1.4.8 光网络生存性策略的对比分析

如果要衡量网络所采用的一种生存性策略的优劣，最常用的指标就是组网成本。同样规模的网络如果采用的生存性方案不同则该网络的组网成本也相差悬殊。在表1.6中，按照链路成本、节点成本、管理成本、网络灵活性、网络可用性和恢复时间对不同的生存性策略进行了比较，下面来详细描述这个问题。

表1.6 各种网络恢复策略比较

一般来说，专用保护由于保护容量没有共享，所以其链路成本最高。由此可见，在基于链路保护的网状光网络中，由于每一条主路由都有一条路径不同的备用路由来提供保护，而每一条保护路由都要跨越许多段链路区段，在这每一区段的链路上都要预留专用的容量来作为保护容量使用，所以这种基于链路的网状网保护恢复方案的组网成本是所有网络拓扑结构中成本最高的一种。相反地，在基于通道保护的网状光网络中，终端节点之间的每一条连接只需要一条保护通道来提供保护功能，而且由于保护通道的粒度相对于链路保护来说要小得多，所以保护通道和工作通道所需要使用的容量相对要小得多，网络中空闲容量在整个网络上的分布也比较均衡。在专用环网保护方案中，每一条工作环路都在相反方向上有一条保护环路相对应。专用环网保护的组网成本低于网状光网络，专用链路保护方案的组网成本高于专用通道保护方案的组网成本。从对网络容量的需求方面来说，保护比恢复需要更多的备份容量，一般来说，保护需要使用100%～200%的备份容量，而恢复只需要50%～100%的备份容量。基于容量共享的保护和恢复能够大大降低网络的组网成本，但由于网状网中空闲容量的均衡分布特性使得共享保护环所需要的总容量仍比网状网的共享恢复所需要的总容量大。在网状网恢复策略中，基于通道的恢复比基于链路的恢复对空闲容量的使用效率更高。

在节点成本方面，规模相当的OADM比OXC的成本要低，所以如果忽略完成相同功能时所需要的OADM的数量和需要OXC设备数量之间的数量差异，则基于环网保护的网络的节点成本最低。如果网络是由很多的环网互连而构成的，每一个环网上的所有OADM都必须执行互连功能时，则基于环网保护的网络就变得复杂了，这时就可以考虑使用成本更高的OXC设备来执行网间互连以提高网络的可扩展能力。事实上，在互连环网中引入下路/直通功能将增加环网中节点的成本。从节点成本角度来说，基于OXC的网状网的节点成本要比环网的节点成本高得多。如果在基于专用链路保护的网络中的节点外部增加光纤级交换，那么不仅能够降低节点中核心交换机构的交换负荷而且也可以大大降低节点成本。由于恢复在容量利用率方面比保护更经济，所以为了实现恢复而执行交叉连接的业务量也相对较少，同理相应的节点成本也较低。

1+1保护由于无须使用信令协议，所以其管理成本是最低的。共享保护环由于要使用自动保护倒换（APS）协议，所以增加了管理成本。无论是集中式控制还是分布式控制的网状网络，在执行恢复时都需要使用信今，由于针对一个恢复需求往往同时存在多条备选路由，而且当在动态恢复时还需要对这些备选路由进行评估，所以执行这些信令往往是很复杂的。另外在网状网中执行业务恢复时，恢复通道在其整个路由上不得不重构和配置沿途的所有OXC交换机构，而共享保护环却只需要在执行交换的两个ADM上进行倒换或桥接操作，所以网状网恢复比共享保护环的管理成本高。

网络的灵活性（Flexible）综合了网络面对始料未及的业务模型变化、故障类型变化的应对能力，以及网络在可扩展性（Scalability）方面的能力。由于环网不能挖掘网络所有的连通性潜力，而且其保护通道是固定不变的，所以环网的灵活性最差。另外由于要升级环网就必须同时升级整个环网，而网状网的升级可以每个OXC、每条线路地升级，所以环网比网状网难于升级扩容。由于专用保护环网的网络规模仅仅依赖于网络中的业务员而与业务模型无关，所以面对始料未及的业务变化，专用保护环网的灵活性比共享保护环网的灵活性高。由于使用了可重构性的OXC设备，所以网状光网络的灵活性最高。

一条通道或一个网络的可用性（Available）是一条通道或一个网络的实际可用时间与总时间的比率。由于在环网互连网络中一条通道上的分别发生在不同环网中的故障都可被恢复，所以环网互连能够提供最高水平的可用性。可以在互连节点中使用下路/直通功能来为环互连节点提供保护，这样就形成了具有子网生存能力的一种非常安全的网络结构，而且覆盖多个环网的路径很长的一条通道可以同时应付多点故障。网状网的通道保护可以为端到端的通道提供保护，但是一旦工作通道和保护通道都出现故障了，则该连接无法被恢复。一般来说，由于恢复可以处理多点故障，所以它的灵活性很高。网络中空闲容量直接决定着网络的抗毁能力，这时网络的可用性完全依赖于空闲容量的分布和恢复策略性能的优劣。另外虽然基于链路的保护/恢复不能处理节点故障，但是它能够很好地从多链路故障中恢复过来。总之，网络的可用性依赖于节点和链路的可用率以及网络中空闲容量。

在基于环网和1+1通道保护的光网络中和在SDH/SONET网络中一样，由于无须执行复杂的信令传递，所以完全可以在50ms以内完成保护倒换操作。在大量的参考文献中也研究了环网的快速恢复问题。无论是实时的（需要大量的报文信息交互）还是预规划的恢复，其恢复速度都要比保护速度慢一些，而在恢复速度方面，最新的一些研究表明其速度还可进一步提高。

以上根据生存性策略的不同，分别对比分析了不同网络结构的可用性问题，但一般情况下不同的业务模型也同样会影响网络的可用性。由于业务需求的类型不同，对网络可用性的要求也不同，有些业务对网络可用性的需求非常苛刻，这时就必须考虑使用保护来提高网络的可用性。例如，在客户层受到保护的业务就不应该再在WDM层执行保护。另外针对一个优先级较低的IP网络业务，由于IP路由器可以通过重选路由将受影响的业务从故障链路调配到其他空闲链路上，所以就无须在服务器层再提供另一层保护。但是当网络发现在为保护预留的一定长度的等待时间以内保护失败或者为了避免IP网络发生阻塞，网络都可以启动服务器层的业务恢复功能。在网络中客户层的保护和WDM层的恢复可以并存，这样可以增加网络的安全性，但这同时也增加了网络的组网成本和管理复杂度。从WDM网络的角度来看，现有的所有业务类型对网络可用性的需求都是截然不同的。在网状网中不同类型的业务可以很容易地混合起来，而在环网中也可以通过给环网增加对非预置空的未保护业务和预置空超量业务的支持能力（过量的冗余容量）来达到这个目的。