1、本資料來源,2020/10/2,2,第5章 SDH 和網(wǎng)絡(luò)自愈,2020/10/2,3,主要內(nèi)容,路由恢復廣域網(wǎng)的自愈 SDH的自愈 RPR的自愈 層次網(wǎng)絡(luò)自愈,2020/10/2,4,5 網(wǎng)絡(luò)自愈,網(wǎng)絡(luò)自愈就是當網(wǎng)絡(luò)的某個部件（通常指一條信道或一個節(jié)點）失效時，在一定的時間內(nèi)，流經(jīng)該部件的用戶數(shù)據(jù)包，被動態(tài)地切換到備用的或其它可用的部件上，使用戶正在進行的通信不被中斷，并且盡可能保證其通信質(zhì)量。,2020/10/2,5,5 失效的分類,（1）多個失效相互獨立，并且沒有造成某一部分網(wǎng)絡(luò)失去連接，或多個失效對外呈現(xiàn)單個實效的特性。 （2）多個失效造成部分無失效的網(wǎng)絡(luò)失去連接性。,2020/10/

2、2,6,5.1 對網(wǎng)絡(luò)自愈的要求,從失效發(fā)生到感知并確定失效的時間t1 從確定失效到完成切換的時間t2,T=t1+t2 T200ms可以滿足音頻和視頻,2020/10/2,7,5.2 路由恢復廣域網(wǎng)的自愈,考慮到沿途經(jīng)過的節(jié)點數(shù)可能達到數(shù)十個，每個節(jié)點中可能經(jīng)歷較長的等待隊列，加上距離形成的傳播延時，一個正常包從發(fā)出到收到應答，往返延時時間較長。,2020/10/2,8,5.2 路由恢復廣域網(wǎng)的自愈,在某些路由協(xié)議中，為了判斷鄰居節(jié)點或連接鄰居節(jié)點的信道是否還活著，每個節(jié)點要在各個端口上定期向外發(fā)聯(lián)絡(luò)信息，然后等著從對方節(jié)點發(fā)來對 Hello信息的應答。 從自愈的角度看，對話音和視頻通信的質(zhì)量

3、不會有可察覺的影響。,2020/10/2,9,5.2 路由恢復廣域網(wǎng)的自愈,（1）專門發(fā)hello包會占用信道帶寬，因而只能定期地發(fā)，這個定期的周期影響了對失效的反應速度，不能做到點對點的及時應答。 （2）即使路由器發(fā)現(xiàn)收不到一個或多個 hello報文的應答，它也不敢立即斷定鏈路或?qū)Ψ焦?jié)點已失效。,2020/10/2,10,Initial Route DiscoveryEIGRP,Thanks for the information!,Ack,6,3,4,Thanks for the information!,Ack,3,Here is my complete routing informat

4、ion.,Update,2,I am router A, who is on the link?,Hello,B,1,Here is my complete route information.,Update,5,Topology Table,A,OSPF鄰居關(guān)系,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Router ID Hello/dead intervals Neighbors Area-ID Router priority DR IP address BDR IP address Authentication password Stub area fl

5、ag,*,*,*,*,* 條目在鄰居關(guān)系中必須匹配,5.3 SDH的自愈,2020/10/2,13,同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字層次結(jié)構(gòu)SDH,數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點。其中最主要的是以下兩個。 （1）速率標準不統(tǒng)一 （2）不是同步傳輸 為了解決上述問題，美國首先在1988年推出了一個數(shù)字傳輸標準，叫做同步光纖網(wǎng)SONET (Synchronous Optical Network)。,2020/10/2,14,同步光纖網(wǎng)SONET 同步光纖網(wǎng)（SONET）標準，是由美國在1988年推出的一個新標準。新標準著重于高次群的統(tǒng)一，方便國際間光纖干線的互通。 以51.84Mbps為基準進行遞增；

6、對于基于銅纜的電信號傳輸稱為第一級同步傳送信號（STS-1）； 對于基于光纖的光信號傳輸稱為第一級光載波（OC-1）。,2020/10/2,15,同步數(shù)字體系SDH CCITT在SONET標準的基礎(chǔ)上略作修改，形成國際標準：同步數(shù)字體系（SDH）?；镜腟DH速率為155.520Mbps，稱為第1級同步傳送模塊（STM-1），SDH標準的制定，使得歐洲、北美和日本的三種不同的數(shù)字傳輸體系在STM-1級別上得到了統(tǒng)一。雖然SONET和SDH略有差異，但在較高次群上趨于一致，因此，有時又將SONET和SDH作為同義詞看待。,2020/10/2,16,2020/10/2,17,2020/10/2,1

7、8,2020/10/2,19,2020/10/2,20,2020/10/2,21,SONET標準定義了四個光接口層。SONET的層次自下而上為： 光子層(Photonic Layer) 數(shù)字段層(Section Layer) 線路層(Line Layer) 路徑層(Path Layer),2020/10/2,22,路徑層,路徑層是端到端管理和數(shù)據(jù)傳遞的邏輯連接。該層是DS-3、FDDI或其它協(xié)議在SONET網(wǎng)中的映射點。 負責在網(wǎng)絡(luò)部件間完成下列功能： 映射和服務傳輸 設(shè)備狀況 連接 錯誤監(jiān)控 用戶定義的功能,2020/10/2,23,線路層,負責在傳輸介質(zhì)上可靠地傳輸路徑層的有效負荷和路徑開

8、銷。在線路層運行的網(wǎng)絡(luò)部件稱為線路端接設(shè)備（LTE）線路層為路徑層的有效負荷和路徑開銷提供了下列LTE到LTE的功能： 同步 有效負荷定位 多路復用 錯誤監(jiān)控 自動保護交換 線路端接設(shè)備的例子是SONET光纖多路復用器。,2020/10/2,24,分段層,提供類似數(shù)據(jù)鏈路層的功能。負責在光纖上傳輸STS-N.這一層的網(wǎng)絡(luò)部件被稱為分段端接設(shè)備（STE）。可執(zhí)行下列STE到STE的功能: STS鑒定 成幀 加密 錯誤監(jiān)控 用戶定義的功能,2020/10/2,25,光子層,光子層負責光纖上比特流的傳輸。這一層將傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)化成光信號及執(zhí)行相反過程。 這一層的主要功能是加密并將電的STS-N幀轉(zhuǎn)化

9、成光脈沖。,2020/10/2,26,2020/10/2,27,5.3 SDH自愈,2020/10/2,28,5.3 SDH自愈,在SDH環(huán)狀網(wǎng)中，正常情況下，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包沿著一個方向傳。一旦環(huán)中任何信道或節(jié)點失效，環(huán)被打斷，通信無法繼續(xù)進行。為了可靠性，做成雙環(huán)。,2020/10/2,29,5.4 RPR自愈,彈性分組環(huán)（resilient packet ring），將SDH技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合。 SDH是TDM技術(shù)，適合于話音傳輸，在雙環(huán)上具有自愈能力，但這種TDM技術(shù)是面向電路優(yōu)化的，不適合數(shù)據(jù)業(yè)務突發(fā)性，在帶寬利用率、網(wǎng)絡(luò)成本、滿足多樣的帶寬需求等方面，都不滿意。,2020/10/2,

10、30,5.4 RPR自愈,以太網(wǎng)成本低，技術(shù)簡單，適合于無連接的IP數(shù)據(jù)包的傳輸。用于局部網(wǎng)絡(luò)時，有很好的擴展性，并且具有天生的廣播和多播能力，當把以太網(wǎng)技術(shù)用于城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)時，在可管理性、可靠性、QoS質(zhì)量保證等方面顯得不足。,2020/10/2,31,5.4 RPR自愈,由雙環(huán)組成，不像SDH那樣只有一個方向的環(huán)在工作，反方向的環(huán)僅用于自愈的備份，而是雙環(huán)同時工作。,2020/10/2,32,5.4 RPR自愈,雙環(huán)工作 雙環(huán)均可以傳輸數(shù)據(jù)和控制信息。 有數(shù)據(jù)幀、控制幀和公平幀三種類型。,2020/10/2,33,5.4 RPR自愈,兩個方面改善了帶寬的利用率： （1）雙向環(huán)路同時工作，

11、增加了帶寬的利用率； （2）SDH只能在電路一級依靠分插復用器對點對點電路以外的環(huán)的下游段信道容量分配給別的用戶，設(shè)備成本高，靈活性差，信道利用率低； RPR在數(shù)據(jù)包一級進行細粒度的分插復用，實現(xiàn)帶寬的空間重用，靈活、簡便、高效。,2020/10/2,34,5.4 RPR自愈,公平控制是防止一個發(fā)送節(jié)點占滿了整個環(huán)的容量，別的節(jié)點無法發(fā)送數(shù)據(jù)包，造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞。,2020/10/2,35,5.4 RPR自愈RPR 的多播能力,多播或廣播的數(shù)據(jù)包在環(huán)網(wǎng)上只有一份備份，利用源剝離的方法，讓數(shù)據(jù)包沿環(huán)轉(zhuǎn)一圈，到達源節(jié)點后離開環(huán)，整個環(huán)上的多播或廣播接收者都獲得了該數(shù)據(jù)包。,2020/10/2,36,

12、5.4 RPR自愈,傳統(tǒng)的以太網(wǎng)是沒有自愈能力的，有了錯誤，只能依靠上層協(xié)議來恢復。 與SDH結(jié)合后，有了50ms的電信級自愈能力。出現(xiàn)失效信道或失效節(jié)點后，臨近失效處的節(jié)點感測到失效的存在，將環(huán)路倒換到反方向的環(huán)上。 RPR提供回繞倒換和源路由倒換兩種方式。,2020/10/2,37,5.4 RPR自愈,2020/10/2,38,5.5 層次網(wǎng)絡(luò)中的自愈,層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于每個邏輯節(jié)點有多個物理交換機組成，每條邏輯信道有多條物理信道組成，任何部件的失效，都可以在底層進行點對點感測和自愈。 （1）感測到信道的失效； （2）切換信道。,2020/10/2,39,5.5.1 層次網(wǎng)絡(luò)中的自愈,測

13、試包不與數(shù)據(jù)包爭用信道，只要有數(shù)據(jù)包在信道上走，就不發(fā)送任何測試包，只當信道空閑時，才插入測試包。 為了獲得快速感測的能力，不發(fā)“詢問-應答”，而用傾聽信道活動的方法。 只要發(fā)送隊列空，發(fā)送方就用Hello 包填充發(fā)送信道,使得信道總是處于忙碌的活動狀態(tài).,2020/10/2,40,5.5.1 層次網(wǎng)絡(luò)中的自愈,接收方如果不斷地收到對方發(fā)來的數(shù)據(jù)包，或能連續(xù)不斷地收到Hello包，就證明信道至少在接收方向上是正常的。 如果因連續(xù)收不到包而使自愈定時器超時，就認為信道的接收方向失效。,2020/10/2,41,5.5.1 層次網(wǎng)絡(luò)中的自愈,在層次網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點的管理和控制具有局部性，一個節(jié)點只關(guān)心

14、其發(fā)送信道的利用率、負載均衡、信道狀態(tài)等性能，對接收信道則沒有這種控制和管理。感測信道異常的方法，是由接收方感測到的，但接收方并不能控制對方繼續(xù)或停止向已經(jīng)失效的信道上發(fā)送數(shù)據(jù)包或Hello包。,2020/10/2,42,5.5.2 自愈速度分析,失效定時器的超時時間長度不是一個或多個來回的時間，也不是一個方向的信號傳播延遲，而是若干個最長數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間。,2020/10/2,43,5.5.2 自愈速度分析,雙向失效的最大切換時間： 作用最大的部分是一個單程傳播時間 3500km的國內(nèi)信道，傳播延遲約16.7ms； 10000km的國際信道，傳播延遲約47.6ms 單向失效的最大切換時間：,

15、2020/10/2,44,5.5.2 自愈速度分析,對于SDH和RPR 環(huán)中，如果環(huán)中某一段光纜的長度也達到了3500km或10000km的話，其失效后的自愈時間會遠遠超過層次網(wǎng)。因為除了感測信道失效要消耗與上面相近的時間外，對SDH，還要讓數(shù)據(jù)包回繞并經(jīng)多段信道才能到達目的地；對RPR，還要重新構(gòu)建拓撲結(jié)構(gòu)。,2020/10/2,45,5.5.3詢問-問答方式的自愈性能,設(shè)定一個超時定時器，大于信道的往返時間，超時表示沒有如期收到應答。一次超時不能斷定信道有故障，以3次試發(fā)為例，測定信道失效的時間為 對于3500km和10000km為例，兩條信道的失效時間分別為100ms和286ms。 顯然

16、比采用自愈方式差很多,2020/10/2,46,5.5.4 失效信道的恢復,可以人工修改配置表中資源的狀態(tài)參數(shù)，也可以讓系統(tǒng)自動發(fā)現(xiàn)資源的可用性，將其投入運行。 （1）確定信道已經(jīng)恢復了正常狀態(tài)； （2）啟動重新啟用信道的過程。 其中關(guān)鍵的動作是對信道恢復正常的感測。,2020/10/2,47,5.5.5 自適應檢測,在自愈時間T 中，占主要的是信道的傳播延遲，這部分時間是隨信道長度而變的。 為了使信道故障檢測時間T與信道長度做到自適應，關(guān)鍵是失效定時器時間長度的設(shè)置。假定連續(xù)5個最大包的時間內(nèi)收不到正常包，判定為信道失效。,2020/10/2,48,5.5.6 信道切換,（1）發(fā)現(xiàn)正在工作的

17、信道突然失效，將應分配給它的負載轉(zhuǎn)分配給其他正常信道，叫信道的切出； （2）發(fā)現(xiàn)失效信道已經(jīng)恢復，要將其重新投入使用，叫信道的切入。,2020/10/2,49,5.5.6 信道切換,將層次網(wǎng)絡(luò)的物理信道管理方法用于信道切換。 只要把失效物理信道對應的Hash表項中的信道標識改用其他正常信道的標識，便實現(xiàn)了信道的切出； 要將剛恢復正常的信道重新投入使用，只要把該物理信道對應的Hash表項中的其他信道的標識改回自己的信道標識，實現(xiàn)了信道的切入。,2020/10/2,50,5.5.6 信道切換,信道切換常見的方法是N+1備份法，即實際使用N條信道，另加一條平時不用的備用信道。 層次網(wǎng)絡(luò)的邏輯信道包含

18、多條物理信道被看作一個整體加以管理，讓N條信道同時投入使用，互為備份，任一信道失效，將其切出。,2020/10/2,51,5.5.6 信道切換,為了使信道的切入和切出，不影響已有的實時通信的質(zhì)量，可以用下列方法為實時通信分配信道資源。 可用于實時通信的容量為： 的取值考慮兩個因素： 一是為非實時的通信量保留一部分帶寬；二是出現(xiàn)實時通信峰值突發(fā)時，通信量不超過,2020/10/2,52,5.5.6 信道切換,用于非實時通信的容量為：,2020/10/2,53,5.5.6 信道切換,對N條信道的容量只按N-1條信道的可用于實時通信的容量去分配。N-1 條信道中不能用于實時通信的部分以及另外一條信道的全部容量，均可用于非實時通信。任意物理信道失效時，其實時通信的負載被切換到其他N-1條信道，減少的只是用于非實時通信的帶寬。,2020/10/2,54,5.6 自愈方式比較,路由恢復方式依賴重新生成路由、端到端的差錯恢復方式實現(xiàn)自愈，需若干秒到分鐘級的恢復時間，不適用于提供實時的話音和視頻服務。,2020/10/2,55,5.6 自愈方式比較,SDH方式能滿足自愈的要求，但信道利用率低，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備復雜，成本高，