自動交換光網絡保護和恢復要求

2019-11-05 01:32:12

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　　一、引言
　　光網絡作為下一代網(NGN)的物理基礎，承載著近80%以上的信息量。光核心網技術的發展方向仍然是超高速率、超大容量、超長距離，演進過程依次為電層網絡、光傳送網(OTN)、自動交換光網絡(ASON)，傳送的信號由以電路信號為主逐步過渡到以分組信號為主。以光傳送為基礎的自動交換光網絡(ASON)，在傳送網中引入了交換的概念，其最大特點是可以提供靈活的保護恢復方案，為不同要求的業務提供不同等級的服務，優化了網絡資源。
　　
　　二、ASON保護恢復過程
　　“保護”指用一個預先分配的備用資源來代替一個失效資源，“恢復”指通過空閑容量重新選路來代替一個失效資源。通常來說，保護動作在幾十毫秒的范圍內完成，而恢復動作一般在幾百毫秒到幾秒的范圍內完成。ASON的控制平面為網絡操作者提供一種功能，可以使網絡操作者具備向一個用戶呼叫提供可選擇的業務類型(如可用性、中斷時間、誤碼秒等)的能力。保護和恢復是支持用戶請求的CoS能主要機制。
　　
　　ASON保護和恢復機制一般經歷故障治理(包括故障檢測、故障定位和隔離、故障通知)，保護和恢復，復原等步驟。涉及的層面有傳送平臺和控制平臺。對于保護和恢復，可以通過傳送平臺和控制平臺所發揮的作用來界定。保護一般是由傳送平臺單獨完成，而恢復是傳送平臺和控制平臺共同協調完成的。這是保護和恢復在實現過程的區別。以下是保護和恢復在實施時的主要載體：
　　
　　1.端到端/區段保護
　　
　　過程1：故障檢測→送平臺；過程2：故障隔離/定位→傳送/控制平臺；過程3：故障通知→傳送/控制平臺：過程4：保護倒換→傳送/控制平臺；過程5：復原→傳送/控制平臺。
　　
　　在端到端/區段保護過程中，傳送平臺發揮主要作用，控制平臺動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/區段恢復
　　
　　過程1：故障檢測→傳送平臺；過程2：故障隔離/定位→傳送/控制平臺；過程3：故障通知→控制平臺：過程4：保護倒換→控制平臺；過程5：復原→控制平臺。
　　
　　對于恢復，一般通過信令信息配置恢復資源，即主要自控制平臺發揮作用。
　　
　　三、保護機制
　　對光層和電層交換設備的控制平面而言，要求信令、路由和鏈路治理均能夠支持數據平面的故障恢復。
　　
　　標簽交換路徑(LSP)可適用于本地(區段)，段，和/或端到端恢復。本地區段保護指發生在兩個相臨開關之間的鏈路保護(所有的LSP標記為要求進行區段保護和鏈路選路)；段保護指兩個節點之間的LSP段恢復(如ITU-T規定的SNC)：端到端保護指從輸入端口到輸出端口之間整個LSP保護。多重恢復可以同時適用于一個LSP，以增加靈活性。然而，多重恢復之間的相互干擾可能會比較嚴重。對于積向LSP，LSP一個方向的故障會造成LSP雙向倒換到一個新的區段，段或端到端路徑。
　　
　　四、恢復機制
　　恢復是通過空閑容量重新選路來代替一個失效資源在實際網絡中，經常以保護機制作為第一道防線，對付諸如光纜切斷之類的公共失效故障。然后，可以用恢復機制作為第二道防線對付網絡范圍的故障和失效。基于ASON的，恢復機制應該能夠提供多種選擇方案，包括選擇恢復機制，保護業務的顆粒和保護業務的類型等，對網絡能夠有更多的控制。基于ASON的恢復機制可以為不同要求的業務提供不同等級的恢復，例如對于實時業務，可以使用鏈路/節點保護，以及預先建立保護通道和預留資源的保護方式。而對于盡力而為的業務，則可以使用按需建立的通道保護，或者是依靠ip或高層的恢復機制。
　　
　　根據不同的準則可以劃分不同類型的恢復模式。按照通道恢復方式，可以分為重選路由和預計劃LSP恢復：按照網絡恢復控制方法，分為集中控制方法和分布控制方法按照網絡恢復范圍，分為局部恢復和全局-恢復。
　　
　　合適的LSP配置將有助于緩輕各種故障帶來的損失。例如，計算主要路徑和次要路徑，或者端到端或逐段，應對多個影響鏈路、節點、SRLG和SRG故障，恢復LSP。這些主要和次要LSP/區段配置可以加以分類：主要基于，恢復路徑可以是預先計算或按需計算的：當恢復路徑是預先計算的，則信令是預先完成的(恢復資源預置)或按需進行信令交換；當恢復路徑是預置的，這些路徑是預先選好的或按需選擇。這些不同的選項增加了不同LSP/區段的恢復時間。
　　
　　1.重選路由恢復
　　
　　(1)預計算路由。端到端恢復LSP在故障發生后基于預先計算好的路徑建立起來，這種機制下是在故障發生前計算好一個或多個恢復路徑。在故障發生前沒有預置資源或選擇資源，就不能保證有恢復連接。
　　
　　(2)無預先計算路由。在故障發生后建立端到端恢復LSP，用于恢復的一個或多個顯式路由是動態計算的，并在故障發生后選擇其中的一個，稱為LSP重路由機制。在故障發生前沒有預置資源或選擇資源，就不能保證有恢復連接。
　　
　　2.預計劃LSP恢復
　　
　　考慮到信令交換過程的差異，分為預先完成信令交換或按需進行信令交換。假如是按需進行信令交換，控制平臺需要將與恢復相關的信令傳送各個相應節點。假如預先完成信令交換，則直接進入預計劃LSP恢復。
　　
　　預計劃LSP恢復(或稱為預計劃LSP重路由)，表示恢復LSP是在完成信令交換后進行的。恢復路徑上的恢復資源是預置的。根據恢復資源預先選定與否有以下兩種情況：
　　
　　(1)資源預置且無資源預先選定。一個端到端恢復路徑在故障發生前預先從一組預先計算好的顯式路徑中選擇出來，恢復LSP的信令沿著預先選定的路徑傳送，在每個節點將資源預留下來，但不選定資源。
　　
　　預留的資源可能是專用的或共享的，本地節點策略可以用于定義共享資源的應用程度。在故障檢測中，沿著恢復路徑發起信令選擇資源，并在每個節點執行恢復連接相應的操作(如交叉連接)。
　　
　　(2)資源預置且資源預先選定。一個端到端恢復路徑在故障發生前預先從一組預先計算好的顯式路徑中選擇出來，恢復LSP的信令沿著預先選定的路徑傳送，在每個節點將資源預留下來，并選定資源，但不做交叉連接。這些選擇的恢復資源在控制平面上是固定的，在整個恢復路徑上沒有任何交叉連接。
　　
　　在假設不會同時出現多個故障的前提下，預留的資源可能被不同的工作LSP共享。共享的程度不應當受限于工作LSP的起始和終結節點是同一個節點。可以從參加-恢復過程節點的反饋信息中了解到資源共享的程度。
　　
　　在故障檢測中，信令沿著恢復路徑傳送，激活預留和選定的資源，并在每個節點執行相應的操作(如交叉連接)。
　　
　　五、恢復時間的計算
　　在分析動態LSP恢復和預信令LSP恢復機制中，有以下參數作為衡量的標準路徑計算時間(Path Computation Time，Tpc)；路徑選擇時間(Path Selection Time，Tps)，在源/目的之間的恢復LSP路徑預先計算好，并且在故障發生后其中一個LSP被選作為恢復路徑的這段時間：信令交換時間(signaling Switching Time，Tss)；端到端LSP資源預置時間(End-to-end LSP Resource Reservation Time，Trr)，需要考慮資源選擇的時間，相應的整個時間作為Trr；端到端LSP資源激活時間(End-to-end LSP Resource Activation Time，Tra)，需要考慮資源選擇的時間，相應的整個時間作為Tra；故障治理操作，如故障檢測、關聯和通知在作用的恢復機制中消耗同等的時間。
　　
　　1.重選路由恢復的恢復時間
　　
　　重選路由恢復可以分為預計算路由和無預先計算路由兩種方式。預計算路由整個恢復時間T=Tps+Trr+Tra，對于專用計算而言的LSP僅僅是Trr+Tra。無預先計算路由整個恢復時間T=Tpc+Tps+Trr+Tra。
　　
　　2.預計劃LSP恢復的恢復時間
　　
　　在路由計算好以后，假如按需進行信令交換，整個恢復時聞T=Tss+Tra(故障激活后)。而預計劃LSP恢復分為兩種，資源預置且無資源預先選定，以及資源預置且資源預先選定。假如預先完成信令交換，資源預置且無資源預先選定的整個-恢復時間T=Tra(故障激活后)，在故障發生前的操作時間為Tpc+Tps+Trr。資源預置且資源預先選定的整個恢復時間T=Tra(故障激活后)，在故障發生前的操作時間為Tpc+Tps+Trr。這兩種方案的時間差別在激活恢復LSP期間資源的選擇時間。
　　
　　六、結束語
　　基于ASON的下一代光傳送網絡將成為一個更為靈活、可靠、可擴展的智能化光傳送網絡，為針對NGN各種業務對保護恢復時間的要求，需要進一步研究適應ASON環境下的保護恢復機制，既能保證適應業務的生存能力，又可以優化網絡資源。

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