复用段保换倒换之保护倒换原理专题.docx

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复用段保换倒换之保护倒换原理专题

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复用段保换倒换之保护倒换原理专题

拟制：

光网络技术支持部

日期：

2005-2-28

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日期：

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日期：

华为技术有限公司

版权所有XX

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作者

描述

2005-3-30

1.1

钟建娟

根据已经有的原理方面的资料进行整合：

包括原理、机理、SDH线性复用段倒换规则、业务错连等。

目录

1基本概念及原理7

1.1二纤双向0：

1复用段共享保护环7

1.2二纤单向1:

1复用段保护环（专用环）9

1.3线性复用段保护9

2OptiX复用段保护原理10

2.1OptiX复用段保护遵循的标准10

2.2OptiX复用段倒换的实现10

2.3OptiX复用段控制器的状态迁移11

2.4OptiX复用段倒换的方式12

2.5OptiX复用段保护环的特点13

2.6OptiX二纤双向复用段共享保护环13

2.7OptiX二纤双向复用段倒换过程14

2.8OptiX二纤单向复用段保护环15

2.91+1链形保护和1：

1点到点保护15

2.9.11+1链形保护和1：

1点到点保护特点15

2.9.21+1链形保护16

2.9.31：

1点到点保护特点16

3线性复用段保护倒换原理17

3.1总体介绍17

3.2保护倒换的实现17

3.2.1倒换条件17

3.2.2倒换过程18

3.3线性复用段特性说明20

3.3.1非恢复式的处理20

3.3.2外部命令备到主倒换的处理20

3.3.3保护锁定与保护断纤（SF_P）21

3.3.4WTR时间设置21

3.3.5关于WTR的人工清除21

3.3.6关于外部命令的执行21

3.3.7关于外部命令的清除21

3.3.8关于复用段倒换告警22

3.3.91＋1单端方式下发送K字节22

3.3.10关于K1K2失配22

3.3.11关于K2失配22

3.3.12SD和SF延迟4秒的处理22

3.3.13关于倒换事件自动上报22

4二纤双向复用段环保护倒换过程分析23

4.1组网配置情况23

4.2典型保护倒换事件23

4.2.1断纤保护倒换事件23

4.2.2光纤恢复保护倒换事件24

4.2.3交叉板工作页面切换关系24

5OptiX155622设备复用段处理原理及过程24

5.1交叉页面的实现24

5.2复用段环25

5.2.1双向复用段，西向光纤断26

5.2.2双向复用段，东向光纤断26

5.2.3单向复用段、西向光纤断27

5.2.4单向复用段、东向光纤断27

5.3线性复用段28

5.3.11＋1线性复用段28

5.3.21:

1线性复用段倒换28

6OptiX2500+设备复用段处理原理及过程29

6.1光信号和K字节的处理过程：

29

6.1.1光信号处理过程：

29

6.1.2K字节处理过程30

6.1.3K字节的接收30

6.1.4K字节的发送30

6.1.5K字节处理两点注意：

31

6.22500＋产品复用段协议与单板的命令接口31

6.2.1复用段协议和交叉板31

6.2.2复用段和线路板32

6.32500＋产品复用段问题定位33

6.3.1页面的生成33

6.3.2正常业面34

6.3.3东向倒换页面：

35

6.3.4西向倒换页面：

35

6.3.5穿通页面：

35

6.3.6分析正常页面数据36

6.3.7分析倒换页面：

37

6.4倒换页面在复用段倒换问题定位中的应用37

7故障处理及典型案例38

7.1倒换异常情况下的业务恢复处理38

7.2SD复用段倒换的设置和版本要求40

7.3案例1：

复用段节点参数设置错误导致断纤后业务中断40

7.4案例2：

穿通站点配置了VC12级别的时分业务，掉电后业务中断41

7.5案例3：

因时隙复用，发生复用段倒换后业务误连42

8SDH复用段环业务错连问题专题43

8.1业务错连问题背景知识43

8.1.1《光同步数字传送网》中业务错连问题的说明43

8.1.2国标（YDN027-1997）中业务错连问题的内容44

8.1.3错连对业务的影响45

8.2解决业务错连问题的实施方案46

8.2.1方案介绍46

8.2.2操作步骤46

8.2.3压制算法的特点：

47

8.2.4利用J1、J2字节的方法的特点48

8.2.5更改成通道保护环48

关键词：

复用段保护MSP复用段保换环线性复用段1：

11＋1原理倒换过程业务错连

摘要：

本文在介绍复用段保护的基础上，结合SDH产品主要讲解155622、2500＋实现原理及倒换过程以及故障定位时数据分析。

缩略语清单：

无。

参考资料清单：

无。

复用段保换倒换之保护倒换原理专题

1基本概念及原理

在讲述复用段保护之前，先简单介绍复用段的概念。

SDH传输系统按功能分层的方法可分为物理层、段层、通道层和电路层（类似于ISO的七层结构），其中下层为上层提供服务。

分层中最下层是物理层，用光信号波长、脉冲波形等参数表征。

物理层上面是段层，段层的作用是确保SDH网内节点之间信号传送的完整性。

段层可再分为再生段层和复用段层。

再生段层是指再生器之间或复用设备和再生器之间的那一段。

复用段是指复用设备之间的那一段。

段层上面是通道层，通道层的作用是支持电路层，将电路层信号适配成统一的形式来传送。

通道层可再分为低阶通道层和高阶通道层。

低阶通道层支持电路层信号；高阶通道层既支持电路层信号，又支持低阶通道层信号。

最上层为电路层，即SDH传送网支持的各种业务。

由此可见，复用段是SDH功能传送层中的一个层次，孤立地理解复用段并无意义。

复用段保护一般有以下形式：

●二纤双向0:

1复用段共享保护环；

●二纤单向1:

1复用段保护环（专用环）；

●线性复用段1+1保护；

●线性复用段1:

1保护。

1.1二纤双向0：

1复用段共享保护环

要求环上的两个节点间只需两根光纤，见图（a）。

利用时隙交换技术，一条光纤同时载送工作通路（S1）和保护通路（P2），另一条光纤上同时载送工作通路（S2）和保护通路（P1）。

每条光纤上一半通路规定载送工作通路（S），另一半通路载送保护通路（P）。

在一条光纤上的工作通路（S1），由沿环的相反方向的另一条光纤上的保护通路（P1）来保护。

反之亦然。

这就允许工作业务量双向传送。

每条光纤上只有一套开销通路。

一个STM－N的二纤双向复用段共享保护环，其共有N个AU－4。

在顺时针方向上编号为1到N/2的AU－4时隙安排用作工作通路，编号为N/2+1到N的AU－4时隙安排用作保护通路。

在逆时针方向上的光纤的时隙是类似的。

编号为m的AU－4工作通路由对应的保护通路在相反方向的第（N/2+m）个的AU-4来保护。

二纤双向复用段共享保护环示意图

工作容量和保护容量各为N/2个AU－4。

任一编号的工作通路除了在某一个节点插入，在另一个节点分出外，还可根据业务量图案（环通路组织图），同一编号的通路时隙可为两个以上的节点使用，即一个通路时隙可被重复使用。

当BC节点间光缆被切断后，如图（b）所示，两根光纤也会被切断，与切断点相邻的B节点和C节点中的倒换开关将S1/P2光纤和S2/P1光纤沟通。

利用时隙交换技术，可以将S1/P2光纤和S2/P1光纤上的业务信号时隙移到另一根光纤上的保护信号时隙，从而完成保护倒换作用。

例如，S1/P2光纤的业务信号时隙1到m可以转移到S2/P1光纤上的保护信号时隙（N/2+1）到（N/2+M）。

当故障排除后，倒换开关通常将返回其原来的位置。

环上最大可保护的业务容量为K×STM－N/2，K为环上节点数。

对于节点之间业务分布均匀的情况可以大大提高传输容量，而对于集中型的业务分布则体现不出它的优越性。

由于K字节中有四个bit表示节点号，所以环上最大节点数为16个。

1.2二纤单向1:

1复用段保护环（专用环）

1：

1单向复用段保护环是一种MS专用保护环，一般情况下为2纤环。

一个MS专用保护环由两个反转的环组成，它们以彼此相反的方向传送信号，在这种情况下只有一个方向的环传送被保护的工作业务而另一方向的环留作对工作业务进行保护，保护容量不被所有跨距段所共享。

环中可承受的最大业务需求量受限于跨距段的容量，所谓跨距段是指环中两相邻节点间的一组复用段，环中的业务需求方式不影响单向环的容量，换句话说，所有节点的需求量总和不超过单个跨距段的容量。

MS专用保护环需要使用APS协议。

1.3线性复用段保护

线性复用段保护可以是专用的保护也可以是共享的保护，它保护复用段层并适用于点对点的物理网。

一个保护复用段可用于保护几个（N）工作复用段，它不能保护节点的故障，它可按单向或双向方式操作，并可在保护复用段上载送额外业务信息。

其又分线性复用段1+1和1:

1保护。

采用1+1保护时，业务同时在两个信道上传输，接收端根据两个信道的信号质量进行优选。

1+1保护一般为单端不恢复式倒换。

采用1:

1保护时，保护信道上可传送额外业务。

1:

1保护是双端恢复式的。

线性复用段保护采用APS协议。

工作通道和保护通道的划分如下：

双向环

单向环

以上所述的复用段保护均通过复用段开销中的K1，K2字节与网上其它节点MSP功能进行通信，根据标准协议来完成倒换。

2OptiX复用段保护原理

2.1OptiX复用段保护遵循的标准

OptiXSDH设备遵循ITU-T关于SDH保护倒换的标准建议:

G.803/G.782/G.783/G.841

2.2OptiX复用段倒换的实现

OptiX系统的复用段保护倒换是由复用段模块实现，该模块的结构和接口

关系如下图示：

复用段模块的结构和接口关系

复用段倒换算法和网元侧和单板侧的关系如下图所示：

以OptiX2500为例说明。

（ASP为开销处理板）

在线路上出现故障时，由线路板检测到SD或SF条件，然后上报到主控板，主控板根据APS协议产生K字节并通过线路板发送出去，其它节点的线路板收到K字节后上报主控板，由主控板完成APS协议。

最后主控板根据协议确定各节点的倒换状态，然后下发命令到交叉板进行业务的切换。

复用段倒换控制器（APSC）可以通过网管或命令行启动、停止。

配置完成后（2分钟后）自动启动复用段倒换控制器。

2.3OptiX复用段控制器的状态迁移

APS状态迁移的过程如下图所示：

2.4OptiX复用段倒换的方式

网管和命令行可以实现强制倒换、人工倒换、锁定倒换等功能。

【强制倒换】

指强制业务从工作信道倒换到保护信道，不管保护信道的状态如何；另外强制倒换不管主路信号是否正常而在恢复时间后不会倒换回主路，也就是说强制倒换将导致一直处于倒换状态下，再也不会自动恢复，除非再人为解除这一倒换操作。

【人工倒换】

指命令将业务从工作信道倒换到保护信道，如果保护信道处于正常状态，则倒换将发生，若保护信道处于失效或正在满足一个更高级别的倒换，则倒换不会发生；如果工作信道是好的，那么这次倒换动作将在恢复时间到了之后又自动回到最初的正常状态；这一操作主要是设备维护时用来测试网络目前是否还具有保护能力。

【锁定倒换】

是对相邻两点之间链路设定。

如果原系统都处于正常状态，那么锁定倒换的作用将是，让这两点之间发生的断纤、坏板故障不再引起倒换动作，通过这段路径传送的业务将会中断，但不影响不通过这段路径传的业务；但是如果正常时，发生的断纤不是这段被锁定的链路，还是能实现全环的保护。

如果已经断纤并倒换后，下发锁定倒换命令，然后恢复断纤，到达恢复时间后，倒换会恢复（如果不恢复断纤，倒换不会恢复）。

故锁定倒换只是在应倒换时锁定不让发生倒换，但是允许恢复。

2.5OptiX复用段保护环的特点

●支持最多4个复用段控制器，除了支持在线路槽位带复用段保护环，还支持在支路槽位带复用段保护环。

●ITU-TG.841

●倒换时间：

20ms左右（OptiX155/622），>30ms（OptiX2500）.

●622:

SL4+GTC，SL4+XC4

●2.5G:

ASP+T16+R16+X16

2.6OptiX二纤双向复用段共享保护环

二纤双向复用段保护是利用光纤容量的一半作为工作信道，另一半作为保护信道，对于两根光纤来说，一根光纤的保护信道用于保护另一根光纤的工作信道。

还可以用来传送额外业务，在发生倒换时，额外业务将被抛弃。

它的保护倒换属于双端倒换，即故障两侧的节点要同时倒换，所以需要协议来完成。

我们用的是复用段开销中的K1、K2字节来传送APS协议。

由于需要协议，所以倒换时间比通道倒换要长，而且对设备的软硬件要求都很高。

倒换条件有SD（信号劣化）和SF（信号失效），我司设备的SD包括B2SD，SF包括LOS、LOF、B2OVER、MS－AIS等。

在工作信道恢复正常后，倒换并不马上恢复，而是要等待一段时间，这段时间称为WTR（等待恢复时间），这是为了避免线路不稳定而引起频繁倒换，WTR一般为5－12分钟。

我司622及2500设备都支持这种保护方式，155及155H不支持。

对于622设备，第一、二个VC4是工作信道，第三、四个VC4是保护信道；对于2500设备，前8个VC4是工作信道，后8个VC4是保护信道。

当出现节点失效,比如节点断电时,OptiXTM2500复用段控制器能自动隔离该节点,对所有不在此节点上下的业务进行保护.环上出现多处信号失效,如光纤切断时,复用段控制器能够将环路分成多个部分进行最大限度的保护.

2.7OptiX二纤双向复用段倒换过程

a）b）

e）

组网图及倒换动作过程如上图所示，对应a）～e）的图的说明如下：

单点信号失效（SF）的倒换过程：

在时间T1：

a）A收到信号失效，向两个方向上发送桥接请求。

b）C收到A在短径上发送的桥接请求后，在短径上发响应请求，在长径上发SF环桥接请求。

C收到A在长径上发送的桥接请求后，执行环桥接和倒换，并在短径和长径上发桥接倒换确认。

c）B和D收到A或者C在长径上发送给对方的请求K字节，进入穿通状态，收到确认K字节，交叉板选择页面。

d）A收到C在长径上发送的倒换确认请求后，执行桥接和倒换，并发送桥接确认，信令达到稳态。

在时间T2：

e）A收到信道恢复信号，进入等待恢复（WTR）状态，并向两个方向发送等待恢复请求

根据在短径上的等待恢复请求，C节点在短径上发送响应请求，在长通道上发送WTR，启动定时器。

在时间T3：

定时结束，A，C节点结束桥接和倒换，并向两个方向发送无请求NR码。

B和D接收到NR码，进入空闲状态。

倒换恢复完成。

2.8OptiX二纤单向复用段保护环

二纤单向复用段保护环由两个反向旋转的环构成，一个环用来传送业务，另一个用作保护，也可以传送额外业务。

环上的最大可保护业务容量为STM－N，也需要用K1、K2字节传送APS协议，倒换条件、倒换过程与双向复用段保护环一样，只是交叉板的动作不一样。

因此它对设备的复杂性要求与双向复用段保护环是一样的，而业务容量要小得多，在一般情况下都不采用这种保护方式。

但对于155设备，只能支持单向复用段保护方式，考虑到复用段保护在环带链时能保护环与链之间的业务，因此在155或155H环带链（可以在支路槽位带链，也可以在线路槽位带链）时，若需要保护环与链之间的业务，则可以采用这种保护方式。

2.91+1链形保护和1：

1点到点保护

2.9.11+1链形保护和1：

1点到点保护特点

●ITU-TG.783

●1+1单端倒换，不恢复式。

倒换时间10ms左右

●1:

1双端倒换，恢复式。

倒换时间20ms左右

●155:

SL1+XC1，SL1+XC4，SL1+GTC，SL2将来也支持

●622:

SL4+GTC，SL4+XC4

●2.5G:

ASP+T16+R16+X16

●2.5G支持最多9个复用段控制器

●2.5G支路槽位的复用段保护倒换

2.9.21+1链形保护

1+1链形保护实际上也是采用“并发选收”的机制，对于TM站点，要安装2块线路板；对于ADM站点，要安装4块线路板。

一对光纤作为主用光纤，另一对光纤作为备用光纤，备用光纤与主用光纤传送的是同样的内容。

它的倒换是单端倒换，只需由接收端进行倒换，因此不需要协议。

倒换条件也是SD与SF，且倒换是非恢复式的。

倒换过程如下：

A在主用通道上收到信号失效，如果备用通道正常，交叉板倒换页面，接收备用通道的信号，并在备用通道上发送倒换指示，B点无动作。

倒换完成。

2.9.31：

1点到点保护特点

1:

1点到点保护倒换过程备用光纤可以用来传送额外业务，在倒换时额外业务将被抛弃。

倒换是双端倒换，需要用K1、K2字节传送APS协议。

倒换条件也SD与SF，倒换是恢复式的。

目前我司设备只支持点到点的1：

1保护。

倒换过程如下：

●A在主用通道上接收到信号失效，在备用通道上向B发送倒换请求。

●B在备用通道上接收到A的倒换请求，在备用通道上向A发送倒换响应。

●A收到B的响应后执行倒换和桥接，并在备用通道上向B发送倒换确认

●B收到A的倒换确认后执行倒换和桥接，信令达到稳态，倒换完成。

●A在主用信道上收到信道恢复信号，在备用通道上向B发送等待恢复请求，并启动等待恢复定时器。

●B接收到A的等待恢复请求后，启动定时器。

●定时结束，A和B分别释放倒换，并向对端发送无桥接请求，倒换恢复完成。

3线性复用段保护倒换原理

3.1总体介绍

线性复用段功能：

线性复用段是光口级别的保护，只要两个光口的VC4级别一样，就可以其中一个保护另外一个。

可以通过另一块单板（的光口）做备份，也可以一块单板上另一个光口。

线性复用段按保护类型分为1：

N和1＋1两种；如果按倒换恢复的方式划分，有恢复式和非恢复式；如果按是否走协议来分，有单端和双端方式。

对于我司的设备，1：

N是双端恢复式；1＋1有单端恢复、单端不恢复、双端恢复、双端不恢复四种。

如果是线性复用段双端式保护，两端的保护倒换需要走协议来进行协调，利用的是段开销的K1、K2字节，以便发送请求、回馈请求确认、执行倒换动作。

协议K字节在保护通道传送。

3.2保护倒换的实现

3.2.1倒换条件

自动倒换条件：

LOS、LOF、MS_AIS、B2OVER、B2SD（可设）。

其中LOS、LOF、MS_AIS、B2OVER均作为SF倒换条件，B2SD作为SD倒换条件。

人工倒换条件：

强制倒换（FS）、人工倒换（MS）、练习倒换（EXER）。

K字节请求：

不是倒换触发条件，是双端方式下通知对端网元进行倒换。

单板连续三次（每次125us）收到相同K字节则上报主控。

为防止乱码或错误K字节而导致的复用段误动作，主控对上报的K字节进行了过滤。

错误K字节的特征：

（1）K1后四位、K2前四位大于最大工作通道号；

（2）K1前四位不是有效的请求；

（2）K2后三位不是有效的状态（000：

IDLE；110：

RDI；111：

AIS）。

3.2.2倒换过程

1.启动过程

启动时，站点向工作与保护光纤均发送启动K字节0x3000（如果是10GV2的1：

N方式，是K字节0x3008），并启动定时器T1。

若某个方向收到启动K字节0x3000或者有效K字节，表明此方向收发光纤均正常；若有未收到任何K字节（收纤SF或者线路板离线），表明此方向光纤出现故障。

由此，进入相应的复用段状态。

2.1＋1单端倒换过程

A在主用通道上收到信号失效，如果备用通道正常，下发交叉页面，接收备用通道的信号，倒换完成。

B点无动作。

3.1＋1双端和1：

1倒换实现过程

A在主用通道上收到信号失效，在备用通道上向B发送倒换请求。

B在备用通道上收到A的倒换请求，在备用通道上向A发送倒换响应。

A收到B的响应后执行倒换和桥接，并在备用通道上向B发送倒换确认。

B收到A的倒换确认后执行倒换和桥接，信令达到稳态，倒换完成。

4.1：

1恢复实现过程

A在主用信道上收到信道恢复信号，在备用通道上向B发送等待恢复请求，进入等待恢复态，并启动等待恢复定时器。

B接收到A的等待恢复请求后，进入等待恢复态。

定时结束，A、B分别释放倒换，并向对端发送无桥接请求，倒换恢复完成。

5.1＋1恢复实现过程

如果配置成恢复模式，则1＋1的双端的恢复与1：

1相同；1＋1的单端只是本端先进入等待恢复态、WTR超时后进入空闲态，对端状态不变。

如果配置成非恢复模式，没有WTR过程。

1＋1双端是两端同时进入DNR态（非恢复态）；1＋1单端是本端进入DNR态，对端状态不变。

下面是1：

1方式下倒换与恢复过程图示：

（1）1：

1倒换过程

（2）1：

1恢复过程

3.3线性复用段特性说明

3.3.1非恢复式的处理

只有工作SF或者SD产生的倒换，才会进入DNR，外部命令（强制倒换工作到保护、人工倒换工作到保护）清除时直接进入IDLE态。

3.3.2外部命令备到主倒换的处理

外部命令备到主对1＋1所有保护方式均可下发，且外部命令备到主的优先级比外部命令主到备的优先级高。

3.3.3保护锁定与保护断纤（SF_P）

保护锁定的优先级高于SF_P，保护锁定发送的K字节请求是0xF，SF_P发送的K字节请求也是0xD。

在一端下了保护锁定，另一端仍可以下保护锁定。

注意：

当锁定保护时，保护通道上的额外业务也要拆除。

3.3.4WTR时间设置

一般来说，WTR时间设置要大于2分钟。

如果设置时间太短，在拔板倒换或者硬复位单板，倒换时间会超标。

现在，各个产品的WTR时间统一改为6～720s，缺省为600s。

WTR定时器的说明：

对1：

N或者1＋1双端恢复式来说，当SF或者SD清除时，先前检测到SF或SD的一端会启动WTR定时器，向对端发送请求为LPS_WTR的K字节，对端这时也进入WTR，但是不会启动定时器。

当定时器超时，两端再恢复到IDLE态。

对于1＋1单端恢复式来说，只有SF或者SD清除的一端进入WTR。

对于1＋1非恢复式来说，当SF或者SD清除时，没有WTR过程，进入DNR态。

3.3.5关于WTR的人工清除

WTR没有对应的清除命令，只能通过更高级别的请求进行抢占。

3.3.6关于外部命令的执行

没有这样的处理。

3.3.7关于外部命令的清除

每条外部命令对应一条清除命令。

注：

在所有设备里，当高优先级的请求抢占外部命令请求时，当前正在执行的外部命令也被清除，不再保留。

3.3.8关于复用段倒换告警

线性复用段倒换告警是根据是否下发非空闲页面的交叉矩阵来判断的：

当有主到备的业务倒换时才有告警。

所以练习倒换时没有告警。

3.3.91＋1单端方式下发送K字节

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