SDH保护环技术

本设计对SDH自愈环及其在光接入网中的应用做了简明 扼要的探讨和分析 并结合 目前SDH技术发展状况及接入网的市场趋势 阐述了通过SDH自愈环组网的观点 在这个 主导思想下 针对性的设计了南昌市本地光接入网的组网方案 本设计首先介绍了SDH自愈环的结构 从理论上对其有了了解 在此基础上进行进一 步的分析及相关的技术和应用探讨 确定各种结构的应用范围 最后 根据具体应用设计 的流程 给出南昌市本地光接入网的组网方案 其中包括 可行性研究 网络系统 软件 设置 概预算 包括配置 等 全文较为系统 全面的剖析了SDH自愈环及其应用 有一 定的指导意义 第一章SDH自愈环 自愈环是能提供冗余的带宽和冗余的网络设备 使得网上因网络失效而受影响的业务 能够自动恢复的环网络 SDH最大的优点是网络性和自愈 它的线性应用并不能将它的这 些特性充分发挥出来 因此在绝大多数情况下SDH设备组成环形网 将涉及通信的所有节 点串联起来 并首尾相连 没有任何开放节点 在SDH环形网中每个节点由分插复用器 ADM 构成 具有分插功能 环形网结构中除使用ADM外 也可使用数字交叉连接设备 DXC DigitalCrossConnect 第一节SDH自愈环结构及分析 1 1 1自愈环结构介绍 SDH自愈环结构可以划分为两大类 即通道保护环和复用段保护环 对于通道保护环 业务量的保护是以通道为基础的 倒换与否按离开环的个别通道信号质量的优劣来决定 通常利用简单的通道告警指示AIS信号来决定是否应进行倒换 而对于复用段倒换环 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 两者的重要区别 前者往往使用专用保护 即正常情况下保护段也在传业务信号 保护时隙为整个环专用 后者往往使用公用保护 即正常情况下保护段是空闲的 保护时 隙由每对节点共享 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 可以将自愈环分为单向环和双向环 单向环中所有业务信号按同一方向在环中传输 而双向 环中 进入环的支路信号按一个方向传输 由该支路信号分路的节点返回的信号按相反方 向传输 按照一对节点间所用光纤的最小数量来区分 还可以划分为二纤环和四纤环 按照上述各种不同的分类方法可以区分出多种不同的自愈环结构 参见表1 1 1 通 常 通道倒换环主要工作在单向二纤方式 近来双向二纤方式也开始应用 并在某些方面 显示了一定的优点 而复用段倒换环既可以工作在单向方式 又可以工作在双向方式 既 可以是二纤方式 又可以是四纤方式 实用化的结构主要是双向方式 表1 1 1 SDH自愈环结构分类 1 4种典型的自愈环结构 双纤单向通道倒换环 双纤单向复用段倒换环 双纤双向复用段倒 换环和四纤双向复用段倒换环 1 双纤单向通道保护环 双纤单向通道倒换环使用 首端桥接 末端倒换 1 1保护方式 结构 工作信号和保护 信号分别由顺时针方向的 号光纤 工作光纤 和逆时针方向的 号光纤 保护光纤 所 携带 工作原理如图2所示 其中节点A为交换局LE侧的光线路终端OLT 节点B C D为环上 光网络单元ONU 在正常情况下 A节点进入环以节点C为目的地的支路信号 AC 同时馈入 工作光纤和保护光纤 工作光纤和保护光纤分别按顺时针和逆时针方向将同样的支路信号送 至节点C 分路节点C将同时收到的两方向支路信号 按照信号质量的优劣决定选哪一路作为 分路信号 通常 以工作光纤送来的信号为主信号 同理 从节点C返回节点A的支路信号 CA 按上述同样方法两方向送至节点A 当BC节点间光缆被切断时 节点C检测到信号丢失信号 LOS lossopticalsignal 或AIS信 号 于是在其所有以顺时针方向穿过自身的支路信道中插入通道AIS信号 此时 节点A到节 点C和D的业务信号均按通道选优准则实现倒换 双纤单向通道保护环原理示意图 在此有必要讨论一下双纤双向通道倒换环 因为该结构在光接入中应用也较普遍 双纤双向通道倒换环采用1 1保护方式 只是进出各节点的工作信号方向相反 其主要 2 优点是在无保护环或链形应用场合下具有通道再用功能 从而使总的分插业务量增加 原理及保护如图3所示 S1和P1表示节点A到节点B C D的工作信号和保护信号 S2和P2表示 节点B C D返回到节点A的工作信号和保护信号 双纤双向通道保护环原理示意图 2 二纤单向复用段倒换环 二纤单向复用段倒换环如图5 3所示 环中每个节点在支路信号分插功能之前的每一 高速线路上均有一个保护倒换开关 正常情况如下图 a 所示 信息仅在S纤上传送 例 如 节点A发向节点C的信号是从A经S纤按顺时针方向传送到C的 而节点C发向节点A的 信号是从C经S纤按顺时针方向传送到A的 各节点仅从来自S纤的高速信号中分插低速信号 保护纤P是空闲的 单向性在这里看得更加清楚 当B C节点间的两根光纤都被切断时 B C节点靠近故障侧的倒换开关利用APS协议 执行环回功能 将高速信号倒换到P纤上 如下图 b 所示 于是 在B节点由S纤来的信号 经过保护倒换开关从P光纤返回 沿逆时针方向穿过A D两节点到达C节点 并经过C节点 的倒换开关回到S纤上分路出来 C到A的信号传送路径不变 故障排除后 倒换开关返回 到图 a 所示状态 3 四纤双向复用段倒换环 双向环通常工作在复用段倒换方式 可以是四纤方式 也可以是二纤方式 四纤双向 复用段倒换环有两根业务光纤 一发一收 和两根保护光纤 一发一收 其中业务光纤S1形成 顺时针业务信号环 业务光纤S2形成一逆时针业务信号环 而保护光纤P1和P2分别形成与 S1和S2反方向的两个保护信号环 在每根光纤上都有一个倒换开关作保护倒换用 如下图 3 所示 正常情况下 A节点到C节点的信号顺时针沿S1纤送到C点 而C节点到A节点的信号 从C节点入环后逆时针沿S2纤传回A节点 保护光纤P1和P2是空闲的 当BC节点间的光缆中断时 利用APS协议 B和C节点中各有两个倒换开关执行环回功 能 从而得以维持环的连续性 如上图 b 所示 在节点B 光纤S1和n沟通 光纤S2和P2 沟通 C节点也完成类似功能 其它节点确保光纤P1和P2上传的业务信号在本节点完成正 常的桥接功能 故障排除后 倒换开关复原 在四纤环中 仅仅节点失效和光缆中断才需要利用环回方式进行保护 而设备或单纤 故障可以利用传统的复用段保护倒换方式 并具有抗多点失效的能力 4 二纤双向复用段倒换环 二纤双向复用段倒换环如图5 5所示 在二纤双向环中 每个传输方向用一条光纤 正常时 对同一节点而言 发送的信号经一根光纤沿一个方向 如S1 送出 接收的信号则 经另一根光纤 如S2 沿另一个方向送来 但是每根光纤上只将一半的容量分配给业务通路 另一半容量分配给保护通路 如S1纤一半容量传业务 一半容量留着保护S2上的业务 故 此纤称为S1 P2纤 同样道理另一根纤称为S2 P1纤 以上图中A C两节点间的传输为例 正常时 如图5 5 a 所示 从节点A进环以节点 C为目的地的业务信号沿S1 P2纤按顺时针方向传输 到达C节点分路出来 从节点C 4 进环以节点A为目的地的业务信号则沿着S2 P1纤按逆时针方向传输 到达节点A后 分路出来 实现A C间双向通信 每根纤的保护时隙均空闲 当B C节点之间的两纤断裂时 B C两节点靠近中断侧的倒换开关利用APS协议执行 环回 将S1 P2纤和S2 P1纤桥接 如上图所示 A节点送给C节点的业务从A节点进环后 沿着S1 P2纤到达B节点后 B节点利用时隙交换技术 将SlW2纤上的业务时隙转移到 S2 P1纤上预留的保护时隙 经S2 P1纤沿逆时针方向传送到C节点 经桥接开关后分路 出来 在C节点将从本节点进环沿S2 P1光纤送出的业务信号时隙移到S1 P2光纤的保护 时隙 沿S1 P2光纤传送到A节点 当故障排除后 倒换开关将返回其原来位詈 1 1 2自愈环结构分析 针对上述自愈环结构的特性 特列下表进行分析比较 第二节SDH自愈环设计方法的探讨 在做该设计前应先了解整个工程的基本情况 主要包括 各站的站电源 24V 48V 还是 60V 主信道光接口 群路光接口 传输率是多少 各站的应用模式是ADM 还是REG 传输距离短 中还是长 支路接口是PDH接口 还是SDH接口 接口的速率等 级是多少 对PDH的2Mbit s接口 还要清楚其接口是75 还是120 是否采用单元板 保护 对SDH 155 Mbit s接口要分清是电接口 还是光接口 是否采用外时钟 接口是 75 还是120 除此之外 还必须清楚 网上节点数量 整个网上的业务分配 是集中型业务还是均 匀型业务 用户对保护倒换是否有明确要求等 各种自愈环根据其不同的特点 可设计不同的网络应用 通常对于接入网部分 由于 处于网络的边界处 业务容量要求低 而且大部分业务量汇集在一个节点 端局 上 根 据特性分析比较表可知通道倒换环十分适合 并且通道倒换环还有一个优点 即可以有选 择地决定某些通道保护 某些不保护 这样在实际网络中 由于往往有其他保护方式 诸 如业务量路由分摊或DXC恢复 需要1 1保护的通道量并不很大 此时通道保护环就比较 经济了 而当局间通信各节点之间均有较大业务量 而且节点需要较大的业务量分插能力 时 具有较大业务量的双向复用段倒换环非常合适 至于究竟是二纤方式 还是四纤方式 则应根据容量要求和经济性考虑综合比较 一般来说 业务量不大时 二纤复用段倒换环 比较经济 5 否则四纤复用段倒换环更经济 这点从分析表中看得很清楚 但四纤复用段倒换环采 用的光纤芯数较多 初期投资较大 在实际网络应用中不是很多 第二章 SDH自愈环的实际应用 第一节SDH自愈环在光接入网中的可行性研究 2 1 1 SDH自愈环可行性分析 SDH已经在核心网牢牢地站住了脚 目前的市场 带宽需求和技术都已显示有必要把 SDH的技术上的巨大优势带进接入网领域 使SDH的功能和接口尽可能靠近用户 在光接 入网中应用SDH的主要优势在于 对于要求高可靠 高质量业务的大企事业用户 SDH可以提供理想的网络性能和业务 对靠性 此时可以直接用SDH系统以点到点或环形拓扑形式与用户相连 可以增加传输带 宽 改进网管能力 简化维护工作 降低运行维护成本 SDH的固有灵活性使网络运营者可以更快更有效地提供用户所需的长期和短期业务以 及满足组网需要 而发展极其迅速的蜂窝通信系统采用SDH系统尤其适合 它可以迅速灵 活地提供所需的2Mbit s透明通道 当然 考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性 适用于接入网的SDH 设备必须是高度紧凑 低功耗和低成本的新型系统 目前已有若干厂家研制出专用于接入 网的SDH设备 其应用市场前景看好 目前 对于需要带宽大于34Mbit s的大企事业用户 直接将 SDH分插复用器 ADM 设置在用户处用STM 1通道与STMN服务节点相连 已证明是一种经济可行的 方法 这种连接既可以是点对点的方式 也可以通过环结构 对于带宽要求远小于 34Mbit s的情况 则采用更低速率的复用器或共享ADM 分插复用器 的方式更经济有 效 对于多数普通企事业用户 设在路边 DP点 的终端复用器可以用来为大量用户提供 2Mbit s为基本单元的带宽 需要小于2Mbit s带宽业务的用户可以靠业务复用器或后接 PON来解决 为了更充分地利用SDH的优势 需要将SDH进一步扩展至低带宽用户 特别是无线用 户 提供64kbit s等级的灵活性并能综合进现有和新的业务传送千台 使用STM 0子速率 连接对于小带宽用户是一种经济有效的方案 同时还能保持全部SDH管理能力和功能 目 前ITU T第15研究组已开发了一个新的建议G 708 它规定了两种接口 即传送TUG 2的接 口sSTM 2n和传送TU 12的接口sSTM 1k 对于大企事业用户 由于带宽需求大 可以考虑直接用STM N环形结构将其互联起 来 然而 对个带宽要求很高的某些大企事业单位可能不愿受环形带宽的限制 他们更喜 欢点对点的连接方式 此外 将ADM直接放在用户所在地还存在一个信息安全的问题 对 于带宽要求不太高的企事业用户 首先连至路边的ADM再经环形结构互连可能更适宜 ADM是体现SDH特色的重要设备 利用ADM可组成链路 适于在沿线节点有上