对二纤单向通道保护环及二纤双向复用段保护环的理解

对二纤单向通道保护环及二纤双向复用段保护环的理解分类：别让脑子生锈——关于学习2007-08-2721:36阅读(3209)评论(2)对二纤单向通道保护环及二纤双向复用段保护环的理解SDH传输网络中为了保护传送的业务信号，可以采取多种不同的方法。实际应用中，使用环形网络拓扑结构来保护业务的方法使用得最多，因为环形网络具有良好的自愈功能。自愈环可以从不同的角度进行分类，主要有按保护的业务等级、按环上业务传送的方向及按使用的光纤数量三个方面进行分类。按保护的业务等级分，自愈环可分为通道保护环及复用段保护环；按环上业务传送方向分，可以分为单向环及双向环；按网元节点间光纤数可分为二纤环和四纤环。这些不同的分类通过组合可以得到二纤单向通道保护环、二纤双向通道保护环、二纤单向复用段保护环、二纤双向复用段保护环、四纤双向复用段保护环等不同的保护方式。实际网络应用中，基本上只用到二纤单向通道保护环及二纤双向复用段保护环两种。以下对这两种保护环进行深入的分析，以便透彻地理解、更好地应用。一、基本概念的理解要很好地理解二纤单向通道保护及二纤双向复用段保护环的联系、区别，有必要对一些基本的概念进行梳理，主要是以下几点：（1）“单向业务”、“双向业务”、“一致路由”、“分离路由”图1环型网络示意图如图1所示，假如网元A、C之间互通业务，A到C的业务路由假定是A-B-C，若此时C到A的业务路由是C-B-A，则业务从A到C及C到A的路由相同，称之为一致路由；若此时C到A的业务路由是C-D-A，那么业务从A到C的路由及业务从C到A的路由不同，称为分离路由。我们称一致路由的业务为双向业务，称分离路由的业务为单向业务。（2）“通道”、“复用段”、“再生段”要深入理解好这几个概念，必须得对SDH传送网分层模型、SDH复用机制及其帧结构有很清晰的把握。这里请大家注意两个概念的区别：传送网及传输网，两者的区别主要是描叙对象的不同，前者是从信息传递的功能过程来描叙的，后者是从信息信号通过具体物理媒质的物理过程来描叙的。因此，传送网主要指逻辑功能意义上的网络，而传输网具体指各种设备组成的实际网络。下图2是SDH传送网分层模型：图2SDH传送网分层模型从SDH传送网分层模型可以很好地理解通道、段等概念，我们可以这么理解：所谓通道其实就是提供对其上层（电路层）不同类型业务的一种信息传递能力的逻辑功能块，分为低阶通道层和高阶通道层，例如，VC-12（属于低阶通道）可以提供传输2M的业务，那么VC-12就是一种业务通道。由此我们可以说，一个VC-4（属于高阶通道层）能提供63个2M的业务通道。段和通道是服务者和客户的关系，也就是说，上层的通道层是下层的段层的客户，段层提供给通道层服务。电路层的业务经过通道层处理后，加上一定的开销，进行业务复用，形成段层业务，再往下传送给物理层进行传输处理。下图3是段、通道在实际系统中的位置示意图：图3段、通道在实际系统中的位置示意图二、二纤单向通道保护及二纤双向复用段保护环的工作原理在理解了以上基本概念后，我们分别来看看二纤单向通道保护及二纤双向复用段保护环的工作原理。1、二纤单向通道保护环二纤通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环——S1，有时称为业务环；一个为备环——P1，有时称为保护环。两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的，也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S1、备环P1上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务，如图4（a）所示：图4（a）二纤单向通道保护环若环网中网元A与C互通业务，网元A和C都将上环的支路业务“并发”到环S1和P1上，S1和P1上的所传业务相同且流向相反——S1逆时针，P1为顺时针。在网络正常时，网元A和C都选收主环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A→C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。当BC光缆段的光纤同时被切断，注意此时网元支路板的并发功能没有改变，也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。如图4(b)所示：图4（b）二纤单向通道倒换环我们看看这时网元A与网元C之间的业务如何被保护。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B—C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。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B—C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C→A的业务传不过来，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C→A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。二纤单向通道保护倒换环由于上环业务是并发选收，所以通道业务的保护实际上是1＋1保护。倒换速度快（华为公司设备倒换速度≤15ms），业务流向简捷明了，便于配置维护。缺点是网络的业务容量不大。二纤单向保护环的业务容量恒定是STM-N，与环上的节点数和网元间业务分布无关。为什么？举个例子，当网元A和网元D之间有一业务占用X时隙，由于业务是单向业务，那么A→D的业务占用主环的A—D光缆段的X时隙（占用备环的A—B、B—C、C—D光缆段的X时隙）；D—A的业务占用主环的D—C、C—B、B—A的X时隙（备环的D—A光缆段的X时隙）。也就是说A—D间占X时隙的业务会将环上全部光缆的（主环、备环）X时隙占用，其它业务将不能再使用该时隙（没有时隙重复利用功能）了。这样，当A—D之间的业务为STM-N时，其它网元将不能再互通业务了——即环上无法再增加业务了，因为环上整个STM-N的时隙资源都已被占用，所以单向通道保护环的最大业务容量是STM-N。二纤单向通道环多用于环上有一站点是业务主站——业务集中站的情况，华为公司设备在目前组网中，二纤单向通道环多用于155、622系统。2、二纤双向复用段保护环如图5（a）所示，二纤双向复用段保护环也是使用两条光纤：S1/P2、S2/P1，每根光纤的前半个时隙（例如STM-16系统为1#—8#STM-1）传送主用业务，后半个时隙（例如STM-16系统的9#—16#STM-1）传送额外业务，也就是说一根光纤的保护时隙用来保护另一根光纤上的主用业务。因此在二纤双向复用段保护环上无专门的主、备用光纤，每一条光纤的前半个时隙是主用信道，后半个时隙是备信道，两根光纤上业务流向相反。图5（a）二纤双向复用段保护环在环网B—C间光缆段被切断时，网元A到网元C的主用业务沿S1/P2光纤传到网元B，在网元B处进行环回（故障端点处环回），环回是将S1/P2光纤上S1时隙的业务全部环到S2/P1光纤上的P1时隙上去（例如STM-16系统是将S1/P2光纤上的1#—8#STM-1[VC4]全部环到S2/P1光纤上的9#—16#STM-1[VC4]），此时S2/P1光纤P1时隙上的额外业务被中断。然后沿S2/P1光纤经网元A、网元D穿通传到网元C，在网元C执行环回功能（故障端点站），即将S2/P1光纤上的P1时隙所载的网元A到网元C的主用业务环回到S1/P2的S1时隙，网元C提取该时隙的业务，完成接收网元A到网元C的主用业务。见图5（b）。图5（b）二纤双向复用段保护环的业务倒换网元C到网元A的业务先由网元C将网元C到网元A的主用业务S2，环回到S1/P2光纤的P2时隙上，这时P2时隙上的额外业务中断。然后沿S1/P2光纤经网元D、网元A穿通到达网元B，在网元B处执行环回功能——将S1/P2光纤的P2时隙业务环到S2/P1光纤的S2时隙上去，经S2/P1光纤传到网元A落地。通过以上方式完成了环网在故障时业务的自愈。二纤双向复用段保护环的业务容量为四纤双向复用段保护环的1/2，即M/2(STM-N)或M×STM-N（包括额外业务），其中M是节点数。二纤双向复用段保护环在组网中使用得较多，主要用于622和2500系统，也是适用于业务分散的网络。三、二纤单向通道保护及二纤双向复用段保护环的区别通过以上的分析，我们可以看出，二纤单向通道保护及二纤双向复用段保护环的主要区别可以归结如下：1、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进行倒换。例如：收端收到第4VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将该通道切换到备用信道上去。2、复用段倒换：是以复用段为基础的，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的业务都切换到备用信道上。复用段保护条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC（复用段误码过量）告警信号。3、通道环保护一般是专用保护，在正常情况下保护通道也传主用业务（业务是1+1保护），信道利用率不高。复用段保护环使用公用保护，正常时用信道传额外业务（业务是1：1保护），信道利率高。4、二纤单向通道保护环的最大业务容量是STM-N，而二纤双向复用段保护环的最大业务容量为M/2(STM-N)或M×STM-N（包括额外业务），其中M是节点数。5、在应用上，二纤单向通道保护环主要用在接入层传输网络，而二纤双向复用段保护环因为是以复用段为保护对象，一般都用在骨干、汇聚层网络中，保护的业务颗粒大。四、小结由于二纤单向通道保护环和二纤双向复用段保护环在实际的应用中占主要地位，深入理解好它们的工作原理、工作机制有助于我们更好的理解SDH的工作机制，在实际应用中更好地把握如何使用适当的技术以满足不同层次、不同颗粒的业务安全传送的需要。