光传输设备自愈分类

1、1 SDH网络保护网络保护 2 SDH网络的生存性网络的生存性 3 SDH网络的生存性网络的生存性 一、一、 引言引言 路径保护、子网连接保护路径保护、子网连接保护 利用传送节点间预分配容量取代失效或劣化的传送实体。利用传送节点间预分配容量取代失效或劣化的传送实体。 路径保护路径保护：典型的是复用段保护：典型的是复用段保护 子网连接保护子网连接保护：低阶通道保护、高阶通道保护：低阶通道保护、高阶通道保护 保护功能可以有两种连接监视方案：保护功能可以有两种连接监视方案： 固有监视：利用服务层固有可用的数据所得到的信息来启动保护倒换。固有监视：利用服务层固有可用的数据所得到的信息来启动保护倒换。

2、非介入监视：采用桥接到子网连接的路径终端来监视子网。非介入监视：采用桥接到子网连接的路径终端来监视子网。 自动线路保护自动线路保护 双局汇接双局汇接 环型网保护环型网保护 网孔型保护网孔型保护 A B 4 二、二、 自动线路保护倒换自动线路保护倒换(APS) 1. APS的几种结构的几种结构 1+1结构结构 MSA MSTRSTSPIREGMSTRSTSPI MSA 工作工作工作工作 A站站B站站C站站 MSTRSTSPIREGMSTRSTSPI 保护保护保护保护 M S P M S P 5 1:n结构结构 MSAMSTRSTSPIREGMSTRSTSPI 工作工作 工作工作 A站站B站站C站

3、站 MSTRSTSPIREGMSTRSTSPI 保护保护 保护保护 MSA M S P MSTRSTSPIREGMSTRSTSPI MSTRSTSPIREGMSTRSTSPI MSTRSTSPIREGMSTRSTSPI . . . . . . M S P 工作工作 工作工作 工作工作 工作工作 工作工作工作工作 MSA MSA MSA MSA MSA MSA MSA MSA W1 W2 W3 Wn P W1 W2 W3 Wn P 6 2. APS倒换规约倒换规约 两个自动保护字节两个自动保护字节K1和和K2实现实现APS倒换规约倒换规约 K1字节表示请求倒换的信道字节表示请求倒换的信道 K2字

4、节确认桥接到保护信道的信道号字节确认桥接到保护信道的信道号 K1字节格式字节格式 l 信道状态信道状态 1101 信号失效（高级）信号失效（高级） 1100 信号失效（低级）信号失效（低级） 1011 信号劣化（高级）信号劣化（高级） 1010 信号劣化（低级）信号劣化（低级） l APS控制器状态控制器状态 0110 WTR（等待恢复）（等待恢复） 0010 返回请求返回请求 0001 不返回不返回 0000 未请求未请求 l 额外业务额外业务 1111 保护锁定保护锁定 1110 强迫返回强迫返回 1000 人工倒换人工倒换 0100 练习练习 l 保留字节保留字节 1001 0111 0

5、101 0011 12345678 1234 5678 l 指示保留的信道号指示保留的信道号 0： 空信道（保护信道）空信道（保护信道） 114：请求倒换的工作信道编号：请求倒换的工作信道编号 15： 额外业务信道请求额外业务信道请求 7 K2字节格式字节格式12345678 1234 5678 =0表示表示1+1 APS =1 表示表示1：n APS 指示桥接到保护信道的信道号指示桥接到保护信道的信道号 5 678 预留，其中：预留，其中： 111：线路：线路AIS 110：线路：线路FERF 101：双向倒换：双向倒换 100：单向倒换：单向倒换 8 APS倒换规约操作过程：倒换规约操作过

6、程： （1）如果尾端收到一个倒换请求或发现故障，保护逻辑就将新情况的）如果尾端收到一个倒换请求或发现故障，保护逻辑就将新情况的 优先级与欲使用保护通道的请求优先级进行比较；优先级与欲使用保护通道的请求优先级进行比较； （2）如果新情况的优先级高，尾端就形成一个具有请求使用保护通道）如果新情况的优先级高，尾端就形成一个具有请求使用保护通道 的通道号的通道号K1字节，并在保护通道上传送；字节，并在保护通道上传送； （3）首端连续接收）首端连续接收3次次K1字节，并得到确认后，字节，并得到确认后，K1字节送到尾端，让字节送到尾端，让 请求使用保护通道的通道得到确认；请求使用保护通道的通道得到确认；

7、（4）在首端通道被桥接后，装入）在首端通道被桥接后，装入K2字节指出被保护的通道号；字节指出被保护的通道号； （5）尾端对通道发出桥接命令；）尾端对通道发出桥接命令； （6）尾端收到）尾端收到K2字节中的通道号与请求倒换的通道相配时，此通道被字节中的通道号与请求倒换的通道相配时，此通道被 保护；保护； （7）首端收到尾端发出的）首端收到尾端发出的K2字节后，也与保护通道桥接。字节后，也与保护通道桥接。 9 10 对于对于1+1 APS结构，只有尾端决定倒换，结构，只有尾端决定倒换，K1字节仅用于向另一端传送字节仅用于向另一端传送 信号状态。信号状态。 APS倒换时间（包括倒换时间（包括K1和和

8、K2字节处理时间和倒换时间）必须在字节处理时间和倒换时间）必须在50ms以内。以内。 假设每个节点用假设每个节点用125m ms的帧时间传送的帧时间传送K1/K2字节，倒换所需的总时间为：字节，倒换所需的总时间为： T =（125 3 + 2 Tproc） 3 + Tswt （m ms） 其中其中Tproc是每个节点处理是每个节点处理K1/K2字节时间，一般为字节时间，一般为1.875ms，Tswt是是 设备倒换时间，是减小设备倒换时间，是减小T的决定因素。的决定因素。 11 SDH自愈环的分类（自愈环的分类（1） 三、三、 自愈环自愈环(Self-Healing_Ring) MS 专用保护环

9、专用保护环MS 共享保护环共享保护环 SDH 自愈环自愈环 单向环单向环双向环双向环 通道保护环通道保护环双向通道保护环双向通道保护环 二纤环二纤环四纤环四纤环 12 SDHSDH自愈环结构分类自愈环结构分类(2)(2) 复用段倒换环复用段倒换环通道倒换环通道倒换环 公用保护环公用保护环专用保护环专用保护环专用保护环专用保护环 双向环双向环 双向环双向环 单向环单向环单向环单向环 二纤环二纤环二纤环二纤环二纤环二纤环二纤环二纤环四纤环四纤环 1+11+11：1M：N 13 在在SDH网中有两种保护倒换环：复用段保护倒换环和通道保护倒网中有两种保护倒换环：复用段保护倒换环和通道保护倒 换环，目前

10、最常用的是二纤单向通道保护环、二纤双向通道保护环、换环，目前最常用的是二纤单向通道保护环、二纤双向通道保护环、 二纤双向复用段保护环和四纤双向复用段保护环。在具体描述这几二纤双向复用段保护环和四纤双向复用段保护环。在具体描述这几 种环的原理以前，有必要明确一下几个基本概念：复用段保护倒换种环的原理以前，有必要明确一下几个基本概念：复用段保护倒换 和通道倒换、单向环和双向和通道倒换、单向环和双向环。 什么是复用段和通道？简单地说，两个复用设备（或包含了复用什么是复用段和通道？简单地说，两个复用设备（或包含了复用 功能的设备）之间为功能的设备）之间为复用段复用段，而被复用的低速信号称为，而被复用的

11、低速信号称为通道通道。 要保护某一信号传输，必需一个额外的路径。复用段倒换环的保护是要保护某一信号传输，必需一个额外的路径。复用段倒换环的保护是 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的质量以复用段为基础的，倒换与否按每一对节点间的复用段信号的质量 而定，倒换时而定，倒换时都转向另一路径。而通道倒换环都转向另一路径。而通道倒换环 的保护是以通道为基础的，倒换与否按每一个别通道的质量而定的。的保护是以通道为基础的，倒换与否按每一个别通道的质量而定的。 1. SDH自愈环的工作原理自愈环的工作原理 14 单向环单向环 双向环双向环 15 a ) 正常情况正常情况 b ) 故障情况下故

12、障情况下 P W A B C D P W A B C D 倒换倒换 16 二根光纤形成内环和外环，一根用于传业务信号，另一二根光纤形成内环和外环，一根用于传业务信号，另一 根用于保护。二个环都是单向环，传输方向相反。采用并根用于保护。二个环都是单向环，传输方向相反。采用并 发选收结构，节点发选收结构，节点A，发往，发往C的支路信号同时馈入两根光纤，的支路信号同时馈入两根光纤， 沿两个相反的方向同时到达沿两个相反的方向同时到达C，C根据信号质量的优劣选择根据信号质量的优劣选择 哪一路使用。哪一路使用。AC中断时中断时,经经W光纤来的信号丢失，按选优原光纤来的信号丢失，按选优原 则，倒换开关由则，

13、倒换开关由W光纤转向光纤转向P光纤，接收此纤上的信号使用。光纤，接收此纤上的信号使用。 因此因此AC间信号传输得以维持，不会丢失。间信号传输得以维持，不会丢失。 二纤环的工作原理二纤环的工作原理 17 a ) 正常情况正常情况 b ) 故障情况下故障情况下 P1 W2 W1 P2 A B C D P1 W2 W1 P2 A B C D 倒换倒换 倒换倒换 18 a) 正常情况正常情况b) 故障情况下的倒换故障情况下的倒换 W2 /P1 P2W1 / A B C D W2 /P1 P2W1 / W2 /P1 P2W1 / A B C D W2 /P1 P2W1 / 倒换倒换 故障故障故障故障 1

14、9 a) 正常情况正常情况 b) 故障情况下的倒换故障情况下的倒换 P2 W2 P1 W1 W1 P2 P1 W2 A B C D P2 W2 P1 W1 W1 P2 P1 W2 A B C D 倒换倒换 20 环由四根光纤组成。二根为业务光纤，一根发，一根收。相对应的两根保护环由四根光纤组成。二根为业务光纤，一根发，一根收。相对应的两根保护 光纤（一发一收）。每根光纤上都有一个倒换开关。光纤（一发一收）。每根光纤上都有一个倒换开关。 正常情况下，正常情况下，A到到C的信号顺时针经的信号顺时针经W1光纤到光纤到C，C到到A的信号逆时针经的信号逆时针经W2光光 纤到纤到A（双向环）。二根（双向环

15、）。二根保护光纤空闲保护光纤空闲。AC中断时中断时,AC和和CA都中断。这时都中断。这时BC 两站各二个到换开关执行环回功能，将两站各二个到换开关执行环回功能，将W1和和P1沟通，沟通，W2和和P2沟通，确保环的沟通，确保环的 连续性。连续性。 在四纤环中，在四纤环中，W1和和P2的传输方向相同，的传输方向相同，W2和和P1的传输方向相同。我们将的传输方向相同。我们将 W1和和P2合全为一根光纤合全为一根光纤W1/P2光纤，光纤，W2和和P1合为一根光纤（合为一根光纤（W2/P1）。）。 W1/P2一半时隙传业务，另一半正常情况下空着，故障时用于保护一半时隙传业务，另一半正常情况下空着，故障时

16、用于保护W2/P1上的上的 业务。业务。W2/P1一半时隙传业务，另一半正常情况下空着，故障时用于保护一半时隙传业务，另一半正常情况下空着，故障时用于保护 W1/P2上的业务。这样四纤环就简化为二纤环。上的业务。这样四纤环就简化为二纤环。 正常情况下，正常情况下，AC信号置于信号置于W1/P2光纤上一半时隙中顺时针传到光纤上一半时隙中顺时针传到C，另一半空，另一半空 着。断缆时，着。断缆时，BC节点的倒换开关将两根光纤沟通。利用时隙交换技术，业务信节点的倒换开关将两根光纤沟通。利用时隙交换技术，业务信 号移到另一光纤的原空闲的保护时隙上。号移到另一光纤的原空闲的保护时隙上。 四纤环的工作原理四

17、纤环的工作原理 21 2. 自愈环的自愈环的APS规约规约 K1字节字节RRRPIDIDIDID 请求级别请求级别 请求级别请求级别 0低低 1 高高 信道号信道号 节点号节点号 K2字节字节IDIDIDIDTySSS 状态状态 111 线路线路AIS 110 线路线路RDI 倒换类型倒换类型 0 1+1 1 1：n 信道号信道号 节点号节点号 表示点到点表示点到点ASP系统系统 表示环形网应用表示环形网应用 22 (1) 单/双向通道保护环的容量 l 单向环的业务只沿着一个方向 传输，即业务在一根光纤中传输， 而另一根反向光纤用作保护业务， 各个节点分插的支路信号都是通 过整个环传输。因而环

18、的容量等 于所有能够进入环的业务数量之 和，也就是ADM线路口容量 STM-N。与业务模型无关。 l 二纤双向通道环和二纤单向通 道环的容量相同，因为都是专用 保护环。每个业务在整个环中占 用固定工作信道和保护信道，不 存在由于时隙共享而带来的业务 容量增加。 A B C D W P 3. 各种自愈环的比较和网络应用各种自愈环的比较和网络应用 l 网络业务容量网络业务容量 23 2 AU-4s 二纤二纤 STM-16 环环 总容量总容量32 AU-4 8 AU-4s 8 AU-4s 8 AU-4s 8 AU-4s b) 所有业务在相邻节点分布所有业务在相邻节点分布 1 AU-4 A D C B

19、 二纤二纤 STM-16 环环 3 AU-4s 4 AU-4s 4 AU-4s 5 AU-4s 3 AU-4s 总容量总容量 22 AU-4s a) 所有业务集中于节点所有业务集中于节点A 二纤二纤 STM-16 环环 总容量总容量16 AU-4s 8 AU-4s 2 AU-4s 6 AU-4s 注：节点注：节点A到到B业务全满，业务全满，C过过D到到A只有只有2，B到到C为空。为空。 c) 业务较均匀分布业务较均匀分布 A B D C A B D C (2) (2) 双向双向MSMS共享保护环业务容量共享保护环业务容量 二纤双向复用段环的最大业务量：二纤双向复用段环的最大业务量： 1.集中型

20、集中型 STM-N 2.相邻型相邻型 KSTM-N/2 3.均匀型均匀型 2KSTM-N/（K+1）（）（K=奇数）奇数） 2（K-1） STM-N/K（K=偶数）偶数） 说明：四纤说明：四纤双向复用段环的最大业务量二纤环的双向复用段环的最大业务量二纤环的2倍。倍。 业务容量分布示例：业务容量分布示例： 24 l 保护保护/恢复时间恢复时间 l 成本成本 自愈环的保护自愈环的保护/ /恢复时间：恢复时间：5050200ms200ms 通道倒换环一般可作到通道倒换环一般可作到50m50m以下，但采用网管系统介入恢复过程以下，但采用网管系统介入恢复过程 的的M M：N N双向通道倒换环至少需要几分

21、钟。双向通道倒换环至少需要几分钟。 复用段倒换环的保护涉及复用段倒换环的保护涉及APSAPS指令，需要有高效的通信协议和硬指令，需要有高效的通信协议和硬 件实现，一般需要件实现，一般需要200ms200ms左右。左右。 四纤环所需的设备和光纤是二纤环的两倍，因而成本也是两倍。四纤环所需的设备和光纤是二纤环的两倍，因而成本也是两倍。 但四纤环可以提供较高的业务容量，因而考虑业务容量因素后，成但四纤环可以提供较高的业务容量，因而考虑业务容量因素后，成 本比较将与网络结构和实际业务量分布模型密切相关，比较复杂。本比较将与网络结构和实际业务量分布模型密切相关，比较复杂。 25 l 错连问题错连问题 采

22、用复用段共享保护倒换环时，每一保护时隙是由不同段的或者由采用复用段共享保护倒换环时，每一保护时隙是由不同段的或者由 额外业务量占用的。当环内没有额外业务量时，若发生多点失效使某额外业务量占用的。当环内没有额外业务量时，若发生多点失效使某 一节点孤立出环时，则占用同一时隙的不同段的业务量可能会发生抢一节点孤立出环时，则占用同一时隙的不同段的业务量可能会发生抢 占同一保护时隙的情况，从而发生业务量的错连现象。占同一保护时隙的情况，从而发生业务量的错连现象。 如果交叉连接功能的节点失效，则有效连接的时隙信号在上游节点如果交叉连接功能的节点失效，则有效连接的时隙信号在上游节点 环回沿另一方向到达下游节

23、点而并未作交叉连接，下游节点并不知道环回沿另一方向到达下游节点而并未作交叉连接，下游节点并不知道 这一点，从而发生错连现象，造成严重后果。这一点，从而发生错连现象，造成严重后果。 当环内有额外业务量在保护通路传输时，则即使在单点失效状态，当环内有额外业务量在保护通路传输时，则即使在单点失效状态， 工作通路的业务量也可能抢占携带额外业务量的保护通路时隙。同样工作通路的业务量也可能抢占携带额外业务量的保护通路时隙。同样 也可能发生错连现象。也可能发生错连现象。 有两种办法应付错连现象：有两种办法应付错连现象： 为错连的业务量重新选路；为错连的业务量重新选路； 压制（即丢掉）错连的业务量。压制（即丢

24、掉）错连的业务量。 26 通道等级的保护是基于通道级信号的质量，因而传送设备在线路等通道等级的保护是基于通道级信号的质量，因而传送设备在线路等 级上的速率、格式和特性对通道级是全透明的，所以，通道级保护可以级上的速率、格式和特性对通道级是全透明的，所以，通道级保护可以 在网络支路接入等级上实现，而与传送设备的类型无关。另由于保护倒在网络支路接入等级上实现，而与传送设备的类型无关。另由于保护倒 换发生在支路接入级，故障检测的范围可以超过线路级，而基于整个端换发生在支路接入级，故障检测的范围可以超过线路级，而基于整个端 到端连接的积累性能，无论是对线路级上的故障还是对支路接入级上的到端连接的积累性

25、能，无论是对线路级上的故障还是对支路接入级上的 故障都能检测到。可见通道级的保护倒换与网络拓朴无关，具有端到端故障都能检测到。可见通道级的保护倒换与网络拓朴无关，具有端到端 的网络保护能力。的网络保护能力。 复用段倒换环工作在线路等级，保护倒换基于线路等级的故障，而复用段倒换环工作在线路等级，保护倒换基于线路等级的故障，而 非整个端到端连接全路由的积累性能，只能按一段一段实现链路保护，非整个端到端连接全路由的积累性能，只能按一段一段实现链路保护， 而不具备有端到端的保护能力。而不具备有端到端的保护能力。 l 端到端的保护端到端的保护 27 l 环的互通环的互通 l 互通目标互通目标 1。环间业

26、务量应该具有与环内业务量相同的生存性，即一个。环间业务量应该具有与环内业务量相同的生存性，即一个 环内任意点的失效或环间任意点的失效都环内任意点的失效或环间任意点的失效都 不会引起任何环间不会引起任何环间 业务量的丢失或劣化。业务量的丢失或劣化。 2。互通环之间不应发生倒换动作的传播，即不应有所谓的波。互通环之间不应发生倒换动作的传播，即不应有所谓的波 动效应。动效应。 3。环应能在多个节点下载业务，即在不影响业务恢复能力的。环应能在多个节点下载业务，即在不影响业务恢复能力的 条件下，工作业务量可以在一个环的两条件下，工作业务量可以在一个环的两 个或两个或两 个以上的节点个以上的节点 下载。下

27、载。 4。环的互连可以在多个环间进行，互连边界与两个环间的互。环的互连可以在多个环间进行，互连边界与两个环间的互 通相同。通相同。 28 l l其它互通问题其它互通问题 l互通类型互通类型 通道倒换环之间的互通通道倒换环之间的互通 复用段倒换环与通道倒换环之间的互通复用段倒换环与通道倒换环之间的互通 复用段倒换环之间的互通复用段倒换环之间的互通 环间同步环间同步 保护倒换方式保护倒换方式 延时延时 恢复速度恢复速度 操作、管理、维护和供给操作、管理、维护和供给 l l互通结构互通结构 互通结构分为单节点互连和双节点互连。（见下页图）互通结构分为单节点互连和双节点互连。（见下页图） 当两当两 个

28、互连环各自只有一个节点互连时称为单节点互连。这种结构个互连环各自只有一个节点互连时称为单节点互连。这种结构 的互连部分的保护可以靠互连区段的复用段保护，但无论哪一个互连节的互连部分的保护可以靠互连区段的复用段保护，但无论哪一个互连节 点失效时都无法提供保护，因而生存性不理想。点失效时都无法提供保护，因而生存性不理想。 当两个互连环各自有两个节点互连时称为双节点互连。两当两个互连环各自有两个节点互连时称为双节点互连。两 个环的互个环的互 连段可以提供跨越两连段可以提供跨越两 个环的业务量保护。一种特定形式的双节点互连个环的业务量保护。一种特定形式的双节点互连 称为环互通，此时互连节点中的任意一个

29、失效时都不会导致任何工作业称为环互通，此时互连节点中的任意一个失效时都不会导致任何工作业 务量的丢失。务量的丢失。 29 Z A RA RI2 TA TI2 RI1 = RI2 = TA RA = TI1 = TI2 RI1TI1 WX Z Y Ring 2 AB DC Ring 1 SDHSDH自愈环的互连及互通自愈环的互连及互通 B X C Y W D 单节点互连环示例单节点互连环示例 若若C-X互连为双节点互连环互连为双节点互连环 一般化的环互通一般化的环互通 30 SDHSDH自愈环间的互通自愈环间的互通-SNC-SNC环之间环之间 SNC protection ring SNC pr

30、otection ring : Path selector SNC子网连接子网连接 SNC protection ringSNC保护环保护环 31 SNC protection ring SNC protection ring : Path selector SDHSDH自愈环间互通的保护自愈环间互通的保护-SNC-SNC环之间环之间 32 SDHSDH自愈环间互通的保护自愈环间互通的保护-SNC-SNC环之间环之间 SNC protection ring SNC protection ring : Path selector 33 SDHSDH自愈环间互通的保护自愈环间互通的保护-SNC-S

31、NC环之间环之间 SNC protection ring SNC protection ring : Path selector 34 SDHSDH自愈环间互通的保护自愈环间互通的保护-SNC-SNC环之间环之间 SNC protection ring SNC protection ring : Path selector 35 SDHSDH自愈环间互通的保护自愈环间互通的保护-SNC-SNC环之间环之间 SNC protection ring SNC protection ring : Path selector 36 SDHSDH自愈环间的互通自愈环间的互通-MS-MS-共享保护环之间共享保护环之间 P S SS SS PS P : Primary node S : Secondary node : Service selector SS MS shared protection ring MS shared protection ring Working Protection 37 SDHSDH自愈环间的互通自愈环间的互通-MS-MS-共享保护环与共享保护环与SNCSNC环之间环之间 PS SS PS PS PS P :