陳寶民

（北京市合力電信有限公司，北京 100010）

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、5G等業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模急劇增大。為了傳輸網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)能夠安全、穩(wěn)定的運行，必須要對傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺進行及時有效的調(diào)度、監(jiān)控等，其關(guān)系到傳輸網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)和嵌入式控制管道（Embedded Control Channel，ECC）是否可以實現(xiàn)自愈，并且將信息暢通地傳遞出去。同時，因為網(wǎng)管網(wǎng)元管理ECC通信網(wǎng)絡(luò)的能力非常有限，所以通常業(yè)界要求同一ECC網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)元的數(shù)量不能大于128個。如果傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，網(wǎng)關(guān)中的網(wǎng)元數(shù)在300以上，則會嚴重影響網(wǎng)絡(luò)的日常運行和維護。因此，需要進行合理規(guī)劃，避免ECC子網(wǎng)的規(guī)模過大，從而造成嚴重的隱患。

1 ECC技術(shù)和應(yīng)用

ECC主要應(yīng)用于同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）網(wǎng)元間通信，是用來傳遞電信管理網(wǎng)絡(luò)（Telecommunication Management Network，TMN）信息，提高網(wǎng)元管理的便捷性。兩個SDH網(wǎng)元的光纖進行連接時，采用段開銷的再生段字節(jié)數(shù)據(jù)通信信道（Data Communication Channel，DCC）字節(jié)能夠?qū)MN信息進行傳送，無光纖連接但需要TMN信息的網(wǎng)元采用擴展ECC。兩個網(wǎng)元利用網(wǎng)口，通過交叉網(wǎng)線實現(xiàn)連接目的，從而傳送TMN信息[1]。

1.1 ECC與DCC的關(guān)系

SDH的DCC構(gòu)成嵌入控制通路協(xié)議棧的物理層。再生段DCC或DCCR采用同步傳輸模塊N極（Synchronous Transport Module Level N，STM—N）段開銷字節(jié)D1～D3作為192 kb/s基于消息的通路操作；復(fù)用段DCC或DCCm采用TM—N段開銷字節(jié)，將其作為576 kb/s基于消息的通路操作。

1.2 網(wǎng)管與網(wǎng)元通信

在網(wǎng)管系統(tǒng)中，網(wǎng)管網(wǎng)元、計算機采用TCP/IP協(xié)議通信，網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元、普通網(wǎng)元則是采用ECC實現(xiàn)協(xié)議通信，其原理如圖1所示。NE1是網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，其是通過網(wǎng)線進行通信，利用IP地址進行識別。而NE1、NE2、NE3、NE4彼此之間的通信則是利用ECC通道實現(xiàn)的，通過網(wǎng)元ID信號識別。ECC信號流和業(yè)務(wù)信號流無關(guān)，如果關(guān)閉了DCC通道，那么將會導(dǎo)致ECC信號不流通，但是不會對業(yè)務(wù)造成影響。

圖1 網(wǎng)管系統(tǒng)ECC協(xié)議通信原理

1.3 ECC網(wǎng)絡(luò)的特點

首先，ECC通信是一致路由，即是指1、4號網(wǎng)元之間的ECC走1到4和4到1路徑，在同一對光纖上對于信號進行傳輸。其次，基于正常路由下，通過網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元來登錄非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，網(wǎng)管走短路徑。在短路徑不正常的情況下可以更改為長路徑，而在長路徑和短路徑均不正常的情況下不能進行登錄。再次，ECC為雙向路由，因此在無保護鏈且一根線纜中斷之后，不能登錄。最后，ECC通道采用發(fā)端并發(fā)才有路由來建立收端?；谧疃搪窂浇⒙窂剑钄嗦酚墒锹酚杀碇械倪壿嬀嚯x，也就是間隔站點的數(shù)量，并不是實際距離[2]。

1.4 限制ECC組網(wǎng)的原因

（1）光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)模過大。在出現(xiàn)業(yè)務(wù)故障后，光網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)較多的告警數(shù)量，且需要較長的傳送距離。

（2）組網(wǎng)規(guī)模過大會增加網(wǎng)絡(luò)管理DCN的拓撲，從而影響路由計算速度。網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生變化后，路由廣播信息將會在網(wǎng)絡(luò)中進行傳播，并且需要重復(fù)計算路由，每一個網(wǎng)元的路由表存在著不同的收斂時間，如果收斂時間過長，將會導(dǎo)致管理數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（Data Communication Network，DCN）的關(guān)鍵鏈路擁塞。

（3）傳遞告警信息、路由信息均會導(dǎo)致管理DCN的數(shù)據(jù)流增加，從而發(fā)生擁塞。

1.5 ECC網(wǎng)絡(luò)過大導(dǎo)致通信不穩(wěn)定的原因

一般情況下，DCC鏈路越多時，信息量越集中，但帶內(nèi)帶寬保持不變。短路徑尋徑方式下，無論網(wǎng)元進入多少DCC或是網(wǎng)元的轉(zhuǎn)發(fā)能力多強，網(wǎng)元的管理信息出口僅有一條，那就是最短路徑DCC，因此通常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞現(xiàn)象。

網(wǎng)絡(luò)過大的情況下，網(wǎng)管與網(wǎng)元的通信量也會隨之增加。網(wǎng)管需要對于網(wǎng)絡(luò)中某些元素的信息進行定期查詢。此外，網(wǎng)元將生成一些性能和告警數(shù)據(jù)，并通知網(wǎng)管。這些數(shù)據(jù)必須通過網(wǎng)絡(luò)中的主干網(wǎng)絡(luò)元素，如網(wǎng)關(guān)。因此，在網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元中接收到所有終端網(wǎng)元的數(shù)據(jù)之后，將會由網(wǎng)關(guān)承擔通信任務(wù)，而流量超出網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元支持的最大限度之后，會導(dǎo)致通信穩(wěn)定性降低。

每一個告警的開始信息與結(jié)束信息都包括大約30個字節(jié)。當僅使用D1～D3時，單個DCC鏈路的測量傳輸容量約為20 KB/s，所以在無性能監(jiān)控信息的情況下，每秒能夠發(fā)送700多個告警。而網(wǎng)管在接收到告警之后，并未及時響應(yīng)會導(dǎo)致告警反復(fù)上報，從而出現(xiàn)嚴重的網(wǎng)絡(luò)堵塞情況。性能監(jiān)控和上報啟用之后，管理通道上的數(shù)據(jù)擁擠情況將會更加嚴重。當每個DCC信道通常已滿時，DCC信道的瓶頸處會發(fā)生丟包。由于目前沒有緩沖區(qū)溢出處理機制，緩沖區(qū)滿后，所有ECC層直接拒絕溢出消息，無任何的通知和反饋，頂層軟件不知悉。當所有報警同時報告且當前設(shè)備的DCC轉(zhuǎn)發(fā)緩沖區(qū)受到限制時，由DCN管理的瓶頸上的DCC轉(zhuǎn)發(fā)緩沖區(qū)將溢出，導(dǎo)致消息丟失。

與小型網(wǎng)絡(luò)相比，大型網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差，網(wǎng)絡(luò)維護成本高。一個大的網(wǎng)絡(luò)中間有一個網(wǎng)元拖網(wǎng)，在1 min內(nèi)，網(wǎng)管嘗試和設(shè)備通信；如果兩次連接未成功（2 min超時），則判定連接失敗。另外，若第一次連接報文丟失，則第二次報文延遲則可能會導(dǎo)致瞬間拖網(wǎng)的錯誤評估[3]。

斷開或恢復(fù)光纖時，需要更新ECC路由。在此更新和調(diào)整期間，某些網(wǎng)絡(luò)元素將無法訪問。當網(wǎng)元無法訪問時，整個網(wǎng)絡(luò)都會傳輸路由信息，方便所有網(wǎng)元了解這一網(wǎng)元無法訪問。傳播此路由信息需要耗費一些時間。在此期間，可以再次訪問或有其他網(wǎng)元脫網(wǎng)，這將使整個網(wǎng)絡(luò)保持振蕩。路由信息在傳播過程中會增加網(wǎng)絡(luò)流量，當網(wǎng)元數(shù)量較大時，網(wǎng)絡(luò)拓撲收斂速度減慢，導(dǎo)致大量管理信息丟失。

當站點數(shù)量較大時，經(jīng)過不斷更新路由表和接收到的數(shù)據(jù)包流量，會導(dǎo)致內(nèi)存不足、頻繁中斷，甚至主機異常重啟，最終會影響保護更改、分發(fā)配置或從網(wǎng)絡(luò)下載元數(shù)據(jù)。

2 ECC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的優(yōu)化與分割

2.1 優(yōu)化思路

本文優(yōu)化ECC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)采用網(wǎng)絡(luò)分層分域的方式，利用DCN進行管理。因此，劃分一個大網(wǎng)絡(luò)，編程多個小ECC子網(wǎng)，每一個子網(wǎng)之間關(guān)閉互通的STM-N 光/電接口的ECC，保證在小網(wǎng)內(nèi)傳播路由信息，不會進一步擴散到其他的網(wǎng)絡(luò)。而這一優(yōu)化方案需要增加網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元的數(shù)據(jù)，所有的子網(wǎng)均需要通過網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元來實現(xiàn)和網(wǎng)管的通信需求。利用DCN可以使網(wǎng)關(guān)與中心網(wǎng)管直接進行通信。

2.2 ECC子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)選擇

首先，在子網(wǎng)中星形業(yè)務(wù)的中心節(jié)點設(shè)置ECC子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，可以有效避免基于DCC窄帶寬信道的管理DCN傳輸大量管理信息，降低DCN出現(xiàn)堵塞的概率。 其次，在子網(wǎng)中入路光纖最多的設(shè)備上設(shè)置ECC子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，從而降低子網(wǎng)中基于DCC的管理DCN再次發(fā)生擁塞。

2.3 ECC子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)元選擇

將相鄰的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為同一個子網(wǎng)，使其成為ECC子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)元。子網(wǎng)存在多個鏈路和環(huán)路的情況下，選擇網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元時，需要在最多環(huán)路和鏈路的設(shè)備上進行。但是對于環(huán)網(wǎng)而言，ECC分割方案必須要保證環(huán)上斷纖之后，依舊可以正常的監(jiān)管各個網(wǎng)元[4]。

2.4 主備網(wǎng)關(guān)的使用

為了保障網(wǎng)內(nèi)ECC路由的可靠性，在分割ECC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的過程中，主要選擇主網(wǎng)關(guān)結(jié)合備網(wǎng)關(guān)的方式，這樣可以避免某一網(wǎng)關(guān)DCN路由失效從而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控功能丟失。

2.5 DCN鏈路的選擇

DCN帶寬傳輸通道選擇的2 Mb/s通道是由另一個網(wǎng)絡(luò)（非監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)）提供，帶內(nèi)傳輸通道DCN使用傳輸字節(jié)D執(zhí)行ECC路由成環(huán)。多業(yè)務(wù)傳送平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP）數(shù)據(jù)板提供DCN通道，利用MSTP自帶的數(shù)據(jù)單板來提供DCN傳輸通道。該體系結(jié)構(gòu)適用于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)板，如果選擇受監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)通道，即使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)沒有自愈保護，也必須考慮DCN的風(fēng)險。

2.6 關(guān)斷子網(wǎng)之間ECC

為了使各個ECC子網(wǎng)之間獨立，將ECC子網(wǎng)之間互通的ECC關(guān)閉。

（1）將ECC進行擴展，使ECC子網(wǎng)之間的互通可以關(guān)閉。

（2）利用STM-N光/電口的方式來關(guān)閉ECC子網(wǎng)互通。

（3）對于環(huán)網(wǎng)ECC路由關(guān)閉的相關(guān)建議：因為保障ECC路由的可靠性對于維護網(wǎng)絡(luò)具有重要價值，所以對于成環(huán)網(wǎng)絡(luò)，分割ECC后為了避免DCN失效而產(chǎn)生故障，并且使故障得到及時有效的護理，可以選擇關(guān)閉同一段光路上與網(wǎng)管距離更近的一側(cè)單板ECC。除此之外，這一方式在出現(xiàn)某一個DCN路由不可達的情況下，可以打開可達網(wǎng)元的相應(yīng)單板ECC進行恢復(fù)。但是在兩個子網(wǎng)合并路由的情況下，則需要避免兩個子網(wǎng)的網(wǎng)元數(shù)量過多[5]。

2.7 倒換測試及功能驗證

分割ECC網(wǎng)絡(luò)后需要開展功能驗證與倒換測試，包括ECC可達路由數(shù)量是否能夠滿足要求、光纜中斷之后的ECC路由是否平滑等。

3 實例分析

3.1 某地本地網(wǎng)現(xiàn)狀

某地的本地傳輸網(wǎng)絡(luò)選擇華為公司的SDH產(chǎn)品。在T2000網(wǎng)管上，當前一共分布著2 480臺華為傳輸設(shè)備，主要包括Metro1000、Metro5000、Metro3000、OSN7500、OSN6800、OSN3500等。其中一個匯聚環(huán)的網(wǎng)管帶有345個網(wǎng)元，在物理上屬于同一個網(wǎng)絡(luò)，其所有都是通過光路實現(xiàn)連接。各接入環(huán)基于環(huán)環(huán)相切的方式進行連接，未開展分層規(guī)劃，也并沒有采取隔離措施。圖2為常見的網(wǎng)元管理組網(wǎng)示意。在該網(wǎng)絡(luò)中，各個匯聚節(jié)點所具有的網(wǎng)元數(shù)量不等，A1網(wǎng)元數(shù)量為15個，A2網(wǎng)元為35個，A3為59個，A4為36個，A5為29個，A6則是17個，A8的網(wǎng)元數(shù)量為41個。

圖2 常見的網(wǎng)元管理組網(wǎng)

3.2 分割方案

ECC子網(wǎng)的劃分。劃分ECC子網(wǎng)來選擇網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元。根據(jù)如圖3所示的組網(wǎng)情況選擇核心匯聚節(jié)點作為網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元。ECC子網(wǎng)分割的原則：首先，可靠性原則。在將ECC進行分割之后，必須要確保網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，如斷纖、換板、DCN異常時，網(wǎng)管仍舊可以達到各網(wǎng)元，從而有效避免對維護造成影響。其次，根據(jù)分層與分域的管理原則。對ECC進行分割，能夠在網(wǎng)絡(luò)光纖中斷情況下保證ECC段前路由的保護能力。最后，確保性能。需要將每一個ECC子網(wǎng)中的網(wǎng)元數(shù)量保持在一定范圍內(nèi)[6]。此外，因為需要考慮ECC數(shù)據(jù)量的限制和網(wǎng)絡(luò)管理控制的方便，所以根據(jù)國內(nèi)外運營商的建議和做法，將ECC子網(wǎng)中的最大網(wǎng)元數(shù)嚴格控制在64個內(nèi)。

圖3 傳輸網(wǎng)絡(luò) ECC 子網(wǎng)劃分示意圖

（2）建立、調(diào)測DCN路由?；趧澐值腅CC子網(wǎng)方案，規(guī)劃如圖4所示的DCN傳送通道。基于DCN的路由規(guī)劃方案，選擇獨立的2 Mb/s速率DCN路由，使網(wǎng)管通過DCN通道來訪問各個網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元。DCN 2 Mb/s路由選擇其他傳輸通道，如使用MSTP單板來實現(xiàn)2 Mb/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，或是其他廠家傳輸設(shè)備以及獨立的DCN網(wǎng)絡(luò)等。

圖4 傳輸網(wǎng)絡(luò) ECC子網(wǎng)DCN傳送通道

（3）關(guān)閉各個子網(wǎng)之間的ECC路由。基于上述采用的ECC子網(wǎng)劃分方式，需要將全部STM-N光口關(guān)閉，保障路由信息與數(shù)據(jù)僅在小的ECC子網(wǎng)內(nèi)進行傳播，而不會擴散到其他ECC子網(wǎng)絡(luò)中。但是為了能夠?qū)⒋蟮腅CC子網(wǎng)分割成多個小的ECC子網(wǎng)，需要增加相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，使小ECC子網(wǎng)中的非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元均可以通過網(wǎng)管和網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元進行數(shù)據(jù)信息通信。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元通過DCN的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與中心網(wǎng)管通信。將網(wǎng)絡(luò)中閑置的光口全部關(guān)閉，避免在新設(shè)備入網(wǎng)或是子網(wǎng)間新增光纖連接過程中導(dǎo)致ECC振蕩，如果需要更改網(wǎng)絡(luò)配置或是接入開通新光纖，需要與網(wǎng)管管理員提前申請，經(jīng)過對影響范圍評估后才可以進行[7]。該方案的執(zhí)行可以大大提高ECC通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，避免網(wǎng)絡(luò)維護過程中的開銷消耗過大，從而使整個網(wǎng)絡(luò)的管理更加有效可控；因為ECC 網(wǎng)絡(luò)過大將會對網(wǎng)絡(luò)運行與維護方面造成影響，所以為了避免這一情況，需要對于多重因素、網(wǎng)上經(jīng)驗、業(yè)界做法等方面進行綜合考慮，同時需要對于ECC組網(wǎng)進行合理的規(guī)劃。

倒換測試及功能驗證。經(jīng)過一系列的測試，環(huán)上任何一處發(fā)生斷纖，都不會出現(xiàn)網(wǎng)元脫管，每一個子網(wǎng)的ECC可達路由數(shù)最多不大于60個，ECC巨網(wǎng)可以成功分割。

4 ECC組網(wǎng)的注意事項與規(guī)劃

隨著當前我國通信行業(yè)的飛速發(fā)展，傳輸網(wǎng)絡(luò)作為各個系統(tǒng)中的通信基礎(chǔ)，其網(wǎng)絡(luò)會不斷增加，巨網(wǎng)ECC的影響與對網(wǎng)絡(luò)的危害需要將ECC通信網(wǎng)絡(luò)進行子網(wǎng)分割，使其成為多個小的ECC子網(wǎng)，這樣才可以保障網(wǎng)絡(luò)運行過程中的安全。ECC 巨網(wǎng)是當前現(xiàn)網(wǎng)非常常見的一種網(wǎng)上問題，隨著傳輸網(wǎng)容量的不斷增加，其問題也在隨之增加。如果不及時實施有效的解決措施，會出現(xiàn)更為嚴峻的后果。ECC網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)化可以降低網(wǎng)絡(luò)維護層面的風(fēng)險，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可擴展性和生存性，有效避免ECC網(wǎng)絡(luò)通信風(fēng)暴導(dǎo)致的不良結(jié)局。通過對于ECC網(wǎng)絡(luò)通信進行優(yōu)化，能夠最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)隱患，保證傳輸網(wǎng)可以穩(wěn)定運行。因此，ECC通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化可以認為是傳輸網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型過程中的重要組成部分[8]。

本文主要對于巨網(wǎng)ECC通信網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行DCC通道透傳的方式來對ECC通信網(wǎng)絡(luò)進行分割，并且能夠滿足絕大多數(shù)情況下的組網(wǎng)方式。而對于ECC組網(wǎng)過程中，需要注意的相關(guān)事項與其規(guī)劃建議可以總結(jié)為以下幾個方面。

在組網(wǎng)比較復(fù)雜的情況下，一個匯聚節(jié)點可以根據(jù)STM-N光口的不同方向進行拆分。也就是說，同一個匯聚節(jié)點分別可以拆分到不同的ECC子網(wǎng)中，并設(shè)置DCC透傳，從而劃分同一網(wǎng)元中的不同ECC子網(wǎng)。

匯聚節(jié)點可以代表多個匯聚節(jié)點，如NEA等。在數(shù)據(jù)大于等于2的情況下，建議選擇主用網(wǎng)關(guān)結(jié)合備用網(wǎng)關(guān)的方法，這樣可以有效提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，避免在一個網(wǎng)關(guān)DCN失效的情況下喪失對整個網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控。將各個子網(wǎng)進行分割之后，每一個子網(wǎng)都需要具有自己的網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，并且可以通過外部DCN與網(wǎng)管進行連接。

DCN具有多種實現(xiàn)方式，如利用傳輸網(wǎng)的MSTP方式，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器+SDH、DCN專網(wǎng)以及路由器等方式。而每一種實現(xiàn)方式擁有不同的優(yōu)勢和劣勢，所以需要根據(jù)實際情況規(guī)劃DCN ，有保護的DCN 路由建議優(yōu)先選擇。

SDH網(wǎng)絡(luò)的ECC分割方法也可以在波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）網(wǎng)絡(luò)中使用。

ECC子網(wǎng)在經(jīng)過分割之后依舊成環(huán)，避免成為鏈導(dǎo)致保護喪失，通過D字節(jié)透傳，促進ECC路由成環(huán)。

5 結(jié) 論

優(yōu)化傳輸網(wǎng)才可以確保網(wǎng)絡(luò)安全性，提高網(wǎng)絡(luò)容量，確保各類業(yè)務(wù)的開通，滿足各種業(yè)務(wù)的需求。同時還可以實現(xiàn)安全可靠、高效運營、調(diào)度靈活、快速業(yè)務(wù)提供、保障企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò)。