SDH傳送網的保護和恢復策略

摘要：本文總結和比較了SDH傳送網中各種網絡保護技術和網絡恢復技術，并介紹了各種保護和恢復技術在中國聯通SDH傳送網中的應用。

關鍵詞：生存性(Survivability)；保(Protection)；恢復(Recovery)；自愈環(Self-healing Ring)；數字交叉連接設備(DXC)

中圖分類號：TN94 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2012.01.007

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

一、前言

隨著科學技術的發展，現代社會對通信的依賴性越來越大，對通信質量的要求也越來越高。社會各行各業都離不開信息，要求通信網絡能及時準確地傳遞信息，而網絡傳輸的信息越來越多，傳輸信號的速率也越來越快，一旦網絡出現故障將對整個社會造成極大的損壞，因此如何提高網絡的生存性是迫切要考慮的重要問題。

近年來，光通信事業飛速發展，SDH體制在傳輸網中廣泛應用，SDH傳送網的分層概念，以及網絡的拓撲概念很大程度上影響著網絡的有效性、可靠性、生存性和經濟性。嫩江傳輸網經過幾年的大力建設，完成了高速環網以及高品質傳輸網等重大工程，特別是高品質傳輸網DXC設備的引入，使得中國聯通在SDH傳送網保護的實現上具備了兩個原理不同的技術：網絡保護和網絡恢復。

二、網絡保護和網絡恢復概念

網絡保護：網絡保護通常是利用預留的容量，為失效通道提供備用通路，使受影響的業務從備用通路到達目的地。因為這種方式每種可能發生的故障中受影響的業務都有默認的備用傳輸通路，所以在故障發生后，直接按預定方案操作，恢復受影響業務的時間很快，它是一種靜態的保護方式。采用這種技術的網絡結構有線型和環型兩種，其中SDH的環網，因為具有較完善的保護功能和較靈活的組網方式，是SDH網絡結構中應用較廣的一種，它有一個專用名稱——自愈環(SHR：Self-healing Ring)。

網絡恢復：網絡恢復通常是利用網絡的冗余容量，依據特定的算法，為受故障影響的業務重新分配到達目的地的通路。這種方式與故障時網絡當前的時隙分配，業務容量有關，其為受故障影響的業務尋找新路由的過程，是一種動態的過程。恢復受影響業務的時間較慢。這種技術主要用在數字交叉連接設備(DXC)上。

保護和恢復概念的區別：保護是利用傳送節點預先安排的容量，用一定的備用容量去保護一定的主用容量，備用資源無法在網絡大范圍內共享；恢復是可以利用節點間的任何可用容量來恢復業務，當鏈路或節點失效時，網絡可以用重新選擇路由的算法，廣泛調用網絡中的任何可用容量來恢復業務。

三、SDH傳送網的保護

SDH保護分為子網連接保護(SNCP)和路徑保護。路徑保護包括線性的復用段保護、環網的復用段保護、環網的通道保護。目前采用的主要保護方法是線性復用段保護1十1、復用段共享保護環(MSSPRING)、子網連接保護。

(一)線性復用段保護

線性復用段保護是一種專用或共用的保護機制，它保護復用段層并適用于點到點的物理網絡。一個復用段保護可用于保護幾個工作復用段，但不能對節點故障提供保護，它可按單向或雙向方式操作，此外復用段保護在備用狀態時還可用來開通無需保護的額外業務。線性復用段保護采用APS(自動保護倒換)協議。

實際應用：適用于兩點間業務量大且比較重要的情況。如兩個長途樞紐樓間的長長中繼系統。

(二)復用段共享保護環

復用段共享保護環的工作通道傳送業務，其保護通道則留作業務信號的保護之用，復用段共享保護環需要使用APS協議，其保護倒換時間為50ms，分為二纖雙向復用段共享保護環和四纖雙向復用段共享保護環兩種保護方式。四纖環可以抗多點失效。

復用段共享保護環多用于STM-16和STM-64干線網以及中繼網。它的主要優點是：在業務量呈均勻分布的情況下有些容量可重復利用，這種情況下，同樣的保護容量適用于不同的故障情況，故復用段共享保護環保護方式能提供高容量使用效率。另一方面，復用段共享保護環只能用于環形網絡拓撲結構，而且節點數最多不能超過16個。

實際應用：嫩江聯通高速環網SDH系統大多采用二纖雙向復用段共享保護環，因二纖環無抗多點失效的能力，因此需要集中控制管理，特別是在有多點光纜割接情況下。

(三)通道保護環

通道保護環的業務保護是以通道為基礎的，是否進行保護倒換要根據出、入環的通道信號質量的優劣來決定。通道保護環一般采用1+1保護方式，即工作通道與保護通道在發送端永久性地橋接在—起，接收端則從中選取質量好的信號作為工作信號。不需要使用APS協議，其保護倒換時間小于50ms。常用的通道保護環有二纖單向通道保護環和二纖雙向通道保護環兩種。

通道保護環與復用段保護環的重要區別：通道保護環的橋接和倒換動作發生于相關通道的兩個端節點。而復用段保護環的橋接和倒換動作發生于失效跨距段的端節點。

實際應用：適用于業務容量低，大部分業務量匯集在一兩個節點的用戶接入網部分。

對上述三種典型的自愈環特性的簡要比較如表1所示。

(四)子網連接保護(SNCP)

子網連接保護是指對某一子網連接預先安排專用的保護路由，這樣一旦子網發生故障，專用保護路由便取代子網擔當在整個網絡中的傳送任務。其保護結構為1+1方式。SNCP是通過在業務的接收端對業務發送端雙發過來的兩個業務源實行檢測選收來實現保護的功能，因此雙發選收是SNCP的特點，和通道保護相似。SNCP和通道保護的區別：從具體實現上看，通道保護在收端選收業務時，由支路板完成選收判斷的動作，而SNCP保護則是在交叉板上完成選收判斷的動作。因此SNCP可以對線路上的業務進行保護，而通道保護只能保護下到本地的支路上的業務。

子網連接保護是一種專用的保護機理。它可用于任何物理結構(網狀網、環或混合結構)及分層網中的任何通道層。它可用于保護通道的一部分或者整個的端到端通道。它支持的業務類型相當齊全，既可以支持VC3等低階業務，也可以支持VC4等高階業務。子網連接保護不需要在一個復用段中對所有的VC采用。在網絡中的配置保護連接方面具有很大的靈活性，并且SNCP保護是以單個業務作為基本單位的，各SNCP保護業務的邏輯、狀態之間相互獨立，獨立性強。

四、SDH傳送網的恢復

實現網絡恢復的前提有3個：一是網絡中要有DXC作為網絡節點設備，傳送業務依靠DXC設備的調度和管理；二是網絡中要有一定的備用資源；三是網絡管理系統要具備網絡恢復功能。中國電信以DXC設備組建的傳輸網具備了實現網絡恢復的3個前提條件。

網絡故障情況多種多樣，這里簡單概括為鏈路失效和節點失效兩種情況。鏈路失效可進一步分為單條鏈路失效和多條鏈路同時失效。單條鏈路失效情況下可利用網絡上的備用資源采用恢復算法加以恢復。多條鏈路同時失效情況將視多條鏈路在網絡中的優先級區別處理，如有必要優先級高的失效鏈路可以搶占優先級低的在用鏈路。節點失效情況下在該點上下的業務將無法用現有網絡資源恢復，經由該節點轉界的業務可以通過其他節點和鏈路疏通。

下面給出了自愈環與DXC的簡要特性比較如表2所示。

高品質傳輸網可包含4種電路：

(1)不恢復：不進行重新路由和恢復，如備用冗余電路。

(2)恢復：可快速尋找替代路由加以恢復，恢復時間<1s。

(3)SNCP(等效傳統SNCP+恢復)：首選傳統的SNCP保護方式，即主用路由失效，備用路由完好，執行倒換，恢復時間<50ms；次選恢復方式，即主用、備用路由同時失效，或主用失效倒換至備用路由后，主用路由尚未恢復備用路由又失效，采用恢復方式重新路由，恢復時間<1s。

(4)PRC(保護和恢復)：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發生的故障，并保證恢復時間始終<50ms，也是最高電路等級。

高品質傳輸網是一個保護和恢復相結合的自愈網絡，大大提高了傳輸網絡的生存性和靈活性，滿足了對重要客戶的特別保護需要。

五、結束語

嫩江聯通SDH干線傳輸網系統及干線DXC的建設已經將網絡結構演進成網孔網+DXC的復合結構。自愈環和DXC的保護和恢復技術已在骨干網中廣泛應用。隨著自愈環和DXC在SDH四個網絡結構層面的應用增多，網絡互通的需求也在迅速增加，網絡互通引起的一些問題，如互通帶來的誤連接，互通導致保護倒換的波動和振蕩等，我們必須加以注意，以確保網絡的穩定和業務的安全。