SDH自愈环

CA AC S 1 /P2 S 2 /P1 A
CA AC S 1 /P2 S 2 /P1 A
D S 2 /P1 S 1 /P2 CA AC (a) C
B
D S 2 /P1 S 1 /P2 C
B
CA AC 倒换 (b)
图2-4 纤双向复用段倒换环
当BC结点间光缆被切断，二根光纤也同时被切断， 与切断点相邻的 B 和 C 结点中的倒换开关将 S1/P2 光纤与 S2/P1光纤沟通，利用时隙交换技术，可以将S1/P2光纤和 S2/P1光纤上的业务信号时隙转移到另一根光纤上的保护 信号时隙，于是就完成了保护倒换作用。
如果按照进入环的支路信号与由该支路信号分路结点返 回的支路信号方向是否相同，又可以将自愈环分为单向环和 双向环。正常情况下，单向环中所有业务信号按同一方向在 环中传输。双向环中进入环的支路信号按一个方向传输，而
由该支路信号分路结点返回的支路信号按相反的方向传输。
如果按照一对结点间所用光纤的最小数量还可以分为二 纤环和四纤环。
2.3 四纤双向复用段倒换环
通常双向环工作在复用段倒换方式，既可以是四纤又可以是 二纤。四纤双向复用段倒换环的结构如图2-3所示，这种环提供 的也是1:1保护。它由两根业务光纤S1与S2(一发一收)和两根保 护光纤P1与P2(一发一收)构成，其中S1光纤传送顺时针业务信 号，S2光纤传送逆时针业务信号，P1与P2分别是和S1与S2反方 向传输的两根保护光纤。
80 k 80 k P Y 4 1 0.01 0.99 0.0087 k 0 k
3
我们发现，在第二种情况尽管保护的任务重了（每 根平均保护约27台），但保护效率不仅没有降低，反而 升高了。
1.2 自愈环
1.2.1自愈环的基本概念
所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短的时 间内从失效故障中自动恢复， 使用户感觉不到网络已出了 故障。其基本原理就是使网络具备发现替代传输路由并重新 确立通信的能力。
解：按第一种方法。以X记“第一根保护光纤保护的 20 根中同一时刻发生故障的光纤数”，以Ai (i=1,2,3,4) 表
示事件“第i根保护光纤保护的20根中发生故障不能及时维 修”，则知80台中发生故障而不能及时维修的概率为
P P A1 P X 2
工作光纤 开关 源节点 保护光纤 开关 目的地
图1-2 1:1保护
1.1.3 1:N保护 在1:N（见图1-3）保护中，N根工作光纤共享 一个单个的保护光纤。这个安排可以处理任何单 个工作光纤的失效。应该注意的是,当多个失效事 件发生时,这个APS协议必须确保只有在其中一根 失效光纤上的传输信息通量被交换到保护光纤上。
1
开关
开关
2 源节点 N
开关
开关
„„
目的地 开关
开关
开 关 低优先级数据
保护光纤
开 关
图1-3 1:N保护
1.1.4 m:N保护 1:N在保护中，只能处理单个工作光纤失效的情况， 下面我们就在1:N保护的基础上，提出一种新的保护—— m:N保护，见图1-4。
1 开关 开关
2 源节点 N
开关
开关
„„
1、自愈网的基本概念
随着人类社会进入信息社会，人们对通信的依 赖性越来越大，对通信网络生存性的要求也越来越 高，一种称为自愈网(Self-healing Network)的概念应 运而生。所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能 在极短的时间内从失效故障中自动恢复， 使用户感 觉不到网络已出了故障。其基本原理就是使网络具 备发现替代传输路由并重新确立通信的能力。自愈 网的概念只涉及重新确立通信，不管具体失效元部 件的修复或更换，后者仍需人员干预才能完成。
2.4 二纤双向复用段倒换环 在四纤双向复用段倒换环中，光纤S1上的业务信号与光 纤P2上的保护信号的传输方向完全相同。如果利用时隙交换 技术，可以使光纤S1和光纤P2上的信号都置于一根光纤(称 S1/P2光纤)中，例如S1/P2光纤的一半时隙用于传送业务信号， 另一半时隙留给保护信号。 同样，光纤S1和光纤P2上的信号也可以置于一根光纤(称 S1/P2光纤)上。这样S1/P2光纤上的保护信号时隙可以保护 S2/P1纤上的业务信号，S2/P1光纤上的保护信号时隙可保护 S1/P2光纤上的业务信号,于是四纤环可以简化为二纤环,如图 2-4所示.它也是1:1保护。
分束器 源节点
开关 目的地
图1-1 1+1保护
1.1.2 1:1保护 在1:1（见图1-2）保护中,从源到目的地之间 仍然拥有两根光纤。然而,传输信息通量一次仅在 一根光纤上发射,也就是说在工作光纤上发射。如 果这根光纤被切断,那么源和目的都交换到另一根 保护光纤上。正如我们在前面讨论的那样,在源和 目的之间的信号发送需要一个APS协议。鉴于这个
CA AC S1 A P1 D P1 S1 倒换 CA AC (a) CA AC (b) C A CAAC S1 P1
D P1 S1 C
B
B
图2-1 二纤单向通道倒换环
这种环采用1+1保护结构。即工作信号和保护信号同时在两 根光纤上传输。
例如，在结点 A进入环传送给结点 C的支路信号 (AC) 同时馈 入S1和P1两不同方向传送到C点，其中S1光纤按顺时针方向， P1光纤按逆时针方向，C点的接收机同时收到两个方向传送来 的支路信号，择优选择其中一路作为分路信号。正常情况下， S1 传送的信号为主信号。同理，在 C 点进入环传送至结点 A 的 支路信号(CA)按上述同样的方法传送到结点A， S1光纤所携带 的CA信号为主信号。当BC结点间的光缆被切断时，两根光纤 同时被切断，从 A 经 S1 光纤到 C 的 AC 信号丢失，结点 C 的倒换 开关由S1转向P1，结点C接收经P1光纤传送的AC信号，从而使 AC间业务信号不会丢失，实现了保护作用。故障排除后，倒换 开关返回原来的位置。
2.5 使用波分复用器组成的复用段共享保护环 2.5.1 光波分复用技术 光 波 分 复 用 (WDM ： Wavelength Division
Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信 号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光 信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤 中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开 (解复 用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端， 因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用
况下，S1光纤传送业务信号，P1光纤是空闲的。
当BC结点间光缆被切断，两根光纤同时被切断，与光缆切断 点相邻的两个结点B和C的保护倒换开关将利用APS(Automatic Protection Switching)协议执行环回功能。例如在B结点S1光纤 上的信号(AC)经倒换开关从P1光纤返回，沿逆时针方向经A结 点和D结点仍然可以到达C结点，并经C结点的倒换开关环回到 S1光纤后落地分路。故障排除后，倒换开关返回原来的位置。
下图列出了常见的SDH自愈环的分类情况。
SDH自愈环
单向环
双向环
通道保护环
复用段专用保护
复用段共享保护
双向通道环
常为二纤环
二纤环
四纤环
常为二纤环
共享保护
双向复用段保护 环
单向通道保护环
专用保护
单向复用段保护 环
双向通道保护环
2. 自愈环的原理
2.1二纤单向通道倒换环 环如图2-1通常单向环由两根光纤来实现,S1纤用来携 带业务信号,P1纤用来携带保护信号。
而X～b(20，0.01)，故有
P X 2 1
1

1
wk.baidu.com
P X k
k 0
20 k 20 k 1 0.01 0.99 0.0169 k 0 k
即有
P 0.0169
按第二种方法。以Y记80根光纤中同一时刻发生故障 的数量。此时，Y～b(80,0.01),故80根中发生故障而不能及 时保护的概率为
当今许多运营商的网络底层结构都使用了SDH坏。这些 环是通常通过SDH分插复用器(ADM)来实现的（也可以是 DXC）。这些ADM选择性地从环上分下和插入传输信息通量 或者分插入传输信息通量到环上,并且也阻止这个传输信息 通量失效。
1.2.2 自愈环的种类 自愈环结构可分为两大类：通道倒换环和复用段倒换环。 通道倒换环属于子网连接保护，其业务量的保护是以通道为 基础，是否倒换以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定， 通常利用通道AIS信号来决定是否应进行倒换。复用段倒换 环属于路径保护，其业务量的保护以复用段为基础，以每对 结点的复用段信号质量的优劣来决定是否倒换。通道倒换环 与复用段倒换环的一个重要区别是前者往往使用专用保护， 即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专 用；而后者往往使用公用保护，即正常情况下保护段是空闲 的，保护时隙由每对结点共享。
输。
(3)可实现单根光纤双向传输,由于许多通信(如打电话)
理由1:1保护在修复传输信息通量方面并不像单向 1+1保护那样快,这是由于它涉及了附加的通信总 括信息。然而,与1+l保护相比,它提供了两个主要 的优点:第一,在正常操作下,不使用保护光纤。因 此,保护光纤可以被用来发射低优先级的传输信息 通量。另一个优点是当需要使许多工作光纤共享 一根单独的光纤的时候,1:1保护可以被扩展为我们 在下面要介绍的更一般的1:N保护。
CA AC S1 P1 S2 P2 A D C P2 S2 P1 S1 CA AC (a) P2 S2 P1 S1 B D
CA AC S1 P1 S2 P2 A B C
CA AC (b)
倒换
图2-3 四纤双向复用段倒换环
每根光纤上都有一个保护倒换开关。正常情况下，从A 结点进入环传送至C结点的支路信号顺时针沿光纤S1传输， 而由C结点进入环传送至A结点的支路信号则逆时针沿光纤S2 传输，保护光纤P1和P2是空闲的。 当 BC 结点间光缆被切断，四根光纤同时被切断。根据 APS协议，B和C结点中各有两个倒换开关执行环回功能，从 而环工作的连续性得以维持。故障排除后，倒换开关返回原 来的位置。在四纤环中，仅仅光缆切断或结点失效才需要利 用环回方式来保护，而如果是单纤或设备故障可以使用传统 的复用段保护倒换方式。
技术。
光WDM技术的主要技术特点是: (1)充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量, 降低成本。目前光纤通信系统在一根光纤中传输一个波 长信道,而光纤本身在长波长区域有很宽的低损耗区 ,很多 的波长可以利用,具有很大的应用价值和经济价值。 (2) 可同时传输多种不同类型的信号。由于 WDM 技术 中使用的各波长相互独立 , 因此可实现多媒体信号混合传
目的地 开关
开关 1 开 关 m m 开 关
„
„
低优先级数据 保护光纤
图1-4 m:N保护
这种保护不仅可以处理多工作光纤失效的情况，而且
可以提高保护光纤的利用率。下面我们用具体的数据来说 明一下。 设有80根同类的光纤，彼此工作是相互独立的，发生 故障的概率都是0.01。考虑两种保护方法方法，其一是用4 根保护，每根负责保护20根工作光纤；其二是由3根共同 保护80根工作光纤。下面我们计算一下这两种方法在设备 发生故障时不能及时维修的概率的大小。
1.1保护的基本概念
1.1.1 1+1保护 在1+1保护中,传输信息通量同时存在于两个分 开的光纤上(通常在不相交的路由上),从源到目的地 发射。假设是单向保护切换,该目的地简单地选择两 个光纤之一来接收。如果那根光纤被切断,那么该目 的地简单地交换到另一根光纤上,并且继续接收数据。 这种形式的保护的速度是相当快的,并且在两端之间 并不需要信号发送协议。图1-1示出了1+1保护的示 意图。
2.2 二纤单向复用段倒换环 二纤单向复用段倒换环是1:1保护结构.如图2-2这是一种路径 保护方式。
CA AC S1 A D P1 S1 CA AC (a) C P1 D P1 S1 CA AC (b) C A CA AC S1 P1
B
B
倒换
图2-2 二纤单向复用段倒换环
在这种环形结构中每一结点都有一个保护倒换开关。正常情