SDH傳輸系統組網保護方式淺析

俞靖波

(西南交通大學，四川成都610031)

隨著科學技術的發展，現代社會對通信的依賴性越來越大。通信網絡的生存性已成為工程設計中至關緊要的考慮因素。SDH傳輸系統作為基礎承載網，是整個通信網正常工作的根本保證。因此，SDH傳輸系統在不同業務模型下的組網保護方式在工程設計中具有重要的意義。

1 組網保護方式分析

1.1 線性保護

線性保護主要用于鏈型網絡，如鐵路傳輸系統。線性保護一般分為1+1保護和1∶N保護兩種方式。

1.1.1 1+1保護

1.1.1.1 1+1保護簡介

1+1保護結構采用專用保護方式，它為每一個工作系統都配置一個專用的保護系統，兩個系統互為主備用。工作、保護兩個系統在發端永久橋接，同時傳送相同的業務，在收端根據接收信號的質量優劣決定從工作或保護系統接收信號。當兩個系統的接收信號質量均滿足要求時，收端接收工作系統的信號;當工作系統的信號質量不滿足要求時，收端將采用倒換方式接收保護系統的信號。

1+1保護結構可采用單端倒換和雙端倒換兩種方式。例如A、B兩個節點進行通信，這種通信指的是雙向通信，那么A、B兩個節點相對于對方來說既是發端也是收端。單端倒換是指只在受影響的一端執行切換動作的保護倒換方法，如從A節點發送到B節點的信號質量不滿足要求時，在B節點(收端)進行倒換，即選擇接收保護系統的信號。而從B節點發送到A節點的信號質量仍能滿足要求，故在A節點(收端)不進行倒換，依然接收工作系統的信號，如圖1所示。而雙端倒換是指在B節點進行倒換的同時，在A節點也進行倒換，即A、B兩個節點都接收保護系統的信號，如圖2所示。

1+1保護結構中單端倒換不需要自動保護倒換協議(APS)的參與，只根據接收信號的故障或缺陷而自動進行，也可接收外部命令實施強制的倒換或鎖定;雙端倒換需要自動保護倒換協議(APS)，由于在1+1保護結構中，工作通路的發端永久地橋接于工作段和保護段，因此切換與否的判決只是由收端作出，所以，這種APS操作具有簡單、可靠、快速等特點。

圖1 1+1保護單端倒換

圖2 1+1保護雙端倒換

1.1.1.2 優缺點及應用場景分析

(1)優點

采用專用保護方式，可對工作系統進行完全的保護;

倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;

網絡結構簡單，業務配置簡單，便于維護管理。

(2)缺點

每個工作系統均配置一個保護系統，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運營成本較高;

系統生存能力較弱，當光纜中斷或單節點設備故障時將造成通信中斷。

(3)應用場景

適用于對可靠性要求較高的點對點通信;

適用于對可靠性要求較高的鏈型拓撲結構，如鐵路、電力系統等。

1.1.2 1∶N保護

1.1.2.1 1∶N保護簡介

1∶N保護結構(N≤14)是指N個工作系統共享一個保護系統。工作系統傳送業務信號，保護系統可以傳送業務信號，也可以傳送額外業務信號或者是無效信號。當任意1個工作系統出現故障需要倒換時，保護系統將承擔傳送該工作系統業務信號的任務，此時保護系統上原來傳送的信號將會丟失，如圖3和圖4所示。1∶N保護結構必須啟用自動保護倒換協議(APS)。

圖3 1∶N保護結構(正常狀態)

圖4 1∶N保護結構(倒換狀態)

1.1.2.2 優缺點及應用場景分析

(1)優點

N個工作系統共享一個保護系統，帶寬利用率高，運營成本較低;

倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;

網絡結構簡單，業務配置簡單，便于維護管理。

(2)缺點

N個工作系統共享一個保護系統，當出現2個及以上工作系統故障時無法進行有效保護，保護效果較差;

系統生存能力較弱，當光纜中斷或單節點設備故障時將造成通信中斷。

(3)應用場景

適用于低成本點對點通信;

適用于低成本鏈型拓撲結構，如城域網等。

1.2 環網保護

1.2.1 兩纖雙向復用段保護環

1.2.1.1 兩纖雙向復用段保護環簡介

二纖雙向復用段保護環利用時隙交換技術，在一個光方向上同時傳送工作通路(S1)和保護通路(P2)，在另一個光方向上同時載送工作通路(S2)和保護通路(P1)，如圖5(a)所示。每個光方向上工作通路和保護通路的傳輸帶寬均為系統總傳輸帶寬的一半。在一個光方向上的工作通路(S1)，由沿環的相反方向的另一個光方向上的保護通路(P1)來保護，反之亦然。

圖5 二纖雙向復用段倒換

當B、C節點間光纜中斷后，B、C兩個節點開始倒換，設備的倒換開關將把S1/P2光纖和S2/P1光纖連通，利用保護通路(P1)承載工作通路(S1)的業務，從相反方向將工作通路(S1)的業務傳送到目的地。同理，利用保護通路(P2)從相反方向將工作通路(S2)的業務傳送到目的地，從而完成保護倒換，如圖5(b)所示。

1.2.1.2 優缺點及應用場景分析

(1)優點

采用專用保護方式，可對工作系統進行完全的保護;倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;網絡結構簡單，業務配置簡單，便于維護管理;

系統生存能力較強，當光纜中斷時不影響業務，單節點設備故障時，只影響該節點業務。

(2)缺點

保護倒換基于線路等級，不支持業務信號的端到端保護。

(3)應用場景

適用于對可靠性要求較高的大容量環形拓撲，如國家骨干網、鐵路樞紐;

環上不同節點間通道可重復利用，適用于相鄰型業務。

1.2.2 兩纖單向通道保護環

1.2.2.1 兩纖單向通道保護環簡介

兩纖單向通道保護環一般需要兩根光纖，業務信號和保護信號分別由兩根光纖攜帶，沿相反的兩個方向傳送。兩纖單向通道保護環采用1+1專用保護方式，在發送端將支路信號同時送入業務光纖和保護光纖，兩路信號沿相反的方向分別傳送到目的地，接收端按照通道信號的優劣選擇接收業務信號或是保護信號，即雙發選收模式，如圖6(a)所示。

圖6 二纖單向通道保護環

當B、C節點間光纜中斷后，C節點到A節點的業務不受影響，而A節點到C節點的業務信號中斷，按照倒換原則，接收端(即C節點)將利用倒換開關接收保護信號，從而保證A節點到C節點的正常通信。

1.2.2.2 優缺點及應用場景分析

(1)優點

采用專用保護方式，可對工作系統進行完全的保護;

倒換速度快，倒換時間≤30 ms，高于電信級標準;

網絡結構簡單，業務配置簡單，便于維護管理;

系統生存能力較強，當光纜中斷時不影響業務，單節點設備故障時，只影響該節點業務;

倒換基于通道級，支持業務信號的端到端保護。

(2)缺點

每個工作系統均配置一個保護系統，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運營成本較高。

(3)應用場景

適用于對可靠性要求較高的小容量環形拓撲，如接入層傳輸網;

環上不同節點間通道不可重復利用，適用于集中型業務。

1.3 共享光纖虛擬路徑保護

1.3.1 共享光纖虛擬路徑保護簡介

共享光纖虛擬路徑保護技術通過將光口從物理上分為多個最小保護單位，并將每個光口中的多個保護通道的最小保護單位分別劃分到不同的邏輯系統內，從而形成多個邏輯系統，進而將一根物理光纖等效為多根邏輯光纖，形成多個獨立的虛擬傳輸系統，每個傳輸系統可采用不同的保護方式，保護級別可按VC－12或VC－4級別設置，以實現業務分類保護和復雜網絡的保護。例如，一個622 Mb/s光口可等效為4個155 Mb/s邏輯光口，形成4個邏輯上獨立的虛擬155 Mb/s傳輸系統，其中3個155 Mb/s傳輸系統可采用通道保護方式，另外1個155 Mb/s傳輸系統可采用復用段保護方式。

采用共享光纖虛擬路徑保護方式時，可實現按業務分類保護;同時實現不同速率設備混合組網，降低建網時對節點設備和光纖芯數的需求。例如，在兩環相交情況下可以通過其中一個環共享另一個環的相交段的光纖，利用其剩余的容量做虛擬光路，從而節省光纖和光接口板，如圖7所示。

圖7 虛擬光纖共享路徑保護應用示意圖

1.3.2 優缺點及應用場景分析

(1)優點

節省光纖資源;

倒換速度快，倒換時間≤50 ms，滿足電信級標準;

倒換基于通道級，支持業務信號的端到端保護;

在同一系統中支持多種保護方式，利于組建復雜網絡。

(2)缺點

每個工作系統均配置一個保護系統，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運營成本較高;

網絡結構復雜，業務配置復雜，維護管理難度較大。

(3)應用場景

適用于光纖資源匱乏的環境;

適用于網絡結構復雜，多種保護方式并存的環境。

2 結束語

SDH傳輸系統是基礎承載網，其安全可靠性對于整個通信網絡的正常運營有著重要的作用。因此，在工程設計中必須考慮組網保護方案。而只有熟練的掌握各種組網保護方式的特點和應用環境，才能在設計中結合業務需求和工程的實際情況選擇最佳的保護方式，兼顧技術和經濟兩個方面，實現綜合效益最大化。

［1］YD/T 5095－2005 SDH長途光纜傳輸系統工程設計規范［S］

［2］YD/T 5119－2005 基于SDH的多業務傳送節點(MSTP)本地網光纜傳輸工程設計規范［S］

［3］韋樂平.光同步數字傳送網［M］.人民郵電出版社，1998