节点，MSAN）设置所有服务，能够实现以往在技术、经济上不可行的增强服务。然而，融合也面临着一个障碍：从历史上看，数据网络不能为时间敏感的关键任务业务（例如语音、视频）提供令人满意的服务质量（QoS）。

对于任何QoS体系而言，提供可靠连接的能力都是一个关键因素。在发生网络故障（例如光纤截断、节点故障）时，网络必须提供弹性机制。对于对时间敏感的关键服务，网络必须在几十毫秒内将受到影响的服务迅速恢复。而且，除了对时间敏感之外，还有一些服务对各种不同原因造成的故障敏感（分组丢失敏感等）。要部署融合平台，就必须能够提供对故障敏感的服务（如主要语音服务），并达到运营商级服务水平。同时，这些服务必须通过经济的方式提供，使提供商能从中赢利。

目前，面向分组的接入网络设备只能提供有限的可用保护机制，而这些保护机制在灵活性、高效性和经济性方面并不能始终满足要求。例如，在向网络核心提供的总数据流量中，可能只有一小部分需要保护。在这种情况下，保护来自MSAN的所有数据（例如，使用基于SONET单向路径交换环路（UPSR）的保护机制）并不是一种经济的方法，因为只有一小部分数据需要快速恢复。

此外，目前分组网络采用的故障检测和网络恢复方法通常不够快速。例如，以太网网络可以使用生成树协议（STP）或快速STP，使路由绕开发生故障的路径，但协议融合时间的上限可能会过高，而且这种生成树协议机制在运行时只能达到端口或虚拟局域网（VLAN）的细粒度，而VLAN上则可能只有一部分数据需要保护和恢复。

因此，需要一种机制，能在汇聚或单个服务流的级别上，选择性地保护和恢复数据。这种机制必须能够足够快速恢复受影响的服务，满足故障敏感的服务要求。此外，这种机制还必须能够兼容现有网络，并且不受分组传输协议或物理传输拓扑的限制。

杰尔系统2004年6月发布的Unbreakable Access（不中断接入）技术提供了一种低成本的简单方式，为任何分组网络逐步增加保护，进行快速恢复，并提供良好的QoS，可以细致到每个服务流。对网络提供商来说，UA的关键优势是能够为单个服务流提供保护和快速恢复。目前，按需分配带宽（例如Turbo按钮）和按需QoS被视为关键的宽带服务功能。UA为这些服务功能添加了按需的弹性，从而提供了宝贵的创收功能，以实现高级服务，最大程度地提高网络效率。

从汇聚级别一直到单个服务流级别，UA都能够排列业务流的优先级，并保护业务流。这样，就只需为对故障敏感的服务提供保护。

UA不受分组传输协议（IP、以太网、ATM、MPLS等）或物理传输拓扑（环状、网状等）的限制，既可以独立运行，也能够与现有的网络弹性机制结合运行，例如ATM PNNI重新路由机制、MPLS快速重新路由、SONET UPSR/BLS。

由于UA在第四层（服务层）运行，只有网络连接的端点需要感知UA。因此，UA能够轻松地重叠到现有网络上，甚至可为横跨多个异构网络的业务流提供保护。例如，许多运营商正在将网络从ATM迁移到IP/以太网。在此迁移过程中，一些接入网络基于ATM，而另一些则基于以太网/IP，从而产生了接入网络与服务边缘的架构混合。无论使用何种底层网络，UA都可以用作所有接入网络上的通用弹性机制，并提供一致的保护和快速恢复的方法。

UA采用杰尔系统的可编程数据流管理网络处理器技术实施，它能够灵活配置，以适应多种应用。例如，恢复时间和标准、流汇聚定义都可由用户配置。

此外，现有系统可能只有极低的快速恢复能力，甚至根本不具备这种能力。它们可以采用UA，以提高网络弹性。这个过程可以逐步完成（随发展而投资）。

例如，可以将UA保护的线路卡添加到传统DSLAM中。因为许多DSLAM都可以选择在两个单独网络路径上传输数据（通过负载分担等），每个路径的一部分用于承载冗余数据，其余部分则用于承载不受保护的流量。例如，如果总流量的10%受到保护，而主要和次要路径的带宽相同，则它们分别可以承载10%的重复保护流量，90%的不受保护（尽力而为）流量，总带宽的利用率达到95%。相比之下，不能在服务流级别上区分两种流量的技术的带宽利用率仅为50%，因为它们要为100%的流量提供保护（例如SONET UPSR）。

Unbreakable Access在网络中如何使用？

UA在受保护流的两个端点运行。图1的上半部分显示了Unbreakable Access如何在网络中运行的简化视图。数据流的方向为从右至左（反方向数据流的运行方式相同，因而此处仅考虑一个方向的数据流）。通常，所有用户服务，例如语音、视频和互联网接入，都要通过家庭或公司网关设备集中。在连接到MSAN的单个宽带链路上，通过网关来传送或接收整合数据。

在图1中，从用户到MSAN的全部服务的数据流以橙色实线表示，称为主要路径。在橙色线中的汇聚流中，一部分流量设置为受保护流量，以绿色虚线表示。绿色虚线的路径称为次要路径。

图1 Unbredkable Access简化网络图(略)

汇聚的橙色流量进入MSAN。MSAN会识别受保护流量，将数据复制和发送到主要路径和次要路径。受保护流沿着与橙色流量传输路径不同的物理路径路由发送。这标志着网络中受保护路径的开始。

流量管理网络处理器（NP）芯片可处理数据路径流量（协议封装、转发等）。控制处理器可以处理控制路径的相应功能。NP的MSAN提供了多项重要的数据路径功能。首先，NP必须对流入的用户数据进行分类，以确定流量是否受保护。此外的分类意味着位检验，通常是数据包报头（例如IP报头和/或UDP端口号）的一部分。一旦识别出受保护流量，NP必须为其分配一个适当的优先级，进行缓冲，确定通过主要还是次要路径传输。优先级的划分非常重要，因为它使受保护数据包优先于不受保护的数据包。

图2 网络故障的原因(略)

网络中的弹性和保护

弹性指网络在发生故障的情况下仍能保持服务运行的能力。故障可能有许多原因，包括错误地拔出电缆或卡等技术人员错误、物理光纤或铜线链路的中断、软件错误。图2显示了一项对网络故障原因研究的结果。

弹性网络能通过自动修复故障从故障中恢复。更确切地说就是，通过次要的流量路径路由，绕过发生故障的部分，从而实现故障恢复。最终用户希望重新路由的时间足够短，将链路故障导致的服务中断时间缩短到不易察觉的程度，或者降低到最小限度。

重新路由流量的新路径可在故障发生时或发生前计算出来。在后一种情况中，重新路由被称为预计算路由。与不预先计算的重新路由的恢复机制相比，预计算路由机制能够降低服务中断时间，但可能需要额外的网络资源（例如带宽）来提供网络冗余。因此，进行预先规划，实现恢复时间和成本之间的平衡非常重要。本节简要说明了一些提供网络冗余的现有方法。


重新路由概述

当网络链路或节点发生故障时，使用故障链路的流量必须改变路径，才能到达计划的目的地。原路径称为主要路径，新路径称为次要路径。主要路径和次要路径可以完全分离，也可以部分连接。

图3中的示例说明了这种情况。在此情况下，由于CD链路发生故障，流量必须重新路由。在故障发生前，源节点A通过主要路径A－B－C－D－E－F，向目的地节点F发送流量。在发生故障后，源节点A通过次要路径A－B－C'－D'－E－F，向目的地节点F发送流量。在这个示例中，主要路径和次要路径共享了一部分网络链路（AB和EF）。因此，首要链路的受保护部分是B－C－D－E 。

整个重新路由程序包括七个步骤。前四个步骤包括链路或节点发生故障后的流量重新路由，将流量从主要路径转换到次要路径。在链路或节点修复后，可实施后三个步骤，将路由恢复到原始状态。

自愈环

环形网络是一种所有节点都连接到同一组物理链路上的网络拓扑。所有链路都形成一个环。在反转环的拓扑中，所有链路均为单向，流量在半个链路上沿一个方向流动，在另一半链路中反方向流动。自愈环是特殊的反转环网络，按以下方式进行重新路由。在正常运行状态下，流量仅按一个方向从源发地发送到目的地。如果一个链路发生故障，则从另一个方向路由到目的地，这样就避开了发生故障的链路。自愈环通常使用该环的可用带宽的一半来提供完全冗余。另一方面，低层保护机制是可用的速度最快的重新路由机制。例如，自愈环能够在不到50ms的时间里重新路由流量。自愈环的示例包括以下四种MAC和物理重新路由机制，它们都使用反转环拓扑。

图3 重新路由示例(略)

链路汇聚

链路汇聚（或负载分担，或绑定）是能够提高可靠性和性能的第二层冗余功能。目前，许多链路汇聚方案得到了广泛使用，包括IMA（ATM的反向复用）、MLPPP（多链路点到点协议）、MLFR（多链路帧中继）和IEEE 802.3ad链路汇聚、一些链路汇聚方案只能用于点到点物理连接，而另一些可以在多个网元间运行。

链路汇聚使多个物理链路能够作为一个逻辑链路来运行。链路汇聚的一个主要好处是，如果一个物理链路发生故障，或者从服务中移除，它可以提供非常快的次秒级故障切换。链路汇聚还能够在物理链路之间分配流量，从而确保带宽得到充分利用，同时提高网络的性能和可靠性。

2005GEC.1