保护倒换讲义

保护倒换的介绍ZXSM光传输系统的保护机制可分为：网络级业务保护和设备级单元保护。

网络级业务保护按层的概念，可分为复用段保护和通道保护；按网络结构，又可分为路径保护和子网连接保护。

1-1.S DH物理接口功能（SPI）SPI功能是将内部逻辑电平形成的STM-N信号转变为STM-N线路接口信号，即为物理传输媒质和RST功能块之间提供接口。

如果STM-N信号失效，SPI产生信号丢失（LOS）状态。

1-2.再生段终端功能（RST）RST功能相当于是RSOH的源和宿，即RSOH在RST中生成和终结，而再生段是两个RST功能块之间的维护实体。

1-3.复用段终端功能（MST）MST功能是作为MSOH的源和宿，即MSOH在MST中生成和终结，而复用段是两个MST功能块之间的维护实体。

从复用段保护（MSP）功能得到的自动保护倒换字节置于K1和K2字节位置。

其中K2字节的第6至第8比特留待将来作分插和嵌套式保护倒换用。

MST功能块还对当前的STM-N帧进行BIP-24N码字计算，将算得值与从下一帧恢复的B2字节进行比较，发生的错误报告给SEMF功能块，可作为性能监视。

MST功能块还对BIP-24N码错误进行处理，以便检测超限的误码缺陷和信号劣化（SD）缺陷。

所谓超限的误码缺陷是指等效误码缺陷超过1×10-3门限的情况，所谓SD则是指等效误码缺陷超过预先确定的门限（10-5～10-9）的情况。

超限的误码缺陷和SD缺陷还应报告给SEMF功能块作告警过滤用。

SEMF:同步设备管理功能。

1-4. 复用段适配功能（MSA）MSA功能块提供了高阶通道进入AU-4的适配、AUG的组合和分解、字节间插复用和解复用，以及指针的产生、解释和处理等多种功能。

1-5. 复用段保护功能（MSP）MSP功能块为STM-N信号提供复用段内与通路有关的失效保护。

它接收来自SEMF 功能块的控制参数和外部倒换要求，并在同一参考点输出状态指示给SEMF功能块。

对于1+1结构，从复用段适配（MSA）功能块收到的信号是永久性地连接到工作通路和保护通路MST功能块上的。

对于1:n结构，从每个工作通路MSA功能块收到的信号是送给相应MST功能块的。

而来自额外业务通路MSA功能块的信号是连接到保护通路MST功能块上的。

当需要某一工作通路时，来自受保护工作通路的信号被连接到保护通路MST功能块。

而额外业务通路将被终结。

按预定规则产生的K字节送给保护通路MST功能块，也可以送给工作通路MST 功能块。

正常条件下，MSP功能块将来自工作通路MST功能块的信号和定时信息传给相应工作通路MSA功能块。

在1:n保护结构，如果提供额外业务，则来自保护段的信号和定时信息将传给额外业务MSA功能块，否则就地终结。

自动保护倒换以工作段和保护段的失效条件为基础。

失效条件指信号失效（SF）和信号劣化（SD），由MST功能块提供。

通常将SF和SD分别称为“硬失效”和“软失效”，反映了系统性能劣化程度的不同，通常SF的严重程度要高于SD。

保护倒换也可以经由SEMF功能块收到的倒换命令来启动。

一旦检测到启动倒换的SF或SD条件，保护倒换应该在50ms内完成，完成自动保护倒换后，应向SEMF功能块报告保护倒换事件（PSE）。

在可恢复模式运行方式，当工作段已经从失效状态中恢复时，保护段的信号会自动转移回工作段，此时应允许其他的失效工作通路或额外业务通路使用保护段。

为了防止由继续失效（如BER值围绕SD门限起伏不定时）引起频繁的保护倒换，失效段必须首先重新处于无故障状态（即BEE值小于某一恢复门限）。

而且失效段满足这一准则后，还必须有一段等待恢复（WTR）时间后才能再次被工作通路使用。

WTR大约5～12分钟，可以重新设置，但SF或SD条件应该可以压制WTR。

2. 路径保护路径保护是当工作路径发生故障且当性能低于要求的水平时，由一保护路径来替换工作路径，路径终端提供路径状态的信息，而保护路径终端则提供受保护路径状态的信息。

目前，路径保护主要是指复用段保护。

下面就讲述复用段保护的原理和结构类型。

通常，保护倒换的使用与网络运营者的维护策略密切相关。

SDH系统的保护就是在复用段上提供功能和物理媒质的备用。

一般，复用段保护模块MSP与相应的远端MSP一起，通过为K字节定义的面向比特的协议协同工作完成保护倒换动作。

它也可以与同步设备管理功能（SEMF）互通进行自动和手动倒换控制。

自动保护倒换的启动根据接收信号的条件，而手动保护倒换根据经SEMF收到的命令可提供本地和远端的倒换动作。

复用段保护结构分两种，即1+1方式和1:n方式。

2-1. 1+1结构1+1复用段保护结构保护倒换结构如图3.2所示，图中W表示工作。

A站站站REG：再生中继器图1.1 1+1保护倒换结构STM-N信号同时在工作段和保护段两个复用段发送，也就是说在发送端STM-N信号是永久地与工作段和保护段相连的。

接收端的复用段保护对从两个复用段收到的STM-N信号条件进行监视并选择连接更合适的一路信号。

可见，对于1+1结构，由于工作通路是永久地连接着的，因而不允许提供无保护的额外业务通路，即所谓“并发优收”。

这种保护方式可靠性较高。

对于高速大容量系统（例如STM-16）经常采用。

特别是在SDH的发展初期，或网络的边缘处，没有多余路由可选时是一种常用的保护措施，但其成本较高。

ZXSM光传输系统复用段1+1保护如图1.2所示。

A站B站C站图3.3 ZXSM光传输系统复用段1+1保护2-2. 1:n结构1:n复用段保护结构如图3.4所示，图中W1～Wn表示工作，P表示保护。

REG：再生中继器图3.4 1:n 保护倒换结构在1:n 结构中，保护段由很多工作通路共亨，n 值范围为1～14。

在两端，n 个STM-N 通路中的任何一个或者额外业务通路（或者是可能的测试信号）与保护段相连。

复用段保护模块对接收信号条件进行监视和评估，执行连接（桥接）和从保护段选择合适的STM-N 信号。

需要注意，1:1结构是1:n （n=1）结构的子集，它具有按1+1结构工作的能力以便与另一端的1+1结构互通。

由于1:n 结构的保护通路可用以提供低优先等级的额外业务（即工作通路倒换至保护通路时，额外业务丢失），因而系统效率高于1+1方式。

ZXSM 光传输系统可以做到1:1的保护，保护的切换点硬件是在后背板（同一方向的两块光线路板与交叉板）的布线上，软件控制是在光板和交叉板上。

图3.5 ZXSM 光传输系统复用段1:1保护2-3. 子网连接保护利用连接功能HPC 和LPC 提供的保护倒换功能称为子网连接保护，它是当工作子网连接发生故障或当性能低于要求的水平时，由一保护子网连接来替换工作子网连接。

子网连接保护可用于层网络中的任何层，被保护的子网连接可以进一步由低等级的子网连接和链路连接级联而成，主要利用HPC 和LPC 提供的重选路由手段。

HPC ：高介通道连接 LPC ：低介通道连接SDH子网连接保护的典型例子是SDH高阶通道层和低阶通道层环形保护，即“通道倒换环”。

2-3.1 SDH高阶通道环保护高阶环保护又称“高阶通道倒换环保护”，它的特点是使用高阶通道进入环的网元处的高阶通道保护倒换功能使高阶通道特征信息以两个方向绕环传输。

在高阶通道出环的网元处选择其中一个信号。

高阶通道倒换纯粹是根据高阶通道出环的网元处的本地信息，并且是单个地单向地进行倒换。

因此，完成高阶环保护不需用APS协议。

2-3.2 SDH低阶通道环保护SDH低阶通道环保护的工作原理与高阶通道环保护相同。

其特点是使用低阶通道进入环的网元处的低阶通道保护倒换功能使低阶通道特征信息以两个方向绕环传输。

在低阶通道出环的网元处选择其中一个信号。

低阶通道倒换纯粹是根据低阶通道出环的网元处的本地信息，并且是单个地单向地进行倒换。

因此，完成低阶环保护不需用APS协议。

目前ZXSM-150/600/2500光传输系统能够提供从VC-12低阶通道到VC-4高阶通道的子网连接保护，且只能应用于环形网的拓扑结构中，即二纤单向通道倒换环网，保护的切换点硬件和软件控制都是在2Mbit/s支路板ETP1上，如图3.6、3.7所示。

被保护VC-12的保护VC-12一定是在另一方向155Mbit/s光发送群路中相应VC-12时隙上，最多可以保护63个VC-12通道。

图3.6中，被保护通道VC-12和保护通道VC-12都经同一交叉板，但该板的故障不会影响通道的保护，因为交叉板也有保护板。

图3.6 ZXSM光传输系统VC-12二纤单向通道倒换环的保护ZXSM-150/600/2500光传输系统能够提供VC-4级的1+1高阶通道保护，应用于二纤单向通道倒换环网，保护的切换点硬件和软件控制都是在交叉板，最多可以保护16个VC-4通道。

2-4. 设备级单元保护前面提到的ZXSM光传输系统复用段保护和通道保护都已涉及了光线路板的保护，交叉板实际上也有保护。

备用交叉板通过后背板与主用光线路板和备用光线路板、与支路板支路板都有布线，交叉板的切换不影响任何系统的工作。

另外时钟板和电源板都是双板配置，互为主备用。

2-5. 保护类型ZXSM-150/600/2500可以实现较为完备的保护功能，组成多种类型的自愈网络。

1 复用段保护倒换ZXSM-150/600/2500可实现点对点或链路的1＋1和1：1线路保护倒换。

ZXSM-150/600/2500可以实现二纤单向保护环，STM-4和STM-16等级的二纤双向复用段保护环。

2 子网连接保护子网连接保护是基于1＋1的保护。

利用强大的交叉功能，ZXSM-150/600/2500可以在任何网络拓扑中实现从VC-12低阶通道到VC-4高阶通道的子网连接保护。

3.自动保护倒换（APS）通路K1和K2这两个字节用作复用段APS指令。

通常K1作倒换请求用，K2作倒换证实用。

由于K1和K2是专用于保护目的的嵌入信令通路，因此保护响应时间较快。

K1和K2字节所提供的是网络保护方式，其基本工作原理可简述如下：当某工作通路出故障时，下游端会很快检测到故障，并利用上行方向的保护光纤送出K1字节，K1字节包含故障通路编号数。

上游端收到K1字节后，将本端下行方向工作的通路光纤桥接到下行方向的保护光纤，同时利用下行方向的保护光纤送出K1和K2字节，其中K1字节作为倒换要求，K2字节作为证实。

在下游端，收到的K2字节对通路编号进行确认并最后完成下行方向工作通路光纤与下行方向保护光纤在本端的桥接。

同时，按照K1字节要求完成上行方向工作通路光纤与上行方向保护光纤在本端的桥接。

为了完成双向倒换的要求，下游端经上行方向的保护光纤送出K2字节。

当上游端收到K2字节后将执行光纤在本端的桥接，从而将两根工作通路光纤几乎同时地倒换到两根保护光纤，完成APS过程。