铁路传输系统ECC组网优化及实施

杨柳青青，李松沅

（中国铁路广州局集团有限公司广州通信段，广州 510062）

随着“数字化、信息化、智能化”铁路的飞速发展，铁路用户的需求类型越来越多样化，对通信带宽和覆盖要求越来越高，使网络管理的难度增大，对网管监控的要求也越来越高。而嵌入式控制信道（ECC）组网的优劣直接影响整个传输系统的监控质量，随着传输系统网元数目的增多，ECC组网规模也越来越大，当规模超过了网元的处理能力，网元之间的ECC通信就会出现障碍，具体表现为网元告警及性能数据无法正常上报、保护倒换失败、网元大面积脱管等问题，严重影响安全生产和业务监控。合理优化ECC组网可提高网管管理网元的稳定性和可靠性，确保铁路传输系统安全有效地运行。

1 ECC通信原理

同步数字系列（SDH）是目前铁路传输系统的主要应用形式之一。SDH网络中的网元分为网关网元（GNE）和非网关网元（NE），要实现网管系统与GNE、NE之间的通信，实现整个网管信息的交流，需要采用两种通信方式。一种是网管系统与GNE之间的以太网通信方式，这种方式是基于TCP/IP协议；另一种是GNE与NE之间的ECC通信方式，进而实现NE与网管系统之间的通信，这种方式是使用SDH段开销（SOH）中的 D1～D12 字节，通常SDH产品使用其中的D1～D3字节，速率为3×64 kbit/s=192 kbit/s，例如华为OPTIX系列、中兴ZXMP系列等传输设备。ECC通道是采用发送端网元并发、接收端网元根据最短路径原则的建立方式，各个网元根据网络的实际情况，动态地建立ECC路由表。

2 ECC网络规划

ECC网络规划是指一个GNE所管辖的网元数应该在一个合理的范围内。通常做法应考虑将整个ECC网络划分为合适数目较小的ECC子网，划分的每个ECC子网可根据需要增设GNE。进行合理的ECC网络规划，可以从以下几个方面进行。

1）对于网元数目特别多的网络，通过人工关闭ECC通道的方法将ECC网络划分成路由信息隔离网元数目合适的ECC子网。具体操作是将网元互连光口的DCC 字节中的 D1～D3字节关闭，从而关闭该光口的ECC通信能力，切断不同物理网络之间的 ECC 通信。当再有新的互连需求的时候，提前将互连光口的ECC通道关闭，使划分每个ECC子网的网元数量控制在合理有效的范围内，保证告警及性能等信息的及时上报，保障线路传输质量。

2）选择独立的DCN路由。前文提到，DCN网的物理链路可以是ECC或者以太网，以实现网管系统通过DCN通道来访问各网元。通过DCN在网管和网元之间建立一条独立的路径，当网元的互连光路出现故障时能够自发倒至这条独立路径实现与网管系统的互通，将故障影响减小到最小，且保证网管与业务信息的相互独立，进而保证网管的安全性。

3）选取合适的网关网元。网关网元应该选择在ECC子网中承载星形业务的中心节点上，而且为了避免光缆全部中断时网管电路失效，网管DCN电路会使用带内带外双路由，所以网管DCN路由还要考虑该网元是否与其他系统有连接，以便于开通带外电路。

4）从网络的安全可靠方面考虑，对划分的每个ECC子网配置主备网关网元，以实现当主用网关网元发生故障时，能够通过备用网关网元来实现对网络的有效管理，保证网元的实时监控，从而提高网络安全可靠性。此外，为了在主用和备用的网关网元同时出现故障情况下，仍能够保证网管的安全性，可将与核心层网元相连接的子网链路，选择在靠近核心层设备的一侧关闭ECC通道，以便当出现主备网关网元均失效时，维护人员手动打开此ECC通道，实现对网管的监控。

5）尽量减少ECC通信路由表信息在环内的多路由转发，通过关闭各子网之间的 ECC 通道，使网元的ECC路由表信息只在子网内传播，不扩展到其他的ECC子网内，以减轻ECC网络中网元特别是网关网元和多环路多链路互连关键节点的ECC通信处理压力，降低ECC风暴发生的可能性，避免ECC通信拥塞。

3 武广传输系统ECC组网优化方案及实施

武广传输系统网络拓扑设计均采用“链带环”网络结构，即在汇聚层采用 1＋1 10G复用段线性保护链，汇聚层10G到接入层622 M采用1＋1复用段线性保护链；接入层车站到各基站和中继站之间采用的是两纤双向复用段保护环，接入层的各基站和中继站分为偶数基站环、奇数基站环、电牵环组网。武广传输系统组网示意如图1所示。现武广传输系统网络岳阳东至广州南段的传输网元已有445个，由于前期传输资源有限，其ECC的组网缺乏规划，存在安全隐患。

图1 武广传输系统组网示意Fig.1 Schematic diagram of Wuhan-Guangzhou transmission system networking

3.1 ECC子网划分

根据ECC网络规划的原则和广州局管内武广传输系统的实际情况，将全线划分为4个ECC子网，以保证在每个ECC子网中的网元数尽量控制合适的数量。子网划分的边界选取在汇聚层和接入层的车站网元所在地，基站所在机房比较偏远为无人值守机房，车站网元所在机房通常为有人值守机房，即使为无人值守，通信维护人员应到达方便，当网元发生脱管，通信维护人员可以及时赶到现场处理。网关网元的选取为每个ECC子网中承载的星型业务的汇聚节点，按照每个ECC子网内设置主用和备用两个网关，共设8个网关网元，武广传输系统ECC子网划分示意如图2所示。

图2 武广传输系统ECC子网划分示意Fig.2 Schematic diagram of ECC subnet division of Wuhan-Guangzhou transmission system

3.2 网关网元的调整优化

因早期工程建设的各种因素（设备资源、机房资源、设备性能等）的制约，武广传输系统ECC网络的主用网关汇聚口承载在东山通信机房的东山网元上，通过网线接入至广客专楼基础机房传输服务器，中间经过了多个交换机、EDF配线架。备用网关汇聚口承载在长沙南通信机房的长沙南网元上，若在相应机房作业中发生误碰，很可能影响服务器与网关网元之间通信质量，会引起线路上所有网元切换至备用网关，短时间影响传输系统的监控，使网元出现故障时不能及时发现和处理，网络服务质量降低，增加了维护的压力和成本。未进行优化的武广传输系统ECC子网划分示意如图3所示。

图3 优化前武广传输系统ECC组网示意Fig.3 Unoptimized ECC networking diagram of Wuhan-Guangzhou transmission system

随着设备资源的新增，目前武广传输系统已具备优化ECC组网的条件，根据主、备网关设置“带内带外双路由”的原则，对武广传输系统ECC组网进行优化。将武广线传输系统主用网关的汇聚点由东山机房的东山网元调整至基础机房1038网元，备用网关汇聚点由长沙南机房的长沙南调整至基础机房的5001网元，各网管复式终端的汇聚点也分别调整至基础机房的1038网元。通过本次电路优化后，东山通信机房的武广传输交换机和协议转换器以及长沙南通信机房的协议转换器均可以停用，以减少故障节点。优化后的武广传输系统ECC子网划分示意如图4所示。

图4 优化后武广传输系统ECC组网示意Fig.4 Optimized ECC networking diagram of Wuhan-Guangzhou transmission system

3.3 优化方案的实施

按照上述思路，结合网络现场实际情况，因为既有传输系统的改造，需不影响既有业务来进行优化操作。具体的实施步骤如下。

1）新设网关网元至网管之间的物理连接实现

从作为主、备用网关网元的各站点创建一条2 M速率的以太网传输电路分别汇聚至1038-客专大楼、5001-广州客专网元，完成相关电路数据后再布放网线至对应规划的端口，将汇聚网元引出接入至网管交换机，实现网管对多个ECC子网的管理。

2）调整ECC子网1

调整ECC子网1，将ECC子网1内所有网元的备用网关设置为清远网元，并倒换到此备用网关，网管核实网元监控正常。

删除原网关东山的网关属性以及带内网管业务，拔出东山网元-AUX板ETH端口到交换机的网线，将原分配给东山网元的IP地址分配给新规划的1038-客专大楼网元。

连接1038-客专大楼网元的ETH管理口至网管交换机网线，ping测其IP地址，确认网络是否正常；网管上将1038-客专大楼网元设置为网关网元，将ECC子网1内所有网元的主用网关为1038-客专大楼，并切换网元的网关为此主用网关后，核对确认网管上ECC子网1内的网元监控状态是否正常。

调整ECC子网1的备用网关清远网元，将其带内网管业务调整至5001-广州客专，接着ping测备用网关清远网元IP是否正常。

3）与调整ECC子网1类同，根据先倒至ECC子网备用网关再调整主用网关汇聚的方式，依次调整ECC子网2、ECC子网3、ECC子网4。

4）验证和测试

优化后的武广传输系统的ECC网络更加可靠，当ECC网络再出现异常情况时，如断纤或者 DCN异常时，网管可以通过ECC通信或是更换板件处理，将故障带来影响降至最低。经过后期的运行统计，武广传输系统网管还未发生过以前常发生的ECC故障，有效保障了对各个传输网元性能的监控。

4 结束语

在铁路传输网络建设和维护的过程中，除了要关闭系统内的各ECC子网之间的通道，还要关闭与其他传输系统网络互连的光路DCC通道，以避免全网大面积网元脱管。同时，随着网络结构变化及设备升级等变化，应定期做好 ECC 网络的优化，及时更新DCC的开闭状态，避免由于 ECC 问题影响到日常维护工作，保证传输网络的稳定运行。