SDH自愈环专题Word文档格式.docx
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V1.0
初始版本
一、自愈的概念
二、自愈环结构分类
三、常见的保护环介绍
1、二纤单向通道保护环
2、二纤双向通道保护环
3、二纤单向复用段环
4、四纤双向复用段保护环
5、双纤双向复用段保护环
当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大,要求通信网络能及时准确的传递信息。
随着网上传输的信息越来越多,传输信号的速率越来越快,一旦网络出现故障(这是难以避免的,例如土建施工中将光缆挖断),将对整个社会造成极大的损坏。
因此网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。
所谓自愈是指在网络发生故障(例如光纤断)时,无需人为干预,网络自动地在极短的时间内(ITU-T规定为50ms以内),使业务自动从故障中恢复传输,使用户几乎感觉不到网络出了故障。
其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。
替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力,以满足全部或指定优先级业务的恢复。
由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。
自愈仅是通过备用信道将失效的业务恢复,而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换,所以故障点的修复仍需人工干预才能完成,就象断了的光缆还需人工接好。
目前环形网络的拓扑结构用得最多,因为环形网具有较强的自愈功能。
自愈环的分类可按保护的业务级别、环上业务的方向、网元节点间光纤数来划分。
按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两大类;
按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环(一对收/发光纤)和四纤环(两对收发光纤);
按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类。
表:
常见的自愈环结构分类
复用段倒换环
通道倒换环
双向环
单向环
二纤环
四纤环
注:
1、目前最为常用的是二纤单向通道保护环、双纤双向复用段保护环。
2、润光泰力的SDH采用二纤单向通道保护环。
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技术细节
1、单向环、双向环:
按照进入环的支路信号与由该支路信号分路节点返回的支路信号方向是否相同来区分。
单向环:
所有业务信号按同一个方向在环中传输(顺时针或逆时针);
双向环:
进入环的支路信号按照一个方向传输,而由该支路信号分路节点返回的支路信号按照相反的方向传输。
2、复用段倒换环、通道倒换环:
通道倒换环:
业务量的保护是以通道为基础的,倒换与否按离开环的每一个别通道信号质量的优劣而定。
复用段倒换环:
业务量的保护是以复用段为基础的,倒换与否按每一对节点间的复用段信号质量的优劣而定。
以两纤双向复用段共享保护环(MSP)和两纤单向通道保护环(PP)为例:
相同点:
物理连接方式相同,相邻网元都是两根光纤相连
不同点:
1)、业务流向:
MSP是一致路由,PP是分离路由;
(注:
ABCD四个点按照逆时针组成环,A到C的业务流向是A-B-C,C到A的业务流向是C-B-A,这种业务流向称为一致路由,反之,C到A的业务流向是C-D-A,这种业务流向称为分离路由)
2)、业务容量:
MSP是K*STM-N/2,PP是STM-N,K为网络节点数,因此MSP比PP业务容量大。
MSP适合分散型业务,一般用于骨干层和汇聚层,PP适合集中型业务,一般用于接入层。
3)、工作和保护机理:
MSP是一根光纤的后一半时隙保护另一根光纤的前一半时隙,属于1:
1的保护类型;
PP是首端双发、末端选收,由交叉板双发,支路板选收,属于1+1的保护类型。
4)、触发倒换的告警:
触发MSP倒换的一般是线路侧告警,包括R-LOS,R-LOF,MS-AIS,
B2-OVER和B2-SD;
触发PP倒换的一般是通道级别的告警,包括TU-AIS,TU-LOP和误码过量;
5)、倒换时间:
PP是出现故障的通道进行倒换,倒换速度较快;
MSP因为需要运行APS协议,倒换时间相对较慢,MSP倒换与业务量大小没有关系,是整个复用段层进行倒换;
6)、倒换是否需要协议运行:
MSP需要运行APS协议,也就是需要处理K1和K2字节,如果协议出了问题,倒换不会成功;
PP不需要运行协议,因此倒换速度更快;
7)、倒换中各单板动作:
MSP是光板检测告警,上报给主控板,由主控板处理APS协议,下发命令给交叉板执行倒换;
PP是由支路板的业务通道监测主用和备用总线的状态,如果主用总线出现AIS,则倒换到备用总线接收业务;
8)、兼容性:
PP环可以由不同厂家的设备混合组网,因为不需要处理协议;
MSP因为各个厂家对K1和K2字节的定义不同,因此一般不能对接,不过有些厂家的设备是可以与友商的设备对接的,主要是对MSP的协议做了改进。
3、“1+1”、“1∶1”:
1+1指发端在主备两个信道上发同样的信息(并发),收端在正常情况下选收主用信道上的业务,因为主备信道上的业务一模一样(均为主用业务),所以在主用信道损坏时,通过切换选收备用信道而使主用业务得以恢复。
此种倒换方式又叫做单端倒换(仅收端切换),倒换速度快,但信道利用率低。
1∶1方式指在正常时发端在主用信道上发主用业务,在备用信道上发额外业务(低级别业务),收端从主用信道收主用业务从备用信道收额外业务。
当主用信道损坏时,为保证主用业务的传输,发端将主用业务发到备用信道上,收端将切换到从备用信道选收主用业务,此时额外业务被终结,主用业务传输得到恢复。
这种倒换方式称之为双端倒换(收/发两端均进行切换),倒换速率较慢,但信道利用率高。
由于额外业务的传送在主用信道损坏时要被终结,所以额外业务也叫做不被保护的业务。
4、当网络发生自愈时,业务切换到备用信道传输,切换的方式有恢复方式和不恢复方式两种。
恢复方式指在主用信道发生故障时,业务切换到备用信道,当主用信道修复后,再将业务切回主用信道。
一般在主要信道修复后还要再等一段时间,一般是几到十几分钟,以使主用信道传输性能稳定,这时才将业务从备用信道切换过来。
不恢复方式指在主用信道发生故障时,业务切换到备用信道,主用信道恢复后业务不切回主用信道,此时将原主用信道做为备用信道,原备用信道当作主用信道,在原备用信道发生故障时,业务才会切回原主用信道。
二纤单向通道环多用于环上有一站点是业务主站——业务集中站的情况。
二纤通道保护环由两根光纤组成两个环,其中一个为主环——S1;
一个为备环——P1。
两环的业务流向一定要相反,通道保护环的保护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的,也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S1、备环P1上,两环上业务完全一样且流向相反,平时网元支路板“选收”主环下支路的业务,如图3.1.1所示。
若环网中网元A与C互通业务,网元A和C都将上环的支路业务“并发”到环S1和P1上,S1和P1上的所传业务相同且流向相反——S1逆时针,P1为顺时针。
在网络正常时,网元A和C都选收主环S1上的业务。
那么A与C业务互通的方式是A到C的业务经过网元D穿通,由S1光纤传到C(主环业务);
由P1光纤经过网元B穿通传到C(备环业务)。
在网元C支路板“选收”主环S1上的A→C业务,完成网元A到网元C的业务传输。
网元C到网元A的业务传输与此类似。
图3.1.1二纤单向通道倒换环
当BC光缆段的光纤同时被切断,注意此时网元支路板的并发功能没有改变,也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。
如图3.1.2所示。
图3.1.2二纤单向通道倒换环
我们看看这时网元A与网元C之间的业务如何被保护。
网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上,其中S1业务经光纤由网元D穿通传至网元C,P1光纤的业务经网元B穿通,由于B—C间光缆断,所以光纤P1上的业务无法传到网元C,不过由于网元C默认选收主环S1上的业务,这时网元A到网C的业务并未中断,网元C的支路板不进行保护倒换。
网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上,其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A,S1环上的C到A业务,由于B—C间光纤断所以无法传到网元A,网元A默认是选收主环S1上的业务,此时由于S1环上的C→A的业务传不过来,这时网元A的支路板就会收到S1环上TU-AIS告警信号。
网元A的支路板收到S1光纤上的TU-AIS告警后,立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务,于是C→A的业务得以恢复,完成环上业务的通道保护,此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态——切换到选收备环方式。
二纤单向通道保护倒换环由于上环业务是并发选收,所以通道业务的保护实际上是1+1保护。
倒换速度快,业务流向简捷明了,便于配置维护。
缺点是网络的业务容量不大。
二纤单向保护环的业务容量恒定是STM-N,与环上的节点数和网元间业务分布无关。
为什么?
举个例子,当网元A和网元D之间有一业务占用X时隙,由于业务是单向业务,那么A→D的业务占用主环的A—D光缆段的X时隙(占用备环的A—B、B—C、C—D光缆段的X时隙);
D—A的业务占用主环的D—C、C—B、B—A的X时隙(备环的D—A光缆段的X时隙)。
也就是说A—D间占X时隙的业务会将环上全部光缆的(主环、备环)X时隙占用,其它业务将不能再使用该时隙(没有时隙重复利用功能)了。
这样,当A—D之间的业务为STM-N时,其它网元将不能再互通业务了——即环上无法再增加业务了,因为环上整个STM-N的时隙资源都已被占用,所以单向通道保护环的最大业务容量是STM-N。
技术细节:
在组成通道环时要特别注意的是主环S1和备环P1光纤上业务的流向必须相反,否则该环网无保护功能。
想一想:
实际上,在光纤未断时,有一根光纤组成单向S1环即可完成通信,为什么还要一根光纤组成P1环呢?
因为自愈要有冗余的信道,而P1环就是对主用信道的备份。
若图3.1.2中B—C段光缆仅P1光纤断,情况会怎样?
环网上的A与C之间的业务均不进行保护倒换。
想想看为什么?
二纤双向通道保护环网上业务为双向(一致路由),保护机理也是支路的“并发选收”,业务保护是1+1的,网上业务容量与单向通道保护二纤环相同,但结构更复杂,与二纤单向通道环相比无明显优势,故一般不用这种自愈方式。
如图3.2.1所示。
图3.2.1二纤双向通道保护环
前面讲过复用段环保护的业务单位是复用段级别的业务,需通过STM-N信号中K1、K2字节承载的APS协议来控制倒换的完成。
由于倒换要通过运行APS协议,所以倒换速度不如通道保护环快。
下面我们讲一讲单向复用段保护倒换环的自愈机理,如图3.3.1所示。
图3.3.1二纤单向复用段倒换环
若环上网元A与网元C互通业务,构成环的两根光纤S1、P1分别称之为主纤和备纤,上面传送的业务不是1+1的业务而是1∶1的业务——主环S1上传主用业务,备环P1上传备用业务;
因此复用段保护环上业务的保护方式为1∶1保护,有别于通道保护环。
在环路正常时,网元A往主纤S1上发送到网元C的主用业务,往备纤P1上发送到网元C的备用业务,网元
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