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1、SDH保护环分析总结一、SDH复用结构基本原理SDH的复用单元包括标准容器（C）、虚容器（VC）、支路单元（TU）、支路单元组（TUG）、管理单元（AU）、管理单元组（AUG）。图1 G.709建议的SDH复用结构各种业务信号复用进STM-N的过程都要经历映射、定位和复用三个步骤。映射：是一种在SDH边界处使支路信号适配进虚容器的过程。即各种速率的G.703信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，之后再加进低阶或高阶通道开销形成虚容器。定位：是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。低阶虚容器对应支路单元，高阶虚容器对应管理单元。复用：是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或者
2、把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程，即以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC，或者把AU组织进STM-N的过程，也称同步复用。SDH帧结构中安排有两大类开销：段开销（SOH）和通道开销（POH），它们分别用于段层和通道层的维护。二、SDH传送网的分层模型总共分为四层，分别是物理层、段层、通道层、电路层。其中物理层为最下层，电路层为最上层，下层为上层提供服务，上层为下层提供服务内容。模型如下：图2 SDH传送网的分层模型1、物理层：完成STM-N线路光接口信号与逻辑电平信号之间的转换。2、段层：分为再生段层和复用段层（1）再生段层：用于传递再生中继器之间，以及再生中继器与复用终端之间信息的网
3、络。（2）复用段层：用于传送复用终端之间信息的网络，如负责向通道层提供同步信息，同时完成有关复用段开销的处理和传递等工作。3、通道层：为电路层网络节点如交换机提供透明的通道，即电路群。4、电路层：是面向公用交换业务的网络，如电路交换业务、分组交换、租用线业务和B-ISDN虚通路等。三、SDH传输系统模型图3 SDH传输系统与各层的对应关系1、终端复用器和分插复用器是SDH网中最重要的两个网络单元。（1）终端复用器（TM）：终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件。图4 终端复用器它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N
4、的信号中分出低速支路信号。请注意它的线路端口输入/输出一路STM-N信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。在将低速支路信号复用进STM-N帧（将低速信号复用到线路）上时，有一个交叉的功能，例如：可将支路的一个STM-1信号复用进线路上的STM-16信号中的任意位置上，也就是指复用在116个STM-1的任一个位置上。将支路的2Mbit/s信号可复用到一个STM-1中63个VC12的任一个位置上去。对于华为设备，TM的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。（2）分插复用器（ADM）：分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要
5、的一种网元，它是一个三端口的器件。图5 分插复用器ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤），为了描述方便我们将其分为西（W）向、东向（E）两个线路端口。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的STM-N信号进行交叉连接，例如将东向STM-16中的3#STM-1与西向STM-16中的15#STM-1相连接。ADM是SDH最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：一个ADM可等效成两个TM。2、再生中继器（REG）光传输网的再
6、生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。图6 再生中继器REG与ADM相比仅少了支路端口，所以ADM若本地不上/下话路（支路不上/下信号）时完全可以等效一个REG。3、数字交叉连接设备（DXC）：数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接。图7 同步数字交叉连结器DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路ST
7、M-N信号上，上图表示有m条入光纤和n条出光纤。DXC的核心是交叉连接，功能强的DXC能完成高速（例STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12级别的交叉）。通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能（注mn），m表示可接入DXC的最高速率等级，n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。m越大表示DXC的承载容量越大；n越小表示DXC的交叉灵活性越大。m和n的相应数值的含义见表1：表1 m、n 数值与速率对应表m或n0123456速率64kbit/s2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s 155Mbit/s622Mbit/s2.5Gbit/s小容
8、量的DXC可由ADM来等效，例如华为公司的2.5G设备可等效为66 DXC5/1。四、SDH保护环目前，SDH保护方式一般采用如下五种结构的环形网络：1、二纤单向通道保护环2、二纤双向通道保护环3、二纤单向复用段保护环4、二纤双向复用段保护环5、四纤双向复用段保护环1、SDH基本的网络拓扑结构图8 SDH基本网络拓扑图2、SDH环形网和链网（1）环形网传输网上的业务按流向可分为单向业务和双向业务。图9 SDH环形网络若A和C之间互通业务，A到C的业务路由假定是ABC，若此时C到A的业务路由是CBA，则业务从A到C和从C到A的路由相同，称为一致路由。若此时C到A的路由是CDA，那么业务从A到C和
9、业务从C到A的路由不同，称为分离路由。一致路由的业务为双向业务，分离路由的业务为单向业务。常见组网的业务方向和路由如表所示。表2 常见组网的业务方向和路由表组网类型路由业务方向链形网一致路由双向环形网双向通道环一致路由双向双向复用段环一致路由双向单向通道环分离路由单向单向复用段环分离路由单向（2）链形网图10 SDH链形网3、通道保护环和复用段保护环的区别通道保护环：业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC（某一路PDH信号），倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否应进行倒换。复用段保护环：以复
10、用段为基础，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。倒换是由K1、K2（b1b5）字节所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务信号都切换到备用信道上。复用段保护倒换的条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信号。4、二纤单向通道保护环主环S1备环P1图11 二纤单向通道保护环特点：（1）分离路由，AC业务通信非同时进行，S1西收东发，P1东收西发；（2）并发选收，即首段桥接，末端倒换；（3）1+1保护方式；（4）倒换速度快（一般15ms），业务流向简捷明了，便于配置维护；（5）网络的业务容量不大。在网络正常时，网元A和C都选
11、收主环S1上的业务。那么A与C业务互通的方式是A到C的业务经过网元D穿通，由S1光纤传到C（主环业务）；由P1光纤经过网元B穿通传到C（备环业务）。在网元C支路板“选收”主环S1上的AC业务，完成网元A到网元C的业务传输。网元C到网元A的业务传输与此类似。图12 二纤单向通道保倒换环当BC光缆段的光纤同时被切断，网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上，其中S1业务经光纤由网元D穿通传至网元C，P1光纤的业务经网元B穿通，由于BC间光缆断，所以光纤P1上的业务无法传到网元C，不过由于网元C默认选收主环S1上的业务，这时网元A到网C的业务并未中断，网元C的支路板不进行保护倒换。
12、网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上，其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A，S1环上的C到A业务，由于BC间光纤断所以无法传到网元A，网元A默认是选收主环S1上的业务，此时由于S1环上的CA的业务传不过来，A网元线路w侧产生R-LOS告警，所以往下插全“1”AIS，这时网元A的支路板就会收到S1环上TU-AIS告警信号。网元A的支路板收到S1光纤上的TU-AIS告警后，立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务，于是CA的业务得以恢复，完成环上业务的通道保护，此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态切换到选收备环方式。网元发生了通道保护倒换后，支路板同时监测主环S1上业
13、务的状态，当连续一段时间（华为的设备是10分钟左右）未发现TU-AIS时，发生切换网元的支路板将选收切回到收主环业务，恢复成正常时的默认状态。二、二纤双向通道保护环图13 二纤双向通道保护环特点：（1）一致路由，AC业务通信同时进行；（2）并发选收；（3）11保护方式；（4）业务容量与二纤单向通道保护环相同，但可以在无保护环或线性应用场合下利用；（5）结构较复杂，与二纤单向通道环相比无明显优势，故一般不用这种自愈方式。三、二纤单向复用段保护环图14 二纤单向复用段倒换环 特点：（1）分离路由，AC业务通信非同时进行；（2）保护时，与断纤相连的节点环回，其它节点穿透；（3）业务首先上主光纤，不通
14、时再倒换到备用光纤上，之后再倒换到主光纤上，收端始终从主光纤下业务；（4）倒换速度一般是50ms，华为25 ms；（5）11业务保护方式，1：1结构与1+1相似，区别是业务只向主光纤上发，备用光纤传输额外的业务量；（6）最大业务容量在正常时为2STM-N（包括了额外业务），发生保护倒换时为1STM-N；（7）二纤单向复用段保护环由于业务容量与二纤单向通道保护环相差不大，倒换速率比二纤单向通道环慢，所以优势不明显，在组网时应用不多。在环路正常时，网元A往主纤S1上发送到网元C的主用业务，往备纤P1上发送到网元C的备用业务，网元C从主纤上选收主纤S1上来的网元A发来的主用业务，从备纤P1上收网元A
15、发来的备用业务（额外业务），图5-6中只画出了收主用业务的情况。网元C到网元A业务的互通与此类似。在CB光缆段间的光纤都被切断时，在故障端点的两网元C、B产生一个环回功能，见图5-4-2。网元A到网元C的主用业务先由网元A发到S1光纤上，到故障端点站B处环回到P1光纤上，这时P1光纤上的额外业务被清掉，改传网元A到网元C的主用业务，经A、D网元穿通，由P1光纤传到网元C，由于网元C只从主纤S1上提取主用业务，所以这时P1光纤上的网元A到网元C的主用业务在C点处（故障端点站）环回到S1光纤上，网元C从S1光纤上下载网元A到网元C的主用业务。网元C到网元A的主用业务因为CDA的主用业务路由业中断，所以C到A的主用业务的传输与正常时无异，只不过备用业务此时被清除。四、二纤双向复用段保护图15 二纤双向复用段保护环特点：（1）一致路由，AC业务通信通时进行；（2）在二纤单向复用段环的基础上采用时隙技术，与四纤双
