SDH傳送網(wǎng)的保護(hù)和恢復(fù)策略

摘要：本文總結(jié)和比較了SDH傳送網(wǎng)中各種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)技術(shù)，并介紹了各種保護(hù)和恢復(fù)技術(shù)在中國(guó)聯(lián)通SDH傳送網(wǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生存性(Survivability)；保(Protection)；恢復(fù)(Recovery)；自愈環(huán)(Self-healing Ring)；數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)

中圖分類號(hào)：TN94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2012.01.007

文章編號(hào)：1672-0407(2012)01-020-03 收稿日期：2011-09-3

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信的依賴性越來(lái)越大，對(duì)通信質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。社會(huì)各行各業(yè)都離不開(kāi)信息，要求通信網(wǎng)絡(luò)能及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞信息，而網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒃絹?lái)越多，傳輸信號(hào)的速率也越來(lái)越快，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障將對(duì)整個(gè)社會(huì)造成極大的損壞，因此如何提高網(wǎng)絡(luò)的生存性是迫切要考慮的重要問(wèn)題。

近年來(lái)，光通信事業(yè)飛速發(fā)展，SDH體制在傳輸網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，SDH傳送網(wǎng)的分層概念，以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涓拍詈艽蟪潭壬嫌绊懼W(wǎng)絡(luò)的有效性、可靠性、生存性和經(jīng)濟(jì)性。嫩江傳輸網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾年的大力建設(shè)，完成了高速環(huán)網(wǎng)以及高品質(zhì)傳輸網(wǎng)等重大工程，特別是高品質(zhì)傳輸網(wǎng)DXC設(shè)備的引入，使得中國(guó)聯(lián)通在SDH傳送網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)上具備了兩個(gè)原理不同的技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。

二、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)概念

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)：網(wǎng)絡(luò)保護(hù)通常是利用預(yù)留的容量，為失效通道提供備用通路，使受影響的業(yè)務(wù)從備用通路到達(dá)目的地。因?yàn)檫@種方式每種可能發(fā)生的故障中受影響的業(yè)務(wù)都有默認(rèn)的備用傳輸通路，所以在故障發(fā)生后，直接按預(yù)定方案操作，恢復(fù)受影響業(yè)務(wù)的時(shí)間很快，它是一種靜態(tài)的保護(hù)方式。采用這種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有線型和環(huán)型兩種，其中SDH的環(huán)網(wǎng)，因?yàn)榫哂休^完善的保護(hù)功能和較靈活的組網(wǎng)方式，是SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較廣的一種，它有一個(gè)專用名稱——自愈環(huán)(SHR：Self-healing Ring)。

網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)：網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)通常是利用網(wǎng)絡(luò)的冗余容量，依據(jù)特定的算法，為受故障影響的業(yè)務(wù)重新分配到達(dá)目的地的通路。這種方式與故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)隙分配，業(yè)務(wù)容量有關(guān)，其為受故障影響的業(yè)務(wù)尋找新路由的過(guò)程，是一種動(dòng)態(tài)的過(guò)程。恢復(fù)受影響業(yè)務(wù)的時(shí)間較慢。這種技術(shù)主要用在數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)上。

保護(hù)和恢復(fù)概念的區(qū)別：保護(hù)是利用傳送節(jié)點(diǎn)預(yù)先安排的容量，用一定的備用容量去保護(hù)一定的主用容量，備用資源無(wú)法在網(wǎng)絡(luò)大范圍內(nèi)共享；恢復(fù)是可以利用節(jié)點(diǎn)間的任何可用容量來(lái)恢復(fù)業(yè)務(wù)，當(dāng)鏈路或節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以用重新選擇路由的算法，廣泛調(diào)用網(wǎng)絡(luò)中的任何可用容量來(lái)恢復(fù)業(yè)務(wù)。

三、SDH傳送網(wǎng)的保護(hù)

SDH保護(hù)分為子網(wǎng)連接保護(hù)(SNCP)和路徑保護(hù)。路徑保護(hù)包括線性的復(fù)用段保護(hù)、環(huán)網(wǎng)的復(fù)用段保護(hù)、環(huán)網(wǎng)的通道保護(hù)。目前采用的主要保護(hù)方法是線性復(fù)用段保護(hù)1十1、復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)(MSSPRING)、子網(wǎng)連接保護(hù)。

(一)線性復(fù)用段保護(hù)

線性復(fù)用段保護(hù)是一種專用或共用的保護(hù)機(jī)制，它保護(hù)復(fù)用段層并適用于點(diǎn)到點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)復(fù)用段保護(hù)可用于保護(hù)幾個(gè)工作復(fù)用段，但不能對(duì)節(jié)點(diǎn)故障提供保護(hù)，它可按單向或雙向方式操作，此外復(fù)用段保護(hù)在備用狀態(tài)時(shí)還可用來(lái)開(kāi)通無(wú)需保護(hù)的額外業(yè)務(wù)。線性復(fù)用段保護(hù)采用APS(自動(dòng)保護(hù)倒換)協(xié)議。

實(shí)際應(yīng)用：適用于兩點(diǎn)間業(yè)務(wù)量大且比較重要的情況。如兩個(gè)長(zhǎng)途樞紐樓間的長(zhǎng)長(zhǎng)中繼系統(tǒng)。

(二)復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)

復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)的工作通道傳送業(yè)務(wù)，其保護(hù)通道則留作業(yè)務(wù)信號(hào)的保護(hù)之用，復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)需要使用APS協(xié)議，其保護(hù)倒換時(shí)間為50ms，分為二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)和四纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)兩種保護(hù)方式。四纖環(huán)可以抗多點(diǎn)失效。

復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)多用于STM-16和STM-64干線網(wǎng)以及中繼網(wǎng)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：在業(yè)務(wù)量呈均勻分布的情況下有些容量可重復(fù)利用，這種情況下，同樣的保護(hù)容量適用于不同的故障情況，故復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)保護(hù)方式能提供高容量使用效率。另一方面，復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)只能用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且節(jié)點(diǎn)數(shù)最多不能超過(guò)16個(gè)。

實(shí)際應(yīng)用：嫩江聯(lián)通高速環(huán)網(wǎng)SDH系統(tǒng)大多采用二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)，因二纖環(huán)無(wú)抗多點(diǎn)失效的能力，因此需要集中控制管理，特別是在有多點(diǎn)光纜割接情況下。

(三)通道保護(hù)環(huán)

通道保護(hù)環(huán)的業(yè)務(wù)保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，是否進(jìn)行保護(hù)倒換要根據(jù)出、入環(huán)的通道信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣來(lái)決定。通道保護(hù)環(huán)一般采用1+1保護(hù)方式，即工作通道與保護(hù)通道在發(fā)送端永久性地橋接在—起，接收端則從中選取質(zhì)量好的信號(hào)作為工作信號(hào)。不需要使用APS協(xié)議，其保護(hù)倒換時(shí)間小于50ms。常用的通道保護(hù)環(huán)有二纖單向通道保護(hù)環(huán)和二纖雙向通道保護(hù)環(huán)兩種。

通道保護(hù)環(huán)與復(fù)用段保護(hù)環(huán)的重要區(qū)別：通道保護(hù)環(huán)的橋接和倒換動(dòng)作發(fā)生于相關(guān)通道的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)。而復(fù)用段保護(hù)環(huán)的橋接和倒換動(dòng)作發(fā)生于失效跨距段的端節(jié)點(diǎn)。

實(shí)際應(yīng)用：適用于業(yè)務(wù)容量低，大部分業(yè)務(wù)量匯集在一兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的用戶接入網(wǎng)部分。

對(duì)上述三種典型的自愈環(huán)特性的簡(jiǎn)要比較如表1所示。

(四)子網(wǎng)連接保護(hù)(SNCP)

子網(wǎng)連接保護(hù)是指對(duì)某一子網(wǎng)連接預(yù)先安排專用的保護(hù)路由，這樣一旦子網(wǎng)發(fā)生故障，專用保護(hù)路由便取代子網(wǎng)擔(dān)當(dāng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的傳送任務(wù)。其保護(hù)結(jié)構(gòu)為1+1方式。SNCP是通過(guò)在業(yè)務(wù)的接收端對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)送端雙發(fā)過(guò)來(lái)的兩個(gè)業(yè)務(wù)源實(shí)行檢測(cè)選收來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能，因此雙發(fā)選收是SNCP的特點(diǎn)，和通道保護(hù)相似。SNCP和通道保護(hù)的區(qū)別：從具體實(shí)現(xiàn)上看，通道保護(hù)在收端選收業(yè)務(wù)時(shí)，由支路板完成選收判斷的動(dòng)作，而SNCP保護(hù)則是在交叉板上完成選收判斷的動(dòng)作。因此SNCP可以對(duì)線路上的業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)，而通道保護(hù)只能保護(hù)下到本地的支路上的業(yè)務(wù)。

子網(wǎng)連接保護(hù)是一種專用的保護(hù)機(jī)理。它可用于任何物理結(jié)構(gòu)(網(wǎng)狀網(wǎng)、環(huán)或混合結(jié)構(gòu))及分層網(wǎng)中的任何通道層。它可用于保護(hù)通道的一部分或者整個(gè)的端到端通道。它支持的業(yè)務(wù)類型相當(dāng)齊全，既可以支持VC3等低階業(yè)務(wù)，也可以支持VC4等高階業(yè)務(wù)。子網(wǎng)連接保護(hù)不需要在一個(gè)復(fù)用段中對(duì)所有的VC采用。在網(wǎng)絡(luò)中的配置保護(hù)連接方面具有很大的靈活性，并且SNCP保護(hù)是以單個(gè)業(yè)務(wù)作為基本單位的，各SNCP保護(hù)業(yè)務(wù)的邏輯、狀態(tài)之間相互獨(dú)立，獨(dú)立性強(qiáng)。

四、SDH傳送網(wǎng)的恢復(fù)

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的前提有3個(gè)：一是網(wǎng)絡(luò)中要有DXC作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，傳送業(yè)務(wù)依靠DXC設(shè)備的調(diào)度和管理；二是網(wǎng)絡(luò)中要有一定的備用資源；三是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)要具備網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)功能。中國(guó)電信以DXC設(shè)備組建的傳輸網(wǎng)具備了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的3個(gè)前提條件。

網(wǎng)絡(luò)故障情況多種多樣，這里簡(jiǎn)單概括為鏈路失效和節(jié)點(diǎn)失效兩種情況。鏈路失效可進(jìn)一步分為單條鏈路失效和多條鏈路同時(shí)失效。單條鏈路失效情況下可利用網(wǎng)絡(luò)上的備用資源采用恢復(fù)算法加以恢復(fù)。多條鏈路同時(shí)失效情況將視多條鏈路在網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)先級(jí)區(qū)別處理，如有必要優(yōu)先級(jí)高的失效鏈路可以搶占優(yōu)先級(jí)低的在用鏈路。節(jié)點(diǎn)失效情況下在該點(diǎn)上下的業(yè)務(wù)將無(wú)法用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源恢復(fù)，經(jīng)由該節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)界的業(yè)務(wù)可以通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)和鏈路疏通。

下面給出了自愈環(huán)與DXC的簡(jiǎn)要特性比較如表2所示。

高品質(zhì)傳輸網(wǎng)可包含4種電路：

(1)不恢復(fù)：不進(jìn)行重新路由和恢復(fù)，如備用冗余電路。

(2)恢復(fù)：可快速尋找替代路由加以恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間<1s。

(3)SNCP(等效傳統(tǒng)SNCP+恢復(fù))：首選傳統(tǒng)的SNCP保護(hù)方式，即主用路由失效，備用路由完好，執(zhí)行倒換，恢復(fù)時(shí)間<50ms；次選恢復(fù)方式，即主用、備用路由同時(shí)失效，或主用失效倒換至備用路由后，主用路由尚未恢復(fù)備用路由又失效，采用恢復(fù)方式重新路由，恢復(fù)時(shí)間<1s。

(4)PRC(保護(hù)和恢復(fù))：始終保證有一條完好的備用路由，因此能夠避免多次或同時(shí)發(fā)生的故障，并保證恢復(fù)時(shí)間始終<50ms，也是最高電路等級(jí)。

高品質(zhì)傳輸網(wǎng)是一個(gè)保護(hù)和恢復(fù)相結(jié)合的自愈網(wǎng)絡(luò)，大大提高了傳輸網(wǎng)絡(luò)的生存性和靈活性，滿足了對(duì)重要客戶的特別保護(hù)需要。

五、結(jié)束語(yǔ)

嫩江聯(lián)通SDH干線傳輸網(wǎng)系統(tǒng)及干線DXC的建設(shè)已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演進(jìn)成網(wǎng)孔網(wǎng)+DXC的復(fù)合結(jié)構(gòu)。自愈環(huán)和DXC的保護(hù)和恢復(fù)技術(shù)已在骨干網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。隨著自愈環(huán)和DXC在SDH四個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層面的應(yīng)用增多，網(wǎng)絡(luò)互通的需求也在迅速增加，網(wǎng)絡(luò)互通引起的一些問(wèn)題，如互通帶來(lái)的誤連接，互通導(dǎo)致保護(hù)倒換的波動(dòng)和振蕩等，我們必須加以注意，以確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和業(yè)務(wù)的安全。