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DXC自愈网的原理与应用

       DXC的拓扑结构主要是网状结构,其原因是网状网中的物理路由有许多条,可节省备用容量的配置。提高资源利用率,实现网络自愈的经济性。然而,利用DXC设备建设自愈网的成本很高,主要原因是DXC设备价格昂贵,控制系统复杂。但是鉴于目前DXC设备的时间性能,网络控制算法复杂的原因,网状自愈网仍然具有很大的吸引力。
自愈网
       ① 节省备用资源,尤其是在长途网中,传输线路和再生器的投资往往大于网络节点的投资,DXC自愈网的经济性优于环型网。
       ② 网状自愈网能够灵活地支持业务的增长,扩容能力强,网络中备用容量不仅用于自愈目的,而且可在不影响网络生存性的情况下,灵活地支持业务量的增长,从而使网络生存性和提供业务管理能够有效地结合在一起。
       ③ 即使将来的网状自愈网技术不能使网络自愈满足所有电信业务的时限(因为可能是极为困难),但考虑到在一级干线上的故障要想全面恢复而又要考虑经济性的要求,如果能够在5〜10分钟内给予解决,也可以是一种折中的办法了;如果考虑到有些业务不需要恢复,而对较重要的业务给予高的优先级,以确保这些业务在相应的时限内恢复是比较现实的。
(1)工作原理
       通过选择控制方式、倒换方式和路由表的计算方式可以有不同的自愈网络结构。在预留方式中,网络给被保护业务预先留出一定的资源.路由表是静态的;而在动态方式中,根据网络的当前状态给被保护业务提供保护容量.路由表随网络状态的不同而变化,路由表是动态的;动态和静态方式的路由表在网络发生某种失效需要提供业务恢复之前就已经形成,即时方式的路由表是在失效后通过一定的业务恢复算法而得到的。3种方式中,即时方式需要最少的保护容量,动态方式次之,静态方式需要的保护容量最大。然而,即时方式的业务恢复时间最长,静态方式的业务恢复时间最短。
       图32给出一种结构,节点A与节点D间有12个单位业务量(12X140/155Mbit/s),当其间的光缆被切断后,利用DXC的快速交叉连接迅速找到替代路由并恢复业务,即由A→E→D传6个单位,由A→B→E→D-传2个单位,由A→B→C→D传4个单位,从而使AD间的业务不至于中断。
       另外,利用上述的环型网和DXC保护相结合,可以取长补短,大大增加网络的生存性(见图33)。此时,自愈环主要起保护作用.DXC4/1起环型网间连接和通道调度作用。
       利用DXC设备组网的重要特点即为能够提供良好的网络恢复能力。网络恢复方式通常有两种:区段恢复和通道恢复。区段恢复只对连接中发生故障的段落寻找替代路由,连接的其他部分仍保持原来路由;通道恢复则对整个子网连接找寻替代路由。在基于我国省际干线传输网拓扑结构和容量关系的前提下,要保证100%的恢复率,在区段恢复方式下,需要的备用容量比例约50%;在通道恢复方式下,需要的备用容量比例为20%〜30%。另外,区段恢复需要网管有很强的故障定位能力,设备支持逐段的串联连接监视功能。因此区段恢复方式需要的网络投资大于通道恢复方式,我国省际干线传输网的网络恢复应优选通道恢复方式。
保护结构
图32    利用DXC的保护结构                  图33  混合保护结构
(2)控制算法
       有两种DXC自愈网控制结构,即集中式控制和分布式控制。
       在集中式控制结构中,路由选择主要由控制中心完成,当网络发生某种失效时,各节点将信息传递到控制中心,经过控制中心的计算机处理,找出新的路由表,实现业务恢复。信息的传递和集中处理都需要较长的时间,因此集中控制方式的业务恢复时间很长。在分布式结构中,当网络发生某种失效时,智能的DXC间互相交换信息,寻找失效业务的替代路由,从而实现链路恢复或通道恢复。集中式算法较为简单,但由于在网络发生故障时,集中式算法需要解决的控制问题是多业务流问题,在网络较大时,工作量很大,导致确定路由的时间较长,因此仅适用于较小的网络,而较有前途的是分布式算法。
       分布式控制无须网管系统的干预,各DXC节点具有智能性,它们协同操作恢复被破坏的通道。为了在各节点之间互通信息,通常采用网络溢满技术。一个典型的“前向溢满、后向预占”三次握手的分布式自愈算法的原理可简述如下:在网络发生故障时,发起自愈操作的源节点(SENDER)将向所有邻接的节点发出一种求助消息(HELPMESG),用于探査网络内空闲容量的分布情况。该类消息在遇到的每一个节点的所有分支上进一步溢满,直至到达与SENDER配合执行自愈操作的宿节点(一般为故障段的另一侧,称为CHOOSER)。CHOOSER每收到一条求助消息,将对消息沿途搜索到的空闲容量进行确认,并生成一条对应的预占消息,沿求助消息来的路由返回。在返回过程中,预占消息将沿途预占一定数量的空闲通道。最后-SENDER生成一条对应的交叉连接消息,沿预占的路由传向CHOOS-ER方向,通知路由上的各个中间节点把先前预占的空闲信道转为占用状态,执行有关的交叉连接操作,从而在SENDER和CHOOSER之间建立若干个替换通道,用以恢复SEND¬ER与CHOOSER间的被故障中断的通道。
       分布式控制自愈算法必须对控制响应消息以及路由算法都实现标准化,所有的节点都有同样的智能,并且要维护一个本地的数据库,才有可能实现分布式控制算法;另外,DXC执行交叉连接的速度也是重要的,这对实现快速自愈操作是非常重要的;除此之外,如果能够在早期就确定备用路由,对提高自愈速度也是很有帮助的,这要求每个节点都有全网的信息(通道层上的信息),即要求网元随时传达关于网络的信息。
自愈网
自愈网的性能比较
      前面主要讨论了线路保护倒换、ADM自愈环和DXC自愈网,下面就应用情况作一个简单比较。
     (1)简单的线路保护倒换方式配置容易,网络管理简单,恢复时间很短(50ms)。但成本较高,一般用于保护比较重要的光缆连接(1+1方式)或两点间有较稳定的大业务量的情况。
     (2)自愈环具有很高的生存性,网络恢复时间也较短(50ms),并具有良好的业务量疏导能力。但它的网络规划较难实现,很难预测今后的发展,一般适用于接入网和中继网。在用户接入网部分,适于采用通道保护环;而在中继网上,则一般采用双向复用段保护环。至于二纤或四纤方式的选取则要取决于容量要求和经济性考虑的综合比较。
     (3)DXC的保护方式也具有很高的生存性,并且使用灵活方便,也便于规划和设计。但网络恢复时间较长,有可能会造成一些重要数据的丢失。因而DXC保护最适合于高度互连的网孔型拓扑,在长途网上应用较多。另外,利用DXC将多个环型网互连也是现在应用较多的一种方式。