有关光传送网保护与恢复的若干技术分析

　　1　环形网的保护

　　在环形光网络中，主要采用保护方式来恢复受故障影响的业务。目前，环形网的保护主要有邻近节点环回和源节点重路由两种解决方案。以下分别对环形网的这两种保护方案进行分析。

　　1.1　邻近节点环回方式

　　邻近节点环回是现有环形网中的常规保护方式。根据该解决方案，当信息从源节点向目的节点传输过程中，若其间某段线路发生故障，系统将在邻近故障的节点进行保护倒换，将受影响的业务倒换到保护通道上进行传输，即受影响的业务在邻近节点处以邻近节点环回方式避开线路故障，并通过保护通道顺利到达目的节点。

　　如由西安？兰州？银川？呼和浩特？北京石家庄郑州7个主要节点构成的环形网。当信息从西安途径兰州传送到石家庄时，若北京石家庄之间的光纤发生断裂，与事故发生地邻近的北京节点将采取保护倒换措施将业务倒换到保护通道，即业务将在北京节点环回，并沿保护通道到达石家庄。

　　以邻近节点环回方式为业务提供保护的同时也引发了另一个问题，即信息的传输距离比正常情况下大得多，这样，信息的传输时延将大大增加。

　　正常路径下，西安石家庄(经兰州)的路径传输时延为t1=17.25 ms；当北京？石家庄光纤发生故障时，通常邻近节点环回路由的传输时延为t2=36.35 ms。

　　显然，采用邻近节点环回方式保护倒换后，信息从源节点到目的节点的传送时延大幅增加。这里的计算还没有包括节点设备引起的传送时延。通常，信息从源节点到达目的节点中途要经过许多节点设备，若将这些节点设备引起的传送时延计算在内，采用邻近节点环回方式引起的传送时延增加问题将更加突出，由此必然严重影响网络系统的性能。

　　1.2　源节点重路由方式

　　在环形网中采用常规邻近节点环同保护方式虽然可为业务提供有效保护，但同时却使信息的传输距离比正常情况下大幅增加。传输距离的增加导致了信息传输时延的相应增加，进而严重影响网络系统的性能。为解决上述问题，业界提出了源节点重路由方式，如上海贝尔阿尔卡特的源节点重路由解决方案很好地解决了邻近节点环回方式所带来的传输延时增加问题。

　　当信息从西安途径兰州传送到石家庄时，若北京？石家庄之间的光纤发生断裂，这时，源节点重路由解决方案将在源节点(西安节点)处进行重新路由，把需要传送的信息直接倒换到保护通道上。，信息直接途径郑州传送到目的节点(石家庄节点)，无须再经过兰州、北京来迂回完成传输。比较邻近节点环回方式，源节点重路由解决方案大大减少了信息的传输距离，它的信息传输时延小得多。采用源节点重路由保护倒换后信息的传输时延为t3=35.85 ms，与采用邻近节点环回方式保护倒换后的传输时延相比，其优势显而易见。此外，若进一步考虑传输途中所通过的中间各节点引入的时延，源节点重路由方式的优势将更为明显。

　　环形网结构具有较好的生存性，网络恢复时间短(可小于50 ms)。但是，若在大型长途骨干网中采用环形网结构，则由于在许多情况下信息传送要通过迂回路由实现，往往传输路径过长，传输经过的节点数过多。这些都将导致整个信息的端到端传送时延过大，尤其是当环形网光纤线路发生故障、网络系统采用邻近节点环回方式保护倒换后，时延问题尤为突出。过大的传送时延不但对话音等实时性业务产生严重影响，而且对网络的IP化也十分不利，不仅会引起IP系统(TCP/IP系统)的吞吐量迅速下降、导致网络利用率的迅速降低，而且还将使数据分组的丢失概率上升，最终导致整个网络系统性能的严重恶化。

　　此外，环形网的缺点还体现在网络规划较困难。在进行网络规划时，很难预计将来的发展，因此，在开始时需要规划较大的容量。这种结构所需空闲容量即使在业务量比较平衡时也高达100%，有些甚至要求高达150%。实践证明：环形网在短距离、拓扑结构简单时具有较大的优势；而在大规模长途骨干网中，网状网的应用优势则更为突出。

　　2　网状网的保护与恢复

　　网状网的多路由形式使得它的可靠性大大优于其他网络拓扑结构。利用网状网的多路由形式、应用交叉连接设备、采用最短路径优先选路功能，可保证即使在网络出现故障情况下，仍使网络具有最优的传输路径。

　　网状网中，网络的保护和恢复都可使用重选路由机制。对于保护而言，通道保护技术可为每一路工作通道预留一条专用的端到端保护通道，也可使用1+1或1：1的保护倒换。链路保护(或称光复用段保护)可采用另一条专用的平行光纤，也可采用被路由到在网络中与该链路不相交的其他光纤，还可以采用共享方式，如采用M：1结构。保护技术具有保护倒换时间短的优势，但因需要为光网络的承载业务提供预留的保护资源而存在网络资源利用率低的缺陷。

　　网状网中采用恢复策略具有很高的生存性，恢复技术能动态搜索网络中的所有空闲容量为受影响的业务寻找新的路由，从而能最佳地利用网络容量资源。在同样的网络生存性条件下，所需要的附加空闲容量可远小于环形网，通常为30%-60%，因此，恢复比保护在容量使用效率方面具有优势。一般来说，网络拓扑较复杂时，如在高度互联的长途网中，采用网状网恢复比环形网更为经济灵活，也便于规划和设计。由于网状网提供的是网络范围内的恢复，因而对付严重的网络故障的能力较强，对网络拓扑的限制也最小，但是，网状网恢复也存在业务恢复时间长的缺点。值得注意的是，在网状网中，对于全网优化的恢复方案，由于网络保护倒换时要进行全网的资源优化分析，因而网络保护倒换的时间较长，而对于局部优化的恢复方案，则可大大减少资源优化分析的时间，快速地进行网络保护倒换和业务的恢复。

　　基于保护和恢复的各自优缺点存在互补性，在实际应用中，业界提出了采用PRC的技术策略，如上海贝尔阿尔卡特率先提出、引领业界最高水平的PRC解决方案。上海贝尔阿尔卡特的PRC解决方案将保护与恢复有机结合，在充分发挥保护与恢复各自优势的同时，又克服了它们各自存在的缺陷，能最大限度地满足运营商的实际应用需要。