城域网是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，简称MAN。属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术，网中传输时延较小，它的传输媒介主要采用光缆，传输速率在l00兆比特/秒以上。MAN的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同--城市内不同地点的主机、数据库，以及LAN等互相联接起来，这与WAN的作用有相似之处，但两者在实现方法与性能上有很大差别。宽带城域网作为城域网内的主要网络实体将成为3G、NGN以及其它新兴增值业务的承载平台。

　　3G、NGN这类实时的语音和视频应用，要求城域网提供服务质量保证和类似于传统电信技术99.999％的电信级网络可靠性要求。通过提高网络的可靠性，运营商可以通过提供差别化的服务，在运营商之间的竞争中占居有利的地位，进一步树立和巩固企业的品牌形象。

　　城域网路由器的可靠性体现在以下两个方面，一个是设备层的可靠性，由于传统的路由器协议收敛比较慢，不能满足承载实时业务的需求。网络可靠性也是城域网路由器新技术比较活跃的领域。

　　目前新出现的网络层可靠性技术主要有IP路由快速收敛、端到端LSP备份、MPLS快速重路由、平稳重启等。

　　IP路由快速收敛

　　IP动态路由是基本的网络层可靠性保障机制，是IP路由网络与生俱来的功能。IP动态路由协议负责进行网络层IP转发路径计算，在链路或者节点发生故障导致原数据转发路径中断时，路由协议对数据转发路径进行动态重新计算，虽然各种路由协议通过采用不同的机制，其响应时间有差别，但是平均水平在秒。对于传统IP业务这个恢复时间可以接受，但是对于承载实时业务等多业务的电信级IP网来说要求毫秒级恢复响应时间，传统IP动态路由技术和这一要求有很大差距。

　　而对于大多数拨号上网的用户，由于其上网时间和空间的离散性，为每个用户分配一个固定的IP地址（静态IP）是非常不可取的，这将造成IP地址资源的极大浪费。因此这些用户通常会在每次拨通ISP 的主机后，自动获得一个动态的IP地址，该地址当然不是任意的，而是该ISP 申请的网络ID和主机ID的合法区间中的某个地址。拨号用户任意两次连接时的IP地址很可能不同，但是在每次连接时间内IP地址不变。通过加快链路之间Hello消息的发送频率，加快SPF计算速度和为路由更新消息设定高优先级，路由协议可以快速发现、处理故障，并且准确快速地进行路由更新，加快路由协议的收敛，通过优化IGP路由协议可以实现小于1s的收敛。

　　另一种加快路由协议收敛的方法是采用IGP和EGP对网络进行合理的层次规划，IGP进行域内设备的路由，EGP（BGP4）承载外部路由，两种路由之间进行有效隔离，不相互进行重分配。IGP和BGP的合理分工，形成了一个层次化的路由结构，域内和域间路由协议的收敛相互独立，互不影响，可以实现快速度收敛。

　　LSP保护切换

　　保护切换是ITU－T采用的术语，保护切换技术对于提高MPLS网络的可用性和稳定性具有关键意义。保护切换一般对受保护LSP路由的预计算和资源的预分配，所以可以保证在LSP连接失效或者中断后可以快速重新获得网络资源。

　　在SDH层，LSP是线性复用段保护，通过K字节实现链性网络的复用段保护，有1＋1,1:1,1:n等几种方式，（对应的环网就是环行复用段MSP）。复用段保护包括环型复用段（R-MSP）和线性复用段（L-MSP）。G.841对复用段保护进行了规范，环型复用段（R-MSP）用于保护环行组网，一般网络大多是环型，所以大家一般提到MSP就是默认R-MSP，线性复用段L-MSP用于保护链性组网，比环型应用确实少很多，一般简称LSP。两种复用段保护都是基于APS协议，但是K1K2字节的定义有小小差别（这就是环型复用段一个环网多可以有16个ADM节点，而线性复用段1：N系统，工作和保护系统只有15个的原因）

　　1＋1保护使用一条专用的备份LSP作为主LSP保护，在IngressLSR处，主LSP和备份LSP桥接在一起，主LSP上的流量复制到备份LSP上同时传送到EgressLSR，EgressLSR根据故障指示参数的取值，选择接收主备LSP上的流量。

　　1：1保护时也使用专用的备份LSP作为主LSP的保护，但是主备LSP不同时传送相同的流量，备份LSP在主LSP工作正常的前提下可以传送其它流量，流量的保护切换裁决在IngressLSR进行。

　　LSP 1:N 保护方式中N个工作系统共有一个平行的保护系统，N值范围为1～14。1:1是1:N结构的子集。1:N线性复用段倒换需要APS倒换协议，1：N只有双端恢复式。环型复用段不同厂家设备是不能实现保护倒换下的互联互通。而不同厂家设备LSP 1+1 单端方式 是有可能实现互通的（国内也有开通的实例）。

　　MPLS快速重路由（FRR）

　　为了满足诸如像视频会议电视这一类业务的实时应用，必须对这些流量提供类似于传统SDHAPS毫秒级的LSP保护能力。

　　LSP保护切换技术，需要信令协议的介入，故障点到恢复点的故障指示信令传递引入了不必要的网络恢复延时。多数的快速重路由方案依赖预先建立的备份通道，当网络恢复点检测到网络故障时，它要做的工作就是简单地更新LSP交换表，使流量从故障端口的LSP切换到预先在正常端口建立的LSP内。

　　快速重路由的优势除了可以提高保护恢复的速度外，通过有选择的在网络薄弱环节配置保护能力，避免了在可靠网络重复保护、无谓消耗网络资源。MPLS快速重路由技术提供50ms内的保护切换，可以作为SDHAPS保护机制的替代。

　　MPLS快速重路由采用如下配置过程：

　　首先，在LSP的入口处即LSR1，使用一条用户命令激活MPLS保护切换功能；LSR1向LSP路径上的所有LSR发送信令，每个LSR都计算出一条旁路下一跳LSR的备份LSP，LSP快速重路由配置即完成。当LSP路径上的某个LSR检测到下游故障时，由该LSR在本地将流量切换到备份LSP内。

　　在IETF中有多种快速重路由的方案，主流的两种保护方式为链路保护和节点保护，其解决问题的思路和复杂度各异，目前该技术还没有形成正式的RFC.

　　平稳重启（Gracefulrestart）

　　引起控制平面重启的可能因素包括：软件升级、软件Bug或者硬件故障，无中断重启可以做到控制平面重启时，数据平面的不间断转发就没有意义，而且故障路由会扩散到整个网络范围。在MPLSVPNPE路由器上如果发生这种情形，其结果是灾难性的。

　　控制平面平稳重启技术可以有效解决这个难题，采用该技术的路由器在控制平面发生故障时，同时重启路由器重新和邻近路由器建立路由状态，保证在重启过程中业务可用性，化单个设备重启对整个网络的影响。

　　在稳定状态时，OSPF会迅速响应路由域的变化并重新收敛，这可以看作是OSPF的一大优点。不过，有时候网络错误严重时，重启OSPF进程可能会有效。在RFC 3623中提出了平稳重启（graceful restart），Cisco在该文档出台之前已经采用了自己的平稳重启方法，当前在IOS中可以同时支持两种版本。

　　平稳重启利用了这样的特性：现代的路由器采用了分离的路由和转发硬件结构，因此虽然重启了OSPF进程，转发并不会中断，当然，要实现平稳重启，首先应该满足如下条件：

　　1）当路由器的OSPF进程重启时，必须通过发送一条“grace LSA”来通知邻接路由器重启即将开始。

　　2）在重启时LSA数据库保持稳定。

　　3）所有邻接路由器都支持并配置了平稳重启功能。

　　4）重启需在指定的“grace period”内完成。

　　5）在重启期间，完全邻接关系的路由器必须处于“helper”模式下。

　　在Cisco IOS中，CEF负责在重启期间处理转发，而OSPF负责重建RIB表。从版本12.4（6）T开始，两个版本的平稳重启都是默认激活的。