林顿·昂
本文作者Lyndon Ong 先生，CIENA 公司核心转换分部网络信号传送和控制体系技术主管。
关键词: 保护 恢复 智能交换 光信令传送
传统的光网络过去一直使用线性和环路保护方案来满足运营商在可靠性方面的要求。采用智能光交换和光信令传送技术之后，利用动态恢复已成为另一种提高带宽效率和灵活性的保护方案。在本文中，作者对光网络的保护和恢复进行了全面阐述，并说明了运营商该如何利用保护和恢复来提供不同等级的服务。
如何满足客户服务等级协议 (SLA)的要求，是当今运营商们所面临的最大挑战。SLA 是运营商和客户之间达成的非正式契约，其中对运营商必须具备的条件(特别是可用性和业务等级)以及不符合条件时应作出的赔偿有着详细的规定。如果运营商只能提供单一的适用于语音传输的服务质量，那么数据服务和外包企业网络的增长就意味着运营商必须满足更多不同的需求，还不得不在成本与性能之间取得平衡。
可用性是一个关键的性能因素——至关重要的客户网络无法承受停止工作、却不知何时恢复正常的危险，而这一切对最基本的运营将产生重大影响。光网络通过使用冗余和恢复技术(特别是“保护和恢复”)来满足运营商对可用性的苛刻要求。
简而言之，所谓保护就是使用静态分配的备份资源使故障状态恢复为正常状态。按照固定方式将保护指定给工作线路，这样最多能处理指定的故障级别。发生故障时，保护以 50ms 数量级的恢复时间产生决定性的动作，切换到不能长时间中断服务的传统语音服务上。在[G.841] 和 [ANSI-T1.105]中描述了 SONET/SDH 网络的保护。
智能光网络(ION)综合了光交换智能，并支持采用动态恢复作为另一种保护方案。在动态恢复中，并不预先分配备份资源，而是在发生故障时分配任何可用资源，以便恢复端对端的路径。这样，就以恢复时间的不确定性为代价，提高了生存能力和效率，但是却可以使运营商灵活地定制运营服务路径的可用性。
保护和恢复并非互斥，网络可以将它们合并从而为客户提供多种服务级别，同时在恢复时间和运行保障与效率和成本之间取得平衡。利用智能和信号传送技术，可以实现多种更复杂的保护和恢复功能，还能产生许多合适的解决方案，从而为运营商提供更多的选择和不同的服务标准。
一 传统模式
传统保护模式对单跨接或环形拓扑应用 1+1 或 1∶N 冗余。线性保护是相邻光节点之间跨接的保护应用。
(1)1+1 链路保护：并行使用两种预先提供的资源。例如，在两个并行链路上同时传输数据，而在接收节点上利用选择器选择最佳的资源。
(2)1∶N 链路保护：预先提供工作和备份资源(n 个工作资源，1 个备份资源)。如果工作资源发生故障，则数据切换到备份资源，同时使用链路开销进行协调。
增强型保护是冗余拓扑(特别是环路)的保护应用，它可以提高单跨接故障以上故障(例如光纤被切断时出现的故障)的残存性级别。一般的环形拓扑结合环路上任意两个目的地之间路径的地理相异性(一个路径顺时针围绕环路，一个路径逆时针围绕环路)。
SDH中的 BLSR(双向线路切换环路)或等效的 MS-SPRing(多节—共享保护环路)为线路级保护结构，其中在每个节点之间具有多条光纤的环路用于冗余。发生光纤被切断这类跨接故障时，利用故障跨接周围的保护线路可以使受影响的传输更改路由。BLSR 支持双光纤环路和 4 光纤环路。BLSR 环路切换见图1。
SDH中的 UPSR(单向路径切换环路)或等价的SNCP(子网连接保护)为路径级保护结构，其中的端对端路径通过创建并行的不同路径以及在两条路径上发送数据副本进行保护。这两条路径构成了一条逻辑1+1环路。如果出现路径信号衰减或故障，则末端执行切换以改用来自替换路径的信号。无需信号传送，因为目标节点可独立确定两条路径中要使用的路径。所用的资源是非保护路径的两倍，但保护可以立即生效。
二 智能光网络的影响
ION 要求在光交换网元中实现智能化，同时执行发现、信号传送和路由协议，上述协议可以实现近邻发现、路径提供和实时链路拓扑以及资源可用性信息分发过程的自动化。
这些对光交换网络的改进使节点可以根据资源的可用性和连接约束(如带宽和业务等级)提供连接。为了便于恢复，可以使网络快速更改故障周围连接的路由，以免服务长时间中断。
CIENA 的“光交换和路由选择协议(Lightworks OStm)”是光信号传送协议的一个实例，现在已经应用于 30 多个提供业务的工作网络。Lightworks OStm 提供运营商核心网络中的控制面链接光交换，它具有发现、信号发送和路由选择功能。我们正在尽最大的努力在多个主体中增强运营商网络的协同工作的能力，包括 IETF 的“广义 MPLS”(GMPLS)、ITU 的“自动切换光网络(ASON)”以及OIF的“用户网络接口(UNI)”，后者是执行协议而不是正式标准。
三 保护和恢复中的新革新
1. 虚拟环
“虚拟环”支持与4F-BLSR或MS-SPRing同等的保护，但允许在任意物理网络之上放置环形拓扑。虚拟环利用光交换上的智能和信号发送功能来简化标准 4F-BLSR 环管理的各个方面。可以通过重新配置虚拟环来添加或删除节点，而无需取消环路上的节点。使用虚拟环时，如果多个环路沿一个链路彼此交错，那么也可以在其间共享保护容量，因此，比起标准 BLSR 环路能节省额外的带宽。虚拟环形拓扑见图2。
2. 动态恢复
动态恢复利用网络宽度冗余在故障点周围选择传输路由。它利用光学路由和信号传送更改使用网络上有效备用路径的故障连接路由。它提供了极好的生存能力，因为连接可以抵御整个网络中的多个故障，直至网络被完全分割。恢复连接见图3。
网状恢复的传输效率极高，因为根据更改路由的情况，单跨接可能会被许多其它跨接用作恢复容量。然而，故障或者不断增加的恢复跨接，可能会影响许多被保护的连接。恢复路径可以预先计算以加速恢复过程，所提供的恢复路径应该远远分离于工作路径。
网路恢复可以与基础“线性”和/或“环路”保护机制结合使用，且允许使用多级保护策略。图4说明了用来增强“环路”保护的网络，这样即使出现多个故障导致“环路”保护不能工作，网络恢复仍可以利用剩余的网络连接来更改端对端连接的路由。
3. 集中与分散
可以通过中央管理系统控制网络恢复，也可以将控制分散到网络元素中。集中式恢复比手动或静态恢复技术更先进，因为它将网络管理界面应用到网络元素中，从而将故障指示引入管理系统，并操纵网络元素中的交叉连接来更改连接路由。
但是，集中式恢复的主要不足在于可量测性和恢复速度，因为所有的控制都由管理系统来执行。这就意味着故障指示和恢复操作都必须集中通过同一个中心点，从而产生处理瓶颈和单一的故障点。另一方面，分布式动态恢复通过将重新路由连接的责任赋予末端交换，消除了瓶颈和单一故障点。
4. 共享的网状恢复和其它变化形式
共享的“网络”恢复为端对端连接恢复的普通“网络”机制添加了备用的保护路径，这样就无需进行争用判决，并大大简化了建立保护连接所需的信号传送。象在SNCP中一样，共享“网络”提供端对端专用保护，但只提供 1∶1 或 1∶N 类型的保护而不是 SNCP 通常提供的1+1类型。由于备用的保护路径不能用于其它传输，因此传输效率有所下降，但是，只要其它连接不共享保护束(即不能要求同时使用保护)，就可以共用链路以保护其它连接。
“虚拟环”和“分散式动态恢复”这类新技术完全可以实现，现在 CIENA已经开始在具有 40 个以上节点的运营商网络中推广这些技术。
四 使用保护和恢复
表总结了不同保护/恢复方式的特点。
BLSR 的带宽效率可以大于UPSR，因为保护容量可以由经过 BLSR 中的环路的传输所共用，而在 UPSR 中两条路径都必须进行工作传输。
“网络恢复”的带宽效率取决于传输模式和网络拓扑，但是一般认为网状拓扑的效率比环形拓扑高出 20~40%。最新的分析预计，使用端对端网络恢复比使用环路保护节省 35% 的链路成本。
五 总结
传统的光网络保护方案(如线性或环路保护)以灵活性和效率为代价，满足了对语音网络的可靠性要求。随着在控制平台中使用信令传送和路由选择协议的“智能光网络”的发展，运营商可以选用更加先进的机制(如虚拟环和动态网络恢复)，这些机制比保护更为高效、灵活，也更适用于某些应用软件。理想情况下，同一产品应该能够同时使用保护和恢复功能，因此将下一代保护方式与不同等级的动态网状恢复组合在一起，运营商就可以向客户提供满足当今应用需求的多种服务等级。
（全文完）
----《世界电信网络》
|
