SDH自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)在成都地鐵的應(yīng)用

肖梟

摘 要 針對(duì)成都地鐵的通信傳輸系統(tǒng)，文章介紹了同步數(shù)字體系自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的原理及應(yīng)用，敘述了中興ZXMP S385傳輸設(shè)備的自愈網(wǎng)絡(luò)保護(hù)性能和系統(tǒng)組網(wǎng)方式。總結(jié)出SDH自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)是成都地鐵專用通信傳輸系統(tǒng)建設(shè)中必不可少的一項(xiàng)技術(shù)。

關(guān)鍵詞 成都地鐵；傳輸系統(tǒng)；ZXMP S385；SDH自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）211-0148-03

隨著城市軌道交通的快速建設(shè)，在成都地鐵的各系統(tǒng)中，地鐵專用通信系統(tǒng)是地鐵指揮列車運(yùn)行、組織運(yùn)輸生產(chǎn)、提高運(yùn)營(yíng)管理效率和服務(wù)質(zhì)量的重要手段。地鐵傳輸系統(tǒng)是地鐵通信系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)之一，也是地鐵通信系統(tǒng)中為各子系統(tǒng)提供通道和互聯(lián)的基礎(chǔ)系統(tǒng)。

目前，成都地鐵通信系統(tǒng)中采用傳輸通道的業(yè)務(wù)主要包括：專用無線系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng)、閉路電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)等。為了語音、數(shù)據(jù)及圖像的多業(yè)務(wù)能夠快速、高效、可靠的傳輸，建設(shè)一個(gè)對(duì)重要通道具有備用和自愈功能，易擴(kuò)容，易升級(jí)的通信網(wǎng)就顯得至關(guān)重要。

1 概述

1.1 SDH技術(shù)

通信網(wǎng)絡(luò)的生存性已成為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)鍵率因素之一，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)自愈功能的要求越來越高。SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）是由美國(guó)貝爾通信技術(shù)研究所提出來的一種同步光網(wǎng)絡(luò)，具備傳輸速率高、數(shù)字復(fù)接能力強(qiáng)、線路傳輸及交換能力強(qiáng)、組網(wǎng)高度靈活、設(shè)備兼容性高、便于統(tǒng)一管理控制等多種優(yōu)勢(shì)，是一種智能網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合體[ 1 ]。同時(shí)，SDH可對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效管理、對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)等多項(xiàng)功能，在不同廠商設(shè)備間也能互通，并且具有自愈功能，便于管理和維護(hù)，因此非常適合地鐵應(yīng)用，但目前自愈不能通過自身數(shù)字處理將具體故障的部件和線路進(jìn)行修復(fù)或更換，只能通過備用或冗余鏈路、部件將失效的業(yè)務(wù)恢復(fù)，一旦備用或冗余鏈路、部件再次出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)就會(huì)中斷，所以故障點(diǎn)的修復(fù)仍需人工干預(yù)才能完成，且需及時(shí)、準(zhǔn)確、高效。

1.2 SDH自愈網(wǎng)的基本概念

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備自身能夠在故障點(diǎn)處瞬時(shí)完成業(yè)務(wù)恢復(fù)，且在此過程中無需人為干預(yù)，即網(wǎng)絡(luò)的自愈保護(hù)功能[ 2 ]。要實(shí)現(xiàn)自愈保護(hù)功能必須有一個(gè)先決條件，即存在冗余路由，實(shí)現(xiàn)多路徑傳輸業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)由主路切換至冗余路由瞬時(shí)完成，以保證業(yè)務(wù)在傳輸過程中的連續(xù)性。

自愈保護(hù)的能力可以通過倒換時(shí)間判定，作為ITU-T規(guī)定的設(shè)備倒換時(shí)間門限為50ms，中斷時(shí)間小于50ms，可以滿足多數(shù)電路交換網(wǎng)的話帶業(yè)務(wù)和中低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求。

1.3 SDH自愈網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

1.3.1 幀結(jié)構(gòu)

在SDH針結(jié)構(gòu)中，信息凈負(fù)荷中放置STM-N各種業(yè)務(wù)信息，段開銷的作用是對(duì)STM-N中所有信號(hào)流進(jìn)行整體監(jiān)控。再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）是段開銷的兩種具體實(shí)現(xiàn)形式，二者在于宏觀和微觀的區(qū)別。

1.3.2 SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)

圖1為我國(guó)SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖，圖中容器C用來裝載各種速率業(yè)務(wù)信號(hào)的信息結(jié)構(gòu)；虛容器VC與容器C相對(duì)應(yīng)，是支持SDH通道層連接的標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)，完成對(duì)裝載信號(hào)實(shí)時(shí)性能監(jiān)控，由信息凈負(fù)荷和通道開銷組成；支路單元TU和支路單元組TUG分別與VC、TU相對(duì)應(yīng)，是提供低階通道層和高階通道層之間適配的標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)，完成一級(jí)指針定位；管理單元AU和管理單元AUG是提供高階通道層和復(fù)用段層之間適配的標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)。2M的PDH復(fù)用進(jìn)SDH信號(hào)過程為C12容器至STM-N路徑。

1.4 SDH自愈保護(hù)方式

自愈網(wǎng)的分類包括：網(wǎng)絡(luò)的功能結(jié)構(gòu)劃分和網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)鋭澐謨深悺Ｆ渲校W(wǎng)絡(luò)的功能結(jié)構(gòu)劃分包括路徑保護(hù)和子網(wǎng)連接保護(hù)；網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)鋭澐职ㄦ溞途W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)保護(hù)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)保護(hù)和環(huán)間業(yè)務(wù)保護(hù)DNI。本文主要介紹環(huán)型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)保護(hù)中的二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。

復(fù)用段保護(hù)環(huán)，是以復(fù)用段為基礎(chǔ)，采用倒換的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)保護(hù)，倒換啟動(dòng)機(jī)制取決于環(huán)上復(fù)用段信號(hào)質(zhì)量或局部鏈路狀況（中斷），倒換的條件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC等出現(xiàn)相應(yīng)告警信號(hào)。倒換的控制命令符合APS協(xié)議，由K1、K2（b1—b5）字節(jié)實(shí)現(xiàn)倒換啟動(dòng)控制，當(dāng)復(fù)用段環(huán)上業(yè)務(wù)出現(xiàn)閃斷或中斷時(shí)，環(huán)上受保護(hù)業(yè)務(wù)信號(hào)都將切換到冗余鏈路備用信道上。

圖2為二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，A、B、C、D為組成保護(hù)環(huán)的4個(gè)網(wǎng)元，S/P是光纖的主備用業(yè)務(wù)時(shí)隙，正常情況下，S時(shí)隙放主用業(yè)務(wù)，P時(shí)隙放其他業(yè)務(wù)。當(dāng)業(yè)務(wù)連接正常時(shí)，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)沿光纖S1/P2放于S1時(shí)隙中，其他業(yè)務(wù)放于P2時(shí)隙中，在網(wǎng)元B處進(jìn)行穿通傳到網(wǎng)元C，網(wǎng)元C再?gòu)腟1、P2兩個(gè)時(shí)隙中分別提取出主用業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)。反之，網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的主用業(yè)務(wù)沿光纖S1/P2放于S1時(shí)隙中，其他業(yè)務(wù)放于P2時(shí)隙中，在網(wǎng)元B處進(jìn)行穿通傳到網(wǎng)元A，網(wǎng)元A再提取相應(yīng)業(yè)務(wù)。二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)在組網(wǎng)中適用于業(yè)務(wù)較分散的網(wǎng)絡(luò)。

2 成都地鐵通信系統(tǒng)SDH自愈環(huán)組網(wǎng)方式

本文主要針對(duì)成都地鐵1號(hào)線專用通信傳輸設(shè)備中興ZXMP S385的SDH自愈環(huán)組網(wǎng)方式的應(yīng)用進(jìn)行了分析，采用二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，跳站相連。以成都地鐵1號(hào)線OCC1環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)為例，如圖3所示。

每個(gè)車站的S385設(shè)備上有兩對(duì)光纖，這兩對(duì)光纖合成為兩根光纖——S1/P2、S2/P1（如圖2），這兩根光纖不構(gòu)成主備關(guān)系，每根光纖均傳輸主用業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)。

如圖4所示，網(wǎng)元A通過S1/P2光纖將承載于S1時(shí)隙的主用業(yè)務(wù)傳送至網(wǎng)元B，當(dāng)網(wǎng)元B至網(wǎng)元C之間的光纖路由出現(xiàn)故障，網(wǎng)元B無法繼續(xù)將業(yè)務(wù)信息傳遞給網(wǎng)元C時(shí)，網(wǎng)元B進(jìn)行自愈倒換，將S1/P2光纖中的主用業(yè)務(wù)瞬時(shí)環(huán)回到S2/P1光纖中，替換S2/P1光纖P1時(shí)隙的其他業(yè)務(wù)，此時(shí)S2/P1光纖中原主用業(yè)務(wù)仍在S2時(shí)隙上。網(wǎng)元B再通過S2/P1光纖穿通網(wǎng)元A、D后將業(yè)務(wù)傳遞給網(wǎng)元C，在網(wǎng)元C處要實(shí)現(xiàn)A、C間主用業(yè)務(wù)落地，還需再次執(zhí)行環(huán)回處理，將承載于P1時(shí)隙的業(yè)務(wù)環(huán)回給S1時(shí)隙，網(wǎng)元C只能提取S1時(shí)隙信息。

同理，在網(wǎng)元B、C間光纖路由中斷的情況下，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元C至網(wǎng)元B的主用業(yè)務(wù)傳遞，需先在網(wǎng)元C處進(jìn)行自愈倒換，按光纖方向進(jìn)行主用業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)替換，即S1/P2光纖中P2時(shí)隙的其他業(yè)務(wù)被替換，再在網(wǎng)元B處進(jìn)行主用業(yè)務(wù)落地環(huán)回處理。至此完成環(huán)網(wǎng)路由出現(xiàn)故障時(shí)的自愈功能。

S385設(shè)備中的RSEB板為環(huán)網(wǎng)提供了內(nèi)嵌RPR（彈性分組環(huán)）二纖復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)的工作方式，環(huán)網(wǎng)的傳輸速率為10Gb/s，其RPR環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)依照業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，結(jié)構(gòu)組成了RPR邏輯環(huán)網(wǎng)，提高了承載業(yè)務(wù)的可靠性。RPR邏輯環(huán)網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)自愈提供繞回（Wrapping）和轉(zhuǎn)向（Steering）兩種保護(hù)方式，自愈保護(hù)拖延時(shí)間可以設(shè)置，從而避免SDH與RPR層間保護(hù)倒換的沖突。當(dāng)RSEB板上承載的業(yè)務(wù)發(fā)生故障或中斷時(shí)，RPR會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)倒換功能，保證RSEB板RPR通道內(nèi)的各種業(yè)務(wù)不受影響。若環(huán)網(wǎng)中各站點(diǎn)RPR邏輯環(huán)網(wǎng)保護(hù)方式配置不一致，RPR會(huì)統(tǒng)一默認(rèn)設(shè)置為Steering保護(hù)，并上報(bào)網(wǎng)管保護(hù)不一致告警提醒用戶。

3 結(jié)論

SDH具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，可應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式也非常靈活，兼容性強(qiáng)。并且SDH的自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)為傳輸系統(tǒng)中光纖路由故障提供了快速應(yīng)急處置響應(yīng)，在50ms以內(nèi)便可以自動(dòng)恢復(fù)業(yè)務(wù)，且無需人為干預(yù)。

成都地鐵正處于快速建設(shè)階段，SDH的自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)滿足在地鐵中專用通信傳輸系統(tǒng)建設(shè)的要求，在既有線中已得到全面應(yīng)用，在新線的傳輸系統(tǒng)建設(shè)中，SDH的自愈環(huán)網(wǎng)技術(shù)也是必不可少的。

參考文獻(xiàn)

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