通道保护&复用段保护原理

二、二纤双向复用段共享保护环的工作原理
二纤复用段共享保护环的每对相邻节点有两根反向传输的光纤，每 根光纤的带宽一分为二，一半被定义为工作信道，另一半预留作保护信 道。每根光纤的工作信道被另一根光纤里的反向传输的保护信道所保护。 对于STM-N二纤复用段共享保护环，其STM-N信号可以视为N个 AU-4复用而成。这N个AU-4按照其在复用时出现的顺序被编号1-N，那 么从1号到N/2号的AU-4被安排为工作信道，而从（N/2）+1号到N号的 AU-4被安排为保护信道。每根光纤中工作信道和保护信道共用一套复用 段开销。 图3、图4表示了一个二纤复用段共享保护环正常工作的情况和失效 发生后的保护倒换的情况。
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CA AC
选收 S1 并发
A D C
P1 S1 并发
P1
B
CA
AC
选收
图1
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当AB段光缆被切断时（如图2），节点B检测到LOS和MS-AIS，于 是在其所有以顺时针方向穿过自身的支路信道中插入通道AIS。对于业务 信号A-B-C，接受节点C检测到通道AIS后，实行倒换，选择经路径A-DC的保护信道传至的信号作为下话信号。 对于单个的线路失效，通道保护环可以100％的恢复受影响的业务， 而对于单个节点失效，以失效节点为目的节点的业务将不可避免的丢 失，而通过失效节点的业务将由于通道保护环机制而得以完全恢复。 根据ITU-T G.841规范，一个单向通道保护环的倒换时间目标值为20ms。 信号失效是定义在高阶通道终端和低阶通道终端功能中发现下列所述的 一种或几种情况： －－通道服务层信号失效（HP-SSF/LP-SSF）。SSF是指服务层缺陷，如高阶通 道层的AU指针丢失（AU-LOP）或AU-AIS，低阶通道层的TU指针丢失（TULOP）或TU-AIS； －－通道未装载（HP-UNEQ/LP-UNEQ）缺陷； －－通道踪迹失配（HP-TIM/LP-TIM）缺陷； －－通道过误码（HP-EXC/LP-EXC）缺陷； 其中，TIM＆EXC是可选的，ITU-T未对其作出定义。
CA AC
桥接 T
1－32 33－64
R T R T
A
R T
R
B
倒收
倒收 T R T R T R
AC C CA
桥接 烽火通信科技股份有限公司 FIBERHOME TELECOMMUNICATION TECHNOLOGIES CO.,LTD
D
R T
图4
a)当节点BC之间出现单向失效时，节点C检测到信号失效后，从长 路径和短路径两个方向上的保护信道向节点B发出桥接请求。当节点B接 收到来自短路径的桥接请求后，从短路径向节点C发出确认信息，同时从 长路径向C点也发出一个桥接请求。当节点B接收到从长路径传来的桥接 请求后，完成相应的桥接和倒换。节点C接收到长路径传来的桥接请求 后，也实行桥接和倒换，受失效影响的业务经上述过程得以恢复。 b)如果节点BC之间出现双向失效，如常见的光缆切断的情况，那么 B和C将分别检测出信号失效，并从各自的长路径上向对方发出桥接请 求，接收到对方来自长路径的桥接请求后，节点B和C将完成各自的桥接 和倒换动作。
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1.网络的保护与恢复 网络的生存性通过网络保护和网络恢复来实现。 所谓网络保护一般是利用节点间预先分配的容量实施网 络保护，即当一个工作通路发生失效事件时，利用备用设备 的倒换动作，使信号通过保护通路仍保持有效。如：后面将 要述及的通道保护、复用段保护等。保护一般处于本地网元 远端网元的控制之下，无需外部网管系统的介入，因而倒换 时间很短，但备用资源无法在网络范围内由大家共享。 网络恢复是在外部网络操作系统的控制下，采用某种算 法寻找失效路由的替代路由，这种利用节点间可用的任何 容量实施网络中业务恢复的方法，可大大节省网络资源，同 时又能保证所需的网络资源，
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2.网络自愈时间
业务恢复时间和业务恢复范围是度量生存性的两个重要指标，但不同的用户和不同的 业务对业务恢复时间和恢复范围有不同的要求。例如，一般的大型金融机构的自动取款机 对业务的可靠性要求最高，不仅要求业务100％能恢复，而且希望业务恢复时间短于50ms； 普通居民用户对业务中断时间要求一般不高，但对业务资费较敏感；一些数据网、800号业 务、某些电话业务则处于上述两种情况之间，这些业务一般要求业务能全部恢复，但可以 容忍较大范围的业务中断时间。 当业务中断时间在50ms～200ms之间时，交换业务的连接丢失概率小于5％，对于7号信 令网和信元中断业务的影响不大；当业务中断时间在200ms～2s之间时，交换业务的连接丢 失概率逐渐增加；当业务中断时间达到2s时，所有电路交换连接、专线、n×64kbit/s和 2Mbit/s拨号业务都将丢失连接；当业务中断时间达到10s，多数话带数据调制解调器超 时，面向连接的数据会话也可能已超时；当业务中断时间超过10s后，所有通信会话都将丢 失连接。 可见，业务中断时间有两个重要门限值：这就是50ms和2s。前者可以满足绝 大多数业务的质量要求，除了瞬态冲击影响外，业务不会中断，因而可认为50ms的保护恢 复时间对于多数电路交换网的话带业务和中低速数据业务是透明的；而后者可以保证中继 传输和信令网的稳定性，电话用户只经历短暂的通话间歇，数据会话协议仍能维持不超 时，图像业务则会发生丢帧和图像冻结现象，但多数人可勉强忍受。2s门限已作为网络恢 复的目标值。
网络的保护概念
当前通信网络中，网络的安全性越来越受到人们的重视。 SDH传送网的生存性设计是一个重要的课题，它已成为市场开放 环境下网络运营者或业务提供者之间的重要竞争焦点。 当网络出现故障时，SDH传送网的自愈（self-healing)特性 可以通过保护倒换的方式，保证网络能在极短的时间内从失效故 障中自动恢复所携带的业务。因此，传送网的保护倒换方式将直 接关系到SDH网的功能、效果、经济和业务传输的可靠性。
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CA
AC
1－32 33－64
A
B
AC D C CA 图3 烽火通信科技股份有限公司 FIBERHOME TELECOMMUNICATION TECHNOLOGIES CO.,LTD
烽火通信科技股份有限公司 FIBERHOME TELECOMMUNICATION TECHN络是指网上的每个节点都通过双工通信设备与相邻的两个节点相连，从 而组成一个封闭的环。利用SDH的分插复用器或交叉连接设备可以组建具有自愈 功能的SDH环网络，这是目前组建SDH网应用较多的一种网络拓扑形式。针对光 纤线路保护倒换而形成的SDH自愈环（SHR：Self-Healing Ring），不仅提高了 网络的生存能力，而且降低了倒换中备用路由的成本，在网络规划中起到重要作 用。 SDH的自愈环是一种比较复杂的网络结构，在不同的场合有不同的分类方法。 1）单向环和双向环 按照进入环的支路信号方向与由该支路信号目的节点返回的信号（即返回业 务信号）方向是否相同来区分，可以分为单向环和双向环。正常情况下，单向环 中的来回业务信号均沿同一方向（顺时针或逆时针）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节点返回的支路信号按相 反的方向传输。 2）二纤环和四纤环 按环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分，可以划分为二纤环和四纤环。 3）通道保护环和复用段倒换环 按保护倒换的层次来分，可以分为通道倒换环和复用段倒换环。
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CA AC
选收
S1
并发
A D C
P1 S1 并发
P1
B
向下游插入AIS信号
CA
AC
倒换
图2
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CA AC
选收
S1
并发
A D C
P1 S1 并发
P1
B
向下游插入AIS信号
CA
AC
倒换
图2
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节点自动产生的桥接请求包括：信号失效（SF）、信号劣化（SD）及等 待回复（WTR）。这些桥接请求都是从NE传输到NE的，而不是从OS传 输到NE。 SF和SD的定义由ITU-T建议G.783给出。SF桥接请求用于保护受硬故障 影响的工作业务，SD桥接请求则针对软故障提供保护。这些桥接请求都 可以在长路径和短路径上传输。对于长路径桥接请求，各中间节点识别 该请求的目的节点并接力传输该桥接请求，目的节点接收到桥接请求 后，完成相应的动作，并发送出桥接倒换指示。 由于倒换会给业务信号带来损伤，因而需用WTR桥接请求来防止工作业 务在工作信道与保护信道之间频繁倒换。当工作信道的失效被清除后， 就需要启动WTR请求，直至信道状态稳定。WTR用于SF和SD状态消失 之后，而不能用于外部启动命令清除之后。 烽火通信科技股份有限公司 FIBERHOME TELECOMMUNICATION TECHNOLOGIES CO.,LTD
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一、二纤单向通道保护环的工作原理
单向通道保护环的每对节点之间都有两根光纤，一根用于传输工作 信号，另一根用于保护，两根光纤的传输方向相反。进入环的一个支路 信号经工作光纤传至目的节点，而从目的节点返回的支路信号则由同一 方向经环的剩余部分返回。 图1表示一个二纤单向通道倒换环在正常情况下的工作情况。由节点 A进入环到节点C的信号AC同时由两路路径到达节点C，其中一路是经S1 经节点B到达节点C，另一路是走P1经D到达节点C，由节点C按照分路通 道信号的优劣决定选哪一路作为分路信号。正常工作情况下，S1为主光 纤，其信号也为主信号。由节点C进入环到节点A的信号分析和上面一样。
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二纤复用段共享保护环的节点实行桥接时，是把工作信道的时隙转 接到保护信道的不同时隙上（第m号AU-4时隙被接入到第N/2+m号AU4）。
根据ITU-T的规定，复用段共享保护环倒换时间如下： 当环是一个干净环（即环上不存在任何桥接请求，也没有额外业务 驻留），光纤长度少于1200KM时，其倒换完成时间应低于50ms.
通道保护倒换故障定位
熟悉了通道保护环的工作原理后，对于出现的倒换不好的故障就比 较容易定位了。 1.根据工作路径先确定那些站点要倒换，那些站点不倒换； 例如图2中节点C由于A-B-C工作路径中断将业务倒换到备用路径A-D-C 上，因此节点C有SWR告警出现；而节点A由于工作路径C-D-A正常，因 此不会出现SWR告警。 2.对倒换后业务不好的站点的保护路径逐步环回以确定故障点。 例如图2中节点C倒换后不好，那么我们将节点D的西向做线路环回，看 节点C的告警是否正常，正常继续往后在节点A的西向做线路环回，不正 常则问题处在节点C上。