SDH自愈環(huán)工作原理

1、SDH自愈環(huán)工作原理      一、自愈環(huán)的分類 目前環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用得最多，因?yàn)榄h(huán)形網(wǎng)具有較強(qiáng)的自愈功能。自愈環(huán)的分類可按保護(hù)的業(yè)務(wù)級別、環(huán)上業(yè)務(wù)的方向、網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)間光纖數(shù)來劃分。按環(huán)上業(yè)務(wù)的方向，可將自愈環(huán)分為單向環(huán)和雙向環(huán)兩大類。按網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)間的光纖數(shù)可將自愈環(huán)劃分為雙纖環(huán)和四纖環(huán)。按保護(hù)的業(yè)務(wù)級別可將自愈環(huán)劃分為通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)兩大類通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)的區(qū)別是：對于通道保護(hù)環(huán)業(yè)務(wù)的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，也就是保護(hù)的是STM-N信號中的某個(gè)VC。倒換與否按環(huán)上的某一個(gè)別通道信號的傳輸質(zhì)量來決定的，通常利用收端是否收到簡單的T

2、U-AIS信號來決定該通道是否應(yīng)進(jìn)行倒換，例如在STM-16環(huán)上若收端收到第4個(gè)VC4的第48個(gè)TU-12有TU-AIS，那么就僅將該通道切換到備用信道上去。復(fù)用段倒換環(huán)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的。倒換與否是根據(jù)環(huán)上傳輸?shù)膹?fù)用段信號的質(zhì)量決定的。倒換是由K1、K2（b1b5）字節(jié)所攜帶的APS協(xié)議來啟動(dòng)的。當(dāng)復(fù)用段出現(xiàn)問題時(shí)環(huán)上整個(gè)STM-N或1/2STM-N的業(yè)務(wù)信號都切換到備用信道上。復(fù)用段保護(hù)倒換的條件是LOF、LOS、MS-AIS、 MS-EXC告警信號。 二、兩種常見的自愈環(huán)當(dāng)前組網(wǎng)中常見的自愈環(huán)為二纖單向通道保護(hù)環(huán)和二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。1.  二纖單向通道保護(hù)環(huán)二纖通

3、道保護(hù)環(huán)由兩根光纖組成兩個(gè)環(huán)。其中一個(gè)為主環(huán)S1， 一個(gè)為備環(huán)P1。兩環(huán)的業(yè)務(wù)流向一定要相反，通道保護(hù)環(huán)的保護(hù)功能是通過網(wǎng)元支路板的并發(fā)選收功能來實(shí)現(xiàn)的，也就是支路板將支路上環(huán)業(yè)務(wù)并發(fā)到主環(huán)S1、備環(huán)P1上，兩環(huán)上業(yè)務(wù)完全一樣且流向相反。平時(shí)網(wǎng)元支路板選收主環(huán)下支路的業(yè)務(wù)。如圖5-4(a)所示，若環(huán)網(wǎng)中網(wǎng)元A與C互通業(yè)務(wù)，網(wǎng)元A和C都將上環(huán)的支路業(yè)務(wù)并發(fā)到環(huán)S1和P1上，S1和P1上的所傳業(yè)務(wù)相同且流向相反-S1逆時(shí)針P1為順時(shí)針。在網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，網(wǎng)元A和C都選收主環(huán)S1上的業(yè)務(wù)，那么A與C業(yè)務(wù)互通的方式是A到C的業(yè)務(wù)經(jīng)過網(wǎng)元D穿通由S1光纖傳到C（主環(huán)業(yè)務(wù)）；由P1光纖經(jīng)過網(wǎng)元B穿通傳到C （

4、備環(huán)業(yè)務(wù)），在網(wǎng)元C支路板選收主環(huán)S1上的AC業(yè)務(wù)，完成網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的業(yè)務(wù)傳輸。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務(wù)傳輸與此類似。   圖5-4(a) 二纖單向通道倒換環(huán)當(dāng)BC光纜段的光纖同時(shí)被切斷，注意此時(shí)網(wǎng)元支路板的并發(fā)功能沒有改變，也就是此時(shí)S1環(huán)和P1環(huán)上的業(yè)務(wù)還是一樣的。如圖5-4(b)所示圖5-4(b) 二纖單向通道倒換環(huán)這時(shí)網(wǎng)元A與網(wǎng)元C之間的業(yè)務(wù)由網(wǎng)元A的支路板并發(fā)到S1和P1光纖上，其中S1業(yè)務(wù)經(jīng)光纖由網(wǎng)元D穿通傳至網(wǎng)元C， P1光纖的業(yè)務(wù)經(jīng)網(wǎng)元B穿通。由于B-C間光纜斷，所以光纖P1上的業(yè)務(wù)無法傳到網(wǎng)元C。不過由于網(wǎng)元C默認(rèn)選收主環(huán)S1上的業(yè)務(wù)，這時(shí)網(wǎng)元A到網(wǎng)C的業(yè)務(wù)

5、并未中斷，網(wǎng)元C的支路板不進(jìn)行保護(hù)倒換。網(wǎng)元C的支路板將到網(wǎng)元A的業(yè)務(wù)并發(fā)到S1環(huán)和P1環(huán)上，其中P1環(huán)上的C到A業(yè)務(wù)經(jīng)網(wǎng)元D穿通傳到網(wǎng)元A，S1環(huán)上的C到A業(yè)務(wù)由于B-C間光纖斷，所以無法傳到網(wǎng)元A，網(wǎng)元A默認(rèn)是選收主環(huán)S1上的業(yè)務(wù)，此時(shí)由于S1環(huán)上的CA的業(yè)務(wù)傳不過來，這時(shí)網(wǎng)元A的支路板就會(huì)收到S1環(huán)上TU-AIS告警信號，然后立即切換到選收備環(huán)P1光纖上的C到A的業(yè)務(wù)，于是CA的業(yè)務(wù)得以恢復(fù)，完成環(huán)上業(yè)務(wù)的通道保護(hù)，此時(shí)網(wǎng)元A的支路板處于通道保護(hù)倒換狀態(tài)，切換到選收備環(huán)方式。網(wǎng)元發(fā)生了通道保護(hù)倒換后，支路板同時(shí)監(jiān)測主環(huán)S1上業(yè)務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)連續(xù)一段時(shí)間未發(fā)現(xiàn)TU-AIS時(shí)，發(fā)生切換網(wǎng)元的支

6、路板將選收切回到收主環(huán)業(yè)務(wù)，恢復(fù)成正常時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)。二纖單向通道保護(hù)倒換環(huán)由于上環(huán)業(yè)務(wù)是并發(fā)選收，所以通道業(yè)務(wù)的保護(hù)實(shí)際上是1+1保護(hù)，倒換速度快，業(yè)務(wù)流向簡捷明了便于配置維護(hù)，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)容量不大，二纖單向保護(hù)環(huán)的業(yè)務(wù)容量恒定是STM-N，與環(huán)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)元間業(yè)務(wù)分布無關(guān)。為什么？舉個(gè)例子當(dāng)網(wǎng)元A和網(wǎng)元D之間有一業(yè)務(wù)占用X時(shí)隙，由于業(yè)務(wù)是單向業(yè)務(wù)，那么A D的業(yè)務(wù)占用主環(huán)的A-D光纜段的X時(shí)隙，（占用備環(huán)的AB、BC、C- D光纜段的X時(shí)隙）；D A的業(yè)務(wù)占用主環(huán)的DC、 CB、 B-A的X時(shí)隙，（備環(huán)的D- A光纜段的X時(shí)隙），也就是說A- D間占X時(shí)隙的業(yè)務(wù)會(huì)將環(huán)上全部光纜的主環(huán)、

7、備環(huán)X時(shí)隙占用，其它業(yè)務(wù)將不能再使用該時(shí)隙，沒有時(shí)隙重復(fù)利用功能了。這樣當(dāng)A-D之間的業(yè)務(wù)為STM-N時(shí)，其它網(wǎng)元將不能再互通業(yè)務(wù)了，即環(huán)上無法再增加業(yè)務(wù)了，因?yàn)榄h(huán)上整個(gè)STM-N的時(shí)隙資源都已被占用，所以單向通道保護(hù)環(huán)的最大業(yè)務(wù)容量是STM-N。二纖單向通道環(huán)多用于環(huán)上有一站點(diǎn)是業(yè)務(wù)主站的情況。2.  雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)雙纖共享復(fù)用段保護(hù)環(huán)鑒于四纖雙向復(fù)用段環(huán)的成本較高，出現(xiàn)了一個(gè)新的變種-雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。它們的保護(hù)機(jī)理相類似，只不過采用雙纖方式，得到了廣泛的應(yīng)用。從圖5-7(a)中可看到光纖S1和P2， S2和P1上的業(yè)務(wù)流向相同，那么我們可以使用時(shí)分技術(shù)將這兩

8、對光纖合成為兩根光纖S1/P2， S2/P1。 這時(shí)將每根光纖的前半個(gè)時(shí)隙，（例如STM-16系統(tǒng)為1# 8#STM-1） 傳送主用業(yè)務(wù)，后一半時(shí)隙，（例如STM-16系統(tǒng)的9# 16#STM-1） 傳送額外業(yè)務(wù)，也就是說一根光纖的保護(hù)時(shí)隙用來保護(hù)另一根光纖上的主用業(yè)務(wù)，例如S1/P2光纖上的P2時(shí)隙用來保護(hù)S2/P1光纖上的S2業(yè)務(wù)，這是因?yàn)樵谒睦w環(huán)上S2和P2本身就是一對主備用光纖，因此在二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)上無專門的主備用光纖，每一條光纖的前一半時(shí)隙是主用信道，后一半時(shí)隙是備信道，兩根光纖上業(yè)務(wù)流向相反。雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的保護(hù)機(jī)理如圖5-8所示。在網(wǎng)絡(luò)正常情況下，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用

9、業(yè)務(wù)放在S1/P2光纖的S1時(shí)隙（對于STM-16 系統(tǒng)主用業(yè)務(wù)只能放在前8 個(gè)時(shí)隙1#8#STM-1VC4中），備用業(yè)務(wù)放于P2時(shí)隙（對于STM-16系統(tǒng)只能放于9#16#STM-1VC4 中），沿光纖S1/P2由網(wǎng)元B穿通傳到網(wǎng)元C， 網(wǎng)元C從S1/P2光纖上的S1、P2時(shí)隙分別提取出主用、額外業(yè)務(wù)。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的主用業(yè)務(wù)放于S2/P1光纖的S2時(shí)隙，額外業(yè)務(wù)放于S2/P1光纖的P1時(shí)隙，經(jīng)網(wǎng)元B穿通傳到網(wǎng)元A ，網(wǎng)元A從S2/P1光纖上提取相應(yīng)的業(yè)務(wù)。見圖5-8-1。    圖5-8-1 二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)在環(huán)網(wǎng)B-C間光纜段被切斷時(shí)，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主

10、用業(yè)務(wù)沿S1/P2光纖傳到網(wǎng)元B， 在網(wǎng)元B處進(jìn)行環(huán)回（故障端點(diǎn)處環(huán)回環(huán)回），是將S1/P2光纖上S1時(shí)隙的業(yè)務(wù)全部環(huán)到S2/P1光纖上的P1時(shí)隙上去，（例如STM-16系統(tǒng)是將S1/P2 光纖上的1# 8#STM-1VC4 全部環(huán)到S2/P1 光纖上的9#16#STM-1VC4） 此時(shí)S2/P1光纖P1時(shí)隙上的額外業(yè)務(wù)被中斷，然后沿S2/P1光纖經(jīng)網(wǎng)元A、 網(wǎng)元D穿通傳到網(wǎng)元C， 在網(wǎng)元C執(zhí)行環(huán)回功能（故障端點(diǎn)站）即將S2/P1光纖上的P1時(shí)隙所載的網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)環(huán)回到S1/P2的S1時(shí)隙，網(wǎng)元C提取該時(shí)隙的業(yè)務(wù)完成接收網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)，見圖5-8-2。圖5-8-2 二纖雙

11、向復(fù)用段保護(hù)環(huán)網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務(wù)先由網(wǎng)元C將主用業(yè)務(wù)S2 環(huán)回到S1/P2光纖的P2時(shí)隙上，這時(shí)P2時(shí)隙上的額外業(yè)務(wù)中斷，然后沿S1/P2光纖經(jīng)網(wǎng)元D、 網(wǎng)元A穿通到達(dá)網(wǎng)元B， 在網(wǎng)元B處執(zhí)行環(huán)回功能，將S1/P2光纖的P2時(shí)隙業(yè)務(wù)環(huán)到S2/P1光纖的S2時(shí)隙上去，經(jīng)S2/P1光纖傳到網(wǎng)元A落地。        復(fù)用段環(huán)保護(hù)需要APS協(xié)議控制，APS協(xié)議通過SDH段開銷中的K1，K2字節(jié)進(jìn)行通信。K1字節(jié)用于請求切換信道，14位表示請求的類型，58位表示請求切換的信道號。K2字節(jié)用于確認(rèn)橋接到保護(hù)信道的信道號，14位表示橋接到保護(hù)信

12、號的信道號，第5位為0時(shí)表示1+1 APS，為1時(shí)表示1:n APS，68位保留。當(dāng)一個(gè)故障被檢測出來后，尾端通過保護(hù)信道發(fā)出包含故障信道號的K1字節(jié)。首端在收到K1字節(jié)后，橋接該西-東信道，并發(fā)出K1和K2字節(jié)。K1字節(jié)用于反向請求(對雙向切換)，K2字節(jié)用于確認(rèn)。在尾端節(jié)點(diǎn)，接收的K2字節(jié)證實(shí)信道號，并完成西-東信道的保護(hù)切換。同時(shí)，按照K1的要求，東-西信道被橋接。為完成雙向切換，K2字節(jié)從尾端發(fā)出。當(dāng)該K2字節(jié)被頭端接收時(shí)，東-西信道被切換，從而完成 APS過程。在1+1 APS結(jié)構(gòu)中，由于頭端固定橋接，因此切換的決定只需由尾端單獨(dú)作出。對雙向切換，K1字節(jié)被用于向另一端傳送信號狀況，

13、而實(shí)際的切換由尾端決定。 1. 首端 -x- 尾端 工作鏈路出現(xiàn)故障2. -k1- 保護(hù)通路3. 工作通路-確認(rèn)-k1k2-保護(hù)通路4.保護(hù)通路-k2-工作通路5.首端-k2-尾端 保護(hù)通路下圖是復(fù)用段保護(hù)環(huán)各網(wǎng)元的狀態(tài)遷移圖：雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的業(yè)務(wù)容量為四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的1/2， 即M/2(STM-N)或M× STM-N（包括額外業(yè)務(wù)），其中M是節(jié)點(diǎn)數(shù)。這是由雙向環(huán)收發(fā)路由一致性決定的。比如AD的業(yè)務(wù)用了X時(shí)隙，DC的業(yè)務(wù)依然可以用X時(shí)隙，因?yàn)镈A的業(yè)務(wù)是由D直接送A的而并沒有經(jīng)過C。雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)屬于1:1倒換方式。三、以上兩種常見自愈環(huán)性能對比二纖單向通道保護(hù)環(huán)和

14、二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的性能對比業(yè)務(wù)容量（僅考慮主用業(yè)務(wù)）單向通道保護(hù)環(huán)的最大業(yè)務(wù)容量是STM-N ，雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的業(yè)務(wù)容量為M/2（STM-N）， M是環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)。復(fù)雜性二纖單向通道保護(hù)環(huán)無論從控制協(xié)議的復(fù)雜性還是操作的復(fù)雜性來說都是各種倒換環(huán)中最簡單的，由于不涉及APS的協(xié)議處理過程，因而業(yè)務(wù)倒換時(shí)間也最短；二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的控制邏輯則是各種倒換環(huán)中最復(fù)雜的。兼容性二纖單向通道保護(hù)環(huán)僅使用已經(jīng)完全規(guī)定好了的通道AIS信號來決定是否需要倒換，與現(xiàn)行SDH標(biāo)準(zhǔn)完全相容，因而也容易滿足多廠家產(chǎn)品兼容性要求；二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)使用APS協(xié)議決定倒換，而APS協(xié)議尚未標(biāo)準(zhǔn)化，所以復(fù)用段倒換環(huán)目前都不能滿足多廠家產(chǎn)品兼容性的要求。 名詞解釋何為1+1、1:1和1:n倒換方式？1+1指發(fā)端在主備兩個(gè)信道上發(fā)同樣的信息（并發(fā)），收端在正常情況下選收主用信道上的業(yè)務(wù)。因?yàn)橹鱾湫诺郎系臉I(yè)務(wù)一模一樣，均為主用業(yè)務(wù)，所以在主用信道損壞時(shí)通過切換選收備用信道而使主用業(yè)務(wù)得以恢復(fù)。此種倒換方式又叫做單端倒換，僅收端切換，倒換速度快但信道利用率低。1：1方式指在正常時(shí)