SDH傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)保護方式淺析

俞靖波

(西南交通大學，四川成都610031)

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會對通信的依賴性越來越大。通信網(wǎng)絡(luò)的生存性已成為工程設(shè)計中至關(guān)緊要的考慮因素。SDH傳輸系統(tǒng)作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)，是整個通信網(wǎng)正常工作的根本保證。因此，SDH傳輸系統(tǒng)在不同業(yè)務(wù)模型下的組網(wǎng)保護方式在工程設(shè)計中具有重要的意義。

1 組網(wǎng)保護方式分析

1.1 線性保護

線性保護主要用于鏈型網(wǎng)絡(luò)，如鐵路傳輸系統(tǒng)。線性保護一般分為1+1保護和1∶N保護兩種方式。

1.1.1 1+1保護

1.1.1.1 1+1保護簡介

1+1保護結(jié)構(gòu)采用專用保護方式，它為每一個工作系統(tǒng)都配置一個專用的保護系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)互為主備用。工作、保護兩個系統(tǒng)在發(fā)端永久橋接，同時傳送相同的業(yè)務(wù)，在收端根據(jù)接收信號的質(zhì)量優(yōu)劣決定從工作或保護系統(tǒng)接收信號。當兩個系統(tǒng)的接收信號質(zhì)量均滿足要求時，收端接收工作系統(tǒng)的信號;當工作系統(tǒng)的信號質(zhì)量不滿足要求時，收端將采用倒換方式接收保護系統(tǒng)的信號。

1+1保護結(jié)構(gòu)可采用單端倒換和雙端倒換兩種方式。例如A、B兩個節(jié)點進行通信，這種通信指的是雙向通信，那么A、B兩個節(jié)點相對于對方來說既是發(fā)端也是收端。單端倒換是指只在受影響的一端執(zhí)行切換動作的保護倒換方法，如從A節(jié)點發(fā)送到B節(jié)點的信號質(zhì)量不滿足要求時，在B節(jié)點(收端)進行倒換，即選擇接收保護系統(tǒng)的信號。而從B節(jié)點發(fā)送到A節(jié)點的信號質(zhì)量仍能滿足要求，故在A節(jié)點(收端)不進行倒換，依然接收工作系統(tǒng)的信號，如圖1所示。而雙端倒換是指在B節(jié)點進行倒換的同時，在A節(jié)點也進行倒換，即A、B兩個節(jié)點都接收保護系統(tǒng)的信號，如圖2所示。

1+1保護結(jié)構(gòu)中單端倒換不需要自動保護倒換協(xié)議(APS)的參與，只根據(jù)接收信號的故障或缺陷而自動進行，也可接收外部命令實施強制的倒換或鎖定;雙端倒換需要自動保護倒換協(xié)議(APS)，由于在1+1保護結(jié)構(gòu)中，工作通路的發(fā)端永久地橋接于工作段和保護段，因此切換與否的判決只是由收端作出，所以，這種APS操作具有簡單、可靠、快速等特點。

圖1 1+1保護單端倒換

圖2 1+1保護雙端倒換

1.1.1.2 優(yōu)缺點及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點

采用專用保護方式，可對工作系統(tǒng)進行完全的保護;

倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護管理。

(2)缺點

每個工作系統(tǒng)均配置一個保護系統(tǒng)，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運營成本較高;

系統(tǒng)生存能力較弱，當光纜中斷或單節(jié)點設(shè)備故障時將造成通信中斷。

(3)應(yīng)用場景

適用于對可靠性要求較高的點對點通信;

適用于對可靠性要求較高的鏈型拓撲結(jié)構(gòu)，如鐵路、電力系統(tǒng)等。

1.1.2 1∶N保護

1.1.2.1 1∶N保護簡介

1∶N保護結(jié)構(gòu)(N≤14)是指N個工作系統(tǒng)共享一個保護系統(tǒng)。工作系統(tǒng)傳送業(yè)務(wù)信號，保護系統(tǒng)可以傳送業(yè)務(wù)信號，也可以傳送額外業(yè)務(wù)信號或者是無效信號。當任意1個工作系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要倒換時，保護系統(tǒng)將承擔傳送該工作系統(tǒng)業(yè)務(wù)信號的任務(wù)，此時保護系統(tǒng)上原來傳送的信號將會丟失，如圖3和圖4所示。1∶N保護結(jié)構(gòu)必須啟用自動保護倒換協(xié)議(APS)。

圖3 1∶N保護結(jié)構(gòu)(正常狀態(tài))

圖4 1∶N保護結(jié)構(gòu)(倒換狀態(tài))

1.1.2.2 優(yōu)缺點及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點

N個工作系統(tǒng)共享一個保護系統(tǒng)，帶寬利用率高，運營成本較低;

倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護管理。

(2)缺點

N個工作系統(tǒng)共享一個保護系統(tǒng)，當出現(xiàn)2個及以上工作系統(tǒng)故障時無法進行有效保護，保護效果較差;

系統(tǒng)生存能力較弱，當光纜中斷或單節(jié)點設(shè)備故障時將造成通信中斷。

(3)應(yīng)用場景

適用于低成本點對點通信;

適用于低成本鏈型拓撲結(jié)構(gòu)，如城域網(wǎng)等。

1.2 環(huán)網(wǎng)保護

1.2.1 兩纖雙向復(fù)用段保護環(huán)

1.2.1.1 兩纖雙向復(fù)用段保護環(huán)簡介

二纖雙向復(fù)用段保護環(huán)利用時隙交換技術(shù)，在一個光方向上同時傳送工作通路(S1)和保護通路(P2)，在另一個光方向上同時載送工作通路(S2)和保護通路(P1)，如圖5(a)所示。每個光方向上工作通路和保護通路的傳輸帶寬均為系統(tǒng)總傳輸帶寬的一半。在一個光方向上的工作通路(S1)，由沿環(huán)的相反方向的另一個光方向上的保護通路(P1)來保護，反之亦然。

圖5 二纖雙向復(fù)用段倒換

當B、C節(jié)點間光纜中斷后，B、C兩個節(jié)點開始倒換，設(shè)備的倒換開關(guān)將把S1/P2光纖和S2/P1光纖連通，利用保護通路(P1)承載工作通路(S1)的業(yè)務(wù)，從相反方向?qū)⒐ぷ魍?S1)的業(yè)務(wù)傳送到目的地。同理，利用保護通路(P2)從相反方向?qū)⒐ぷ魍?S2)的業(yè)務(wù)傳送到目的地，從而完成保護倒換，如圖5(b)所示。

1.2.1.2 優(yōu)缺點及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點

采用專用保護方式，可對工作系統(tǒng)進行完全的保護;倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護管理;

系統(tǒng)生存能力較強，當光纜中斷時不影響業(yè)務(wù)，單節(jié)點設(shè)備故障時，只影響該節(jié)點業(yè)務(wù)。

(2)缺點

保護倒換基于線路等級，不支持業(yè)務(wù)信號的端到端保護。

(3)應(yīng)用場景

適用于對可靠性要求較高的大容量環(huán)形拓撲，如國家骨干網(wǎng)、鐵路樞紐;

環(huán)上不同節(jié)點間通道可重復(fù)利用，適用于相鄰型業(yè)務(wù)。

1.2.2 兩纖單向通道保護環(huán)

1.2.2.1 兩纖單向通道保護環(huán)簡介

兩纖單向通道保護環(huán)一般需要兩根光纖，業(yè)務(wù)信號和保護信號分別由兩根光纖攜帶，沿相反的兩個方向傳送。兩纖單向通道保護環(huán)采用1+1專用保護方式，在發(fā)送端將支路信號同時送入業(yè)務(wù)光纖和保護光纖，兩路信號沿相反的方向分別傳送到目的地，接收端按照通道信號的優(yōu)劣選擇接收業(yè)務(wù)信號或是保護信號，即雙發(fā)選收模式，如圖6(a)所示。

圖6 二纖單向通道保護環(huán)

當B、C節(jié)點間光纜中斷后，C節(jié)點到A節(jié)點的業(yè)務(wù)不受影響，而A節(jié)點到C節(jié)點的業(yè)務(wù)信號中斷，按照倒換原則，接收端(即C節(jié)點)將利用倒換開關(guān)接收保護信號，從而保證A節(jié)點到C節(jié)點的正常通信。

1.2.2.2 優(yōu)缺點及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點

采用專用保護方式，可對工作系統(tǒng)進行完全的保護;

倒換速度快，倒換時間≤30 ms，高于電信級標準;

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護管理;

系統(tǒng)生存能力較強，當光纜中斷時不影響業(yè)務(wù)，單節(jié)點設(shè)備故障時，只影響該節(jié)點業(yè)務(wù);

倒換基于通道級，支持業(yè)務(wù)信號的端到端保護。

(2)缺點

每個工作系統(tǒng)均配置一個保護系統(tǒng)，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運營成本較高。

(3)應(yīng)用場景

適用于對可靠性要求較高的小容量環(huán)形拓撲，如接入層傳輸網(wǎng);

環(huán)上不同節(jié)點間通道不可重復(fù)利用，適用于集中型業(yè)務(wù)。

1.3 共享光纖虛擬路徑保護

1.3.1 共享光纖虛擬路徑保護簡介

共享光纖虛擬路徑保護技術(shù)通過將光口從物理上分為多個最小保護單位，并將每個光口中的多個保護通道的最小保護單位分別劃分到不同的邏輯系統(tǒng)內(nèi)，從而形成多個邏輯系統(tǒng)，進而將一根物理光纖等效為多根邏輯光纖，形成多個獨立的虛擬傳輸系統(tǒng)，每個傳輸系統(tǒng)可采用不同的保護方式，保護級別可按VC－12或VC－4級別設(shè)置，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)分類保護和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護。例如，一個622 Mb/s光口可等效為4個155 Mb/s邏輯光口，形成4個邏輯上獨立的虛擬155 Mb/s傳輸系統(tǒng)，其中3個155 Mb/s傳輸系統(tǒng)可采用通道保護方式，另外1個155 Mb/s傳輸系統(tǒng)可采用復(fù)用段保護方式。

采用共享光纖虛擬路徑保護方式時，可實現(xiàn)按業(yè)務(wù)分類保護;同時實現(xiàn)不同速率設(shè)備混合組網(wǎng)，降低建網(wǎng)時對節(jié)點設(shè)備和光纖芯數(shù)的需求。例如，在兩環(huán)相交情況下可以通過其中一個環(huán)共享另一個環(huán)的相交段的光纖，利用其剩余的容量做虛擬光路，從而節(jié)省光纖和光接口板，如圖7所示。

圖7 虛擬光纖共享路徑保護應(yīng)用示意圖

1.3.2 優(yōu)缺點及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點

節(jié)省光纖資源;

倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;

倒換基于通道級，支持業(yè)務(wù)信號的端到端保護;

在同一系統(tǒng)中支持多種保護方式，利于組建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

(2)缺點

每個工作系統(tǒng)均配置一個保護系統(tǒng)，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運營成本較高;

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，業(yè)務(wù)配置復(fù)雜，維護管理難度較大。

(3)應(yīng)用場景

適用于光纖資源匱乏的環(huán)境;

適用于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多種保護方式并存的環(huán)境。

2 結(jié)束語

SDH傳輸系統(tǒng)是基礎(chǔ)承載網(wǎng)，其安全可靠性對于整個通信網(wǎng)絡(luò)的正常運營有著重要的作用。因此，在工程設(shè)計中必須考慮組網(wǎng)保護方案。而只有熟練的掌握各種組網(wǎng)保護方式的特點和應(yīng)用環(huán)境，才能在設(shè)計中結(jié)合業(yè)務(wù)需求和工程的實際情況選擇最佳的保護方式，兼顧技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面，實現(xiàn)綜合效益最大化。

［1］YD/T 5095－2005 SDH長途光纜傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范［S］

［2］YD/T 5119－2005 基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(MSTP)本地網(wǎng)光纜傳輸工程設(shè)計規(guī)范［S］

［3］韋樂平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)［M］.人民郵電出版社，1998