鐵路傳輸系統(tǒng)ECC組網(wǎng)優(yōu)化及實施

楊柳青青，李松沅

（中國鐵路廣州局集團有限公司廣州通信段，廣州 510062）

隨著“數(shù)字化、信息化、智能化”鐵路的飛速發(fā)展，鐵路用戶的需求類型越來越多樣化，對通信帶寬和覆蓋要求越來越高，使網(wǎng)絡管理的難度增大，對網(wǎng)管監(jiān)控的要求也越來越高。而嵌入式控制信道（ECC）組網(wǎng)的優(yōu)劣直接影響整個傳輸系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量，隨著傳輸系統(tǒng)網(wǎng)元數(shù)目的增多，ECC組網(wǎng)規(guī)模也越來越大，當規(guī)模超過了網(wǎng)元的處理能力，網(wǎng)元之間的ECC通信就會出現(xiàn)障礙，具體表現(xiàn)為網(wǎng)元告警及性能數(shù)據(jù)無法正常上報、保護倒換失敗、網(wǎng)元大面積脫管等問題，嚴重影響安全生產(chǎn)和業(yè)務監(jiān)控。合理優(yōu)化ECC組網(wǎng)可提高網(wǎng)管管理網(wǎng)元的穩(wěn)定性和可靠性，確保鐵路傳輸系統(tǒng)安全有效地運行。

1 ECC通信原理

同步數(shù)字系列（SDH）是目前鐵路傳輸系統(tǒng)的主要應用形式之一。SDH網(wǎng)絡中的網(wǎng)元分為網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元（GNE）和非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元（NE），要實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)與GNE、NE之間的通信，實現(xiàn)整個網(wǎng)管信息的交流，需要采用兩種通信方式。一種是網(wǎng)管系統(tǒng)與GNE之間的以太網(wǎng)通信方式，這種方式是基于TCP/IP協(xié)議；另一種是GNE與NE之間的ECC通信方式，進而實現(xiàn)NE與網(wǎng)管系統(tǒng)之間的通信，這種方式是使用SDH段開銷（SOH）中的 D1～D12 字節(jié)，通常SDH產(chǎn)品使用其中的D1～D3字節(jié)，速率為3×64 kbit/s=192 kbit/s，例如華為OPTIX系列、中興ZXMP系列等傳輸設(shè)備。ECC通道是采用發(fā)送端網(wǎng)元并發(fā)、接收端網(wǎng)元根據(jù)最短路徑原則的建立方式，各個網(wǎng)元根據(jù)網(wǎng)絡的實際情況，動態(tài)地建立ECC路由表。

2 ECC網(wǎng)絡規(guī)劃

ECC網(wǎng)絡規(guī)劃是指一個GNE所管轄的網(wǎng)元數(shù)應該在一個合理的范圍內(nèi)。通常做法應考慮將整個ECC網(wǎng)絡劃分為合適數(shù)目較小的ECC子網(wǎng)，劃分的每個ECC子網(wǎng)可根據(jù)需要增設(shè)GNE。進行合理的ECC網(wǎng)絡規(guī)劃，可以從以下幾個方面進行。

1）對于網(wǎng)元數(shù)目特別多的網(wǎng)絡，通過人工關(guān)閉ECC通道的方法將ECC網(wǎng)絡劃分成路由信息隔離網(wǎng)元數(shù)目合適的ECC子網(wǎng)。具體操作是將網(wǎng)元互連光口的DCC 字節(jié)中的 D1～D3字節(jié)關(guān)閉，從而關(guān)閉該光口的ECC通信能力，切斷不同物理網(wǎng)絡之間的 ECC 通信。當再有新的互連需求的時候，提前將互連光口的ECC通道關(guān)閉，使劃分每個ECC子網(wǎng)的網(wǎng)元數(shù)量控制在合理有效的范圍內(nèi)，保證告警及性能等信息的及時上報，保障線路傳輸質(zhì)量。

2）選擇獨立的DCN路由。前文提到，DCN網(wǎng)的物理鏈路可以是ECC或者以太網(wǎng)，以實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)通過DCN通道來訪問各網(wǎng)元。通過DCN在網(wǎng)管和網(wǎng)元之間建立一條獨立的路徑，當網(wǎng)元的互連光路出現(xiàn)故障時能夠自發(fā)倒至這條獨立路徑實現(xiàn)與網(wǎng)管系統(tǒng)的互通，將故障影響減小到最小，且保證網(wǎng)管與業(yè)務信息的相互獨立，進而保證網(wǎng)管的安全性。

3）選取合適的網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元應該選擇在ECC子網(wǎng)中承載星形業(yè)務的中心節(jié)點上，而且為了避免光纜全部中斷時網(wǎng)管電路失效，網(wǎng)管DCN電路會使用帶內(nèi)帶外雙路由，所以網(wǎng)管DCN路由還要考慮該網(wǎng)元是否與其他系統(tǒng)有連接，以便于開通帶外電路。

4）從網(wǎng)絡的安全可靠方面考慮，對劃分的每個ECC子網(wǎng)配置主備網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，以實現(xiàn)當主用網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元發(fā)生故障時，能夠通過備用網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元來實現(xiàn)對網(wǎng)絡的有效管理，保證網(wǎng)元的實時監(jiān)控，從而提高網(wǎng)絡安全可靠性。此外，為了在主用和備用的網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元同時出現(xiàn)故障情況下，仍能夠保證網(wǎng)管的安全性，可將與核心層網(wǎng)元相連接的子網(wǎng)鏈路，選擇在靠近核心層設(shè)備的一側(cè)關(guān)閉ECC通道，以便當出現(xiàn)主備網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元均失效時，維護人員手動打開此ECC通道，實現(xiàn)對網(wǎng)管的監(jiān)控。

5）盡量減少ECC通信路由表信息在環(huán)內(nèi)的多路由轉(zhuǎn)發(fā)，通過關(guān)閉各子網(wǎng)之間的 ECC 通道，使網(wǎng)元的ECC路由表信息只在子網(wǎng)內(nèi)傳播，不擴展到其他的ECC子網(wǎng)內(nèi)，以減輕ECC網(wǎng)絡中網(wǎng)元特別是網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元和多環(huán)路多鏈路互連關(guān)鍵節(jié)點的ECC通信處理壓力，降低ECC風暴發(fā)生的可能性，避免ECC通信擁塞。

3 武廣傳輸系統(tǒng)ECC組網(wǎng)優(yōu)化方案及實施

武廣傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲設(shè)計均采用“鏈帶環(huán)”網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即在匯聚層采用 1＋1 10G復用段線性保護鏈，匯聚層10G到接入層622 M采用1＋1復用段線性保護鏈；接入層車站到各基站和中繼站之間采用的是兩纖雙向復用段保護環(huán)，接入層的各基站和中繼站分為偶數(shù)基站環(huán)、奇數(shù)基站環(huán)、電牽環(huán)組網(wǎng)。武廣傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)示意如圖1所示?，F(xiàn)武廣傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡岳陽東至廣州南段的傳輸網(wǎng)元已有445個，由于前期傳輸資源有限，其ECC的組網(wǎng)缺乏規(guī)劃，存在安全隱患。

圖1 武廣傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)示意Fig.1 Schematic diagram of Wuhan-Guangzhou transmission system networking

3.1 ECC子網(wǎng)劃分

根據(jù)ECC網(wǎng)絡規(guī)劃的原則和廣州局管內(nèi)武廣傳輸系統(tǒng)的實際情況，將全線劃分為4個ECC子網(wǎng)，以保證在每個ECC子網(wǎng)中的網(wǎng)元數(shù)盡量控制合適的數(shù)量。子網(wǎng)劃分的邊界選取在匯聚層和接入層的車站網(wǎng)元所在地，基站所在機房比較偏遠為無人值守機房，車站網(wǎng)元所在機房通常為有人值守機房，即使為無人值守，通信維護人員應到達方便，當網(wǎng)元發(fā)生脫管，通信維護人員可以及時趕到現(xiàn)場處理。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元的選取為每個ECC子網(wǎng)中承載的星型業(yè)務的匯聚節(jié)點，按照每個ECC子網(wǎng)內(nèi)設(shè)置主用和備用兩個網(wǎng)關(guān)，共設(shè)8個網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，武廣傳輸系統(tǒng)ECC子網(wǎng)劃分示意如圖2所示。

圖2 武廣傳輸系統(tǒng)ECC子網(wǎng)劃分示意Fig.2 Schematic diagram of ECC subnet division of Wuhan-Guangzhou transmission system

3.2 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元的調(diào)整優(yōu)化

因早期工程建設(shè)的各種因素（設(shè)備資源、機房資源、設(shè)備性能等）的制約，武廣傳輸系統(tǒng)ECC網(wǎng)絡的主用網(wǎng)關(guān)匯聚口承載在東山通信機房的東山網(wǎng)元上，通過網(wǎng)線接入至廣客專樓基礎(chǔ)機房傳輸服務器，中間經(jīng)過了多個交換機、EDF配線架。備用網(wǎng)關(guān)匯聚口承載在長沙南通信機房的長沙南網(wǎng)元上，若在相應機房作業(yè)中發(fā)生誤碰，很可能影響服務器與網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元之間通信質(zhì)量，會引起線路上所有網(wǎng)元切換至備用網(wǎng)關(guān)，短時間影響傳輸系統(tǒng)的監(jiān)控，使網(wǎng)元出現(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，網(wǎng)絡服務質(zhì)量降低，增加了維護的壓力和成本。未進行優(yōu)化的武廣傳輸系統(tǒng)ECC子網(wǎng)劃分示意如圖3所示。

圖3 優(yōu)化前武廣傳輸系統(tǒng)ECC組網(wǎng)示意Fig.3 Unoptimized ECC networking diagram of Wuhan-Guangzhou transmission system

隨著設(shè)備資源的新增，目前武廣傳輸系統(tǒng)已具備優(yōu)化ECC組網(wǎng)的條件，根據(jù)主、備網(wǎng)關(guān)設(shè)置“帶內(nèi)帶外雙路由”的原則，對武廣傳輸系統(tǒng)ECC組網(wǎng)進行優(yōu)化。將武廣線傳輸系統(tǒng)主用網(wǎng)關(guān)的匯聚點由東山機房的東山網(wǎng)元調(diào)整至基礎(chǔ)機房1038網(wǎng)元，備用網(wǎng)關(guān)匯聚點由長沙南機房的長沙南調(diào)整至基礎(chǔ)機房的5001網(wǎng)元，各網(wǎng)管復式終端的匯聚點也分別調(diào)整至基礎(chǔ)機房的1038網(wǎng)元。通過本次電路優(yōu)化后，東山通信機房的武廣傳輸交換機和協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及長沙南通信機房的協(xié)議轉(zhuǎn)換器均可以停用，以減少故障節(jié)點。優(yōu)化后的武廣傳輸系統(tǒng)ECC子網(wǎng)劃分示意如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后武廣傳輸系統(tǒng)ECC組網(wǎng)示意Fig.4 Optimized ECC networking diagram of Wuhan-Guangzhou transmission system

3.3 優(yōu)化方案的實施

按照上述思路，結(jié)合網(wǎng)絡現(xiàn)場實際情況，因為既有傳輸系統(tǒng)的改造，需不影響既有業(yè)務來進行優(yōu)化操作。具體的實施步驟如下。

1）新設(shè)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元至網(wǎng)管之間的物理連接實現(xiàn)

從作為主、備用網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元的各站點創(chuàng)建一條2 M速率的以太網(wǎng)傳輸電路分別匯聚至1038-客專大樓、5001-廣州客專網(wǎng)元，完成相關(guān)電路數(shù)據(jù)后再布放網(wǎng)線至對應規(guī)劃的端口，將匯聚網(wǎng)元引出接入至網(wǎng)管交換機，實現(xiàn)網(wǎng)管對多個ECC子網(wǎng)的管理。

2）調(diào)整ECC子網(wǎng)1

調(diào)整ECC子網(wǎng)1，將ECC子網(wǎng)1內(nèi)所有網(wǎng)元的備用網(wǎng)關(guān)設(shè)置為清遠網(wǎng)元，并倒換到此備用網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)管核實網(wǎng)元監(jiān)控正常。

刪除原網(wǎng)關(guān)東山的網(wǎng)關(guān)屬性以及帶內(nèi)網(wǎng)管業(yè)務，拔出東山網(wǎng)元-AUX板ETH端口到交換機的網(wǎng)線，將原分配給東山網(wǎng)元的IP地址分配給新規(guī)劃的1038-客專大樓網(wǎng)元。

連接1038-客專大樓網(wǎng)元的ETH管理口至網(wǎng)管交換機網(wǎng)線，ping測其IP地址，確認網(wǎng)絡是否正常；網(wǎng)管上將1038-客專大樓網(wǎng)元設(shè)置為網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，將ECC子網(wǎng)1內(nèi)所有網(wǎng)元的主用網(wǎng)關(guān)為1038-客專大樓，并切換網(wǎng)元的網(wǎng)關(guān)為此主用網(wǎng)關(guān)后，核對確認網(wǎng)管上ECC子網(wǎng)1內(nèi)的網(wǎng)元監(jiān)控狀態(tài)是否正常。

調(diào)整ECC子網(wǎng)1的備用網(wǎng)關(guān)清遠網(wǎng)元，將其帶內(nèi)網(wǎng)管業(yè)務調(diào)整至5001-廣州客專，接著ping測備用網(wǎng)關(guān)清遠網(wǎng)元IP是否正常。

3）與調(diào)整ECC子網(wǎng)1類同，根據(jù)先倒至ECC子網(wǎng)備用網(wǎng)關(guān)再調(diào)整主用網(wǎng)關(guān)匯聚的方式，依次調(diào)整ECC子網(wǎng)2、ECC子網(wǎng)3、ECC子網(wǎng)4。

4）驗證和測試

優(yōu)化后的武廣傳輸系統(tǒng)的ECC網(wǎng)絡更加可靠，當ECC網(wǎng)絡再出現(xiàn)異常情況時，如斷纖或者 DCN異常時，網(wǎng)管可以通過ECC通信或是更換板件處理，將故障帶來影響降至最低。經(jīng)過后期的運行統(tǒng)計，武廣傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管還未發(fā)生過以前常發(fā)生的ECC故障，有效保障了對各個傳輸網(wǎng)元性能的監(jiān)控。

4 結(jié)束語

在鐵路傳輸網(wǎng)絡建設(shè)和維護的過程中，除了要關(guān)閉系統(tǒng)內(nèi)的各ECC子網(wǎng)之間的通道，還要關(guān)閉與其他傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡互連的光路DCC通道，以避免全網(wǎng)大面積網(wǎng)元脫管。同時，隨著網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變化及設(shè)備升級等變化，應定期做好 ECC 網(wǎng)絡的優(yōu)化，及時更新DCC的開閉狀態(tài)，避免由于 ECC 問題影響到日常維護工作，保證傳輸網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行。