光傳輸網(wǎng)絡中的鏈路保護與業(yè)務保護
典型的光傳輸網(wǎng)絡在標準的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，各層之間有獨立而清晰的界面，并且下層為上層提供服務。這種上下層之間的客戶與服務器的關系在所有的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸中都體現(xiàn)得非常明顯。在標準的光傳輸網(wǎng)絡中，又可以進一步將網(wǎng)絡層次劃分為光鏈路層與業(yè)務層兩個層次。在這兩個層次之間，也同樣體現(xiàn)出了客戶與服務之間的明確關系。
在OSI七層模型中，作為提供服務的下層應當盡力完善自身的性能，即應最大限度地提高自身的檢錯及糾錯能力，以為上層提供更好的服務；而處于上層的客戶層也應提高本層的檢錯糾錯能力減少對于下層的依賴。在網(wǎng)絡中，各層次的這種能力處理不當可能產(chǎn)生沖突，在同一網(wǎng)絡設備中應當注意協(xié)調這種關系，以期望達到最優(yōu)的保護效果。在光網(wǎng)絡中的光鏈路層與業(yè)務層之間也同樣存在這種需要協(xié)調的保護關系。在本文中，以MSTP設備為例描述鏈路層保護與業(yè)務層保護之間的關系。
一、 傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡中鏈路層保護與業(yè)務保護之間的關系
在使用SDH設備搭建的光傳輸網(wǎng)絡中，首先是以光纖為基礎的鏈路連接，然后是承載在光纖鏈路上的業(yè)務層。在標準的SDH幀結構中，也明確定義了這樣的分層結構，例如定義了再生段層、復用段層、通道層（高階通道和低階通道）。在這里可以將再生段與復用段簡化為光鏈路層，通道層簡化為業(yè)務層。在這種層結構中，每層分別有各自的開銷，以實現(xiàn)本層的標記跟蹤和檢錯及保護。在光鏈路層中，可以通過A1、A2實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的識別和檢錯，如可以產(chǎn)生LOF告警，還可以通過B1、B2產(chǎn)生誤碼檢錯等。在錯誤發(fā)生后，光鏈路層可以通過復用段的環(huán)倒換完成保護，通常可以將環(huán)保護歸屬為鏈路保護。而在通道層，同樣可以通過通道層開銷完成檢錯和通道保護，例如可以通過AU－AIS告警完成檢測觸發(fā)保護動作，通常將通道保護歸屬為業(yè)務保護。這兩個層次的保護機制同時處于SDH設備中，在SDH設備組成的網(wǎng)絡中，應當努力解決好兩個層次的保護關系，從而使需要傳送的業(yè)務得到更加完善的保護。在一些復雜的網(wǎng)絡應用中，這兩種保護關系比較復雜，妥善處理兩種保護之間的關系，可以取得更好的保護效果。
圖1所示為由節(jié)點A、B、C、D、E、F六個節(jié)點組成的網(wǎng)絡圖，其中，B、C、D為一個復用段環(huán)，用實線表示。在A到F之間有一條業(yè)務，受到了通道保護，如圖中虛線所示。通道保護的兩條路徑分別為A－B－D－F和A－E－F，并且假設A－B－D－F為工作通道。可以注意到，A－B－D－F路徑在通過B－D段時，同時受到了B－C－D組成的復用段環(huán)的光鏈路保護。
如果B－D段發(fā)生故障（斷纖），在由B－C－D組成的復用段光鏈路保護還未啟動期間，D節(jié)點會向下游的F節(jié)點發(fā)出Au－AIS的告警，此時F端點會發(fā)生通道倒換動作。同時，由于B－D段光纖故障，B－C－D組成的復用段環(huán)會發(fā)生環(huán)倒換動作。如果環(huán)倒換動作完成速度快于通道倒換動作，可能會導致F端點動作混亂。或者在F端點，通道倒換動作完成后，發(fā)現(xiàn)從D節(jié)點來的業(yè)務恢復正常，而發(fā)生第二次回復動作。如果沒有合理的兩種保護的相容機制，可能會導致沖突。
處理此類問題，有一種簡單而有效的方法是使用延遲時間。兩種保護機制之間加入延時時間，當故障發(fā)生時，首先啟動一種保護方式，另外一種保護方式處于延時等待狀態(tài)。例如在上述案例中，首先啟動環(huán)保護，要求處于較上層的通道保護延時等待。如果環(huán)保護在規(guī)定時間內完成保護動作，鏈路恢復正常，則通道保護不動作。如果環(huán)保護動作在規(guī)定時間內未完成，開始啟動通道保護動作。
在上述過程中，通常首先啟動保護的網(wǎng)絡層次都較低，如光鏈路層作為服務層較通道層級別較低。通常認為，處于較低層次檢錯機制簡單，速度較快，保護動作容易完成。另外，在實際應用中，下層可能同時承載著多個上層的業(yè)務，當下層發(fā)現(xiàn)故障時，其保護動作是必然發(fā)生的，即環(huán)保護動作在B－D光纖斷時是必然發(fā)生倒換的，而上層通道層可以協(xié)調等待，并且環(huán)保護還可能同時保護了承載其上的其他業(yè)務，如存在D－C的業(yè)務。
比較上述兩種機制，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)保護動作不正常，啟動通道保護，由于加入了延時等待時間導致倒換時間的延長，有可能超過標準規(guī)定的電信級保護50ms的標準。
為更好地協(xié)調兩種不同層次間的保護關系，可以使用更為復雜的信令方式，在環(huán)保護動作失敗后，迅速傳遞消息到F節(jié)點，啟動相應的通道保護，這樣做可以克服采用第二種方式倒換時間較長的缺陷，但是必須付出協(xié)議復雜化的代價。
二、 在ASON網(wǎng)絡中鏈路保護與業(yè)務保護之間的關系
在現(xiàn)實的SDH或者MSTP設備組成的網(wǎng)絡中，這種保護關系的共存已經(jīng)非常普遍，并且協(xié)調機制也相對成熟。這種保護嵌套的關系，在近年來迅速發(fā)展的ASON設備中更加普遍，應用情況也更加復雜化。
在圖2 中，假設6個節(jié)點均為具備ASON功能的節(jié)點。模擬同樣的案例，B－D之間的光纖斷裂。F節(jié)點收到Au－AIS的告警。通常情況下，F(xiàn)節(jié)點的動作，應當向源節(jié)點A發(fā)出告警信息，要求其重建一條A到F的業(yè)務連接。A節(jié)點在收到告警后，可能會為此業(yè)務另外尋找一條A－E－F的路由。這樣的告警再尋路通常需要消耗數(shù)百毫秒的時間。同時在B－D光纖斷裂時，B－C－D復用段同時也會發(fā)生環(huán)倒換動作，通常的倒換時間在50ms以內。在業(yè)務恢復還未完成，通常環(huán)倒換已經(jīng)在50ms以內完成了。但是業(yè)務還是發(fā)生了一次恢復，由原來的A－B－D－F倒換到了A－E－F。
在此過程中，如果加入了延時等待機制，業(yè)務恢復應當?shù)却h(huán)倒換完成后，檢測倒換結果再確定是否進行恢復動作。
在這個案例中，兩種機制的優(yōu)劣表現(xiàn)得比較明顯。如果兩種保護存在協(xié)調關系，F(xiàn)節(jié)點在等待環(huán)保護啟動后延時一段時間后再啟動，明顯其保護性能會更優(yōu)越，如果環(huán)保護正常，則業(yè)務可以在50ms以內恢復。當然，在ASON網(wǎng)絡中，同樣可以使用協(xié)議來協(xié)調兩種保護關系，這樣更加直接有效。
三、在MSTP網(wǎng)絡中鏈路保護與LCAS之間的關系
在MSTP設備組成的網(wǎng)絡中，同樣存在另外的需要協(xié)調的保護關系，就是鏈路保護與LCAS（Link Capacity Adjustment Scheme）之間的關系。
在圖3中，六個節(jié)點均為MSTP設備，B－C－D組成一個復用段環(huán)。在A到F之間有一條GE業(yè)務，其路徑為A－B－D－F，該GE業(yè)務配置為使用7個VC4，并且具備LCAS功能。
在這個案例中，同樣存在兩種保護，一種是B－C－D組成的復用段環(huán)鏈路保護，另外一種是數(shù)據(jù)業(yè)務特有的LCAS保護。這兩種保護也同樣可以選擇協(xié)調兩種保護和不協(xié)調兩種模式。當B－D段光纖斷裂時，啟動LCAS保護的數(shù)據(jù)業(yè)務會按照LCAS保護機制逐漸刪減帶寬，同時B－C－D組成的復用段保護啟動，在50ms內完成保護，當復用段保護完成后，在A－B－D－F段的數(shù)據(jù)業(yè)務又會根據(jù)LCAS機制逐步恢復原帶寬。以上描述的是不協(xié)調兩種保護方式的結果。如果利用簡單的延時等待協(xié)調兩種保護方式，使LCAS保護機制在故障發(fā)生時延時一段時間后啟動，這時的表現(xiàn)為，當B－D段光纖斷裂時，LCAS延時等待，復用段保護環(huán)啟動環(huán)倒換，如果環(huán)倒換成功，則LCAS保護不啟動，如果環(huán)倒換失敗，LCAS在延時固定時間后，開始啟動，完成保護。
比較兩種模式，在復用段保護環(huán)倒換成功情況下，采取協(xié)調機制可以大大減少數(shù)據(jù)業(yè)務由于大幅調整帶寬所帶來的振蕩，解決大量的設備存儲資源。在斷纖故障情況下，采取協(xié)調機制，只會在50ms的瞬間產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)阻塞，如果不采取協(xié)調機制，數(shù)據(jù)阻塞是不可避免的，并且數(shù)據(jù)恢復時間會明顯延長。
四、 結束語
通過上述比較，可以得到這樣的結論，采取一定的機制協(xié)調兩種或者更多種處于不同層次的保護關系，其效果明顯優(yōu)于不采取措施的效果。在電信網(wǎng)絡中，處于不同層次間的保護關系本身是互相獨立的，但是通常處于較上層的網(wǎng)絡可以通過一些手段監(jiān)控到下層網(wǎng)絡的保護動作情況，此時，如果能夠采取一定的協(xié)調機制，上層網(wǎng)路利用下層網(wǎng)絡的保護能力，可以達到更好的保護效果。
【編輯推薦】
