SDH复用段保护机理

复用段保护机理

1. 各种复用段保护的一般描述

在讲述复用段保护之前，先简单介绍复用段的概念。

SDH传输系统按功能分层的方法可分为物理层、段层、通道层和电路层（类似于ISO的七层结构），其中下层为上层提供服务。

分层中最下层是物理层，用光信号波长、脉冲波形等参数表征。

物理层上面是段层，段层的作用是确保SDH网内节点之间信号传送的完整性。段层可再分为再生段层和复用段层。再生段层是指再生器之间或复用设备和再生器之间的那一段。复用段是指复用设备之间的那一段。

段层上面是通道层，通道层的作用是支持电路层，将电路层信号适配成统一的形式来传送。通道层可再分为低阶通道层和高阶通道层。低阶通道层支持电路层信号；高阶通道层既支持电路层信号，又支持低阶通道层信号。

最上层为电路层，即SDH传送网支持的各种业务。

由此可见，复用段是SDH功能传送层中的一个层次，孤立地理解复用段并无意义。

复用段保护一般有以下形式：

?二纤双向0:1复用段共享保护环；

?二纤单向1:1复用段保护环（专用环）；

?线性复用段1+1保护；

?线性复用段1:1 保护。

1.1 二纤双向0：1复用段共享保护环

要求环上的两个节点间只需两根光纤，见图(a)。利用时隙交换技术，一条光纤同时载送工作通路(S1)和保护通路(P2)，另一条光纤上同时载送工作通路(S2)和保护通路(P1)。每条光纤上一半通路规定载

送工作通路(S)，另一半通路载送保护通路(P)。在一条光纤上的工作通路(S1)，由沿环的相反方向的另一条光纤上的保护通路(P1)来保护。反之亦然。这就允许工作业务量双向传送。每条光纤上只有一套开销通路。

一个STM－N的二纤双向复用段共享保护环，其共有N个AU－4。在顺时针方向上编号为1到N/2的AU－4时隙安排用作工作通路，编号为N/2+1到N的AU－4时隙安排用作保护通路。在逆时针方向上的光纤的时隙是类似的。编号为m的AU－4工作通路由对应的保护通路在相反方向的第( N/2+m )个的AU-4来保护。

二纤双向复用段共享保护环示意图

工作容量和保护容量各为N/2个AU－4。

任一编号的工作通路除了在某一个节点插入，在另一个节点分出外，还可根据业务量图案(环通路组织图)，同一编号的通路时隙可为两个以上的节点使用，即一个通路时隙可被重复使用。

当BC节点间光缆被切断后，如图(b)所示，两根光纤也会被切断，与切断点相邻的B节点和C节点中的倒换开关将S1/P2光纤和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移到另一根光纤上的保护信号时隙，从而完成保护倒换作用。例如，S1/P2光纤的业务信号时隙1到m可以转移到S2/P1光纤上的保护信号时隙(N/2+1)到(N/2+M)。当故障排除后，倒换开关通常将返回其原来的位置。

环上最大可保护的业务容量为K×STM－N/2，K为环上节点数。对于节点之间业务分布均匀的情况可以大大提高传输容量，而对于集中型的业务分布则体现不出它的优越性。由于K字节中有四个bit表示节点号，所以环上最大节点数为16个。

1. 2 二纤单向1:1复用段保护环（专用环）

1：1单向复用段保护环是一种MS专用保护环，一般情况下为2纤环。一个MS专用保护环由两个反转的环组成，它们以彼此相反的方向传送信号，在这种情况下只有一个方向的环传送被保护的工作业务而另一方向的环留作对工作业务进行保护，保护容量不被所有跨距段所共享。

环中可承受的最大业务需求量受限于跨距段的容量，所谓跨距段是指环中两相邻节点间的一组复用段，环中的业务需求方式不影响单向环的容量，换句话说，所有节点的需求量总和不超过单个跨距段的容量。

MS专用保护环需要使用APS协议。

1.3 线性复用段保护

线性复用段保护可以是专用的保护也可以是共享的保护，它保护复用段层并适用于点对点的物理网。一个保护复用段可用于保护几个(N)工作复用段，它不能保护节点的故障，它可按单向或双向方式操作，并可在保护复用段上载送额外业务信息。其又分线性复用段1+1和1:1保护。采用1+1保护时，业务同时在两个信道上传输，接收端根据两个信道的信号质量进行优选。1+1保护一般为单端不恢复式倒换。采用1:1保护时，保护信道上可传送额外业务。1:1保护是双端恢复式的。

线性复用段保护采用APS协议。

工作通道和保护通道的划分如下：

双向环

单向环

以上所述的复用段保护均通过复用段开销中的K1，K2字节与网上其它节点MSP功能进行通信，根据标准协议来完成倒换。

2. OptiX 复用段保护

2.1 OptiX 复用段保护遵循的标准

OptiX 2500遵循ITU-T关于SDH保护倒换的标准建议: G.803 / G.782/ G.783/ G.841

2.2 OptiX 复用段倒换的实现

OptiX 系统的复用段保护倒换是由复用段模块实现，该模块的结构和接口关系如下图示：

复用段模块的结构和接口关系

复用段倒换算法和网元侧和单板侧的关系如下图所示：

在线路上出现故障时，由线路板检测到SD或SF条件，然后上报到主控板，主控板根据APS协议产生K字节并通过线路板发送出去，其它节点的线路板收到K字节后上报主控板，由主控板完成APS协议。最后主控板根据协议确定各节点的倒换状态，然后下发命令到交叉板进行业务的切换。

复用段倒换控制器（APSC）可以通过网管或命令行启动、停止。配置完成后(2分钟后）自动启动复用段倒换控制器。

2.3 OptiX 复用段控制器的状态迁移

APS状态迁移的过程如下图所示：

S P

2.4 OptiX 复用段倒换的方式

网管和命令行可以实现强制倒换、人工倒换、锁定倒换等功能。

强制倒换是指强制业务从工作信道倒换到保护信道，不管保护信道的状态如何；另外强制倒换不管主路信号是否正常而在恢复时间后倒换回主路，也就是说强制倒换将导致一直处于倒换状态下，再也不会自动恢复，除非再人为解除这一倒换操作。

人工倒换是指命令将业务从工作信道倒换到保护信道，如果保护信道处于正常状态，则倒换将发生，若保护信道处于失效或正在满足一个更高级别的倒换，则倒换不会发生；如果工作信道是好的，那么

这次倒换动作将在恢复时间到了之后又自动回到最初的正常状态；这一操作主要是设备维护时用来测试网络目前是否还具有保护能力。

锁定倒换是是对相邻两点之间链路设定。如果原系统都处于正常状态，那么锁定倒换的作用将是，让这两点之间发生的断纤、坏板故障不再引起倒换动作，通过这段路径传送的业务将会中断，但不影响不通过这段路径传的业务；但是如果正常时，发生的断纤不是这段被锁定的链路，还是能实现全环的保护。如果已经断纤并倒换后，下发锁定倒换命令，然后恢复断纤，到达恢复时间后，倒换会恢复（如果不恢复断纤，倒换不会恢复）。故锁定倒换只是在应倒换时锁定不让发生倒换，但是允许恢复。

3 OptiX 复用段共享保护环

3.1 OptiX 复用段保护环的特点

?支持最多4个复用段控制器，除了支持在线路槽位带复用段保护环，还支持在支路槽位带复用段保护环。

?ITU-T G.841

?倒换时间：20ms左右（OptiX 155/622），>30ms（OptiX 2500）.

?622: SL4+GTC，SL4+XC4

? 2.5G: ASP+T16+R16+X16

3.2 OptiX 二纤双向复用段共享保护环

二纤双向复用段保护是利用光纤容量的一半作为工作信道，另一半作为保护信道，对于两根光纤来说，一根光纤的保护信道用于保护另一根光纤的工作信道。还可以用来传送额外业务，在发生倒换时，额外业务将被抛弃。它的保护倒换属于双端倒换，即故障两侧的节点要同时倒换，所以需要协议来完成。我们用的是复用段开销中的K1、K2字节来传送APS协议。由于需要协议，所以倒换时间比通道倒换要长，而且对设备的软硬件要求都很高。

倒换条件有SD（信号劣化）和SF（信号失效），我司设备的SD包括B2SD，SF 包括LOS、LOF、B2OVER、MS－AIS等。

在工作信道恢复正常后，倒换并不马上恢复，而是要等待一段时间，这段时间称为WTR（等待恢复时间），这是为了避免线路不稳定而引起频繁倒换，WTR一般为5－12分钟。

我司622及2500设备都支持这种保护方式，155及155H不支持。对于622设备，第一、二个VC4是工作信道，第三、四个VC4是保护信道；对于2500设备，前8个VC4是工作信道，后8个VC4是保护信道。

当出现节点失效,比如节点断电时,OptiX TM2500复用段控制器能自动隔离该节点,对所有不在此节点上下的业务进行保护.环上出现多处信号失效,如光纤切断时,复用段控制器能够将环路分成多个部分进行最大限度的保护.

3.4 OptiX 二纤双向复用段倒换过程

单点信号失效(SF)的倒换过程：

在时间T1：

a)A收到信号失效，向两个方向上发送桥接请求。

b)C收到A在短径上发送的桥接请求后，在短径上发响应请求，在长径上发SF环桥接请求。

C收到A在长径上发送的桥接请求后，执行环桥接和倒换，并在短径和长径上发桥接倒换确认。a)B和D收到A或者C在长径上发送给对方的请求K字节，进入穿通状态，收到确认K字节，交叉板选择页面。

b)A收到C在长径上发送的倒换确认请求后，执行桥接和倒换，并发送桥接确认，信令达到稳态。

在时间T2：

a)A收到信道恢复信号，进入等待恢复(WTR)状态，并向两个方向发送等待恢复请求

根据在短径上的等待恢复请求，C节点在短径上发送响应请求，在长通道上发送WTR，启动定时器。在时间T3：

定时结束，A，C节点结束桥接和倒换，并向两个方向发送无请求NR码。B和D接收到NR码，进入空闲状态。倒换恢复完成。

）

b ）

Pass

c ）

d ）

e ）

3.5 OptiX 二纤单向复用段保护环

二纤单向复用段保护环由两个反向旋转的环构成，一个环用来传送业务，另一个用作保护，也可以传送额外业务。环上的最大可保护业务容量为STM －N ，也需要用K1、K2字节传送APS 协议，倒换条件、倒换过程与双向复用段保护环一样，只是交叉板的动作不一样。因此它对设备的复杂性要求与双向复用段保护环是一样的，而业务容量要小得多，在一般情况下都不采用这种保护方式。但对于155设备，只能支持单向复用段保护方式，考虑到复用段保护在环带链时能保护环与链之间的业务，因此在155或

155H环带链（可以在支路槽位带链，也可以在线路槽位带链）时，若需要保护环与链之间的业务，则可以采用这种保护方式。

4 1+1链形保护和1：1点到点保护

4.1 1+1链形保护和1：1点到点保护特点

?ITU-T G.783

?1+1 单端倒换，不恢复式。倒换时间10ms左右

?1: 1 双端倒换，恢复式。倒换时间20ms左右

?155: SL1+XC1，SL1+XC4，SL1+GTC，SL2将来也支持

?622: SL4+GTC，SL4+XC4

? 2.5G: ASP+T16+R16+X16

? 2.5G 支持最多9个复用段控制器

? 2.5G支路槽位的复用段保护倒换

4.2 1+1链形保护

1+1链形保护实际上也是采用“并发选收”的机制，对于TM站点，要安装2块线路板；对于ADM站点，要安装4块线路板。一对光纤作为主用光纤，另一对光纤作为备用光纤，备用光纤与主用光纤传送的是同样的内容。它的倒换是单端倒换，只需由接收端进行倒换，因此不需要协议。倒换条件也是SD 与SF，且倒换是非恢复式的。

倒换过程如下：

A在主用通道上收到信号失效，如果备用通道正常，交叉板倒换页面，接收备用通道的信号，并在备用通道上发送倒换指示，B点无动作。倒换完成。

switch

倒换指示

5.3 1：1点到点保护特点

1:1点到点保护倒换过程备用光纤可以用来传送额外业务，在倒换时额外业务将被抛弃。倒换是双端倒换，需要用K1、K2字节传送APS协议。倒换条件也SD与SF，倒换是恢复式的。目前我司设备只支持点到点的1：1保护。

倒换过程如下：

?A在主用通道上接收到信号失效，在备用通道上向B发送倒换请求。

?B在备用通道上接收到A的倒换请求，在备用通道上向A发送倒换响应。

?A收到B的响应后执行倒换和桥接，并在备用通道上向B发送倒换确认

B收到A的倒换确认后执行倒换和桥接，信令达到稳态，倒换完成。

?A在主用信道上收到信道恢复信号，在备用通道上向B发送等待恢复请求，并启动等待恢复定时器。?B接收到A的等待恢复请求后，启动定时器。

定时结束，A和B分别释放倒换，并向对端发送无桥接请求，倒换恢复完成。