自动交换光网络保护和恢复要求

2019-11-05 01:32:12

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供稿：网友

　　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治理(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、路由和链路治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，经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。
　　
　　1.重选路由恢复
　　
　　(1)预计算路由。端到端恢复LSP在故障发生后基于预先计算好的路径建立起来，这种机制下是在故障发生前计算好一个或多个恢复路径。在故障发生前没有预置资源或选择资源，就不能保证有恢复连接。
　　
　　(2)无预先计算路由。在故障发生后建立端到端恢复LSP，用于恢复的一个或多个显式路由是动态计算的，并在故障发生后选择其中的一个，称为LSP重路由机制。在故障发生前没有预置资源或选择资源，就不能保证有恢复连接。
　　
　　2.预计划LSP恢复
　　
　　考虑到信令交换过程的差异，分为预先完成信令交换或按需进行信令交换。假如是按需进行信令交换，控制平台需要将与恢复相关的信令传送各个相应节点。假如预先完成信令交换，则直接进入预计划LSP恢复。
　　
　　预计划LSP恢复(或称为预计划LSP重路由)，表示恢复LSP是在完成信令交换后进行的。恢复路径上的恢复资源是预置的。根据恢复资源预先选定与否有以下两种情况：
　　
　　(1)资源预置且无资源预先选定。一个端到端恢复路径在故障发生前预先从一组预先计算好的显式路径中选择出来，恢复LSP的信令沿着预先选定的路径传送，在每个节点将资源预留下来，但不选定资源。
　　
　　预留的资源可能是专用的或共享的，本地节点策略可以用于定义共享资源的应用程度。在故障检测中，沿着恢复路径发起信令选择资源，并在每个节点执行恢复连接相应的操作(如交叉连接)。
　　
　　(2)资源预置且资源预先选定。一个端到端恢复路径在故障发生前预先从一组预先计算好的显式路径中选择出来，恢复LSP的信令沿着预先选定的路径传送，在每个节点将资源预留下来，并选定资源，但不做交叉连接。这些选择的恢复资源在控制平面上是固定的，在整个恢复路径上没有任何交叉连接。
　　
　　在假设不会同时出现多个故障的前提下，预留的资源可能被不同的工作LSP共享。共享的程度不应当受限于工作LSP的起始和终结节点是同一个节点。可以从参加-恢复过程节点的反馈信息中了解到资源共享的程度。
　　
　　在故障检测中，信令沿着恢复路径传送，激活预留和选定的资源，并在每个节点执行相应的操作(如交叉连接)。
　　
　　五、恢复时间的计算
　　在分析动态LSP恢复和预信令LSP恢复机制中，有以下参数作为衡量的标准路径计算时间(Path Computation Time，Tpc)；路径选择时间(Path Selection Time，Tps)，在源/目的之间的恢复LSP路径预先计算好，并且在故障发生后其中一个LSP被选作为恢复路径的这段时间：信令交换时间(signaling Switching Time，Tss)；端到端LSP资源预置时间(End-to-end LSP Resource Reservation Time，Trr)，需要考虑资源选择的时间，相应的整个时间作为Trr；端到端LSP资源激活时间(End-to-end LSP Resource Activation Time，Tra)，需要考虑资源选择的时间，相应的整个时间作为Tra；故障治理操作，如故障检测、关联和通知在作用的恢复机制中消耗同等的时间。
　　
　　1.重选路由恢复的恢复时间
　　
　　重选路由恢复可以分为预计算路由和无预先计算路由两种方式。预计算路由整个恢复时间T=Tps+Trr+Tra，对于专用计算而言的LSP仅仅是Trr+Tra。无预先计算路由整个恢复时间T=Tpc+Tps+Trr+Tra。
　　
　　2.预计划LSP恢复的恢复时间
　　
　　在路由计算好以后，假如按需进行信令交换，整个恢复时闻T=Tss+Tra(故障激活后)。而预计划LSP恢复分为两种，资源预置且无资源预先选定，以及资源预置且资源预先选定。假如预先完成信令交换，资源预置且无资源预先选定的整个-恢复时间T=Tra(故障激活后)，在故障发生前的操作时间为Tpc+Tps+Trr。资源预置且资源预先选定的整个恢复时间T=Tra(故障激活后)，在故障发生前的操作时间为Tpc+Tps+Trr。这两种方案的时间差别在激活恢复LSP期间资源的选择时间。
　　
　　六、结束语
　　基于ASON的下一代光传送网络将成为一个更为灵活、可靠、可扩展的智能化光传送网络，为针对NGN各种业务对保护恢复时间的要求，需要进一步研究适应ASON环境下的保护恢复机制，既能保证适应业务的生存能力，又可以优化网络资源。

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