SDH光通信中通道保護環缺陷改進與設計

趙興富

【摘要】 本文主要論述SDH光纖通信中通道保護環在電力系統中的應用情況，在電力系統中電流差動保護使用光纖通信通道保護環存在的問題與缺陷，提出通道保護環改進與設計，及如何解決電流差動保護通信不能形成自愈環的問題。

【關鍵詞】 SDH光纖通信 通道保護環 電流差動保護 存在問題 字節與告警

前言

光纖通信經過三十多年的研究與發展，在現代通信中已經占有重要的地位。近十五來光纖通信在電力系統中在得到廣泛的應用與發展，取代了微波通信。在電力自動化，電網保護與安全自動裝置中得到了廣泛地應用與完善。隨著電網不斷發展與壯大，220kv 與 500kv、800Kv 輸電網構成電網的重要組成部份，在現已形成的超高壓、長距離、跨地區、跨省的輸電網絡中，繼電保護在電網安全穩定運行中起到至關重要的保護作用。

一 、電流差動保護與通信通道保護環使用情況與缺陷

1、電網保護與通信形成了密切的關系，自動化程度越高、對通信的依賴程度越大，特別是電流差動保護在電力系統中作為主要保護得到了廣泛地應用與普及，差動保護在電網線路故障時，兩側保護裝置在接收本端電流大小與方向的同時，還需接收對端電流大小與方向進行比較與判斷，確定保護動作與否，差動保護具有切除故障線路快速、準確、可靠性高的特點，在電網保護中得到了廣泛地應用，與通信密不可分。但電流差動保護對通信收發時延有嚴格的要求與限制，目前電力系統SDH通信已形成完善通道保護環，對電力系統大多數業務在故障時，提供了可靠自動迂回路由，保障了業務在故障情況下不中斷，提高了通信運行的可靠性。但電流差動保護不能使用，主要是因為通信在發生單側故障時，故障側倒換，而非故障側不倒換，導致收發路勁不一致，從而收發時延不一致而不能使用，因此存在著設計缺陷。

二 、低價通道字節使用的情況與傳統的通道保護環

1、在SDH網絡中、低價通道的開銷字節有V5、J2、N2、K4來完成VC-12的性能主要靠V5字節來完成監測，管理。v5字節使用為b1--b2比特：負責監測VC12在STM-N幀中傳輸的誤碼性能，BIP-2校驗，在本端性能事件由LP-BBE中顯示檢測出的誤塊數，同時在發端的性能事件LP-REI中顯示相應的誤塊數，由V5的b3比特回傳；（低階通道背景誤碼塊）V5：通道狀態和信號標記字節（類似G1和C2字節）復幀中的第一個字節，TU-PTR所指示的字節，完成VC -12誤碼監測、低價通道遠端差錯及失效指示，信號標記等功能。Lp-BBE b3收端接收誤碼対告指示LPREI，b4是VC-11通道遠端故障指示LP-RFI（該比特設置為“1”）對于VC -12中V5字節，該比特位未定義。

b5-b7信號標記，標記通道是否裝在和指示通道特征信息。若為000，本端相應通道產生LP-UNEQ告警。

b8：本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM時通過b8（該比特設置為“1”反饋給發端相應通道LP-RDI 告警信號。

K4： b1-b4用于傳迭低價通道的自動保護倒換（APS）協議；b5-b7用于傳送低價通道的增強型遠端接收失效指示（RDI），b8為備用比特。

2、在以傳統SDH環網中，使用通道保護環為主；主要由二芯單向通道保護環，二芯雙向通道保護環以及SCNP子網連接保護。但在上述保護中，都是發端并發，收端倒換選收。通信網傳輸容量恒定為STM-N。在正常情況下收發路勁是一致，當發生一邊AIS告警故障的情況下，則收發路勁不一致。對于通道保護環，業務的保護是以VC-12通道為基礎的。倒換是由通道傳輸質量來決定的，即利用收端是否收到TUAIS、LP-BBE誤碼過量來決定通道是否倒換，以及外部啟動命令（強制倒換、手動倒換、鎖定狀態）無需APS協議，這樣就容易造成收發路勁可能不一致。因此在長期國際通信理論下，所有通信廠家通道保護環都是建立在上述基礎上，對電流差動保護以及對收發時延要求一致性的用戶來說是一缺陷。

三、 解決上述存在的問題的方法

方法一：通道保護環仍然是發端并發，收到倒換，只是改變倒換觸發條件，增加鎖定與解鎖功能，解鎖功能的條件和倒換條件觸發一致。這里倒換條件：故障側TU-AIS或LP-BBE倒換條件不變，非故障側收到LP-RDI “1”與LP—switch“1”倒換發出的信號“1”相結合，組合“11”則倒換、增加此功能。由于原各個廠家倒換條件（TU-AIS或LP-BBE），恢復設置有所區別（恢復式、非恢復式）恢復方式為恢復（回到主用路由）。當收端收到TU-AIS，Lp-BBE誤碼告警時，解鎖主路由、倒換到備用路由。因此收端收到AIS或LP-BBE誤碼信號過量時倒換，發端收到LP-RDI 和LP-switch “1”時，則發端的收同時倒換。因此通道保護環倒換的條件改為：AIS，LP-BBE、倒換條件（TU-AIS、LPBBE此功能的實現只需在原倒換的基礎上，更改軟件升級來實現，這樣保證收發路勁一致。當起始站主備路由都出現TU-AIS或者LP-BBE告警時，則不倒換。當主用路由恢復后，雙方無告警，過5-10分鐘再倒換到主用路由，由網管軟件實現倒換時間的設定。正常情況下鎖定在主用路由狀態；利用V5字節b4比特來控制倒換狀態，正常情況下為收“0”，故障時收到V5 b8 LP-RDI 和LP-switch “1”的組合“11”時倒換為備用，只有在故障情況下解鎖倒換在備用路由。

解決方法二，利用K4： b1-b4用于傳迭低價通道的自動保護倒換（APS）協議， b5-b7用于傳輸低階通道的增強遠端接收失效指示RDI， b8，備用比特。

雙向倒換的1+1通道保護環需要啟動APS協議，目前ITU-T對通道環的APS協議沒有作出規范與具體規定，倒換時需要使用高階通道層POH中的K3字節，用以計算所經節點與源宿ID值，K4用以傳輸倒換協議。APS協議通過HPOH段開銷中的K3字節和LPOH中K4字節進行通信。K4字節用于請求切換信道，b1～b4（0000---1111）位表示請求的類型與通道狀態，可任意組合成16種信息與狀態。b5-b7用于傳輸低階通道的增強遠端接收失效指示RDI 。b8用于回傳TU—AIS， LP-BBE告警倒換信號，作為倒換條件。K3字節b1—b4用于確認保護所經的節點數短路徑信息，b5—b6用于保護環節點的長短路勁信息。B7-b8由于傳輸優先級別定義。在通道倒換環中，主路由為優先路由短路勁，保護路由為長路勁，當主路由故障后收發端同時倒換到保護路由，當故障恢復后5-10分鐘后，倒換回主路由。倒換的條件仍然是TU-AIS，LP-BBE誤碼過量。由于啟動倒換協議，倒換機理較復雜，硬件要作相應的改動才能滿足要求在具體配合使用，盡量簡化K3、K4字節的使用。在設計制造中增加此功能，已滿足電力系統特殊需求。

在電路初次開通時作長短路勁的時延測試，已滿足保護的需求。因此基于上述的兩種保護方式。建議使用第一種方法。簡單實用，改動小，只需軟件通過升級即可實現。改變光纖通信中電流差動保護不能實現通道保護環的功能。在故障時、光纜發生遷改時實現了保護通道的自動迂回，免除了人工的通道調整，為電力系統保護提供了可靠通信保障；同時也為對時延要求一致性的用戶提供可靠的通信保障。

參 考 文 獻

[1]肖萍萍 吳健學 周芳 胡春琳編著.SDH原理與技術，北京郵電大學出版社，2002.

[2]華為SDH組網與自愈環保護.