光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的鏈路保護(hù)與業(yè)務(wù)保護(hù)

典型的光傳輸網(wǎng)絡(luò)在標(biāo)準(zhǔn)的OSI模型中處于第一層（物理層）和第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）之間的位置。在OSI七層模型中，各層之間有獨(dú)立而清晰的界面，并且下層為上層提供服務(wù)。這種上下層之間的客戶與服務(wù)器的關(guān)系在所有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中都體現(xiàn)得非常明顯。在標(biāo)準(zhǔn)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，又可以進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò)層次劃分為光鏈路層與業(yè)務(wù)層兩個(gè)層次。在這兩個(gè)層次之間，也同樣體現(xiàn)出了客戶與服務(wù)之間的明確關(guān)系。

在OSI七層模型中，作為提供服務(wù)的下層應(yīng)當(dāng)盡力完善自身的性能，即應(yīng)最大限度地提高自身的檢錯(cuò)及糾錯(cuò)能力，以為上層提供更好的服務(wù)；而處于上層的客戶層也應(yīng)提高本層的檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力減少對(duì)于下層的依賴。在網(wǎng)絡(luò)中，各層次的這種能力處理不當(dāng)可能產(chǎn)生沖突，在同一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中應(yīng)當(dāng)注意協(xié)調(diào)這種關(guān)系，以期望達(dá)到最優(yōu)的保護(hù)效果。在光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路層與業(yè)務(wù)層之間也同樣存在這種需要協(xié)調(diào)的保護(hù)關(guān)系。在本文中，以MSTP設(shè)備為例描述鏈路層保護(hù)與業(yè)務(wù)層保護(hù)之間的關(guān)系。

一、 傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)中鏈路層保護(hù)與業(yè)務(wù)保護(hù)之間的關(guān)系

在使用SDH設(shè)備搭建的光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，首先是以光纖為基礎(chǔ)的鏈路連接，然后是承載在光纖鏈路上的業(yè)務(wù)層。在標(biāo)準(zhǔn)的SDH幀結(jié)構(gòu)中，也明確定義了這樣的分層結(jié)構(gòu)，例如定義了再生段層、復(fù)用段層、通道層（高階通道和低階通道）。在這里可以將再生段與復(fù)用段簡(jiǎn)化為光鏈路層，通道層簡(jiǎn)化為業(yè)務(wù)層。在這種層結(jié)構(gòu)中，每層分別有各自的開(kāi)銷，以實(shí)現(xiàn)本層的標(biāo)記跟蹤和檢錯(cuò)及保護(hù)。在光鏈路層中，可以通過(guò)A1、A2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的識(shí)別和檢錯(cuò)，如可以產(chǎn)生LOF告警，還可以通過(guò)B1、B2產(chǎn)生誤碼檢錯(cuò)等。在錯(cuò)誤發(fā)生后，光鏈路層可以通過(guò)復(fù)用段的環(huán)倒換完成保護(hù)，通�？梢詫�環(huán)保護(hù)歸屬為鏈路保護(hù)。而在通道層，同樣可以通過(guò)通道層開(kāi)銷完成檢錯(cuò)和通道保護(hù)，例如可以通過(guò)AU－AIS告警完成檢測(cè)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，通常將通道保護(hù)歸屬為業(yè)務(wù)保護(hù)。這兩個(gè)層次的保護(hù)機(jī)制同時(shí)處于SDH設(shè)備中，在SDH設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)當(dāng)努力解決好兩個(gè)層次的保護(hù)關(guān)系，從而使需要傳送的業(yè)務(wù)得到更加完善的保護(hù)。在一些復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，這兩種保護(hù)關(guān)系比較復(fù)雜，妥善處理兩種保護(hù)之間的關(guān)系，可以取得更好的保護(hù)效果。

圖1所示為由節(jié)點(diǎn)A、B、C、D、E、F六個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)圖，其中，B、C、D為一個(gè)復(fù)用段環(huán)，用實(shí)線表示。在A到F之間有一條業(yè)務(wù)，受到了通道保護(hù)，如圖中虛線所示。通道保護(hù)的兩條路徑分別為A－B－D－F和A－E－F，并且假設(shè)A－B－D－F為工作通道�？梢宰⒁獾剑珹－B－D－F路徑在通過(guò)B－D段時(shí)，同時(shí)受到了B－C－D組成的復(fù)用段環(huán)的光鏈路保護(hù)。

如果B－D段發(fā)生故障（斷纖），在由B－C－D組成的復(fù)用段光鏈路保護(hù)還未啟動(dòng)期間，D節(jié)點(diǎn)會(huì)向下游的F節(jié)點(diǎn)發(fā)出Au－AIS的告警，此時(shí)F端點(diǎn)會(huì)發(fā)生通道倒換動(dòng)作。同時(shí)，由于B－D段光纖故障，B－C－D組成的復(fù)用段環(huán)會(huì)發(fā)生環(huán)倒換動(dòng)作。如果環(huán)倒換動(dòng)作完成速度快于通道倒換動(dòng)作，可能會(huì)導(dǎo)致F端點(diǎn)動(dòng)作混亂�；蛘咴贔端點(diǎn)，通道倒換動(dòng)作完成后，發(fā)現(xiàn)從D節(jié)點(diǎn)來(lái)的業(yè)務(wù)恢復(fù)正常，而發(fā)生第二次回復(fù)動(dòng)作。如果沒(méi)有合理的兩種保護(hù)的相容機(jī)制，可能會(huì)導(dǎo)致沖突。

處理此類問(wèn)題，有一種簡(jiǎn)單而有效的方法是使用延遲時(shí)間。兩種保護(hù)機(jī)制之間加入延時(shí)時(shí)間，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，首先啟動(dòng)一種保護(hù)方式，另外一種保護(hù)方式處于延時(shí)等待狀態(tài)。例如在上述案例中，首先啟動(dòng)環(huán)保護(hù)，要求處于較上層的通道保護(hù)延時(shí)等待。如果環(huán)保護(hù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成保護(hù)動(dòng)作，鏈路恢復(fù)正常，則通道保護(hù)不動(dòng)作。如果環(huán)保護(hù)動(dòng)作在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未完成，開(kāi)始啟動(dòng)通道保護(hù)動(dòng)作。

在上述過(guò)程中，通常首先啟動(dòng)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)層次都較低，如光鏈路層作為服務(wù)層較通道層級(jí)別較低。通常認(rèn)為，處于較低層次檢錯(cuò)機(jī)制簡(jiǎn)單，速度較快，保護(hù)動(dòng)作容易完成。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，下層可能同時(shí)承載著多個(gè)上層的業(yè)務(wù)，當(dāng)下層發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，其保護(hù)動(dòng)作是必然發(fā)生的，即環(huán)保護(hù)動(dòng)作在B－D光纖斷時(shí)是必然發(fā)生倒換的，而上層通道層可以協(xié)調(diào)等待，并且環(huán)保護(hù)還可能同時(shí)保護(hù)了承載其上的其他業(yè)務(wù)，如存在D－C的業(yè)務(wù)。

比較上述兩種機(jī)制，第二種方式在減少倒換次數(shù)上優(yōu)于第一種方式。但是其也存在缺陷，如第一次環(huán)保護(hù)動(dòng)作不正常，啟動(dòng)通道保護(hù)，由于加入了延時(shí)等待時(shí)間導(dǎo)致倒換時(shí)間的延長(zhǎng)，有可能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電信級(jí)保護(hù)50ms的標(biāo)準(zhǔn)。

 為更好地協(xié)調(diào)兩種不同層次間的保護(hù)關(guān)系，可以使用更為復(fù)雜的信令方式，在環(huán)保護(hù)動(dòng)作失敗后，迅速傳遞消息到F節(jié)點(diǎn)，啟動(dòng)相應(yīng)的通道保護(hù)，這樣做可以克服采用第二種方式倒換時(shí)間較長(zhǎng)的缺陷，但是必須付出協(xié)議復(fù)雜化的代價(jià)。

二、 在ASON網(wǎng)絡(luò)中鏈路保護(hù)與業(yè)務(wù)保護(hù)之間的關(guān)系

在現(xiàn)實(shí)的SDH或者M(jìn)STP設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)中，這種保護(hù)關(guān)系的共存已經(jīng)非常普遍，并且協(xié)調(diào)機(jī)制也相對(duì)成熟。這種保護(hù)嵌套的關(guān)系，在近年來(lái)迅速發(fā)展的ASON設(shè)備中更加普遍，應(yīng)用情況也更加復(fù)雜化。

在圖2 中，假設(shè)6個(gè)節(jié)點(diǎn)均為具備ASON功能的節(jié)點(diǎn)。模擬同樣的案例，B－D之間的光纖斷裂。F節(jié)點(diǎn)收到Au－AIS的告警。通常情況下，F(xiàn)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作，應(yīng)當(dāng)向源節(jié)點(diǎn)A發(fā)出告警信息，要求其重建一條A到F的業(yè)務(wù)連接。A節(jié)點(diǎn)在收到告警后，可能會(huì)為此業(yè)務(wù)另外尋找一條A－E－F的路由。這樣的告警再尋路通常需要消耗數(shù)百毫秒的時(shí)間。同時(shí)在B－D光纖斷裂時(shí)，B－C－D復(fù)用段同時(shí)也會(huì)發(fā)生環(huán)倒換動(dòng)作，通常的倒換時(shí)間在50ms以內(nèi)。在業(yè)務(wù)恢復(fù)還未完成，通常環(huán)倒換已經(jīng)在50ms以內(nèi)完成了。但是業(yè)務(wù)還是發(fā)生了一次恢復(fù)，由原來(lái)的A－B－D－F倒換到了A－E－F。

在此過(guò)程中，如果加入了延時(shí)等待機(jī)制，業(yè)務(wù)恢復(fù)應(yīng)當(dāng)?shù)却�環(huán)倒換完成后，檢測(cè)倒換結(jié)果再確定是否進(jìn)行恢復(fù)動(dòng)作。

在這個(gè)案例中，兩種機(jī)制的優(yōu)劣表現(xiàn)得比較明顯。如果兩種保護(hù)存在協(xié)調(diào)關(guān)系，F(xiàn)節(jié)點(diǎn)在等待環(huán)保護(hù)啟動(dòng)后延時(shí)一段時(shí)間后再啟動(dòng)，明顯其保護(hù)性能會(huì)更優(yōu)越，如果環(huán)保護(hù)正常，則業(yè)務(wù)可以在50ms以內(nèi)恢復(fù)。當(dāng)然，在ASON網(wǎng)絡(luò)中，同樣可以使用協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)兩種保護(hù)關(guān)系，這樣更加直接有效。

三、在MSTP網(wǎng)絡(luò)中鏈路保護(hù)與LCAS之間的關(guān)系

在MSTP設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)中，同樣存在另外的需要協(xié)調(diào)的保護(hù)關(guān)系，就是鏈路保護(hù)與LCAS（Link Capacity Adjustment Scheme）之間的關(guān)系。

 在圖3中，六個(gè)節(jié)點(diǎn)均為MSTP設(shè)備，B－C－D組成一個(gè)復(fù)用段環(huán)。在A到F之間有一條GE業(yè)務(wù)，其路徑為A－B－D－F，該GE業(yè)務(wù)配置為使用7個(gè)VC4，并且具備LCAS功能。

在這個(gè)案例中，同樣存在兩種保護(hù)，一種是B－C－D組成的復(fù)用段環(huán)鏈路保護(hù)，另外一種是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特有的LCAS保護(hù)。這兩種保護(hù)也同樣可以選擇協(xié)調(diào)兩種保護(hù)和不協(xié)調(diào)兩種模式。當(dāng)B－D段光纖斷裂時(shí)，啟動(dòng)LCAS保護(hù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)按照LCAS保護(hù)機(jī)制逐漸刪減帶寬，同時(shí)B－C－D組成的復(fù)用段保護(hù)啟動(dòng)，在50ms內(nèi)完成保護(hù)，當(dāng)復(fù)用段保護(hù)完成后，在A－B－D－F段的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又會(huì)根據(jù)LCAS機(jī)制逐步恢復(fù)原帶寬。以上描述的是不協(xié)調(diào)兩種保護(hù)方式的結(jié)果。如果利用簡(jiǎn)單的延時(shí)等待協(xié)調(diào)兩種保護(hù)方式，使LCAS保護(hù)機(jī)制在故障發(fā)生時(shí)延時(shí)一段時(shí)間后啟動(dòng)，這時(shí)的表現(xiàn)為，當(dāng)B－D段光纖斷裂時(shí)，LCAS延時(shí)等待，復(fù)用段保護(hù)環(huán)啟動(dòng)環(huán)倒換，如果環(huán)倒換成功，則LCAS保護(hù)不啟動(dòng)，如果環(huán)倒換失敗，LCAS在延時(shí)固定時(shí)間后，開(kāi)始啟動(dòng)，完成保護(hù)。

 比較兩種模式，在復(fù)用段保護(hù)環(huán)倒換成功情況下，采取協(xié)調(diào)機(jī)制可以大大減少數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由于大幅調(diào)整帶寬所帶來(lái)的振蕩，解決大量的設(shè)備存儲(chǔ)資源。在斷纖故障情況下，采取協(xié)調(diào)機(jī)制，只會(huì)在50ms的瞬間產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)阻塞，如果不采取協(xié)調(diào)機(jī)制，數(shù)據(jù)阻塞是不可避免的，并且數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)間會(huì)明顯延長(zhǎng)。

四、 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述比較，可以得到這樣的結(jié)論，采取一定的機(jī)制協(xié)調(diào)兩種或者更多種處于不同層次的保護(hù)關(guān)系，其效果明顯優(yōu)于不采取措施的效果。在電信網(wǎng)絡(luò)中，處于不同層次間的保護(hù)關(guān)系本身是互相獨(dú)立的，但是通常處于較上層的網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)一些手段監(jiān)控到下層網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)動(dòng)作情況，此時(shí)，如果能夠采取一定的協(xié)調(diào)機(jī)制，上層網(wǎng)路利用下層網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)能力，可以達(dá)到更好的保護(hù)效果。