計算機類國家級論文發(fā)表期刊好的推薦《信息與電腦》國家新聞出版總署批準，國內外公開發(fā)行的計算機類優(yōu)秀期刊。1989年創(chuàng)刊，國內統(tǒng)一刊號：CN11-2697/TP，國際標準刊號：ISSN1003-9767，郵發(fā)代號：82-454。
　　【摘 要】現(xiàn)有傳輸網中SDH、PTN、OTN三個網絡分別進行路由及安全設計耗費了大量的人力和物力，而且無法達到預期的資源及安全效果。針對傳輸路由規(guī)劃和多點故障保護難點，提出了利用OTN統(tǒng)一承載網實現(xiàn)核心匯聚路由自動分離及匯聚層端到端最短路徑保護算法。通過此方案，可以用簡單的方式實現(xiàn)路由自動分離及用少量的資源耗費實現(xiàn)多重保護，從而提升網絡容災能力。

　　【關鍵詞】國家級論文發(fā)表,傳輸網,統(tǒng)一承載,路由自動分離,最短路徑保護

　　1 引言

　　隨著技術的演進，傳輸網出現(xiàn)了SDH、PTN、OTN等技術體制。技術體制的先后出現(xiàn)導致網絡分立建設，沒有統(tǒng)一性。如果分別對每個網絡進行優(yōu)化和保護，將不利于本來就稀缺的保護資源充分利用且耗費更多的人力和物力。另外，由于SDH、PTN、OTN核心局間路由通過單一的局間光纜承載，所有局間環(huán)路只基于自己環(huán)網保護，所以需要進行嚴格的雙路由分離。隨著業(yè)務的發(fā)展，匯聚環(huán)數量將成倍增長，此時匯聚層光纜和核心光纜的交疊及同路由分離會非常困難，如沒分離好將產生核心匯聚層多點故障，引起大量業(yè)務中斷。在SDH、PTN匯聚層一般采取單一的環(huán)網保護，部分段落采用了線路OLP等疊加保護。由于OLP 保護段落分散沒有規(guī)律性，所以無法形成對重點業(yè)務區(qū)域(如縣級中心站等)的三路由端到端保護能力。

　　從以上分析可知，現(xiàn)有的網絡架構和保護方法難以適應業(yè)務對安全及資源能力的要求，并制約了網絡向統(tǒng)一一張光網演進。為此，本文提出基于OTN的統(tǒng)一承載網實現(xiàn)核心匯聚路由自動分離和重點區(qū)域業(yè)務端到端三路由保護，在實現(xiàn)統(tǒng)一一張光網的同時還提升了網絡的健壯性。

　　2 基于OTN的統(tǒng)一承載方案

　　以OTN網絡架構為核心，將核心/匯聚層SDH、PTN網絡統(tǒng)一承載在OTN網絡上，實現(xiàn)統(tǒng)一一張網承載，如圖1所示。在物理承載方式上，將SDH、 PTN均載在OTN的2.5G或10G，10GE波道上充分體現(xiàn)OTN的長距離傳輸特性。在SDH和PTN只用短距離光接口與OTN波道板對接即可。在承載SDH和PTN時，需要對核心層和匯聚層的OTN系統(tǒng)進行分離，即OTN的核心層和匯聚層不能進同一子架，而且電源系統(tǒng)進行嚴格的分離，避免單點設備失效導致承載業(yè)務的全阻。在匯聚層端局，每個光方向放置一端OTN設備，以保證單方向設備失效不影響其他方向光路。

　　統(tǒng)一承載需要網絡拓撲匹配，與匯聚層相連的兩個核心局到各個匯聚節(jié)點間的拓撲連接及網元必須一致。即SDH網絡和PTN網絡的拓撲連接與OTN進行對比后，必須滿足以上要求才能稱為網絡匹配。

　　3 路由自動分離技術

　　3.1 核心匯聚層同路由隱患

　　業(yè)務的發(fā)展將使匯聚層成倍增長，尤其在LTE時代，匯聚環(huán)的數量是現(xiàn)在的3―4倍。匯聚層光纜的增多將導致與核心層光纜的多點交疊同路由，使雙路由分離難度加大。如某市本地網5個匯聚環(huán)，兩條進出城的匯聚層光纜必須不同路由，此兩條光纜的任何一條與局間2段或更多段光纜不能同路由，僅憑5個匯聚環(huán)來說，必須考慮(2段匯聚+2段核心)×5段光纜的不同路由，路由規(guī)劃的任務復雜繁重。多數情況下由于市政管道限制，無法實現(xiàn)全部匯聚環(huán)光纜與核心層光纜的雙路由。在快速發(fā)展的城市化建設中，經常發(fā)生同路由故障造成的通信網阻斷，對企業(yè)會造成重大經濟損失。由此可見，雙路由優(yōu)化工作亟待簡化。

　　3.2 核心匯聚層路由自動分離方法

　　針對傳輸網路由分離的難度，利用OTN技術可實現(xiàn)路由自動分離。在核心層，以OTN網絡架構為核心，將SDH、PTN均載在OTN上并用2.5G或 10G，10GE波道承載無需用子波長SNCP 1+1保護，統(tǒng)一進行OLP線路保護。由于OLP線路保護倒換時間、SDH和PTN的1：1路徑環(huán)網保護、子波長保護倒換時間都在幾個毫秒級，故障時可能出現(xiàn)來回倒換的情況，所以需要統(tǒng)一將倒換順序設置為線路OLP最先倒換，SDH和PTN環(huán)網1：1保護、子波長保護倒換時間延遲50毫秒，從而保證倒換狀態(tài)的穩(wěn)定。

　　核心層每個局間建立不同路由光纜如圖2所示，匯聚層光纜與其中一個核心光纜同路由或交疊，必然不與另一個核心層光纜同路由或交疊�；�于以上原理，當存在同路由或交疊點出現(xiàn)故障時，通過核心層兩個局間不同路由光纜間自動OLP切換功能自動切換到另一個核心層光纜路由，從而保證核心層和匯聚層不會出現(xiàn)雙斷故障。這樣在光纜建設時，核心層只負責核心層光纜的不同路由、匯聚層只負責本匯聚內光纜的不同路由即可。該方式可大大簡化路由分離的難度，解決多個同路由交疊隱患，從而實現(xiàn)核心層和匯聚層同時出現(xiàn)故障時的業(yè)務保護。

　　實現(xiàn)核心匯聚路由自動分離后可實現(xiàn)多點故障保護，其機理如圖3所示。在核心局A1，核心局間光纜A1到B1的光纜與A1到D1的光纜在市區(qū)某個井內有交疊，如該井出現(xiàn)塌方將會使兩條光纜同時中斷。在現(xiàn)網中，D接入BTS，核心局A1接入BSC，以D到A1的業(yè)務為例，配置通路(可以是SDH的時隙或PTN的隧道)1：1保護，工作路徑為細紅線、保護路徑為細藍線，發(fā)生雙點故障時D的工作路徑業(yè)務無法到達A1，同樣其保護路徑業(yè)務到了B1后再也無法到達A1，這樣D到A的業(yè)務就中斷了。當SDH和PTN基于OTN的統(tǒng)一承載，并在A1和B1兩個核心局間做不同路由光纜OLP保護時，A1到D1的光纜與A1到B1的光纜同路由，必然不與A1到B1的OLP保護光纜同路由(如虛粗線)，業(yè)務從A1到B1的OTN鏈路將倒換到OLP鏈路上，相當于A1到B1的OTN鏈路沒有出現(xiàn)故障，同樣承載在其上的SDH、 PTN、PON鏈路都保持正常狀態(tài)。這時實際的D到A1的業(yè)務路徑為：D到A1的工作路徑還是無法到達，走保護路徑，到B1后走虛線的基于OTN的OLP 保護路徑到達A1，這樣就完成了D到A1的保護。

　　從上述故障可以看出，當匯聚層光纜和核心層光纜分離難度較大時，可以通過本方案進行實施，并只保證在兩個核心局之間有兩條不同路由光纜即可。由于核心局一般在城市核心區(qū)域，路由較多，因此達到以上要求較容易。 　　4 最短路徑端到端保護

　　匯聚層承擔著傳輸網業(yè)務匯聚和轉發(fā)的功能，其特點是業(yè)務集中，尤其縣鄉(xiāng)級別的匯聚環(huán)跨度大，覆蓋區(qū)域在幾百至幾千平方公里，對環(huán)網安全要求更高。隨著通信網對安全的要求在提高，匯聚環(huán)除了要有環(huán)網保護的能力外，還要對重點業(yè)務區(qū)域具有三路由應急能力。三路由應急能力是指重點業(yè)務區(qū)域與單向相鄰核心局的端到端OLP路由保護。由于三路由保護的實現(xiàn)方式多種多樣，沒有完整的方案實現(xiàn)重點業(yè)務的有效保護和保護路徑的最優(yōu)，因此本文提出針對重點業(yè)務的端到端和最短路徑保護方法。

　　本方案涉及的重點區(qū)域是指人口在10萬以上的縣或鎮(zhèn)區(qū)。因為業(yè)務主要集中到核心局，所以做重點區(qū)域三路由應急O(jiān)LP保護時主要考慮單向端到端到達某個核心局，即單向端到端OLP。實現(xiàn)單向OLP保護的目的是能夠實現(xiàn)網絡的雙斷點故障保護能力，即環(huán)網保護失效時重點區(qū)域業(yè)務不受損。為了用較少的投資達到此目的，可采用最短路徑保護并遵循以下最短路徑端到端保護算法。

　　如圖4所示，將重點業(yè)務區(qū)1或2設為目標站點，源站點為與匯聚層相連的核心局1或2。此算法中兩個站點之間稱為一個段落，段落包括中繼段和端局段。中繼段是指一端只要有中繼站(OA站)，而端局段是指兩端網元全部終端設備(OTM)。耗費(COST)值是對每個段落進行耗費計算，其目的是找出耗費值最少的路徑。定義中繼段落耗費為2、終端段落為5(由于OLP經過終端段落需要進入到終端站，所以網絡變得復雜且不易實現(xiàn))。一個重點業(yè)務區(qū)內的兩個節(jié)點之間和兩個核心局間不能作為段落。每段小于80km的段落為1，大于80km但小于100km為2，大于100km但小于120km為3。路徑是指從源端核心局到目的重點業(yè)務區(qū)所經過的段落的集。另外，權值就是關于跳數的算法，即一個OTN環(huán)路有N個段落(此段落含中繼段和終端段，不含核心局間段落和同一重點業(yè)務的不同節(jié)點間的段落)，從核心局到目的重點業(yè)務區(qū)域經過M個段落(M　　這樣對拓撲進行計算，從源端核心局1或2分別計算到目的節(jié)點重點業(yè)務區(qū)的COST值=(∑每段COST值)×Q，得到最小的COST值是對重點業(yè)務區(qū)域進行OTN最短路徑端到端保護的路徑，也就是選擇此路徑進行OLP保護。

　　端到端最短路徑算法：以圖4為例，網絡中有核心局1和核心局2，還有一個重點業(yè)務區(qū)，依照算法，核心局1只能到重點業(yè)務區(qū)C節(jié)點2，核心局2只能到重點業(yè)務區(qū)C節(jié)點1，只要選擇這兩條路徑的一條即能實現(xiàn)核心局到重點業(yè)務區(qū)C的最短路徑保護路由：核心局1-重點業(yè)務區(qū)C節(jié)點2，可得 COST=16×5/8=10;核心局2-重點業(yè)務區(qū)C節(jié)點1，可得COST=14×3/8=5.25。

　　由以上算法可知，本網絡中重點業(yè)務區(qū)C選擇端到端的OLP保護路徑為核心局2-重點業(yè)務區(qū)C節(jié)點1。

　　5 結束語

　　在OTN網絡規(guī)劃設計中，根據網絡架構匹配原則來保證三個(SDH、PTN、OTN)網絡結構的完全匹配，作為統(tǒng)一承載保護的先決條件。在此基礎上，基于核心層OTN系統(tǒng)可實現(xiàn)核心層和匯聚層光纜路由自動分離。本文針對匯聚層重點業(yè)務區(qū)進行端到端最短路徑保護，并提出了路由選擇算法。此算法的作用是節(jié)約網絡資源及降低建造成本，可用最少的投資實現(xiàn)高效保護能力。此外，該算法思想還可以用于滿足多鏈路失效(如3條及以上鏈路失效)的網絡規(guī)劃中，適用性較廣。如何兼顧算法效率與網絡性能，設計出更為合理的路由規(guī)劃算法，是下一步要研究的方向。

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