光纖SDH自愈環(huán)網(wǎng)的組建

1、光纖SDH自愈環(huán)網(wǎng)的組建北極星由力網(wǎng)技術(shù)頻道作者：3 2007-12-21 13:39:23（閱2840次）關(guān)鍵詞：光纖SDH摘要：針對(duì)海南洋浦開發(fā)區(qū)煉化廠、金海漿紙廠等大項(xiàng)目建設(shè)后電網(wǎng)的發(fā)展變化情況， 該文提出對(duì)用電大戶的電網(wǎng)調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)的解決方案，建設(shè)光纖SDH自愈環(huán)通信網(wǎng)。關(guān)鍵詞： 光纖通信網(wǎng)絡(luò)；SDH傳輸系統(tǒng)；光纖自愈環(huán)網(wǎng)隨著海南電網(wǎng)及用電專戶的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的 安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)通信的依賴和要求越來越高，電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化運(yùn)營和現(xiàn)代化管理 也對(duì)電力系統(tǒng)通信的可靠性、容量提出了更高的要求。隨著洋浦開發(fā)區(qū)的發(fā)展，已形成了一 個(gè)以用戶220kV站點(diǎn)及電廠組成的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。各個(gè)站點(diǎn)需要向調(diào)度

2、端傳送相應(yīng)的遙測(cè)、遙信、 電量等遠(yuǎn)動(dòng)信息，調(diào)度端也需要下發(fā)一路調(diào)度電話到這些站點(diǎn)，SDH光纖通信自愈環(huán)網(wǎng)能滿 足這些要求，能給話音信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)以及繼電保護(hù)提供傳輸通道。同時(shí)該網(wǎng)絡(luò)也具有1 1 保護(hù)功能，提高了網(wǎng)絡(luò)通信的可靠、安全性。保證了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行， 保障了電力生產(chǎn)、繼電保護(hù)、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的通信需要。所以在該地區(qū)組建SDH光纖自愈 環(huán)網(wǎng)代表著正確的發(fā)展方向。1洋浦開發(fā)區(qū)用電大戶及通信網(wǎng)絡(luò)在洋浦開發(fā)區(qū)，洋浦電廠是 海南省最大的氣電發(fā)電廠，裝機(jī)總?cè)萘繛?X140MW2X80MW；中海油公司的煉化廠是年產(chǎn)值 過百億的工廠，占全海南GDP總產(chǎn)值的七分之一，該廠是海南電網(wǎng)最大的

3、用電專戶，變壓器 本期設(shè)計(jì)總?cè)萘繛?X150MVA ；而金海漿紙廠則是全亞州最大的漿紙廠，變壓器本期設(shè)計(jì)容 量為1X80MVA，它的自備發(fā)電廠正在考慮并網(wǎng)方案設(shè)計(jì)，總裝機(jī)容量為420MW，部分機(jī)組已 投運(yùn)，部分機(jī)組正在建設(shè)中。煉化廠及漿紙廠這兩個(gè)工廠都是省內(nèi)極其重要的工廠，是海南電網(wǎng)的用電大戶，建設(shè)了專門 的220kV用戶變電站來進(jìn)行供電，對(duì)用電的要求非常的高；洋浦電廠作為海南省內(nèi)最大的氣 電發(fā)電廠，接入海南220kV電網(wǎng)主網(wǎng)架，也是對(duì)海南電網(wǎng)的極其重要的一個(gè)電廠，原有的通 信通道只是單通道，沒有形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。如何解決它們的生產(chǎn)調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，保證電網(wǎng)的安 全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，給用戶提供高質(zhì)量的

4、服務(wù)成了擺在面前的問題。2用戶電力通信方式 選擇近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合，開創(chuàng)了信息時(shí)代的新紀(jì)元。無線通信、光纖通 信、交換和路由等新技術(shù)和新設(shè)備層出不窮，創(chuàng)建了通信技術(shù)新時(shí)代。光纖通信由于其容量 大、保密性好、不易受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)通信中，在要求越來越高的 電力系統(tǒng)通信里發(fā)揮著重要的作用。光纖通信以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)、光波為載波的光纖信 道，具有損耗低、頻帶寬、高速、安全等諸多其他通信方式所不具備的優(yōu)點(diǎn)。海南電網(wǎng)以往的通信方式多采用了載波通信、擴(kuò)頻通信等通信方式，隨著電網(wǎng)改造和建設(shè)， 舊電網(wǎng)更新，新電網(wǎng)大量建立，電力調(diào)度顯得更為重要，因此對(duì)電力通信提出了更高的要

5、求， 以前的載波通信等通信方式已很難滿足更高的通信要求。而鑒于洋浦電廠、煉化廠、漿紙廠 及其自備發(fā)電廠即將并網(wǎng)，采用光纖通信方式，是非常必要的。3用戶通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案3.1 光纖通信傳輸制式光纖大容量數(shù)字傳輸目前大都采用同步分時(shí)復(fù)用（TDM）技術(shù)，隨著以微處理器支持智能網(wǎng)絡(luò)單元的出現(xiàn)，高速大容量光纖傳輸技術(shù)和高度靈活、便于管理控制的智 能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，形成了較為完善的傳輸體制一一同步數(shù)字系列（SDH）。SDH傳輸系 統(tǒng)的特點(diǎn)：采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)。最基本的模塊稱為STM-1,傳輸速率為 155.520Mbit/s。SDH各網(wǎng)元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，有利于建立統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)

6、。在 幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，便于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理。采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)， 簡(jiǎn)化了復(fù)接分接的實(shí)現(xiàn)設(shè)備，十分簡(jiǎn)便。采用數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可以對(duì)各端口速率進(jìn)行 可控的連接配置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)度和管理，提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對(duì)各種業(yè)務(wù) 變化的適應(yīng)能力。綜上所述，采用SDH的傳輸制式，能充分滿足近期與遠(yuǎn)期用戶變電站調(diào)度 通信的要求。3.2光纖通信組網(wǎng)方式環(huán)形網(wǎng)是一種有很強(qiáng)自愈能力的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體分 為兩纖單向通道保護(hù)環(huán)、兩纖單向復(fù)用段保護(hù)環(huán)、兩纖雙向通道保護(hù)環(huán)、四纖雙向復(fù)用段保 護(hù)環(huán)等。其中兩纖單向通道保護(hù)環(huán)倒換時(shí)間最短，倒換原理簡(jiǎn)單，適合于電力系統(tǒng)通信使用。 選擇155M

7、的SDH傳輸平臺(tái)PCM的組成光纖自愈環(huán)網(wǎng)的方式，使用兩纖單向通道保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)， 稱為PP環(huán)。采用“雙發(fā)選收”的方式，在時(shí)隙插入時(shí)，通道業(yè)務(wù)信號(hào)同時(shí)饋入工作通道和 保護(hù)通道。分出時(shí)，同時(shí)收到保護(hù)通道和工作通道上的兩個(gè)道信號(hào)，按信號(hào)的優(yōu)劣來選擇一 路作為分路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)快速倒換。當(dāng)工作通道出現(xiàn)問題時(shí)自動(dòng)倒換到保護(hù)通道上。采用這種 方式提高了網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性、可靠性及安全性，很適合電力系統(tǒng)使用，用戶通信網(wǎng)采用 155Mbit/s光纖通信PP自愈環(huán)網(wǎng)的方式。4用戶通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案設(shè)計(jì)建設(shè)光纖通信系統(tǒng)， 應(yīng)根據(jù)通信的實(shí)際需求。作為設(shè)計(jì)建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)考慮到技術(shù)性能、安全可靠指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)、社 會(huì)效益等多方面因素優(yōu)化

8、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。光纖通信網(wǎng)站點(diǎn)選擇。形成環(huán)網(wǎng)必須有三個(gè)以上的站點(diǎn)。 根據(jù)各站點(diǎn)的重要性，結(jié)合現(xiàn)有的電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備狀況，站點(diǎn)選取洋浦電廠、煉化廠 220kV站、金海漿紙廠220kV站、洛基220kV站四個(gè)站點(diǎn)。根據(jù)其地理位置，建設(shè)構(gòu)成洋浦 電廠-煉化廠-漿紙廠-洛基站-洋浦電廠的一個(gè)環(huán)網(wǎng)。光纖通信網(wǎng)光纜路由的選擇。在洋洛I 回線上已架設(shè)了一根OPGW光纜，后期配套的線路工程洋洛III線中，根據(jù)通信、保護(hù)的實(shí) 際需要及今后35年內(nèi)的發(fā)展預(yù)測(cè)，也全線架設(shè)一根24芯的OPGW光纜，中間經(jīng)過漿紙廠、 煉化廠兩個(gè)點(diǎn)，形成了洋浦地區(qū)的光纜環(huán)狀結(jié)構(gòu)，為組成光自愈環(huán)網(wǎng)創(chuàng)造了很好的條件。在 這兩根光纜中可選取2芯光

9、纖作為本期光纖通信網(wǎng)的主要路由，另預(yù)留2芯作為本網(wǎng)絡(luò)的一個(gè) 備用光纖路由。它的組網(wǎng)方案如圖1所示，形成了一個(gè)4個(gè)點(diǎn)的光環(huán)網(wǎng)，在洛基側(cè)接入環(huán)島24 芯主干光纜往調(diào)度端傳送。設(shè)備配置與應(yīng)用。設(shè)備選用Tallabs公司的6320系列傳輸系統(tǒng)， 提供各種接口，具備成環(huán)及多方向傳輸?shù)哪芰?，具有擴(kuò)展功能，能滿足本期調(diào)度通信的需求 及將來發(fā)展的要求。根據(jù)業(yè)務(wù)量實(shí)際情況，一般調(diào)度通信用的4個(gè)2Mbit/s，保護(hù)用的2個(gè) 2Mbit/s，加上一些備用的2Mbit/s，實(shí)際業(yè)務(wù)量也只不過十幾個(gè)2Mbit/s，所以配置155Mbit/s 的容量，共有63個(gè)2Mbit/s，可充分滿足本期及近期發(fā)展的需求。設(shè)備配置AC

10、1系列產(chǎn)品， 配置155Mbit/s的光接口，形成155Mbit/s的光傳輸速率，由光接口上所插接的光纖往各方 向傳輸。由于洋浦電廠離洛基距離較遠(yuǎn)，而離煉化廠較近，所以洋浦電廠原有配置的是一套 長(zhǎng)距155Mbit/s的ADM光口模塊，本期新增一塊短距LI光口模塊。而煉化廠配的則是短距 的ADM雙光口模塊對(duì)應(yīng)洋浦電廠和漿紙廠。漿紙廠配的是一套短距ADM光口模塊對(duì)應(yīng)煉化廠 和一套長(zhǎng)距LI光口模塊對(duì)應(yīng)洛基方向。洛基站已有一套Tallabs公司的光纖通信設(shè)備直傳 調(diào)度端，本期在原有設(shè)備上新增一 155Mbit/s長(zhǎng)距光口對(duì)應(yīng)漿紙廠。配置的ADM模塊帶有21個(gè)2Mbit/s，這樣保證預(yù)留足夠的2Mbit

11、/s接口，為繼電保護(hù)提供復(fù)用保護(hù)通道，以及其他 業(yè)務(wù)傳輸需要的通道。預(yù)留對(duì)應(yīng)儋州地調(diào)方向的2Mbit/s通道，將來發(fā)展需要時(shí)可以進(jìn)行擴(kuò) 展。圖1組網(wǎng)方案圖配備PCM接入設(shè)備，各站點(diǎn)話音、遠(yuǎn)動(dòng)等信號(hào)通過PCM設(shè)備接入到SDH光 傳輸系統(tǒng)，并由光傳輸系統(tǒng)傳到網(wǎng)內(nèi)相應(yīng)站點(diǎn)。每站各配8路的FXO、FXS、4線E/M等各類 話路接口單元，充分滿足各站點(diǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化、話音業(yè)務(wù)話路傳輸。配置一套統(tǒng)一的網(wǎng)管系 統(tǒng)（包括軟、硬件），由中調(diào)進(jìn)行統(tǒng)一管理。每個(gè)站點(diǎn)均有2個(gè)傳輸方向，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠 性，保證了業(yè)務(wù)能夠自由倒換。當(dāng)一根光纜被切斷時(shí)仍可實(shí)現(xiàn)保護(hù)，保障通信業(yè)務(wù)向環(huán)形網(wǎng) 絡(luò)的另一個(gè)方向進(jìn)行傳輸。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)

12、備配置真正體現(xiàn)了自愈環(huán)功能，可靠性高，維護(hù)方 便，適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，為進(jìn)一步發(fā)展的電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化運(yùn)營和現(xiàn)代化管理提供了保障。 本網(wǎng)絡(luò)在洛基側(cè)的設(shè)備可以通過Tallabs公司原有的設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)傳往調(diào)度端，將來?xiàng)l件 成熟2.5Gbit/s環(huán)網(wǎng)完成建設(shè)時(shí)，也可以使用背靠背連接方式接入這個(gè)由2.5Gbit/s的設(shè)備 組成的環(huán)網(wǎng)傳往調(diào)度端。有兩條以上通往調(diào)度端的通信路由，實(shí)現(xiàn)了洋浦地區(qū)自愈環(huán)網(wǎng)與調(diào) 度端之間的1 1保護(hù)。它的配置應(yīng)用情況如圖2所示。5結(jié)束語煉化廠正在建設(shè)，即將投產(chǎn)， 金海漿紙廠自備發(fā)電廠并網(wǎng)方案設(shè)計(jì)也正在考慮之中，根據(jù)調(diào)度運(yùn)行管理規(guī)定，這些站點(diǎn)需 要向調(diào)度端傳送相應(yīng)的遙測(cè)、遙信、電

13、量等遠(yuǎn)動(dòng)信息，調(diào)度端也需要下發(fā)一路調(diào)度電話到這 些站點(diǎn)。新建成的SDH光纖通信自愈環(huán)網(wǎng)能滿足這些要求，能給話音信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)以及繼 電保護(hù)提供傳輸通道。同時(shí)該網(wǎng)絡(luò)也具有1 1保護(hù)功能，倒換時(shí)間短（10ms），提高了網(wǎng)絡(luò)通 信的可靠、安全性。保證了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，保障了電力生產(chǎn)及繼電保 護(hù)、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的通信需要。新建成的SDH光纖通信自愈環(huán)網(wǎng)除具有大容量性以及多業(yè) 務(wù)性外，還將具有良好的擴(kuò)展性、靈活性、互聯(lián)互通性。它通過智能3CM設(shè)備，傳輸時(shí)隙分 配的話音、數(shù)據(jù)、圖像、繼電保護(hù)、MIS信息。將來也可以在其上開展DDN業(yè)務(wù)和ATM業(yè)務(wù)。 有對(duì)外提供通信服務(wù)的能力并留有發(fā)展余地

14、，代表電網(wǎng)通信發(fā)展的方向，滿足電網(wǎng)發(fā)展的需 求。圖2 155Mbit/s網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備配置及應(yīng)用SDH網(wǎng)狀網(wǎng)自愈蘇駟希，冀勝華，張惠民（北京郵電大學(xué)101信箱，北京100876）摘 要：本文討論了 SDH網(wǎng)狀網(wǎng)的自愈.由于交叉連接系統(tǒng)交叉連接時(shí)間的緩慢，SDH網(wǎng) 狀網(wǎng)不能在整體上達(dá)到2秒的恢復(fù)時(shí)限.優(yōu)先級(jí)恢復(fù)保證對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道達(dá)到2秒的恢復(fù)時(shí)限.設(shè)想的恢復(fù)體系 包括兩個(gè)階段：對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道的分布式虛倒換和對(duì)低優(yōu)先級(jí)通道的分布式自愈；高優(yōu)先級(jí)通道能在2秒或更短的 時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，低優(yōu)先級(jí)通道的恢復(fù)需要數(shù)秒.為了實(shí)現(xiàn)上述恢復(fù)體系，提出了一種多路由帶寬分配方法和一種消息傳播 機(jī)制，這兩種方法在網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)使用

15、.關(guān)鍵詞：光纖數(shù)字同步系列；自愈；保護(hù)倒換；數(shù)字交叉連接系統(tǒng)中圖分類號(hào)：TN915.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0372-2112(2000)04-0036-04Self-healing of SDH Mesh NetworkSU Si-xi， JI Sheng-hua， ZHANG Hui-min(Beijing Uniuersity of Posts and Telecommunications P . 0. Box101 Beijing 100876 China)Abstract： Seif-Heaiing of SDH mesh network is discussed. Becaus

16、e of siow cross connection time of current DCS，restoration ofmesh network cannot accompiish 2 seconds objective compieteiy. Priority restoration is used in order to meet 2s bound for high prioritypath. Proposed restoration mechanism is composed of two phases : distributed virtuai protection switchin

17、g for high priority path and distributed path seif-heaiing for iow priority path. High priority path can be restored within 2s or iess and iow priority path can be restoredby severai seconds.In order to reaiize such restoration mechanism， a muiti-route bandwidth aiiocation method and a message broad

18、casting method are proposed. These two methods are used in normai conditions.Key words：SDH； seif-heaiing； protection switching； digitai cross-connect system!引言S D H 是電信傳輸網(wǎng)的主要組成方式，網(wǎng)絡(luò)生存性技術(shù)是SDH 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要前提.自愈(Seif-Heaiing)是 Grover : 1 在1 9 8 7 提出的概念.基本原理是網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元具備發(fā)現(xiàn)故障并能找 到替代路由，在一定時(shí)限內(nèi)重新建立通信的能力.電信傳輸網(wǎng)罕線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)為網(wǎng)，

19、狀53網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)元素由光!纖傳輸系統(tǒng)和交叉博接系統(tǒng) DC （S Digitai cross -connect system ）組成.當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)故障發(fā) 生時(shí)，D C S 端點(diǎn)應(yīng)用分布式控制機(jī)制和空閑信道恢復(fù)故障通 道.DCS 的性能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的自愈有著決定性的影響】2 ，許多因素影響分布式 DCS自愈的速度，主要因素有下面2點(diǎn)：（1 ） CPU 處理消息的時(shí)間（；2 ）交叉連接時(shí)間.目前 DCS 設(shè)備完成每次 交叉連接的時(shí)間對(duì)自愈來說較大，根據(jù) B e i i c o r e : 3 的技術(shù)要求，每個(gè)交叉連接能在 1 秒內(nèi)完成就認(rèn)為是可以接受的.即使 假設(shè)在 100 毫秒內(nèi)完成每次連接，由于交叉連接是串

20、行執(zhí)行 的，要對(duì)數(shù)十個(gè) S T M - 1 完成交叉連接調(diào)整就需要數(shù)秒.交叉連 接的時(shí)間是S DH分布式DCS自愈的最重要瓶頸.CPU 的處理 時(shí)間是另外一個(gè)重要的問題.在通道層自愈恢復(fù)時(shí)，同時(shí)有許 多對(duì)端點(diǎn)啟動(dòng)自愈恢復(fù)進(jìn)程，由于這些進(jìn)程在 D C S 端點(diǎn)之間 傳遞消息，通道層自愈時(shí)將有大量的消息需要處理.對(duì)于通道層自愈，絡(luò)規(guī)模的增大， 分析了網(wǎng)絡(luò)故 上述電信業(yè)務(wù) 恢復(fù)時(shí)間分為5滿溢(Flooding)方式傳遞消息絕對(duì)不行消息數(shù)目的增加是指數(shù)級(jí)的.在文4 中 障對(duì)主要幾種電信業(yè) 對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障引起的中個(gè)時(shí)限，即(1 ) 0 t,(4) 2s t，因?yàn)殡S著網(wǎng)詳細(xì) 析 標(biāo)根 不，務(wù)的不同影響：通過分

21、斷時(shí)間的敏感性，將目50ms，(2) 5 0ms t10s， (5) 10s t 5min.200ms (； 3) 200ms t 2s 據(jù)文2 中的結(jié)論，由于SDH的DCS交叉連接時(shí)間的緩慢， 論采用何種方法在整體上達(dá)到 2 秒的恢復(fù)時(shí)限是不可能的. 本文提出的方法希望能夠克服 D C S 交叉連接時(shí)間的緩慢和 通道層自愈中產(chǎn)生的大量自愈消息.提出的自愈機(jī)制采用優(yōu) 對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道用分布式虛倒換方法恢復(fù)；對(duì)低優(yōu)先級(jí)恢復(fù)，先級(jí)上述定邏快通道用分布式選擇性路由通道層 自愈方法 輯網(wǎng)和應(yīng) 速收稿日期：1基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金在網(wǎng)絡(luò)無故障時(shí)，應(yīng)用用消息樹傳遞網(wǎng)絡(luò)消息恢復(fù)12-01 ；修訂日 (No

22、.69472034)資助課題；自愈方法恢復(fù).為實(shí)現(xiàn)多路由帶寬分配算法決從而在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)能故障.期：1999-06-10電子科技大學(xué)寬帶光纖傳輸與通信系統(tǒng)技術(shù)國家重點(diǎn) 八、實(shí)驗(yàn)室開放課題資助第4期2000年4月電子學(xué)報(bào)ACT AELECTRO N IC AS IN ICAVoi.28No.4APr ii20002多路由帶寬分配2.1多路由帶寬分配帶寬分配問題是指，如果網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路容量知并且知道網(wǎng)絡(luò)各個(gè)端點(diǎn)對(duì)的業(yè)務(wù)量，即業(yè)務(wù)量矩陣排業(yè)務(wù)量配用，是用明.圖之圖在圖辦多使4是一由和是品總?cè)?，也就是如何組成邏輯網(wǎng)用 集方 法費(fèi)網(wǎng)絡(luò)對(duì)中 式去用多路由算 法求 解最帶寬分配，多帶5目如何寬標(biāo)端的全連

23、接網(wǎng)業(yè) 務(wù)多 路任兩個(gè)端點(diǎn)之每邊的容量為14量為由帶寬間的業(yè)務(wù)量是直達(dá)小做任兩個(gè)端8.分配的，每邊空閑容量為6 ；在圖l ( 6 )中，任兩個(gè)端點(diǎn)之 個(gè)路由來實(shí)現(xiàn)的(如端點(diǎn) U 和1的業(yè)務(wù)，另有兩個(gè)經(jīng)一次轉(zhuǎn)接的路由，分別承擔(dān) 2 每邊的工作容量為l2，空閑容量為 2 .雖然物理網(wǎng) 一樣，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量矩陣一致，但這兩種安排耗 樣的，的工作容量為間的業(yè)務(wù)量是分為直達(dá)的業(yè)務(wù)量為 4個(gè)業(yè)務(wù)量)，絡(luò)和鏈路容量一樣，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量矩陣一致，用的鏈路容量是不一樣的，圖l ( 6 )方法比圖l (a )方法需要 更多的鏈路容量.這是因?yàn)樵趫Dl ( 6 )方法中，有部分業(yè)務(wù)量 沒有被安排在最短路由上；但是圖l (

24、 6 )方法較圖l (a )方法有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)生存性.例如邊（U , 1 ）被切斷時(shí)，在圖l （a ）中， 端點(diǎn) U 和1的邏輯連接被中斷；在圖l（ 6）中，端點(diǎn) U 和1之 間的邏輯連接仍有 4 個(gè)單位，另有 4 個(gè)端點(diǎn)對(duì)的邏輯連接減 少2個(gè)單位.如果網(wǎng)絡(luò)完全沒有故障恢復(fù)手段，在圖 （1 6）中， 端點(diǎn) U 和 1 之間的邏輯連接受到故障的影響，但仍有通信能 力，至少可以保證高優(yōu)先級(jí)通道的通信.下面提出的多路由帶 寬分配算法將盡可能縮小鏈路容量的耗用，這種多路由帶寬 分配為將來的網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)做好 了 準(zhǔn)備. 2.2多 路 由 帶 寬 分 配 算 法帶寬分配問題：如何為網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量矩陣做出多路由

25、安 排，總費(fèi)用較小？S D P算 法7在網(wǎng)絡(luò)中找到從某源端點(diǎn)到某宿端點(diǎn)的一對(duì) 路徑，并且這對(duì)路徑的費(fèi)用之和為最?。籗 D P 算法有邊分離形 式或端分離形式.下面將 S D P 算法推廣到 M S D P 算法.用簡(jiǎn) 單連接圖G表示SDH的DCS網(wǎng)狀網(wǎng)，每邊（i，j ）的單位費(fèi)用 為iij，容量為 cij ；網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量分布或業(yè)務(wù)量矩陣已知.下面 給出邊（端）分離的 mSDP 算法，這個(gè)算法是對(duì)一對(duì)端點(diǎn)，在 網(wǎng)絡(luò)中找到 m 條路徑，它們是邊分離或端分離的，同時(shí)它們 的 費(fèi) 用 之 和 為 最 小 . 定 理1m -S D P 1對(duì)每邊（U， 1 ），設(shè)容量為 l （這個(gè)容量和鏈路容量 cij沒

26、有 關(guān)聯(lián)，只是為了應(yīng)用最小費(fèi)用流方法），應(yīng)用最小費(fèi)用流方法 求從源端 S 到宿端t的流量為 m 的最小費(fèi)用流，相應(yīng)的路徑 為 邊 分 離 的mSDP的 解 .證明 因?yàn)槊窟叺娜萘繛檎麛?shù) l，那么從源端 S 到宿端 t 有流量為 m 的解就一定有整數(shù)解；從而，某條邊上如果有流 量它就是 l，這樣一條單位流量的路徑就是一條從源端 S 到 宿端t的一條路徑，而最小費(fèi)用流問題的解保證了這 m 條路徑的費(fèi)用和為最小.另外，每條邊的容量為會(huì)相m-lS也保證了路徑的邊定不交D.P2理2將圖G每個(gè)端點(diǎn)1 分裂成兩個(gè)端點(diǎn) 11和1 2，并且設(shè)邊(1l，12 )的費(fèi)用為0，邊（1l，12 ）的容量為l ；原圖G的

27、邊（1，w ）成為(1 2，w l ）和（w2， 1 l ），費(fèi)用不變，容量為.應(yīng)用最小費(fèi)用流方法求從源端 S 2 到宿端t l的流量為 m 的最小費(fèi)用流，相 應(yīng)的路徑為端分離的 mSDP 的解. 證明 因?yàn)槊窟叺娜萘繛檎麛?shù)，那么從源端 S 2 到宿端 t l 有流量為 m 的解就有整數(shù)解.從而，邊（1l，1 2 ）上如果有流量 它就是l，這樣一條單位流量的路徑就是一條從源端 S 2 到宿 端tl的一條路徑，而最小費(fèi)用流問題的解保證了這 m 條路徑 的費(fèi)用和為最小.另外，邊（1 l，1 2 ）的容量為l也保證了路徑 的端分離.每邊的費(fèi)用表明了光纖傳輸系統(tǒng)的費(fèi)用，端的費(fèi)用并沒有考慮.為描述端的轉(zhuǎn)

28、接費(fèi)用，每條邊定義第二種費(fèi)用，這種費(fèi)用每邊都是l .應(yīng)用雙權(quán)問題解法 6，能算法.由夠于傳輸系統(tǒng)得到U更的費(fèi)用是主要費(fèi)用加，實(shí)用故邊費(fèi)用是主要的費(fèi)用，端費(fèi)用（第二種邊費(fèi)用，每邊都是l)是相對(duì)次要的費(fèi)用.定理 3將在每邊有上述兩種權(quán)的情況下，找到從源端 S到宿端t的m條邊分離（或端分離）路徑.定理網(wǎng)絡(luò) G的每邊3(U，m-1）有費(fèi)用i U 1和lSDP，通過t方法:63將題變換為單費(fèi)用問題，迭代找到從源端 S到宿端t的 m條問邊（端分離）分離路徑，并且它們關(guān)于費(fèi)用l之和小于預(yù)定上界， 而 關(guān) 于 費(fèi) 用i的 和 為 最 小 .證 明參 見 文 6.為了實(shí)現(xiàn)分布式帶寬分配，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)都需要存儲(chǔ)網(wǎng)

29、 絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路容量，并且能夠了解網(wǎng)絡(luò)的變化情況.在 文8 中提出了消息樹，網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)沿消息樹傳遞消息更新各端 點(diǎn)的知識(shí).當(dāng)某些端點(diǎn)對(duì)應(yīng)用分布式帶寬分配算法得到一些 通道和路由安排時(shí)，這些通道的兩端通過第一類消息傳播樹 將這些網(wǎng)絡(luò)變化消息傳播出去，使網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)端點(diǎn)都得到網(wǎng) 絡(luò)的變化消息，更新自己的數(shù)據(jù)庫；當(dāng)某些通道撤消時(shí)，通道 的兩端也通過第一類消息傳播樹將這些網(wǎng)絡(luò)變化消息傳播出 去，使網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)端點(diǎn)都得到網(wǎng)絡(luò)的變化消息，更新自己的數(shù) 據(jù)庫.m S D P 算法強(qiáng)調(diào)帶寬分配的多路由，并在這基礎(chǔ)上盡 可能節(jié)約費(fèi)用，同時(shí)為分布式虛倒換做好準(zhǔn)備. 3S D H網(wǎng) 狀 網(wǎng) 恢 復(fù)為了節(jié)約 DCS 的

30、交叉連接時(shí)間，Macgregor 9 在鏈路層自愈中采用了 一種辦法提高自愈速度，這種辦法是在網(wǎng)絡(luò)的空 閑容量中，預(yù)先根據(jù)一定規(guī)則將空閑通道交叉連接起來，組成 2電子學(xué)報(bào)2000年一定的結(jié)構(gòu)，如一些圈等.當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，故障鏈路的兩 端負(fù)責(zé)恢復(fù)受損的鏈路；假如這兩個(gè)端點(diǎn)在某一個(gè)圈上，那 么，根據(jù)這個(gè)圈上的空閑容量的大小，受損鏈路的兩端迅速將 部分受損通道倒換到圈上.由于這部分通道的恢復(fù)沒有在中 間 DCS 端點(diǎn)上執(zhí)行交叉連接，因此恢復(fù)時(shí)間很快，完全能夠 達(dá)到第三恢復(fù)時(shí)限；余下沒有恢復(fù)的通道用實(shí)時(shí)分布式鏈路 層自愈來恢復(fù)，可能的恢復(fù)時(shí)限為第四時(shí)限.這個(gè)方法能夠使 部分通道在 2 秒的時(shí)限內(nèi)完成

31、恢復(fù)，較一般鏈路層恢復(fù)有了 一定提高，但由于整個(gè)恢復(fù)是基于鏈路級(jí)的，故鏈路的兩端無 法將優(yōu)先級(jí)高的通道倒換到預(yù)先計(jì)劃好的圈上.另外，網(wǎng)絡(luò)業(yè) 務(wù)量分布變化時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)空閑容量的預(yù)置結(jié)構(gòu).這種重 新設(shè)計(jì)較困難.下面的虛保護(hù)倒換在多路由帶寬分配和消息 樹的基礎(chǔ)上，對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道進(jìn)行倒換恢復(fù)，不需要執(zhí)行通道 中間端點(diǎn)的交叉連接.恢復(fù)時(shí)間能達(dá)到第三恢復(fù)時(shí)限或 2 秒.3.圖12虛虛保倒護(hù)換倒原換理為了簡(jiǎn)單，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的通道只有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，并且網(wǎng)絡(luò)任意一對(duì)端點(diǎn)的邏輯連接都有邊分離或端分離的物理連接！ 一般來說，優(yōu)先級(jí)高的通道占總通道的比例較??！圖 2表明了虛倒換原理！網(wǎng)絡(luò)中的端點(diǎn) 和 #的邏輯連接有三個(gè)

32、不同端分離物理路由1， 2 和 3 實(shí)現(xiàn)！表 1表明了在網(wǎng)絡(luò)故障前、故障發(fā)生時(shí)和虛倒換完成后各-個(gè)路由上通道:分布情況！表1虛倒換原理故障類型路由3有故障路由3有故障，將高優(yōu)先級(jí)通道倒換到路由1總通道數(shù)高優(yōu)先級(jí)通道路由3上發(fā)生故障時(shí)高優(yōu)先級(jí)通道倒換后總通道數(shù)高優(yōu)先級(jí)高i通道數(shù)高優(yōu)先級(jí)和#邏輯連接1036263物 理 路由1313132物 理 路由2313131物 理 路由3410000當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，由于物理路由 3上故障導(dǎo)致”和#邏輯連接有四個(gè)通道受損，其中-一個(gè)為高優(yōu)先級(jí)通道！虛倒換將物理路由3 上的高優(yōu)先級(jí)通道倒換到路由1 一上（倒換到路由2 也可以），強(qiáng)制將物理路由1上一個(gè)低優(yōu)先級(jí)通

33、道拆除， 將路由 3 的高優(yōu)先級(jí)通道倒換到這個(gè)低優(yōu)先級(jí)通道上！由于 這兩個(gè)通道的倒換只在通道首末兩端進(jìn)行，和中間 DCS 端點(diǎn) 沒有關(guān)系，同時(shí)沒有一般自愈協(xié)議的交互式消息傳遞過程，因 此完全可以在第 2 或第 3 時(shí)限內(nèi)完成對(duì)路由3 上的高優(yōu)先級(jí) 通道的恢復(fù)！在虛倒換完成后，網(wǎng)絡(luò)的分布式通道層自愈面臨 的恢復(fù)任務(wù)是路由1的一個(gè)通道和路由3 的3 個(gè)通道，它們 都是低優(yōu)先級(jí)的通道！這時(shí)分布式通道層自愈恢復(fù)的任務(wù)和 虛倒換前是完全一樣的，都需要恢復(fù)端點(diǎn)”和 #之間的4 個(gè) 通道！由于每個(gè)物理路由上低優(yōu)先級(jí)通道數(shù)目較高優(yōu)先級(jí)通道 多，虛倒 換是容易進(jìn)行和安排的！虛倒換對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道提 供了很高的保護(hù)

34、，如圖2中端點(diǎn)”和 #之間有三個(gè)端分離的 物理路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)生兩個(gè)端故障時(shí)（只要不是端點(diǎn) ” 和 #），虛倒換仍然可以保證恢復(fù)端點(diǎn)”和 # 之間的高優(yōu)先級(jí) 通道！當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，受影響的通道可能很多，由于多路 由帶寬分配算法保證邏輯連接路由多樣性，虛倒換可以在不 同端點(diǎn)對(duì)之間并行進(jìn)行，彼此不會(huì)有任何影響，不會(huì)發(fā)生在通 道層恢復(fù)中的爭(zhēng)奪空閑網(wǎng)絡(luò)資源的情況！網(wǎng)絡(luò)不同端點(diǎn)對(duì)之 間帶寬分配的不同多樣化水平?jīng)Q定了不同高優(yōu)先級(jí)通道的不 同生存性水平！虛倒換能否成立和網(wǎng)絡(luò)邏輯網(wǎng)的組成是分不 開的，由于有了多路由的帶寬分配，邏輯網(wǎng)的生存性有了極大 提高！虛倒換的缺點(diǎn)是影響客觀上沒有故障的路由 1 上一個(gè)

35、 低優(yōu)先級(jí)通道，這個(gè)通道將被分布式通道層自愈算法恢復(fù)，恢 復(fù)時(shí)限在第四時(shí)限！另一個(gè)缺點(diǎn)是需要接入網(wǎng)能夠?qū)⒉煌瑯I(yè) 務(wù) 復(fù) 用 集 中 在 不 同 的 通道中 ！.2 選擇性路由分布式通道層 自愈當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，會(huì)有許多不同受損通道的自愈進(jìn)程 并發(fā)進(jìn)行！分布式自愈中，DCS 的 CPU 處理消息的時(shí)間是整個(gè) 自愈恢復(fù)時(shí)間中相當(dāng)重要的組成部分.對(duì)通道層自愈，限制消 息傳遞的級(jí)數(shù)會(huì)減少消息的數(shù)目，但消息數(shù)目仍然是指數(shù)級(jí) 的.因?yàn)楦删€網(wǎng)中許多通道的兩端相距遙遠(yuǎn)，對(duì)于這些通道來 講，消息傳遞的級(jí)數(shù)不會(huì)太??；只要消息傳遞的級(jí)數(shù)不太小， Flooding 方式將會(huì)使自愈消息數(shù)目成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng).通道層自愈 協(xié)議

36、不采用 Flooding 方式傳遞自愈消息，而在一些特定的路 由上滿溢傳遞自愈消息，這將在本質(zhì)上減少自愈消息的數(shù)目. 選擇性路由分布式通道層自愈算法的主要內(nèi)容是為通道層自 愈 找 到 傳 遞 消 息 的 路 由 . 選擇性路由分布式通道層自愈算法（1）（預(yù)先計(jì)算）預(yù)先 為每個(gè)邏輯連接計(jì)算一些邊分離或端分離迂回路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò) 故障發(fā)生時(shí)，因一般只會(huì)破壞一條路由，從而可以沿其余路由 發(fā)布自愈消息，執(zhí)行一般三階段自愈過程；（2）（實(shí)時(shí)計(jì)算）根 據(jù) 端 點(diǎn) 沿 第 二 類 消 息 樹 8收到U的 消 息， 應(yīng) 用 最 新 網(wǎng) 絡(luò) 拓 撲 結(jié)構(gòu)和鏈路容量情況，實(shí)時(shí)計(jì)算一些邊分離或端分離迂回路由， 沿這些路

37、由發(fā)布自愈消息，然后執(zhí)行一般三階段自愈過程！ 上面算法中迂回路由的預(yù)先計(jì)算應(yīng)是分布式進(jìn)行，并且 隨著網(wǎng)絡(luò)邏輯網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化不斷更新計(jì)算！實(shí)時(shí)計(jì)算能否采 用以及采用的算法主要由計(jì)算的時(shí)間和通道的目標(biāo)恢復(fù)時(shí)限 的關(guān)系決定！計(jì)算迂回路由的算法可以由 M S D P 算法來完 成.由于只沿有限路由傳遞自愈消息，自愈消息數(shù)目會(huì)極大減 少，CPU 處理自愈消息的時(shí)間不會(huì)成為自愈恢復(fù)的障礙，上述 分布式通道層自愈算法應(yīng)能在第四時(shí)限內(nèi)完成自愈！當(dāng)網(wǎng)絡(luò) 發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有多對(duì)通道層自愈進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，因此 會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)空閑資源的情況，上述分布式通道層自愈算 法可能被多次執(zhí)行！受損邏輯連接的兩端在完成虛倒換后，

38、應(yīng) 用選擇性路由分布式通道層自愈算法對(duì)其余受損通道的恢 復(fù)！總結(jié)在 DCS 網(wǎng)狀網(wǎng)恢復(fù)中，對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道要想在 2 秒內(nèi)恢 復(fù)故障，必須盡可能在故障發(fā)生前做好準(zhǔn)備，如多路由帶寬分 配和沿消息樹傳播消息.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用多路由帶寬分配算法組成 DCS 邏輯網(wǎng).網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生后，相應(yīng)端點(diǎn)沿消息 第4期蘇駟希：SDH網(wǎng)狀網(wǎng)自愈3樹和受損通道傳播故障消息，同時(shí)也通知網(wǎng)絡(luò)管理中 心在第一恢復(fù)階段，對(duì)高優(yōu)先級(jí)通道實(shí)施分布式虛倒換，在 2 秒內(nèi)完成通道恢復(fù)；在第二恢復(fù)階段，實(shí)施選擇性路由分布式通道層自愈，在第四時(shí)限內(nèi)完成對(duì)通道的恢復(fù);在第三恢復(fù)階段，網(wǎng)絡(luò)管理中心實(shí)施集中式恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間在第五時(shí)限.參考文獻(xiàn)

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