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摘要：本文总结和比较了SDH传送网中各种网络保护技术和网络恢复技术，并介绍了各种保护和恢复技术在中国联通SDH传送网中的应用。
关键词：生存性(Survivability)；保(Protection)；恢复(Recovery)；自愈环(Self-healing Ring)；数字交叉连接设备(DXC)
中图分类号：TN94 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2012.01.007
文章编号：1672-0407(2012)01-020-03 收稿日期：2011-09-3
一、前言
随着科学技术的发展，现代社会对通信的依赖性越来越大，对通信质量的要求也越来越高。社会各行各业都离不开信息，要求通信网络能及时准确地传递信息，而网络传输的信息越来越多，传输信号的速率也越来越快，一旦网络出现故障将对整个社会造成极大的损坏，因此如何提高网络的生存性是迫切要考虑的重要问题。
近年来，光通信事业飞速发展，SDH体制在传输网中广泛应用，SDH传送网的分层概念，以及网络的拓扑概念很大程度上影响着网络的有效性、可靠性、生存性和经济性。嫩江传输网经过几年的大力建设，完成了高速环网以及高品质传输网等重大工程，特别是高品质传输网DXC设备的引入，使得中国联通在SDH传送网保护的实现上具备了两个原理不同的技术：网络保护和网络恢复。
二、网络保护和网络恢复概念
网络保护：网络保护通常是利用预留的容量，为失效通道提供备用通路，使受影响的业务从备用通路到达目的地。因为这种方式每种可能发生的故障中受影响的业务都有默认的备用传输通路，所以在故障发生后，直接按预定方案操作，恢复受影响业务的时间很快，它是一种静态的保护方式。采用这种技术的网络结构有线型和环型两种，其中SDH的环网，因为具有较完善的保护功能和较灵活的组网方式，是SDH网络结构中应用较广的一种，它有一个专用名称——自愈环(SHR：Self-healing Ring)。
网络恢复：网络恢复通常是利用网络的冗余容量，依据特定的算法，为受故障影响的业务重新分配到达目的地的通路。这种方式与故障时网络当前的时隙分配，业务容量有关，其为受故障影响的业务寻找新路由的过程，是一种动态的过程。恢复受影响业务的时间较慢。这种技术主要用在数字交叉连接设备(DXC)上。
保护和恢复概念的区别：保护是利用传送节点预先安排的容量，用一定的备用容量去保护一定的主用容量，备用资源无法在网络大范围内共享；恢复是可以利用节点间的任何可用容量来恢复业务，当链路或节点失效时，网络可以用重新选择路由的算法，广泛调用网络中的任何可用容量来恢复业务。
三、SDH传送网的保护
SDH保护分为子网连接保护(SNCP)和路径保护。路径保护包括线性的复用段保护、环网的复用段保护、环网的通道保护。目前采用的主要保护方法是线性复用段保护1十1、复用段共享保护环(MSSPRING)、子网连接保护。
(一)线性复用段保护
线性复用段保护是一种专用或共用的保护机制，它保护复用段层并适用于点到点的物理网络。一个复用段保护可用于保护几个工作复用段，但不能对节点故障提供保护，它可按单向或双向方式操作，此外复用段保护在备用状态时还可用来开通无需保护的额外业务。线性复用段保护采用APS(自动保护倒换)协议。
实际应用：适用于两点间业务量大且比较重要的情况。如两个长途枢纽楼间的长长中继系统。
(二)复用段共享保护环
复用段共享保护环的工作通道传送业务，其保护通道则留作业务信号的保护之用，复用段共享保护环需要使用APS协议，其保护倒换时间为50ms，分为二纤双向复用段共享保护环和四纤双向复用段共享保护环两种保护方式。四纤环可以抗多点失效。
复用段共享保护环多用于STM-16和STM-64干线网以及中继网。它的主要优点是：在业务量呈均匀分布的情况下有些容量可重复利用，这种情况下，同样的保护容量适用于不同的故障情况，故复用段共享保护环保护方式能提供高容量使用效率。另一方面，复用段共享保护环只能用于环形网络拓扑结构，而且节点数最多不能超过16个。
实际应用：嫩江联通高速环网SDH系统大多采用二纤双向复用段共享保护环，因二纤环无抗多点失效的能力，因此需要集中控制管理，特别是在有多点光缆割接情况下。
(三)通道保护环
通道保护环的业务保护是以通道为基础的，是否进行保护倒换要根据出、入环的通道信号质量的优劣来决定。通道保护环一般采用1+1保护方式，即工作通道与保护通道在发送端永久性地桥接在—起，接收端则从中选取质量好的信号作为工作信号。不需要使用APS协议，其保护倒换时间小于50ms。常用的通道保护环有二纤单向通道保护环和二纤双向通道保护环两种。
通道保护环与复用段保护环的重要区别：通道保护环的桥接和倒换动作发生于相关通道的两个端节点。而复用段保护环的桥接和倒换动作发生于失效跨距段的端节点。
实际应用：适用于业务容量低，大部分业务量汇集在一两个节点的用户接入网部分。
对上述三种典型的自愈环特性的简要比较如表1所示。
(四)子网连接保护(SNCP)
子网连接保护是指对某一子网连接预先安排专用的保护路由，这样一旦子网发生故障，专用保护路由便取代子网担当在整个网络中的传送任务。其保护结构为1+1方式。SNCP是通过在业务的接收端对业务发送端双发过来的两个业务源实行检测选收来实现保护的功能，因此双发选收是SNCP的特点，和通道保护相似。SNCP和通道保护的区别：从具体实现上看，通道保护在收端选收业务时，由支路板完成选收判断的动作，而SNCP保护则是在交叉板上完成选收判断的动作。因此SNCP可以对线路上的业务进行保护，而通道保护只能保护下到本地的支路上的业务。
子网连接保护是一种专用的保护机理。它可用于任何物理结构(网状网、环或混合结构)及分层网中的任何通道层。它可用于保护通道的一部分或者整个的端到端通道。它支持的业务类型相当齐全，既可以支持VC3等低阶业务，也可以支持VC4等高阶业务。子网连接保护不需要在一个复用段中对所有的VC采用。在网络中的配置保护连接方面具有很大的灵活性，并且SNCP保护是以单个业务作为基本单位的，各SNCP保护业务的逻辑、状态之间相互独立，独立性强。
四、SDH传送网的恢复
实现网络恢复的前提有3个：一是网络中要有DXC作为网络节点设备，传送业务依靠DXC设备的调度和管理；二是网络中要有一定的备用资源；三是网络管理系统要具备网络恢复功能。中国电信以DXC设备组建的传输网具备了实现网络恢复的3个前提条件。
网络故障情况多种多样，这里简单概括为链路失效和节点失效两种情况。链路失效可进一步分为单条链路失效和多条链路同时失效。单条链路失效情况下可利用网络上的备用资源采用恢复算法加以恢复。多条链路同时失效情况将视多条链路在网络中的优先级区别处理，如有必要优先级高的失效链路可以抢占优先级低的在用链路。节点失效情况下在该点上下的业务将无法用现有网络资源恢复，经由该节点转界的业务可以通过其他节点和链路疏通。
下面给出了自愈环与DXC的简要特性比较如表2所示。
高品质传输网可包含4种电路：
(1)不恢复：不进行重新路由和恢复，如备用冗余电路。
(2)恢复：可快速寻找替代路由加以恢复，恢复时间<1s。
(3)SNCP(等效传统SNCP+恢复)：首选传统的SNCP保护方式，即主用路由失效，备用路由完好，执行倒换，恢复时间<50ms；次选恢复方式，即主用、备用路由同时失效，或主用失效倒换至备用路由后，主用路由尚未恢复备用路由又失效，采用恢复方式重新路由，恢复时间<1s。
(4)PRC(保护和恢复)：始终保证有一条完好的备用路由，因此能够避免多次或同时发生的故障，并保证恢复时间始终<50ms，也是最高电路等级。
高品质传输网是一个保护和恢复相结合的自愈网络，大大提高了传输网络的生存性和灵活性，满足了对重要客户的特别保护需要。
五、结束语
嫩江联通SDH干线传输网系统及干线DXC的建设已经将网络结构演进成网孔网+DXC的复合结构。自愈环和DXC的保护和恢复技术已在骨干网中广泛应用。随着自愈环和DXC在SDH四个网络结构层面的应用增多，网络互通的需求也在迅速增加，网络互通引起的一些问题，如互通带来的误连接，互通导致保护倒换的波动和振荡等，我们必须加以注意，以确保网络的稳定和业务的安全。
关键词：生存性(Survivability)；保(Protection)；恢复(Recovery)；自愈环(Self-healing Ring)；数字交叉连接设备(DXC)
中图分类号：TN94 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2012.01.007
文章编号：1672-0407(2012)01-020-03 收稿日期：2011-09-3
一、前言
随着科学技术的发展，现代社会对通信的依赖性越来越大，对通信质量的要求也越来越高。社会各行各业都离不开信息，要求通信网络能及时准确地传递信息，而网络传输的信息越来越多，传输信号的速率也越来越快，一旦网络出现故障将对整个社会造成极大的损坏，因此如何提高网络的生存性是迫切要考虑的重要问题。
近年来，光通信事业飞速发展，SDH体制在传输网中广泛应用，SDH传送网的分层概念，以及网络的拓扑概念很大程度上影响着网络的有效性、可靠性、生存性和经济性。嫩江传输网经过几年的大力建设，完成了高速环网以及高品质传输网等重大工程，特别是高品质传输网DXC设备的引入，使得中国联通在SDH传送网保护的实现上具备了两个原理不同的技术：网络保护和网络恢复。
二、网络保护和网络恢复概念
网络保护：网络保护通常是利用预留的容量，为失效通道提供备用通路，使受影响的业务从备用通路到达目的地。因为这种方式每种可能发生的故障中受影响的业务都有默认的备用传输通路，所以在故障发生后，直接按预定方案操作，恢复受影响业务的时间很快，它是一种静态的保护方式。采用这种技术的网络结构有线型和环型两种，其中SDH的环网，因为具有较完善的保护功能和较灵活的组网方式，是SDH网络结构中应用较广的一种，它有一个专用名称——自愈环(SHR：Self-healing Ring)。
网络恢复：网络恢复通常是利用网络的冗余容量，依据特定的算法，为受故障影响的业务重新分配到达目的地的通路。这种方式与故障时网络当前的时隙分配，业务容量有关，其为受故障影响的业务寻找新路由的过程，是一种动态的过程。恢复受影响业务的时间较慢。这种技术主要用在数字交叉连接设备(DXC)上。
保护和恢复概念的区别：保护是利用传送节点预先安排的容量，用一定的备用容量去保护一定的主用容量，备用资源无法在网络大范围内共享；恢复是可以利用节点间的任何可用容量来恢复业务，当链路或节点失效时，网络可以用重新选择路由的算法，广泛调用网络中的任何可用容量来恢复业务。
三、SDH传送网的保护
SDH保护分为子网连接保护(SNCP)和路径保护。路径保护包括线性的复用段保护、环网的复用段保护、环网的通道保护。目前采用的主要保护方法是线性复用段保护1十1、复用段共享保护环(MSSPRING)、子网连接保护。
(一)线性复用段保护
线性复用段保护是一种专用或共用的保护机制，它保护复用段层并适用于点到点的物理网络。一个复用段保护可用于保护几个工作复用段，但不能对节点故障提供保护，它可按单向或双向方式操作，此外复用段保护在备用状态时还可用来开通无需保护的额外业务。线性复用段保护采用APS(自动保护倒换)协议。
实际应用：适用于两点间业务量大且比较重要的情况。如两个长途枢纽楼间的长长中继系统。
(二)复用段共享保护环
复用段共享保护环的工作通道传送业务，其保护通道则留作业务信号的保护之用，复用段共享保护环需要使用APS协议，其保护倒换时间为50ms，分为二纤双向复用段共享保护环和四纤双向复用段共享保护环两种保护方式。四纤环可以抗多点失效。
复用段共享保护环多用于STM-16和STM-64干线网以及中继网。它的主要优点是：在业务量呈均匀分布的情况下有些容量可重复利用，这种情况下，同样的保护容量适用于不同的故障情况，故复用段共享保护环保护方式能提供高容量使用效率。另一方面，复用段共享保护环只能用于环形网络拓扑结构，而且节点数最多不能超过16个。
实际应用：嫩江联通高速环网SDH系统大多采用二纤双向复用段共享保护环，因二纤环无抗多点失效的能力，因此需要集中控制管理，特别是在有多点光缆割接情况下。
(三)通道保护环
通道保护环的业务保护是以通道为基础的，是否进行保护倒换要根据出、入环的通道信号质量的优劣来决定。通道保护环一般采用1+1保护方式，即工作通道与保护通道在发送端永久性地桥接在—起，接收端则从中选取质量好的信号作为工作信号。不需要使用APS协议，其保护倒换时间小于50ms。常用的通道保护环有二纤单向通道保护环和二纤双向通道保护环两种。
通道保护环与复用段保护环的重要区别：通道保护环的桥接和倒换动作发生于相关通道的两个端节点。而复用段保护环的桥接和倒换动作发生于失效跨距段的端节点。
实际应用：适用于业务容量低，大部分业务量汇集在一两个节点的用户接入网部分。
对上述三种典型的自愈环特性的简要比较如表1所示。
(四)子网连接保护(SNCP)
子网连接保护是指对某一子网连接预先安排专用的保护路由，这样一旦子网发生故障，专用保护路由便取代子网担当在整个网络中的传送任务。其保护结构为1+1方式。SNCP是通过在业务的接收端对业务发送端双发过来的两个业务源实行检测选收来实现保护的功能，因此双发选收是SNCP的特点，和通道保护相似。SNCP和通道保护的区别：从具体实现上看，通道保护在收端选收业务时，由支路板完成选收判断的动作，而SNCP保护则是在交叉板上完成选收判断的动作。因此SNCP可以对线路上的业务进行保护，而通道保护只能保护下到本地的支路上的业务。
子网连接保护是一种专用的保护机理。它可用于任何物理结构(网状网、环或混合结构)及分层网中的任何通道层。它可用于保护通道的一部分或者整个的端到端通道。它支持的业务类型相当齐全，既可以支持VC3等低阶业务，也可以支持VC4等高阶业务。子网连接保护不需要在一个复用段中对所有的VC采用。在网络中的配置保护连接方面具有很大的灵活性，并且SNCP保护是以单个业务作为基本单位的，各SNCP保护业务的逻辑、状态之间相互独立，独立性强。
四、SDH传送网的恢复
实现网络恢复的前提有3个：一是网络中要有DXC作为网络节点设备，传送业务依靠DXC设备的调度和管理；二是网络中要有一定的备用资源；三是网络管理系统要具备网络恢复功能。中国电信以DXC设备组建的传输网具备了实现网络恢复的3个前提条件。
网络故障情况多种多样，这里简单概括为链路失效和节点失效两种情况。链路失效可进一步分为单条链路失效和多条链路同时失效。单条链路失效情况下可利用网络上的备用资源采用恢复算法加以恢复。多条链路同时失效情况将视多条链路在网络中的优先级区别处理，如有必要优先级高的失效链路可以抢占优先级低的在用链路。节点失效情况下在该点上下的业务将无法用现有网络资源恢复，经由该节点转界的业务可以通过其他节点和链路疏通。
下面给出了自愈环与DXC的简要特性比较如表2所示。
高品质传输网可包含4种电路：
(1)不恢复：不进行重新路由和恢复，如备用冗余电路。
(2)恢复：可快速寻找替代路由加以恢复，恢复时间<1s。
(3)SNCP(等效传统SNCP+恢复)：首选传统的SNCP保护方式，即主用路由失效，备用路由完好，执行倒换，恢复时间<50ms；次选恢复方式，即主用、备用路由同时失效，或主用失效倒换至备用路由后，主用路由尚未恢复备用路由又失效，采用恢复方式重新路由，恢复时间<1s。
(4)PRC(保护和恢复)：始终保证有一条完好的备用路由，因此能够避免多次或同时发生的故障，并保证恢复时间始终<50ms，也是最高电路等级。
高品质传输网是一个保护和恢复相结合的自愈网络，大大提高了传输网络的生存性和灵活性，满足了对重要客户的特别保护需要。
五、结束语
嫩江联通SDH干线传输网系统及干线DXC的建设已经将网络结构演进成网孔网+DXC的复合结构。自愈环和DXC的保护和恢复技术已在骨干网中广泛应用。随着自愈环和DXC在SDH四个网络结构层面的应用增多，网络互通的需求也在迅速增加，网络互通引起的一些问题，如互通带来的误连接，互通导致保护倒换的波动和振荡等，我们必须加以注意，以确保网络的稳定和业务的安全。