光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)SDH二課件

§5SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)理一、SDH的分層結(jié)構(gòu)SDH網(wǎng)絡(luò)分層的好處是：①可以簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計②有助于規(guī)定TMN內(nèi)的管理目標(biāo)③每一層有各自獨(dú)立的OAM（如保護(hù)倒換、自動故障恢復(fù)等），減少各層之間的彼此影響；

再生段、復(fù)用段和通道示意圖三、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)是目前常用的方法路徑功能保護(hù)子網(wǎng)連接保護(hù)

雙節(jié)點互通連接環(huán)間互通業(yè)務(wù)保護(hù)

1、路徑保護(hù)保護(hù)方式包括；線路保護(hù)倒換二纖單向復(fù)用段專有保護(hù)環(huán)二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)二纖單向通道保護(hù)環(huán)二纖雙向通道保護(hù)環(huán)四纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)自愈環(huán)A、線路保護(hù)倒換線路保護(hù)倒換是最簡單的自愈網(wǎng)形式，當(dāng)出現(xiàn)故障時，由工作通道倒換到保護(hù)通道，使業(yè)務(wù)得以繼續(xù)傳送。（1）1＋1制式1＋1方式采用并發(fā)優(yōu)收，即工作段和保護(hù)段在發(fā)送端永久地連在一起（橋接），而在接收端根據(jù)故障情況擇優(yōu)選擇接收性能良好的信號。（2）1:N制式其保護(hù)段（1個）由N個工作段共用，當(dāng)其中任意一個出現(xiàn)故障時，均可倒至保護(hù)段（利用APS協(xié)議）。其中1:1方式是1:N方式的一個特例。（3）特點線路保護(hù)倒換的特點是業(yè)務(wù)恢復(fù)時間短（小于50ms）。B、自愈環(huán)按環(huán)上業(yè)務(wù)的方向分雙纖環(huán)四纖環(huán)（兩對收發(fā)光纖）按網(wǎng)元節(jié)點間的光纖數(shù)分單向環(huán)雙向環(huán)按保護(hù)層面分通道保護(hù)環(huán)復(fù)用段保護(hù)環(huán)復(fù)用段倒換環(huán)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（b1～b5）字節(jié)所攜帶的APS協(xié)議來啟動的。當(dāng)復(fù)用段出現(xiàn)問題時，環(huán)上整個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)倒換的觸發(fā)條件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信號。通道保護(hù)環(huán)往往是專用保護(hù)，在正常情況下保護(hù)信道也傳主用業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)的1＋1保護(hù)），信道利用率低。通道保護(hù)環(huán)的倒換無需APS協(xié)議，采用“并發(fā)優(yōu)收”的倒換機(jī)理---簡單。復(fù)用段保護(hù)環(huán)使用公用保護(hù)，正常時主用信道傳主用業(yè)務(wù)，備用信道傳額外業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)的1:1保護(hù)），信道利用率高。復(fù)用段保護(hù)環(huán)要使用APS協(xié)議，倒換機(jī)理---較復(fù)雜。二纖單向通道倒換環(huán)（二）1、網(wǎng)元A與C互通業(yè)務(wù)流程2、B-C光纜中斷時的倒換3、線路恢復(fù)后的業(yè)務(wù)恢復(fù)S1主環(huán)，P1備環(huán)通道AIS信號來觸發(fā)倒換二纖單向通道倒換環(huán)的優(yōu)缺點優(yōu)點：通道保護(hù)實際上是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：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。③二纖單向復(fù)用段環(huán)復(fù)用段保護(hù)環(huán)所保護(hù)的業(yè)務(wù)單位是復(fù)用段級別的業(yè)務(wù)，需通過STM-N信號中K1、K2字節(jié)承載的APS協(xié)議來控制倒換的完成。保護(hù)實質(zhì)為1:1保護(hù)二纖單向復(fù)用段環(huán)的最大業(yè)務(wù)容量由于環(huán)上的業(yè)務(wù)是1∶1保護(hù)的所以，正常時，備環(huán)P1上可傳額外業(yè)務(wù)，因此二纖單向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的最大業(yè)務(wù)容量在正常時為2×STM-N（包括了額外業(yè)務(wù)），發(fā)生保護(hù)倒換時為1×STM-N。各種自愈環(huán)的比較項目二纖單向通道環(huán)二纖雙向通道環(huán)四纖雙向復(fù)用段環(huán)二纖雙向復(fù)用段環(huán)節(jié)點數(shù)KKKK業(yè)務(wù)容量11K0.5K基本容量單位VC12/3/4VC12/3/4VC4VC4APS無無有有端到端保護(hù)有有無無保護(hù)時間<50ms<50ms30-200ms30-200ms①保護(hù)時間保護(hù)時間是衡量自愈網(wǎng)性能的一個重要指標(biāo)②端到端的保護(hù)復(fù)用段保護(hù)環(huán)工作在線路等級，其保護(hù)倒換是基于線路故障的等級，而非整個端到端連接全路由的性能積累，因此只能按一段一段地實現(xiàn)鏈路保護(hù)，而不可能有端到端的保護(hù)能力。2、子網(wǎng)連接保護(hù)（1）、子網(wǎng)連接概述在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的情況下，子網(wǎng)連接保護(hù)（SNCP）是唯一的可適用種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)且倒換速度快的業(yè)務(wù)保護(hù)方式。LO/HOSNCP是通道層保護(hù)，可用于不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中：網(wǎng)狀網(wǎng)及環(huán)網(wǎng)等。SNCP采用1＋1保護(hù)方式。業(yè)務(wù)在工作和保護(hù)子網(wǎng)連接上同傳送，當(dāng)工作子網(wǎng)連接失效或性能劣化到某一規(guī)定的水平時，在子網(wǎng)連接接收端根據(jù)優(yōu)選準(zhǔn)則選擇保護(hù)子網(wǎng)連接上的信號。倒換時一般采取單端切的方式，因而不需要協(xié)議保護(hù)倒換的原理：主機(jī)軟件根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通知交叉單元重新配置交叉矩陣數(shù)據(jù)，由交叉單元實現(xiàn)保護(hù)功能?？杀Ｗo(hù)信號級別：VC4/VC3/VC12保護(hù)倒換的時間：對于大量的SNCP業(yè)務(wù)，可采用分組的方式來解決，即將網(wǎng)絡(luò)中同源同宿同路由的業(yè)務(wù)在檢測時作為一個整體，稱為一個組，系統(tǒng)在檢測到其中的某一業(yè)務(wù)（稱為關(guān)鍵業(yè)務(wù)）產(chǎn)生倒換條件后，整個組的業(yè)務(wù)同時倒換。②相切環(huán)間業(yè)務(wù)：A,B,C結(jié)點組成SDH環(huán)一，C,D,E結(jié)點組成SDH環(huán)二。環(huán)一、環(huán)二為SNCP（MSP）環(huán)。結(jié)點A與D有業(yè)務(wù)。在下列某一種情況發(fā)生時，可對業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)。（a）A-B--C間斷纖；（b）A---C間斷纖；（c）C-E-D間斷纖；（d）C-D間斷纖；（e）a（或b)與c（或d)同時發(fā)生；③環(huán)形子網(wǎng)的支路跨接兩個STM-16環(huán)通過A、B兩網(wǎng)元之間的支路通道連接在一起。兩環(huán)中任何兩網(wǎng)元都可通過A、B之間的支路互通業(yè)務(wù)，且可選路由多，系統(tǒng)冗余度高。兩環(huán)間互通的業(yè)務(wù)都要經(jīng)過A、B兩網(wǎng)元間的低速支路傳輸，存在一個低速支路的速率瓶頸問題和安全保障問題ADMADMADMADMADMADMADMADMSTM-1/4STM-16STM-16AB⑥網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)A,B,C,D結(jié)點組成SDH環(huán)一，D,E,F,C結(jié)點組成一個半環(huán)。環(huán)一為SNCP。結(jié)點A與F有業(yè)務(wù)。在D（或C）點，可將DE（或CF）視為鏈在下列某一種情況發(fā)生時，可對業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)。（a）A-B-C間斷纖；（b）A-D-C間斷纖；（c）D-E-F間斷纖；（d）C-F間斷纖；（e）C或D站掉電；四、SDH網(wǎng)絡(luò)的整體層次結(jié)構(gòu)我國的SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為四個層面①長途一級干線網(wǎng)②二級干線網(wǎng)③中繼網(wǎng)④用戶接入網(wǎng)§6、SDH網(wǎng)同步網(wǎng)同步是數(shù)字網(wǎng)所特有的問題，實現(xiàn)網(wǎng)同步的目的是使網(wǎng)中各種節(jié)點的時鐘頻率和相位都限制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)，避免或減少由于數(shù)字傳輸系統(tǒng)中信息比特的溢出和取空，導(dǎo)致數(shù)字環(huán)的滑動損傷，并使數(shù)字交換機(jī)中產(chǎn)生的滑動限制在一定的范圍內(nèi)以保證通信質(zhì)量。一、網(wǎng)同步的基本方式（1）同步方式解決數(shù)字網(wǎng)同步有多種方法，但目前應(yīng)用較多的有兩種方法：偽同步、主從同步和相互同步方式。①主從同步主從同步是指網(wǎng)內(nèi)設(shè)一時鐘主局，配有高精度時鐘，網(wǎng)內(nèi)各局均受控于該主局（即跟蹤主局時鐘，以主局時鐘為定時基準(zhǔn)），并且逐級下控，直到網(wǎng)絡(luò)中的末端網(wǎng)元—終端局。我國數(shù)字同步網(wǎng)采用分級的主從同步方式主從同步方法：上一級網(wǎng)元的定時信號通過一定的路由---同步鏈路或附在線路信號上從線路傳輸?shù)较乱患壘W(wǎng)元。該級網(wǎng)元提取此時鐘信號，通過本身的鎖相振蕩器跟蹤鎖定此時鐘，并產(chǎn)生以此時鐘為基準(zhǔn)的本網(wǎng)元所用的本地時鐘信號，同時通過同步鏈路或通過傳輸線路（即將時鐘信息附在線路信號中傳輸）向下級網(wǎng)元傳輸，供其跟蹤、鎖定。主從同步方式的優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較好，組網(wǎng)靈活，適于樹形結(jié)構(gòu)和星形結(jié)構(gòu)，控制簡單，網(wǎng)絡(luò)的抗滑動性較好。主從同步方式的缺點：對基準(zhǔn)主時鐘和傳輸鏈路的故障較敏感，一旦基準(zhǔn)主時鐘發(fā)生故障會造成全網(wǎng)的問題。解決方法：基準(zhǔn)主時鐘應(yīng)采用多重備份以提高可靠性。為了增加主從同步系統(tǒng)的可靠性，可在網(wǎng)內(nèi)設(shè)一個副時鐘，采用等級主從控制方式。兩個時鐘均采用銫時鐘，在正常時主時鐘起網(wǎng)絡(luò)定時基準(zhǔn)作用，副時鐘亦以主時鐘的時鐘為基準(zhǔn)。當(dāng)主時鐘發(fā)生故障時，改由副時鐘給網(wǎng)絡(luò)提供定時基準(zhǔn)，當(dāng)主時鐘恢復(fù)后，再切換回由主時鐘提供網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)定時。中國電信采用的同步方式是分級主從同步方式，其中主時鐘在北京，副時鐘在武漢。ITU-T將時鐘分為四類：

①基準(zhǔn)主時鐘，滿足G.811規(guī)范。精度達(dá)1×10-11②轉(zhuǎn)接局從時鐘，滿足G.812-T規(guī)范。精度達(dá)5×10-9③端局從時鐘，滿足G.812-L規(guī)范。精度達(dá)1×10-7④SDH網(wǎng)元時鐘，滿足G.813規(guī)范。精度達(dá)4.6×10-6②相互同步方式這種方式在網(wǎng)中不設(shè)主時鐘，由網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的時鐘相互控制，最后都調(diào)整到一個穩(wěn)定的、統(tǒng)一的系統(tǒng)時鐘頻率上，從而實現(xiàn)全網(wǎng)的同步工作。全網(wǎng)時鐘頻率為各交換節(jié)點時鐘頻率的加權(quán)平均值，由于各個時鐘頻率的變化可以相互抵消，因此全網(wǎng)時鐘頻率的穩(wěn)定性比網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點時鐘的穩(wěn)定性更高。這種同步方式對同步分配鏈路的失效不甚敏感，適用于網(wǎng)孔形結(jié)構(gòu)。但是，其網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性不如主從同步方式，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率不確定且易受外界因素影響。相互同步方式③外基準(zhǔn)注入外基準(zhǔn)注入方式主要是在網(wǎng)絡(luò)上的重要節(jié)點起時鐘備份的作用，避免當(dāng)網(wǎng)絡(luò)重要結(jié)點主時鐘基準(zhǔn)丟失，而本身內(nèi)置時鐘的質(zhì)量又不夠高，以至大范圍影響網(wǎng)元正常工作的情況。外基準(zhǔn)注入方法一般是利用GPS，在網(wǎng)元重要節(jié)點局安裝GPS接收機(jī)，提供高精度定時，形成地區(qū)級基準(zhǔn)時鐘（LPR），該地區(qū)其它的下級網(wǎng)元在主時鐘基準(zhǔn)丟失后仍采用主從同步方式跟蹤這個GPS提供的基準(zhǔn)時鐘。二、主從同步網(wǎng)中從時鐘的工作模式①正常工作模式—跟蹤鎖定模式②保持模式③自由振蕩模式在正常工作模式下，傳到相應(yīng)局的各類時鐘的性能主要取決于同步傳輸鏈路的性能和定時提取電路的性能。在網(wǎng)元工作于保持模式或自由運(yùn)行模式時，網(wǎng)元所使用的各類時鐘的性能，主要取決于產(chǎn)生各類時鐘的時鐘源的性能（時鐘源位于不同的網(wǎng)元節(jié)點處），因此高級別的時鐘須采用高性能的時鐘源三、SDH的引入對網(wǎng)同步的要求SDH網(wǎng)的引入對網(wǎng)的同步提出了更高的要求。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)工作在正常模式時，各網(wǎng)元同步于一個基準(zhǔn)時鐘，網(wǎng)元節(jié)點時鐘間只存在相位差而不會出現(xiàn)頻率差，因此只會出現(xiàn)偶然的指針調(diào)整事件（網(wǎng)同步時，指針調(diào)整極少發(fā)生）。當(dāng)某網(wǎng)元節(jié)點丟失同步基準(zhǔn)時鐘而進(jìn)入保持模式或自由振蕩模式時，該網(wǎng)元節(jié)點本地時鐘與網(wǎng)絡(luò)時鐘將會出現(xiàn)頻率差，而導(dǎo)致指針連續(xù)調(diào)整，這時網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常傳輸仍能維持。四、SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)（1）局內(nèi)應(yīng)用局內(nèi)同步分配通常采用邏輯上的星形拓?fù)?，所有網(wǎng)絡(luò)單元時鐘都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的時鐘(BITS)獲取定時。由于TU指針調(diào)整引起的相位變化會影響時鐘的定時性能，因而通常不提倡采用在SDHTU內(nèi)傳送的一次群信號C2.048Mbit/s作為局間同步分配，而直接采用高比特率的STM-N信號傳送同步信息（2）局間同步一般采用類樹形拓?fù)?，使SDH網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點都能同步。低等級的時鐘只能接收更高等級或同一等級時鐘的定時，這樣可以避免形成定時信號的環(huán)路，造成同步的不穩(wěn)定。五、SDH網(wǎng)的同步方式（1）SDH網(wǎng)同步原則①同步時鐘傳送鏈不應(yīng)形成環(huán)路

②盡量減少定時傳遞鏈路的長度，避免由于鏈路太長影響傳輸?shù)臅r鐘信號的質(zhì)量

③從站時鐘要從高一級設(shè)備或至少由同一級設(shè)備獲得基準(zhǔn)

④應(yīng)從分散路由獲得主、備用時鐘基準(zhǔn)。以免當(dāng)主用時鐘傳遞鏈路中斷后，導(dǎo)致時鐘基準(zhǔn)丟失

⑤選擇可用性高和性能好的傳輸系統(tǒng)來傳遞時鐘基準(zhǔn)

231ADBCBits1Bits2（2）SDH網(wǎng)元時鐘源的種類線路時鐘源—從STM-N線路信號中提取同步時鐘。支路時鐘源—從PDH支路信號中提取同步時鐘。內(nèi)置時鐘源—從設(shè)備的內(nèi)部自由振蕩中提取。外部時鐘源—如Bits時鐘。（3）同步網(wǎng)定時基準(zhǔn)傳輸鏈路

節(jié)點時鐘之間經(jīng)N個SDH網(wǎng)絡(luò)單元互連，最長的基準(zhǔn)傳輸鏈路所包含的符合G.812建議的從時鐘數(shù)不超過K個，由于同步鏈路數(shù)的增加，同步分配過程的噪聲和溫度變化所引起的漂移都會使定時基準(zhǔn)信號的質(zhì)量逐漸惡化，一般取K=10，N=20。（４）同步分配網(wǎng)的可靠性為了提高同步網(wǎng)的可靠性，通常要求所有節(jié)點時鐘都至少可以從兩條同步路徑獲取定時。當(dāng)所選定的定時基準(zhǔn)丟失后，SDH設(shè)備應(yīng)能自動地倒換至另一定時基準(zhǔn)輸入。當(dāng)所有輸入定時基準(zhǔn)都丟失時可利用時鐘的保持模式在一段有限的時間內(nèi)維持足夠的定時精度不致使業(yè)務(wù)受損。六、S1字節(jié)和SDH網(wǎng)絡(luò)時鐘保護(hù)倒換原理NE1NE6NE5NE4NE3NE2BITSBITS網(wǎng)絡(luò)示意圖復(fù)用段中的S1字節(jié)，用來傳遞時鐘源的質(zhì)量信息BITS時鐘信號通過網(wǎng)元1和網(wǎng)元4的外時鐘接入口接入。這兩個外接BITS時鐘，互為主備，滿足G.812本地時鐘基準(zhǔn)源質(zhì)量要求

S1（b5-b8〕S1字節(jié)SDH同步質(zhì)量等級描述00000x00同步質(zhì)量不可知（現(xiàn)有同步網(wǎng)）00010x01預(yù)留00100x02G.811時鐘信號00110x03預(yù)留01000x04G.812轉(zhuǎn)接局時鐘信號01010x04預(yù)留01100x06預(yù)留01110x07預(yù)留10000x08G.812本地局時鐘信號10010x09預(yù)留10100x0A預(yù)留10110x0B同步設(shè)備定時源（SETS）信號11000x0C預(yù)留11010x0D預(yù)留11100x0E預(yù)留11110x0F不應(yīng)用作同步WE為避免由于一條時鐘同步路徑的中斷，導(dǎo)致整個同步網(wǎng)的失步，要求同步時鐘具有自動保護(hù)倒換功能。也就是說，當(dāng)一個網(wǎng)元所跟蹤的某路同步時鐘基準(zhǔn)源發(fā)生丟失的時候，要求它能自動地倒換到另一路時鐘基準(zhǔn)源上。而此路時鐘基準(zhǔn)源，可能與網(wǎng)元先前跟蹤的時鐘基準(zhǔn)源是同一個時鐘源，也可能是另一個質(zhì)量稍差的時鐘源。網(wǎng)元同步源時鐘源級別NE1外部時鐘源外部時鐘源、西向時鐘源、東向時鐘源、內(nèi)置