试论SDH在农话传输网中的应用与实现.doc

第一章 光纤的基本原理光纤是传输信息的主要介质，因此必须要对光纤的结构与分类、光纤的导光原理以及光纤的有关特性有所了解。第一节 光纤结构和分类一、光纤的结构光纤有不同的结构形式。目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心玻璃体，外层玻璃的折射率比内层稍低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1,直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2,直径为2b。它的基本结构形式如图11所示。 2b 纤芯n1 2a 包层n2 图11 光纤的基本结构二、光纤的种类虽然光纤的基本结构形式如图11所示，但是按照折射率分布、传输模式多少、材料成分等的不同，光纤可分为很多种类，下面将有代表性的几种，简单介绍一下。（一） 按照折射率分布来分 一般可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤两种。如果纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤，称为阶跃型光纤，又可称为均匀光纤。它的结构如图12（a）所示。如果纤芯折射率n1，随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤。它的结构如图12（b）所示。（二） 按照传输模式的多少来分所谓模式，实质上是电磁场的一种场型结构分布形式。模式不同，其场型结构不同。根据光纤中传输模式的数量，可分为单模光纤和多模光纤。 2b 2a 图12 光纤的折射率剖面分布 n1 n2 n(r) n1 n2 n(r) n1(r)n2 O a b r O a b r (a)均匀光纤的折射率剖面分布 （b）非均匀光纤的折射率剖面分布 1、单模光纤光纤中只传输单一模式时，叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较小，约为410 um，通常，纤芯中折射率的分布认为是均匀分布的。由于单模光纤只传输基模，从而完全避免了模式色散，使传输带宽大大加宽。因此，它适用于在大容量、长距离的光纤通信。2、 多模光纤在一定的工作波长下，可以传输多种模式的介质波导，称为多模光纤。其纤芯可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布。多模光纤的纤芯直径约为50 um，由于模色散的存在使多模光纤的带宽变窄，但其制造、耦合、连接都比单模光纤容易。（三）按光纤的材料来分1、 石英光纤 这种光纤的纤芯和包层是由高纯度的SiO2掺有适当的杂质制成。这种光纤的损耗低，强度和可靠性较高，目前应用最为广泛。2、 石英芯、塑料包层光纤 这种光纤的芯子是用石英制成，包层采用硅树脂。3、 成分玻璃纤维 一般用钠玻璃掺有适当杂质制成。4、 塑料光纤 这种光纤的芯子和包层都由塑料制成。目前，在光纤通信中主要使用石英光纤。因此，对于石英系的阶跃型光纤和渐变型光纤，采用射线法分析它们的导波模式及特性。第二节 光纤的传输原理与特性当媒质的几何尺寸远大于光波波长时，光可以用一条表示光的传播方向的几何线来代表，这条几何线就称为光射线。用光射线来研究光传播特性的方法，称为射线法。这一节将采用射线法分析光波传输的基本规律，并对光纤中的导光机理进行简单分析。一、均匀平面波的一般概念所谓均匀平面波，就是指在与传播方向垂直的无限大平面的每个点上，电场强度E的幅度相等、相位及方向相同；磁场强度H的幅度也相等、相位及方向也相同。用直角坐标系把以上含义画出图来，即如图13所示。 X E 图13沿正Z轴传播的均匀均匀平面波 H Z Y 如果均匀平面波是在均匀理想介质中传播，其特性可概括为以下几点：1、平面波的电场、磁场互相垂直，都位于与传播方向垂直的平面上而无纵向分量，因此称它为横电磁波（TEM波）。2、 匀平面波在同一等相位面上电场的幅度相等；磁场的幅度也相等；3、 面波的传播方向垂直于电磁场所在的平面，传播速度为V=1/u。如果平面波是在折射指数为n的无限大的介质中传播，其传播速度为V=c/n；如果是在空气中传播，由于真空中的折射指数n0=1,则其传播速度即为光速V=C=3108m/s。4、 匀平面波在某一种无限大的介质中传播时，在单位长度上相位变化了多少，用相位常数k来表示。从电磁场理论中得知k=(2/0)n,如令k0=2/0平面波在真空中的相位常数，则平面波在某一种介质中的相位常数，应为真空中的相位常数与这种介质折射指数的乘积。为k= k0n。5、 于理想介质没有损耗，因此在传播中，电场强度和磁场强度的幅度不随距离Z而变化。在这个问题里，主要讨论阶跃型光纤的导光机理。射线法是将光波看成一条条几何射线，用光射线理论分析光纤的传输特性。二、所谓阶跃型光纤，即是指纤芯中的折射率分布是均匀的，是一个不随半径而变化的常数。如设纤芯中折射率为n1，包层的折射率为n2,为了能出现全反射，要求n1 n2。1、阶跃型光纤中的光射线 在光纤中可存在如下不同形式的光射线：子午线和斜射线。a)子午线过纤芯的轴线00可做很多平面，这些平面称为子午面。子午面上和轴线相交的光射线，就称为子午射线，简称为子午线。可以看出，这种子午线是平面折线，它在端面上的投影，是一条直线。光纤的一个纵剖面，一条光射线射到光纤端面的中心，它和端面法线之间的夹角即是入射角，光线从空气（折射率为n0）射向光纤端面时，遇到了两种不同介质的交界面，即发生折射。由于n00时,才可能发生全反射。由于n0=1，则sinn12-n22，因此，只要能满足上式的射线，均可以在纤芯中形成导波。b)斜射线这种射线不在一个平面里，是不经过光纤轴线的空间折线。2、 跃型光纤中主要特性参数的定义a)相对折射指数差光纤的纤芯和包层是采用相同的基础材料SiO2，然后各掺入不同的杂质，使得纤芯中的折射指数n1略高于包层中的折射指数n2，它们的差极小。n1和n2差的大小直接影响着光纤的性能。在光纤的分析中，常使用相对折射指数差这样一个物理量来表示它们相差的程度，并用字母表示。= （n12-n22）/2 n12，当n1与 n2差别极小时，这种光纤称为弱导波光纤，其相对折射指数差可近似表示为（n1-n2）/ n1。b)数值孔径NA由上面分析可知，并不是由光源射出的全部光射线都能在纤芯中形成导波，只有满足条件的子午线才可以在纤芯中形成导波。表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA表示。数值孔径越在表示光纤捕捉射线的能力越强。2、 阶跃型光纤的导光机理由以上分析可以得出结论：阶跃型光纤是靠全反射原理将光波限制在纤芯中向前传播。只有满足全反射条件的光射线才可在纤芯中形成 导波。而这些光射线射入光纤端面的角度必须是在最大射入角以内。第二章 接口规范一、光接口分类SDH物理层主要是光接口，也可以是电接口。传统的PDH系统是一个自封闭系统，光接口是厂家专用的，不同厂家光接口不能混用。而SDH系统是一开放系统，任何厂家的任何网元都应能在光路上互通，即具备横向兼容性。为此，SDH网元接口需要有完整而严格的规范。在原理上，SDH信号既可以用电方式传输，又可以用光方式传输。然而，采用电气方式来传输高速SDH信号有很大的局限性，一般限于短距离和较低速率的传输，而采用光纤作传输手段可以适应从低速到高速，从短距离到长距离等十分广泛的应用场合。为了简化横向兼容系统的开发，可以将众多的应用场合按传输距离和所用技术归纳为三种最基本的应用场合，即局内通信、短距离局间通信和长距离局间通信。这样，只需要对这三种应用场合规范三套光接口参数即可。再考虑采用电缆作传输媒质的应用场合，则一共有四类不同的应用场合。为了便于应用，将上述三种采用光纤的应用场合分别用不同代码来表示。第一个字母表示应用场合：用字母表示局内通信，表示短距离通信，表示长距离局间通信。字母后面的第一位数字表示的等级，例如数字就表示等级。第二位数字表示工作作窗口和所用光纤类型：空白或表示标称工作波长为nm,所用光纤为光纤。表示标称要作波长为，所用光纤为和光纤表示标称要作波长为，所用光纤为光纤。下面分别就上述四种不同的应用场合作简要介绍。（一） 长距离局间通信（光接口）一般指局间再生段距离为km以上的场合，即长途通信。此时既可以工作于nm窗口，又可以工作于nm窗口。若工作于nm窗口，则只使用光纤。若工作于nm窗口，则、和光纤均可使用。一般光纤主要用于海底光缆通信或那些需要超长再生段距离的场合。所用光源可以为高功率多纵模激光器（），也可以是单纵模激光器（），取决于工作波长、速率、所用光纤类型等因素。（二） 短距离局间通信一般指局间再生段距离为15km左右的场合,主要适用市内局间通信和用户接入网环境。工作波长区可以是1310nm窗口，也可以是1550nm窗口。但由于传输距离较近，从经济角度出发，建议两个窗口都只用G光纤。所用用光源可以是，也可以是低功率。（三） 局内通信（光接口）一般传输距离为几百米，最多不超过2km。传统的局内设备之间的互连由电缆担任。由于电缆的传输衰减随频率的升高而迅速增加，因而随着传输速率的增加，传输距离越来越短，已不能适应使用要求。光纤的传输衰减基本与频率无关，而且衰减值很低，可以大大延伸传输距离。此外，采用光纤作局内通信还可以基本免除电磁干扰，避免地电位差造成的问题。由于传输距离不超过km，系统只需工作在nm窗口，并采用光纤即可。所用光源要求不高，低功率或发光二极管（）均可适用。（四） 电接口电接口只适用等级，所用传输媒质为同轴电缆，此时网络单元之间的最大传输距离为m。对于更高的速率，由于技术经济原因，不再提供电接口。下表21总结了上述三种采用光纤的光接口分类、应用代码、光纤类型和典型传输距离。表21光接口分类应用局内通信局间通信短距离长距离光源标称波长光纤类型传输距离（km）等级需要格外注意，上表中的距离只是目标性距离，用于分类目的，并非实际能达到的指标距离实际工程距离必须按照有关公式计算。第三章 SDH的基本原理第一节 SDH介绍一、 SDH体系和结构 A、SDH复用结构 B、体系单元容器Cn(n=1-4)：STM信号的基本单元，用来装载G.702规定的传输速率的信号。 虚容器VC-n(n=1,2,3,4): 由容器加上附加的通道开销（POH）组成，通道开销提供端到端通道控制和监视信息。 支路单元TU-n(n=1,2,3)：由一个虚容器加上一个支路单元指针组成。TU内的VC的位置是不固定的，而TU指针位置相对于复用结构下一步（即TUG）是固定的，指针用来指示VC的起始位置。 支路单元组TUG：由一组相同的TU组成。 管理单元AU-n(n=3,4)：由一个VC加上一个AU指针组成。AU指针的相位定位相对于整个STM-1帧来说是固定的，指针指示了VC的位置。 同步传送模块：第一级（STM-1）：SDH的基本单元，它由净负荷（由AU组成）及附加字节组成的段开销（SOH）构成。段开销允许控制信息通过两相邻的同步网元。 同步传送模块：第N级（STM-N）：由低级STM信号用字节间插的方式组成。二、SDH网络的开销 一个完整的SDH支路传输通道由三个逻辑区段组成：通道、复用段和再生段。在SDH信号帧内每个区段有其相应的开销。 -通道开销 -复用段开销 -再生段开销 每种开销为SDH信号传越相应的区段时提供支持和维护信号。 三、STM-1帧结构 第二节 SDH的网络拓扑结构一、基本物理拓扑网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。网络拓扑的概念于SDH网的应用十分重要，特别是网络的效能、可靠性和经济性在很大程度上与具体物理拓扑有关。当通信汉涉及两个点时，即为点到点拓扑，常规PDH系统和初期应用的SDH系统都是基于这种物理拓扑的。除了这种简单情况外，网络的基本物理学拓扑有5种类型，如图31所示。1、线形当涉及通信的所有点串联起来，并使首末两个点开放时就形成了所谓线性拓扑。在这种拓扑结构中，为了使两个基本点非相邻点之间完成连接，其间的所有点都应完成连接功能。例如在两个终端复用器（TM）中间拉入若干分插复用器（ADM）就是典型的线形拓扑的应用，也是SDH早期应用的比较经济的网络拓扑形式。2、星形（枢纽形）当涉及通信的所有点中有一个特殊的点与其余所有点直接相连，而其余点之间互相不能直接相连时，就形成了所谓星形拓扑，又称枢纽拓扑。在这种拓扑结构中，除了特殊点外的任意两点间的连接都是通过特殊点进行的，特殊点为经过的信息流进行选路由并完成连接功能。这种网络拓扑可以将枢纽站（即特殊点）的多个光纤终端统一成一个，并具有综合的带宽管理灵活性，使投资和运营成本得到很大节省，但存在特殊点的潜在瓶颈问题和失效问题。3、树形将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就形成了树形拓扑，树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。这种拓扑结构适合于广播式业务，但存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，也不适于提供双向通信业务。4、环形 当涉及的所有点串联起来，而且首尾相连。没有任何点开放时，就形成了环形网。将线形结构的两个首尾开放点相连就变成了环形网。在环形网中，为了完成两个非相邻点之间的连接，这两点之间的所有点都应完成连接功能。这种网络拓扑的最大优点是具有很高的生存性，这对现代大容量光纤网络是至关重要的，因而环形网在SDH网中受到特殊的重视。5、 网孔形当涉及通信的许多点直接互边时就形成了网孔形拓扑，如果所有的点都直接互边时则称为理想的网孔形。在非理想的网孔形拓扑中，没有直接相连的两个点之间需要经由其他点的连接功能才能实现连接。网孔形结构不受节点瓶颈问题和失效问题的影响，两点间有多种路由可选，可靠性很高，但结构复杂、成本较高、适合于那些业务量很大的是区。综上所述，所有这些拓扑结构都不得各有特点，在网中都有可能获得不同程度的应用。网络拓扑的选择应考虑众多因素，如网络应有高生存性、网络配置应当容易、网络结构应当适于新业务的引进等。实际网络不同部分适用的拓扑结构也有所不同，例如本地网（即接入网或用户网）中，环形和星形拓扑结构比较适宜，有时也可用线形拓扑。在市内局间中继网中可能环形和线形拓扑比较有利，而长途网可能需要网孔形拓扑。实际需要可根据具体情况具体分析论证。(a) 线形 (b)星形 (b) 树形 (d)环形(e)网孔形 图31 网络拓扑结构图第三节 SDH在传输网方面具有的优势及发展方向SDH技术在20世纪80年代末出现，最初是以PSTN配套网的形式存在的，在传输容量、传输距离、网络保护和业务生存等方面具有显著的优势，获得了广泛应用。随着Internet的高速发展和宽带城域网的兴起，话音、数据和图像等业务的传输需求不断增长，传统的SDH网络开始从纯粹的配套传输网逐渐向全业务核心基础网络发展。与此同时，SDH技术本身也在不断地自我完善，市场需求和技术进步两项因素共同推动着SDH逐步演进成为一种新的设备形态，这种新形态的设备具有高集成度、全业务接入和智能化等特征。 随着ASIC技术的成熟，芯片集成度显著提高，背板总线速率由19M/38M（TTL）、77M（GTL+）、622M（LVDS）到2.5G（CML），不断更新换代。设备集成度也日益提高，具有超大容量、高密度端口和高速率接口的设备获得了广泛应用，以MADM特性为代表的新一代SDH设备在组网、业务调度、高密度高速率业务接入等方面的优势得到了广泛认可，并逐步融合到网络中，构建新的网络模式。作为基础传输网络，稳定性和安全性必须重点考虑。新一代SDH除了具备传统的2F/4F MSP、PP、SNCP、DNI、线性1+1/1:N等保护方式之外，还具有各种专项保护方式，其中网络级保护包括共享光纤虚拟路径保护、ET-Ring、RPR、VP-Ring等。受到市场需求、竞争和技术的驱动，新一代SDH设备形态开始向着两极化的方向发展： 1、边缘和接入层设备向集成化、盒式化、高速率、全业务和高性价比的方向发展，设备速率涵盖155M、622M、2.5G，接入业务种类包括SDH、PDH、以太网（FE/GE）、ATM、N64K、数字视频等。 2、核心层设备向着超大容量交叉/调度、高密度、高速率接入端口、弹性扩展能力和智能化方向发展。随着新一代SDH设备形态的演进，以此为基础构建的光传输网，也在向新的网络模式发展。 新的网络模式的主要特点体现在以下几个方面： 1、传输网接口丰富化，承载业务多样化 传输网具备前、后向业务兼容的能力，既能提供低速与窄带业务的接入和处理功能，又能适应第三代移动通信业务、数字视频等新兴业务对高速接口和传输带宽的需求。传输网承载的业务多样化，不仅能够以优秀的性价比来实现传统话音业务的传输，并且还能够有效地解决数据业务的传输，在保证业务透明性的同时提升传输效率，实现带宽统计复用。随着传输设备数据特性的进一步完善，目前已经能够实现以面向连接为标志的业务疏导方式，网络的柔性化特征更加明显。 2、传输网由承载网向核心基础网发展 光网络首先是做为业务承载网而存在的，但随着设备集成度的提高和部分数据设备功能的融合，逐步向核心基础网演进。这种演进主要体现在两个方面：网络的演进始于接入侧，体现为边缘传输网与接入网统一，接入层面的传输网不仅完成传输功能，同时还可完成多业务的接入和处理，使网络结构逐步扁平化；业务的演进则从专线业务开始，可有效融合多种技术手段的专线网，包括TDM、ATM、IP和传统的DDN网络，在提供优越的QoS性能、端到端的业务配置以及业务的绝对安全性等方面具有独特的优势。 3、传输网的发展趋于平台化 业务的发展必然导致网络变得庞大复杂，多类型的业务需求导致网络设备重叠建设，维护复杂、安全性降低。因此，建立一个统一的传输平台非常必要：为整个网络提供支撑，简化网络维护并提供安全保证，提高网络的覆盖能力，快速提供业务，满足行业竞争和快速开展业务的需要；统一规划和调度网络，满足网络的扩展需要；综合考虑传输层的稳定性和业务接入层的变化需求，满足业务发展的需要；统一管理，满足网络的可运营、可维护需要。 4、传输网有内部优化的需求 由于传输网的建设与业务网不同步，导致传输网多层叠加。网络的优化和调整是目前面临的主要问题，需要将刚性的传输网柔化成为一个结构清晰、业务调度方便的传输网。 5、传输网向智能化发展 目前的静态网络存在着诸多问题，如带宽利用率低、业务建立/释放慢、网络存量不清晰等。通过网络的智能化演进，可以实现网络拓扑自动发现、带宽端到端配置、带宽动态申请/释放、Mesh网灵活高效保护等功能。具备MADM、MSTP特性的SDH设备，能够更有效地构筑全业务光传输网，并随着设备功能特征的逐步完善，更好地服务于这种网络的发展模式。第四章 SDH农话网中的设计实现第一节 农话传输网的规划设计一、数字同步网总是自上而下、由高至低地分步建设，按照我国数字同步网的组织规划原则，可简单地概括为总体规划、分层建设和分步实施，国家骨干网以一级基准钟为主、省内骨干网以二级节点从钟为主、本地同步以三级节点从钟为主，最终达到覆盖每个端局的建设目标。 1、 组网方案考虑本地网现状，本地同步网宜以主从同步作为主要组网方式。按照漂移分配估算，自基准钟到末端局的极长定时链路最多可以串连7个BITS时钟，其中二级节点从钟23个，三级节点从钟34个，所以本地同步网的时钟等级以三级钟为主。 对于时间同步需求，完全可以利用同步网一并解决，BITS不但可以配置GPS获得TOD信息，也能通过组网传送TOD信息，显然需求精度不同，方案就会不同，投资也会迥然不同，因此最经济实惠的全网TOD解决方案是不同方式方法的组合应用。 2、时钟选择 通常端局/普通汇接局配置三级节点从钟，在网络地位重要、提供重要业务、汇接通信设备众多的汇接局配置二级节点从钟。我国不提倡大规模滥用GPS，但合理和有效的利用是应该的。GPS的应用主要有两种场合：（1）BITS的外基准源仅有一路时；（2）需要将BITS作为一级时间服务器时。由于本地网内所有局点的地理位置十分集中，因此GPS以备用为主，而不应该分割出更多同步区。 3、链路选择 考虑到本地固定网的现状，应发挥PDH的组网优势，以PDH为主，以SDH传送定时为辅。另外，理想的情况是本地数字同步网建有两个互为备份的同等级时钟源，作为本地同步网的最高时钟基准，为下游BITS提供地面参考，确保数字同步网的可靠性。4、组网目标 实现数字同步网高精度、高稳定、高可靠的建网目标，具备功能灵活和使用方便的维护要求。二、组建本地网时应该考虑的问题1、网络业务容量环形网的业务容量指环形网能够携带的最大信号。容量对于二纤单向通道倒换环，由于进入环中的所有支路信号都要经两个方向传向接收分路节点，相当于要通过整个环传输，因而环的业务业务容量等于所有进入环的业务的总和，即等于节点处ADM的系统容量STMN。二纤单向复用段倒换环的结论相同。二纤双向复用段倒换环只能利用一半的时隙，因此环的最大业务容量K/2STMN。实际业务容量与业务量分布密切相关，上述结论只适用于相邻业务量分布（即业务量主要分布在相邻节点之间）。对于比较均匀的分布型业务量，二纤环的业务容量仅能增加1.51.9倍。对于集中型业务量分布，则无任何增加。2、 成本/容量一般说，在综合考虑业务容量因素后，成本/容量、网络设计方法、节点数和实际业务理量需求模型有关。当业务量需求模型为集中型时，单向环比双向环经济；当业务量需求模型为分布型时，则与节点数有关。当节点数很少时，单向环比双向环经济，但通常双向复用段倒换环更经济。3、多厂家产品兼容性所有涉及APS协议的环形结构目前不能满足多厂家产品兼容性要求，而二纤通道倒换环只使用现有SDH标准已经完全规定好了的通道AIS信号，因而很容易满足多厂家产品兼容性要求。3、 复杂性二纤单向通道倒换环境卫生无论从控制协议的复杂性，还是操作维护的复杂性上都是最简单的。而且由于不涉及APS通信过程，因而业务恢复时间也最短。双向环中二纤方式的控制功能复杂。4、 保护级别复用段保护靠复用段开销，这些开销在线路终端产生和终结，因此保护倒换只能以复用段级别上的故障国基础，无法以端到端连接的积累性能为基础。简言之，复用段倒换是以链路为基础的。而通道倒换的决定在通道级，与与复用段系统的速率、格式和特性无关，保护倒换可以在网络支路级别上实现，较经济灵活。此时可以以支路为基础实施保护，有选择地只保护某些重要通道（支路），而且可以对整个端到端连接（包括线路级和支路级）的积累性能进行监视，决定是否倒换，即保护范围大大扩展，保护特性与网络拓扑无关。 综上所述，各种自愈各具特点，可适应不同的网络应用。对于用户网部分，由于牌网络的边界处，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，因而适合这种业务量需求模型的、比较简单经济的通道倒换环十分适合；对于局间通信部分，由于各个节点间均有较大业务量，而且节点需要较大的业务量分插能力，此时具有较大业务容量的双向环非常适合。当业务量集中在某个节点（例如枢纽局）时，通道倒换环也是可用的。至于究竟是二纤方式还是四纤方式则取决于容量要求和经济性考虑的综合比较。通常，业务量不太大时，二纤复用段倒换环比较经济。三、网络生存性随着科学和技术的发展，现代社会对通信的依赖性越来越大，通信网络的生存性已成为至关紧要的问题。近几年来，一种称为自愈网的概念应运而生。所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。其基本原理就是使网络具备替代传输路由并重新确立通信的能力。自愈网的概念只涉及重新确立通信，而不管具体失效元器件的修复或更换，后者仍需人工干预才能完成。四、 自愈网的类型和原理按照自愈网的定义可以有多咱手段实现自愈网，各种自愈网都需要考虑下面一些共同的因素：初始成本、要求恢复的业务量的比例、用于恢复任务所需的额外容量、业务恢复的速度、升级或增加节点的灵活性、易于操作运行和维护等等腰三角形。下面分别介绍各种具体的实现方法。1、 线路保护倒换最简单的自愈网形式就是传统PDH系统采用的线路保护倒换方式。其工作原理是当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备将主信信号号自动转至备用光纤系统传输，从而使接收端仍能接收到正常的信号而感觉不到网络已出了故障。这种保护方式的业务恢复时间很快，它对于网络节点的光或电的元部件失效故障十分有效。但是，当光缆被切断时，往往是同一缆芯内的所有光纤（包括主备用）一起被切断，因而上述保护方式就无能为力了。 进一步的改进是采用地理上的路由备用。这样，当主通道路由光缆被切断时，备用通道路由上光缆不受影响，仍能将信号安全地传输到对端。这种路由备用方法配置容易、网络管理很简单、仍保持了快速恢复业务的能力。但该方案需要至少双份的光纤光缆和设备，而且通常备用路由往往较长，因而成本较高。此外，该保护方法只能保护传输链路，无法提供网络节点的失效保护，因此主要适用于点到点应用的保护。对于两点间有稳定的较大业务量的场合，路由备用线路保护方法仍不失为一种较好的保护手段。2、 环形网保护网络节点连成一个环形可以进一步改善网络的生存性和成本。网络节点可以是DXC，也可以是ADM，但通常环形网节点用ADM构成。利用ADM的分插能力和智能构成的自愈环是SDH的特色之一，也是目前研究工作十分活跃的领域。自愈环结构可以划分为两大类，即通道倒换环和复用段倒换环。对于通道倒换环，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系统质量的优劣而定，通常利用简单的通道AIS信号来决定是否应进行倒换；对于复用段倒换环，业务量的保护区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系统质量的优劣而定。当复用段出问题时，整个节点间的复用段业务信号都转向保护区环。通道倒换环与复用段倒换环的一个重要区别是前者往往使用专用保护区，即正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。据此又分为专用保护环和公用保护环。当然，复用段倒换也可以使用专用保护，但比通道倒换无明显优点。 如果按照进入环的的支路信号系统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，又可以将自愈环分为单向环和双向环。正常情况下，单向环中所有所有业务信号按同一方向在环中传输（例如顺时钟或逆时钟），而双向环中，进入环的支路信号按一个方向传输，而由该支路信号分路信号节点返回的支路信号按相反的方向传输。如果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。通常，通道倒换环主要工作在单向二纤方式，近来双向二纤方式的通道倒换环也开始，应用并在某些方面显示一定的优点。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，既可以二纤方式，又可以四纤方式。实用化的结构主要是双向方式。第二节 参考模型一、二纤单向通道倒换环单向环通常由两根光纤来实现，一根光纤用于传业务信号，称S光纤，另一根光纤用于保护，称P光纤。单向通道倒换环使用“首端桥接，末端倒换”结构，参见图41（a）。业务信号和保护信号分别由光纤S1和P1携带。例如在节点A，进入环以节点C为目的地的支路信号（AC）同时馈入发送方向光纤S1和P1，即所谓双馈方式（1+1保护）。其中S1光纤按顺时针方向将业务信号送至分路节点C，P1光纤按逆时针方向将同样的支路信号送至分路节点C。接收端分路节点C同时收到两个方向来的支路信号，按照分路通道信号的优劣决定选哪一路作为分路信号。正常情况下，以S1光纤送来的信号为主信号。同理，从C点插入环以节点A为目的地的支路信号（CA）按上述同样方法送至节点A，即S1光纤所携带的CA信号（旋转方向与AC信号一样）为主信号在节点A分路。当BC节点间光缆被切断时，两根光纤同时被切断，如图41（b）所示。在节点C，由于从A经S1光纤来的AC信号丢失，按通道选优准则，倒换开关将由S1光纤转向P1光纤，接收由A节点经P1光纤而来的AC信号作分路信号，从而使AC间业务信号仍得以维持，不会丢失。故障排除后，开关返回原来位置。二、二纤单向复用段倒换环这种环开结构中节点在支路信号系统分插功能前的每一高速线路上都有一保护倒换开关，如图42所示。在正常情况下，低速支路信号仅仅从S1光纤进行分插，保护光纤P1是空闲的。当BC节点间光缆被切断，两根光纤同时被切断，与光缆切断点相邻的两个节点B和C的保护倒换形状将利用APS协议执行环回功能，如图42（b）所示。在B节点，S1光纤上的高速线路信号（AC）经倒换开关从P1光纤返回，沿逆时针方向经A节点和D节点仍然可以到达C节点， CA AC CA AC S1 S1 P1 P1 D A B D A B C P1 C S1 CA AC CA AC 倒换 （a） （b） 图41 二纤单向通道倒换环并经C节点倒换开关环回到S1光纤并落地分路。其他节点（指A和D）的作用是确保P1光纤上传的业务信号在本节点完成正常的桥接功能，畅通无阻地传向分路节点。这种环回倒换功能能保证在故障状况下仍维持环的连续性，使低速支路上的业务信号不会中断。故障排除后，倒换开关返回其原来位置。三、二纤双向复用段倒换环由图7139可见，在光纤S1上的高速业务信号的传输方向与光纤P2上的保护信号的传输方向完全相同。如果利用时隙交换（TSI）可以使光纤S1和光纤P2上的信号都置于一根光纤（称S1/P1光纤）。此时，S1/P1光纤的一半时隙（例如时隙1到M）用于传业务信号，另一半时隙（时隙M+1到N，其中MN/2）留给保护信号。同样，S2光纤和P1光纤上信号也可以利用时隙交换技术置于一根光纤（称S2/P1光纤）上。 这样，在给定光纤上的保护信号时隙可用来保护区另一根光纤上的反向业务信号，即S1/P2光纤上的保护信号时隙可保护S2/P1光纤上业务信号，而S2/P1光纤上的保护信号时隙可保护S1/P2光纤上的业务信号。当BC节点间光缆被切断，两根光纤也全被切断时，与切断点相邻的B节点和C节点中的倒换开关将S1/P2光纤与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耳濡目染，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M+1到N。当故障排除后，倒换开关将返回其原来位置。CA AC CA AC S1 S1 P1 P1 D A B D A B C P1 P1 C S1 S1 CA AC CA AC 倒换 （a） （b）图42 二纤单向复用段倒换环CA AC CA AC S1/P2 S1/P2 S2/P1 S2/P1 D A B D A B C S2/P1 S2/P1 C S1/P2 S1/P2 CA AC CA AC 倒换 （b） （b）图42 二纤双向复用段倒换环第三节 农话本地网的具体实现一、网络概况保山农话网传输工程采用华为公司SBS622和155Mbit/s光同步传输设备。本工程完成保山、芒宽、瓦窑、瓦渡、丙麻、道街、金