光网络的保护和恢复

一、引言光网络作为下一代网(NGN)的物理基础，承载着近80%以上的信息量。光核心网技术的发展方向仍然是超高速率、超大容量、超长距离，演进过程依次为电层网络、光传送网(OTN)、自动交换光网络(ASON)，传送的信号由以电路信号为主逐步过渡到以分组信号为主。以光传送为基础的自动交换光网络(ASON)，在传送网中引入了交换的概念，其最大特点是可以提供灵活的保护恢复方案，为不同要求的业务提供不同等级的服务，优化了网络资源。二、ASON保护恢复过程“保护”指用一个预先分配的备用资源来代替一个失效资源，“恢复”指通过空闲容量重新选路来代替一个失效资源。通常来说，保护动作在几十毫秒的范围内完成，而恢复动作一般在几百毫秒到几秒的范围内完成。ASON的控制平面为网络操作者提供一种功能，可以使网络操作者具备向一个用户呼叫提供可选择的业务类型(如可用性、中断时间、误码秒等)的能力。保护和恢复是支持用户请求的CoS能主要机制。ASON保护和恢复机制一般经历故障管理(包括故障检测、故障定位和隔离、故障通知)，保护和恢复，复原等步骤。涉及的层面有传送平台和控制平台。对于保护和恢复，可以通过传送平台和控制平台所发挥的作用来界定。保护一般是由传送平台单独完成，而恢复是传送平台和控制平台共同协调完成的。这是保护和恢复在实现过程的区别。以下是保护和恢复在实施时的主要载体：1.端到端/区段保护过程1：故障检测→送平台；过程2：故障隔离/定位→传送/控制平台；过程3：故障通知→传送/控制平台：过程4：保护倒换→传送/控制平台；过程5：复原→传送/控制平台。在端到端/区段保护过程中，传送平台发挥主要作用，控制平台动作可以用于操作目的或同步目的，或者是通知目的。2.端到端/区段恢复过程1：故障检测→传送平台；过程2：故障隔离/定位→传送/控制平台；过程3：故障通知→控制平台：过程4：保护倒换→控制平台；过程5：复原→控制平台。对于恢复，一般通过信令信息配置恢复资源，即主要自控制平台发挥作用。三、保护机制对光层和电层交换设备的控制平面而言，要求信令、路由和链路管理均能够支持数据平面的故障恢复。标签交换路径(LSP)可适用于本地(区段)，段，和/或端到端恢复。本地区段保护指发生在两个相临开关之间的链路保护(所有的LSP标记为要求进行区段保护和链路选路)；段保护指两个节点之间的LSP段恢复(如ITU-T规定的SNC)：端到端保护指从输入端口到输出端口之间整个LSP保护。多重恢复可以同时适用于一个LSP，以增加灵活性。然而，多重恢复之间的相互干扰可能会比较严重。对于积向LSP，LSP一个方向的故障会造成LSP双向倒换到一个新的区段，段或端到端路径。四、恢复机制恢复是通过空闲容量重新选路来代替一个失效资源在实际网络中，常常以保护机制作为第一道防线，对付诸如光缆切断之类的公共失效故障。然后，可以用恢复机制作为第二道防线对付网络范围的故障和失效。基于ASON的，恢复机制应该能够提供多种选择方案，包括选择恢复机制，保护业务的颗粒和保护业务的类型等，对网络能够有更多的控制。基于ASON的恢复机制可以为不同要求的业务提供不同等级的恢复，例如对于实时业务，可以使用链路/节点保护，以及预先建立保护通道和预留资源的保护方式。而对于尽力而为的业务，则可以使用按需建立的通道保护，或者是依靠IP或高层的恢复机制。根据不同的准则可以划分不同类型的恢复模式。按照通道恢复方式，可以分为重选路由和预计划LSP恢复：按照网络恢复控制方法，分为集中控制方法和分布控制方法按照网络恢复范围，分为局部恢复和全局-恢复。合适的LSP配置将有助于缓轻各种故障带来的损失。例如，计算主要路径和次要路径，或者端到端或逐段，应对多个影响链路、节点、SRLG和SRG故障，恢复LSP。这些主要和次要LSP/区段配置可以加以分类：主要基于，恢复路径可以是预先计算或按需计算的：当恢复路径是预先计算的，则信令是预先完成的(恢复资源预置)或按需进行信令交换；当恢复路径是预置的，这些路径是预先选好的或按需选择。这些不同的选项增加了不同LSP/区段的恢复时间。光网络作为下一代网络(NGN)的物理基础，承载着80%以上的信息传输。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念——自动交换光网络（ASON）应运而生。这是一种利用独立的ASON控制平面，通过各种传送网（包括SDH或OTN）来实施自动连接管理的网络。ASON网络作为分布式智能光传送网，它的最大特点就是在传送平面和管理平面的基础上引入了智能控制平面，使用了信令、路由、自动发现等技术。其核心技术优势之一是可以提供灵活的保护恢复方案，为不同要求的业务提供不同等级的服务，优化了网络资源。保护恢复过程“保护”指用一个预先分配的备用资源来代替一个失效资源，“恢复”指通过空闲容量重新选路来代替一个失效资源。通常来说，保护动作在几十毫秒内完成，而恢复动作一般在几百毫秒到几秒内完成。ASON的控制平面提供了一种功能，使运营商能向用户提供可选择的业务类型（如可用性、中断时间、误码率等）。保护和恢复是支持CoS（服务分类）的主要机制。ASON保护和恢复机制一般经历故障管理（包括故障检测、故障定位和隔离、故障通知）、保护和恢复、复原等步骤。涉及的层面有传送平台和控制平台。对于保护和恢复，可以通过传送平台和控制平台所发挥的作用来界定。保护一般是由传送平台单独完成，而恢复是传送平台和控制平台共同协调完成的。这是保护和恢复在实现过程上的区别。以下是保护和恢复在实施时的主要过程：1、端到端/区段保护步骤1：故障检测→传送平台；步骤2：故障隔离/定位→传送/控制平台；步骤3：故障通知→传送/控制平台：步骤4：保护倒换→传送/控制平台；步骤5：复原→传送/控制平台。在端到端/区段保护过程中，传送平台发挥主要作用，控制平台可以用于操作目的或同步目的，或者是通知目的。2、端到端/区段恢复步骤1：故障检测→传送平台；步骤2：故障隔离/定位→传送/控制平台；步骤3：故障通知→控制平台：步骤4：保护倒换→控制平台；步骤5：复原→控制平台。对于恢复，一般通过信令配置恢复资源，即主要是控制平台发挥作用。保护机制对光层和电层交换设备的控制平面而言，要求信令、路由和链路管理均能支持数据平面的故障恢复。标签交换路径（LSP）可适用于本地（区段）、段和/或端到端恢复。本地区段保护指发生在两个相邻交换机之间的链路保护；段保护指两个节点之间的LSP段恢复；端到端保护指从输入端口到输出端口之间的整个LSP保护。多重恢复可以同时适用于一个LSP，以增加灵活性。然而，多重恢复之间的相互干扰可能会比较严重。对于双向LSP，LSP一个方向的故障会造成LSP双向倒换到一个新的区段、段或端到端路径。目前，保护方案可以分为以下几类。1、专用保护1＋1保护：业务在两条完全不相交的通道/链路（工作通道/链路和保护通道/链路）上同时传送，在接收端选择质量最好的信号。1:1保护：业务只在工作通道/链路上传送，而保护通道/链路不传送业务或传送低优先级的业务。当工作通道/链路发生故障时，业务由工作通道/链路倒换到保护通道/链路上，此时保护通道/链路上的低优先级业务被放弃。2、共享保护1:N保护（N1）：N条工作通道/链路共享1条保护通道/链路。N条工作通道/链路同时出现故障的几率很低。如果有超过一条工作通道/链路出现故障，就保护优先级最高的工作通道/链路。M:N保护：是指为N条主通道预先分配M条备份通道，平常备份通道不传输数据，只有在发生故障时，才选择一条备份通道来传输数据。当M备份通道链路故障通道时，工作通道/链路共享M条通道保护N条主工作通道，实际上N条链路同时出现故障的几率很低。如果有超过M条工作通道/链路出现故障。就保护优先级高的M条工作通道。\恢复机制恢复机制是指通过重建路由建立新的连接以代替失效连接，这些新连接会占用网络中冗余的共享容量。与保护不同，当故障发生，需要进行恢复时，网络中支持该连接的部分或全部交叉连接会发生变化。由于恢复利用共享冗余容量建立新连接来代替发生故障的连接，通常会涉及动态的资源查找和路由计算（路由计算可预先进行，因此比保护需要更多的时间进行倒换，不能用于高级业务；但也正是由于能够对共享冗余容量进行动态使用，使得恢复机制的资源利用率比较高，只需要50％～70％的冗余容量。根据不同的准则可以划分不同类型的恢复模式。按照通道恢复方式，可以分为重选路由和预计划LSP恢复；按照网络恢复控制方法，分为集中控制方法和分布控制方法；按照网络恢复范围，分为局部恢复和全局恢复。光网络保护就是一旦光缆中断，整个通信不会中断。sdh组网的光保护分1+1保护和1：1保护2种。在1+1保护中,传输信息通量同时存在于两个分开的光纤上(通常在不相交的路由上),从源到目的地发射。假设是单向保护切换,该目的地简单地选择两个光纤之一来接收。如果那根光纤被切断,那么该目的地简单地交换到另一根光纤上,并且继续接收数据。这种形式的保护的速度是相当快的,并且在两端之间并不需要信号发送协议。在1:1保护中,从源到目的地之间仍然拥有两根光纤。然而,传输信息通量一次仅在一根光纤上发射,也就是说在工作光纤上发射。如果这根光纤被切断,那么源和目的都交换到另一根保护光纤上。正如我们在前面讨论的那样,在源和目的之间的信号发送需要一个APS协议。鉴于这个理由1:1保护在修复传输信息通量方面并不像单向1+1保护那样快,这是由于它涉及了附加的通信总括信息。然而,与1+l保护相比,它提供了两个主要的优点:第一,在正常操作下,不使用保护光纤。因此,保护光纤可以被用来发射低优先级的传输信息通量。另一个优点是当需要使许多工作光纤共享一根单独的光纤的时候,1:1保护可以被扩展为1:N保护。