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1、SDH自愈环工作原理一、自愈环的分类目前环形网络的拓扑结构用得最多，因为环形网具有较强的自愈功能。自愈环的分类可按保护的业务级别、环上业务的方向、网元节点间光纤数来划分。按环上业务的方向，可将自愈环分为单向环和双向环两大类。按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环和四纤环。按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类通道保护环和复用段保护环的区别是：对于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信号中的某个VC。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 定该通道是否应进行倒换，例如在STM-16环
2、上若收端收到第4个VC4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。复用段倒换环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(b1b5)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 的业务信号都切换到备用信道上。复用段保护倒换的条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信号。二、两种常见的自愈环当前组网中常见的自愈环为二纤单向通道保护环和二纤双向复用段保护环。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S1，一个为备环P1。两环的业务流向一定要相反，
3、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5-4(a)所示，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，网刑和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
4、网元A的业务传输与此类似。图5-4(a)二纤单向通道倒换环当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5-4(b)所示图5-4（b）二纤单向通道倒换环这时网元A与网元C之间的业务由网元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
5、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，然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
6、保护实际上是1 + 1保护，倒换速度快，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？举个例子当网赤和网元D之间有一业务占用X时隙，由于业务是单向业务，那么A一 D的业务占用主环的A-D光缆段的X时隙，（占用备 环的AB、BC、C- D光缆段的X时隙）；D- A的业务占用主环的DC、CB、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
7、，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的情况。2. 双纤双向复用段保护环双纤共享复用段保护环鉴于四纤双向复用段环的成本较高，出现了一个新的变种-双纤双向复用段保护环。它们的保护机理相类似，只不过采用双纤方式，得到了广泛的应用。从图5-7（a）中可看到光纤S1和P2，S2和P1上的业务流向相同，那么我们可以使用时分技术将这两对光纤合成为两根光纤S1/P2，S2/P1。这时将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
8、业务，后一半时隙，（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，例如S1/P2光纤上的P2时隙用来保 护S2/P1光纤上的S2业务，这是因为在四纤环上S2和P2本身就是一对主备用光纤，因此在二纤双向复用段保护环上无专门的主备用光纤，每一条光纤的前一半时隙是主用信道，后一半时隙是备信道，两根光纤上业务流向相反。双纤双向复用段保护环的保护机理如图5-8所示。在网络正常情况下，网元A到网元C的主用业务放在S1/P2光纤的S1时隙（对于STM-16系统主用业务只能放在前8个时隙1#8#STM-1VC4中），备用业务放于P2时隙（
9、对于STM-16系统只 能放于9#16#STM-1VC4中），沿光纤S1/P2由网元B穿通传到网元C，网元C从S1/P2光纤上的S1、P2时隙分别提取出主用、额外业务。网元C到网元A的主用业务放于S2/P1光纤的S2时隙，额外业务放于S2/P1光纤的P1时隙，经网元B穿通传到网元A，网元A从S2/P1光纤上提取相应的业务。见图5-8-1。图5-8-1二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
10、/P2光纤上的1# 8#STM-1VC4全部环到S2/P1光纤上的9#16#STM-1VC4）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5-8-2。图5-8-2二纤双向复用段保护环网元C到网元A的业务先由网元C将主用业务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
11、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。复用段环保护需要APS协议控制，APS协议通过SDH段开销中的K1， K2字节进行通信。K1字节用于请求切换信道，14位表示请求的类型，58 位表示请求切换的信道号。K2字节用于确认桥接到保护信道的信道号，14位 表示桥接到保护信号的信道号，第5位为0时表示1+1 APS，为1时表示1:n APS，68位保留。当一个故障被检测出来后，尾端通过保护信道发出包含故障信道号的K1字节。首端在收到K1字节后，桥接该西-东信道，并发出 K1和K2字节。K1字节用于反向请求（对双向切换），K2字节用于确认。
12、在尾端 节点，接收的K2字节证实信道号，并完成西-东信道的保护切换。同时，按照 K1的要求，东-西信道被桥接。为完成双向切换，K2字节从尾端发出。当该K2 字节被头端接收时，东-西信道被切换，从而完成APS过程。在1+1 APS结构中，由于头端固定桥接，因此切换的决定只需由尾端单独作 出。对双向切换，K1字节被用于向另一端传送信号状况，而实际的切换由尾端 决定。1. 首端-x-尾端工作链路出现故障2. -k1-保护通路3. 工作通路确认-k1*2-保护通路4. 保护通路-k2-工作通路5. 首端k2尾端保护通路下图是复用段保护环各网元的状态迁移图:双纤双向复用段保护环的业务容量为四纤双向复用段
13、保护环的1/2，即M/2（STM-N）或Mx STM-N（包括额外业务），其中M是节点数。这是由双向环收发路由一致性决定的。比如A-D的业务用了 X时隙，D-C的业务依然可以用X时隙，因为 A的业务是由D直接送A的而并没有经过C。双纤双向复用段保护环属于1:1倒换方式。三、以上两种常见自愈环性能对比二纤单向通道保护环和二纤双向复用段保护环的性能对比业务容量（仅考虑主用业务）单向通道保护环的最大业务容量是STM-N，双纤双向复用段保护环的业务容量为M/2（STM-N），M是环上节点数。复杂性二纤单向通道保护环无论从控制协议的复杂性还是操作的复杂性来说都是各种倒换环中最简单的，由于不涉及APS的协
14、议处理过程，因而业务倒换时间也最短；二纤双向复用段保护环的控制逻辑则 是各种倒换环中最复杂的。兼容性二纤单向通道保护环仅使用已经完全规定好了的通道AIS信号来决定是否需要倒换，与现行SDH标准完全相容，因而也容易满足多厂家产品兼容性要求；二纤双向复用段保护环使用PS协议决定倒 换，而APS协议尚未标准化，所以复用段倒换环目前都不能满足多厂家产品兼容性的要求。名词解释何为1+1、1:1和1:n倒换方式？ 1+1指发端在主备两个信道上发同样的信息（并发），收端在正常情况下选收主用信道上的业务。因为主备信道上的业务一模一样，均为主用业务，所以在主用信道损坏时通过切换选收备用信道而使 主用业务得以恢复。此种倒换方式又叫做单端倒换，仅收端切换，倒换速度快但信道利用率低。1： 1方式指在正常时发端在主用信道上发主用业务，在备用信道上发额外业务（低级别业务），收端从主用信道收主用业务，从备用信道收额外业务。当主用信道损坏时为保证主用业务的传输，发端 将主用业务发到备用信道上，收端将切换到从备用信道选收主用业务。此时额外业务被终结，主用业务传输得到恢复。这种倒换方式称之为双端倒换（瞭两端均进行切换），倒换速率较慢，但信道利用率高。1：n是指一条备用信道保护n条主用信道，这时信道利用率更高，但一条备用信道只能同时保护一条主用信道所以系统可靠性降低了。
