ＳＤＨ联网技术（四）

编者按：

    本刊已连续３期登载了韦乐平先生的“ＳＤＨ联网技术”讲座，分别介绍了ＳＤＨ的概念、特点以及ＳＤＨ数字复用设备、数字交叉连接设备、网同步以及ＳＤＨ自愈网。本期将继续介绍ＳＤＨ自愈网及ＳＤＨ网络管理。

５．３ 数字交叉连接（ＤＸＣ）保护

    在业务量高度集中的长途网中，常常一个节点有很多条大容量光纤链路进出，其中有携带业务的，也有空闲的，网络节点间构成互联的网孔形拓扑，网络结构如图１０所示。此时若在节点处采用ＤＸＣ ４／４设备，则当某处光缆被切断时，利用ＤＸＣ ４／４的快速交叉连接特性可以比较迅速地找到替代路由并恢复业务。长途网高度互联的网孔形拓扑为ＤＸＣ保护／恢复提供了较高的成功概率。例如，从Ａ到Ｄ节点原有１２个单位的业务量，当Ａ到Ｄ节点间的光缆出现故障被切断后，ＤＸＣ可能从网络中找出如图１０所示的３条替代路由来分担这１２个单位的业务量，其中，从Ａ经Ｅ到Ｄ为６个单位，从Ａ经Ｂ和Ｅ到Ｄ为２个单位，从Ａ经Ｂ和Ｃ到Ｄ为４个单位。

５．４ 混合保护

    采用环形网保护与ＤＸＣ保护在某些场合下可以互相结合，取长补短。市话局间中继网就是两者混合使用的理想场合。方法可以是先按区域划分为若干个环形网，这若干个环形网再连到一个ＤＸＣ ４／１设备，由该ＤＸＣ设备向上连至长途网中的宽带ＤＸＣ ４／４设备。在局间中继网中，数据流可以从一个环流向另一个环，或者流出该区域进入长途网。这类ＤＸＣ将同时支持环形结构和ＤＸＣ保护策略，如图１１所示。

５．５ 各种自愈网的比较

    简单的路由备用线路保护方式配置容易，网络管理简单，恢复时间很短（５０ｍｓ以内），但成本较高，主要适用于两点间有稳定的大业务量的点到点应用场合。

    环形网结构具有很高的生存性，网络恢复时间很短（可小于５０ｍｓ），具有良好的业务量疏导能力，因而受到欢迎。其主要缺点是，网络规划较困难，一开始很难准确预计将来的发展，因此需要在开始时规划较大的容量。在简单的网络拓扑条件下，自愈环的网络成本可以比ＤＸＣ保护方式低不少。环形网主要适用于接入网和局间中继网，其中通道倒换环适于接入网，双向复用段倒换环适用于局间中继网（包括长途网）。

    ＤＸＣ保护策略也具有很高的生存性，在同样的网络生存性下所需附加的空闲容量可以远小于环形。通常，对于能够容纳３０％～５０％增长率的网络，其附加的空闲容量已足以支持采用ＤＸＣ保护的自愈网。当网络拓扑比较复杂时，例如高度互联的长途网中，采用ＤＸＣ保护比环形网更为经济、灵活，也便于规划设计。ＤＸＣ保护的一个重要缺点是网络恢复时间较长，通常需要数秒至数分钟，其间业务将丢失。因而，ＤＸＣ保护策略最适于高度互联的网孔形拓扑，例如长途网应用等，也适用于作为多个环形网的汇接点。

    当然，上述原则不是绝对不变的，实际网络保护往往需要采用各种措施，进行综合应用。特别是适时适地的结合应用ＤＸＣ保护策略和各种自愈环结构是网络保护设计的关键。

６ 网络管理

    ＳＤＨ管理网（ＳＭＮ）实际就是管理ＳＤＨ网元的电信管理网（ＴＭＮ）的子集。它可以细分为一系列的ＳＤＨ管理子网（ＳＭＳ），这些ＳＭＳ由一系列分离的嵌入通信通路（ＥＣＣ）及有关站内数据通信链路组成，并构成整个ＴＭＮ的有机部分。具有智能的网元和采用嵌入的ＥＣＣ是ＳＭＮ的重要特点，这两者的结合使ＴＭＮ信息的传送和响应时间大大缩短，而且可以将网管功能经ＥＣＣ下载给网元，从而实现分布管理。

    为了支持不同厂家设备之间或不同网络运营者之间的通信，也为了能支持同一ＳＭＳ内或跨越网络接口的不同网元之间的单端维护能力，ＳＤＨ网需要具有一套最起码的网络管理系统。

６．１ 一般功能

    （１）嵌入控制通路的管理

    为了ＳＤＨ的网元间能进行通信，必须对构成其逻辑通信链路的ＥＣＣ进行有效的管理，ＥＣＣ的主要管理功能有：

    为了确保兼容功能必须能对涉及兼容的网络参数，诸如分组的规格、超时、服务质量和窗口规格等进行检索。

.    确立数据通信通路（ＤＣＣ）节点间的消息路由。

.进行网络地址的管理。

.在某节点处对ＤＣＣ的运行状态进行检索。

.决定能否接入ＤＣＣ的使能能力。

（２）时间标记

    需要时间标记的事件和性能报告应标以分辨力为１ｓ的时间标记，时间应由网元的本地实时时钟来显示。

（３）其它一般功能

    其它一般管理功能尚包括安全、软件下载、远端注册等功能。

６．２ 故障管理

（１）告警监视

    告警监视涉及到网络中发生的有关事件／条件的检出和报告。在网络中，除了设备内和输入信号中检出的事件和条件应该可以报告给网管系统外，很多设备外的事件也应该可以报告。操作系统应能规定什么样的事件和条件将产生自动告警报告，其余的将按请求才报告。网络管理应能支持下述有关告警的功能：

.告警信号的自动报告。

.要求报告所有告警信号。

.报告所有告警信号。

.告警报告的许可和禁止。

.所要求的告警报告的许可和禁止状态的报告。

（２）告警历史管理

    告警历史管理涉及告警记录。通常，告警历史数据都存在网元的寄存器内，每一寄存器包含有告警消息的所有参数。寄存器应能周期性地读出或按请求读出。所有寄存器都填满后，操作系统应能决定是停止记录，还是删去最早的记录，或者干脆寄存器置零。

６．３ 性能管理

（１）性能数据的采集

    性能数据采集指与Ｇ．８２６建议中所规定的误码性能参数有关的事件数的采集。

（２）性能监视历史

    为了评估传输系统的近期性能必须要有性能历史数据。利用这些性能历史数据可以进行故障的区段定位和发现断续误码源的位置。通常，性能历史数据应存放于网元的寄存器中，所有寄存器都应有时间标记。每一传输方向和每一性能事件都配有两种寄存器：一种是２４小时寄存器，一种是１５分钟寄存器。前者积累２４小时内的性能事件数据，后者积累１５分钟内的性能事件数据。每一种寄存器还分“当前”寄存器和“近期”寄存器。其中，当前１５分钟寄存器和当前２４小时寄存器都只有１个，而近期寄存器却不然。通常，近期２４小时寄存器至少需要有１个，而近期１５分钟寄存器则至少需要１６个，以便保存足够的１５分钟间隔性能数据。

    上述要求的１５分钟和２４小时期限是网络维护的需要，前者可以每隔１５分钟就采集一次性能事件数据，迅速检测出潜在的故障，主要用于判断不可用性能。后者积累了较多的数据，可用于投入服务或劣化性能的评估。

（３）门限的使用

    ＳＤＨ需要设置两类门限，一类称为“门限设置”，一类称为“门限突破通知”。

    利用操作系统可以在网元中为各种性能事件设置门限值，具体门限值应能在一给定的最小范围内任意设置，操作系统应能检索和改变这些门限设置。这样，门限没有突破时不必报告，可以减轻操作系统的工作负担。而一旦设定的某性能事件门限被突破，网元将自动产生门限突破通知并可报告给操作系统。在业务受影响前操作系统就能及时了解情况并可采取某些行动。

（４）性能数据报告

    操作系统可以将存放在网元中的性能数据收集起来进行分析，这对进行合适的维护行动和故障报告是很有用的。只要操作系统需要，性能数据就能经操作系统／网元（ＯＳ／ＮＥ）接口报告。数据收集可以周期性地进行，以便及时地进行性能趋势分析，预测将来可能发生的失效故障或劣化条件。某些特定端口的性能数据按操作系统的请求可以周期性地上报。一旦性能事件门限被突破，则性能数据将自动地经网元／操作系统（ＮＥ／ＯＳ）接口报告给操作系统。

６．４ 配置管理

    按照ＴＭＮ原理，配置管理主要实施对网元的控制、识别和数据交换。诸如，应能支持通道的交叉连接和配置，支持定时源优先级的选择，支持各种环形配置，支持线性系统和保护倒换功能，可以对保护倒换参数设置、存储、检索和改变等等。

６．５ 安全管理

    安全管理涉及注册、口令和安全等级等。关键是要防止未经许可的与ＳＤＨ网元的通信。例如可以把安全管理分为３个等级：操作员（仅能看）、班长（不仅能看，还能改变除了安全等级以外的所有设置）、主任（不仅能看，还能改变所有设置）。

６．６ ＥＣＣ协议栈

    为了在ＳＤＨ ＤＣＣ上传送运行、维护和管理（ＯＡＭ）消息，ＳＤＨ网络选择了一套类似的七层协议栈来满足应用要求。它符合开放系统管理所采用的面向目标的方法，即应用层包含公用管理信息服务单元（ＣＭＩＳＥ）、远端操作服务单元（ＲＯＳＥ）和联系控制服务单元（ＡＣＳＥ）。该协议栈是面向无连接方式的，同时其表示层、会晤层和传送层提供了为支持ＲＯＳＥ和ＡＣＳＥ所需要的面向连接的服务，传送层还包括一附加协议单元使工作于无连接网络层协议（ＣＬＮＰ）时可以提供连接模式服务。数据链路层协议遵循Ｑ．９２１所规定的Ｄ通路链路接入规程（ＬＡＰＤ）。物理层为ＳＤＨ ＤＣＣ。

     总的看来，这套协议栈从简单程度和网格寻址能力角度是一比较理想的组合，十分适于机器与机器通信，以及面向目标的建模和设计。它在网元等级上使服务从资源中分离出来，也就是说服务可以不依赖于提供它们的技术和设备，独立地加到网络上，十分方便。

（１）物理层

物理层的功能是实现在物理链路上数据码流的传输。

（２）数据链路层

ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．７８４规定Ｄ通路链路接入协议（ＬＡＰＤ）作为该层协议。

（３）网络层

Ｇ．７８４选择ＩＳＯ ８４７３无连接模式网络层协议（ＣＬＮＰ）作为该层协议，目的是简化消息的寻址和选路由，以及简化与局域网和数据通信网（ＤＣＮ）的互通。

（４）传送层

Ｇ．７８４规定ＩＳＯ ８０７３／ＡＤ２作为该层协议。

（５）会晤层

会晤层协议应保证通信系统能与管理者（代表表示层和应用层）和通信系统之间正在进行的对话实现同步。Ｇ．７８４规定Ｘ．２１５和Ｘ．２２５

为该层的服务和协议。

（６）表示层

Ｇ．７８４规定采用Ｘ．２１６和Ｘ．２２６建议的服务和协议为该层的服务和协议，而且采用Ｘ．２０９中所规定的抽象语法标记１（ＡＳＮ．１）的基本编码规则来导出应用协议数据单元（ＡＰＤＵ）的转移语法。

（７）应用层

    应用层直接为开放系统互联（ＯＳＩ）环境中的用户提供服务，并为其访问ＯＳＩ环境提供手段，Ｉ-ＴＵ－Ｔ在应用层上规定了３种面向目标的服务和协议。

６．７ 网管等级

    一个典型的ＳＤＨ网络管理等级有３层，从上至下为网络管理层、网元管理层和网元层，如图１２所示。当然，这里网络管理层是仅仅从网络角度看到的最高管理层，若从服务和事务角度看，则网络管理层上面还应有服务管理层和事务管理层两层。

（１）网络管理

    网络管理层负责对所辖网络进行集中式或分布式控制管理，例如电路指配、网络监视和网络分析统计等功能可以实现集中控制，而维护、告警处理和保护等功能则可以分配给地区性管理中心来控制。通常，网络管理层具备ＴＭＮ所要求的主要应用管理功能，并有网络数据库，存有全网主要数据（特别是配置数据），具有全程全网的视野。该层的设计应不同于网元层的具体细节，只负责涉及全网的大事要事，尤其是主要的故障告警、网络配置和恢复以及网络性能。

（２）网元管理层

    网元管理层直接控制设备，其管理控制功能由网络管理层分配，诸如保护规划、告警过滤、协议转换等。主要目标是减少直接流进网络管理系统的信息流，防止其过载，同时也尽量减少网络响应时间。

    尽管网元管理层功能可以包含在网元内，但更流行的作法是将其设计为某些操作系统和硬件平台上执行的软件包。当然，平台的规模及其能力可随需要变化。对于像复用器一类较简单的网元，可以设计比较简单的网元管理系统；对于象ＤＸＣ这样复杂的网元，则需要复杂的网元管理系统来进行管理，常常直接由网络管理系统进行管理。

（３）网元层

    网元本身一般也具有一些管理功能。特别是在分布式管理系统，网络管理系统可能将很多管理功能经软件下载给网元，使网元具有很强的管理功能。此时，网络对各种事件发生的反应十分迅速，特别是用于保护目的的通道恢复可以实时地完成，使传送业务不受影响。

    当然，也可以使网元只具有极其有限的功能，而将大部分管理功能集中到网元管理层。

    目前，网络管理倾向于使网元具有较强的处理能力和较高的智能，管理功能可由网络管理系统下载给网元。在网元层上，ＳＤＨ的开销为控制管理信息的传递提供了十分方便的快速传递手段，而在更高层上，则为了安全可靠，通常需要独立的数据通信网来传送控制管理信息，例如Ｘ．２５分组交换网就是常用的手段。

    此外，由于实际业务需求、可用资金和设备等种种原因的限制，ＳＤＨ网不是一朝一夕就能建成的，总是从局部的一条条线或一个个ＳＤＨ岛建起，因而经济现实的网管建设总是从下往上逐步进行的。首先，根据实际需要，引入一个个ＳＤＨ子网，分别由各自的子网管理系统（即具有有限管理区域的网络）将子网管理起来。目前，这类子网管理系统已不仅是协调设备，也具有操作系统的很多功能，完全可以胜任子网的管理。待将来上层网管开发完毕后，再将子网管理系统连至真正网络层的网管系统。这样不仅现实可行，缓解了对上层网管的迫切需要，而且也具有风险分散的好处，所以目前多数国家（包括中国）都采用这种网管策略。（续完）

（收稿日期：１９９７－１１－０９）