2010-第10章_SDH网络保护与恢复

1/55√第1章绪论第2章语音信号脉冲编码调制PCM第3章时分多路复用及PCM30/32路系统第4章图象信号的数字化简介第5章数字复接与准同步数字体系PDH第6章数字信号的中继传输第7章SDH的信号结构第8章SDH复用与映射第9章SDH设备简介第10章SDH网络保护与恢复第11章SDH光电接口第12章同步与定时第13章数字传输损伤第14章SDH网络管理课程内容第10章SDH网络保护与恢复10.0准备知识-传送网的结构10.1SDH网络的自愈功能10.2线状网保护10.3网状网保护3/5510.1准备知识-传送网的结构一．传送网的基本概念传送网是完成传送功能的手段，也能传递各种网络控制信息。传送：从信息传递的功能过程来描述，传送网主要指逻辑功能意义上的网络，是逻辑功能的集合。传输：从信息信号通过具体物理媒质传输的物理过程来描述，传输网具体指实际设备组成的网络。SDH中使用传送网的概念。传送与传输的基本区别：描述对象不同。4/55二．SDH传送网的拓扑结构终端复用器（TM）分插复用器（ADM）再生中继器（REG）数字交叉连接设备（SDXC）1．SDH传送网的基本网络单元5/552．SDH传送网的基本物理拓扑网络的物理拓扑：泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接。网络的效能、可靠性和经济性在很大程度上与具体物理拓扑有关。说明：当通信只涉及两点时，即为点到点拓扑，常规的PDH系统和初期应用的SDH系统都是基于这种物理拓扑的，除这种简单情况外，SDH网还有五种基本拓扑类型。6/55说明：将通信网络中的所有点一一串联，而使首尾两点开放，称为线性拓扑，有时也称为链形。特点：中间所有点都应具有完成连接的功能，以便两个非相邻点之间完成连接，这也是SDH早期应用的比较经济的网络拓扑形式。(1)线形7/55(2)星形优点：可以将多个光纤终端统一成一个终端，并利于分配带宽，节约投资和运营成本，但也存在着特殊点的安全保障问题和潜在瓶颈问题。说明：通信网络中某一特殊点与其它各点直接相连，而其它各点间不能直接连接，称为星形拓扑；特殊点之外两点通信需通过特殊点进行；特殊点为经过的信息流进行路由选择并完成连接功能。8/55(3)树形说明：为线性拓扑和星形拓扑的结合，将通信网络的末端点再连接到几个特殊点。用于广播式业务，不利于提供双向对称通信业务；同时存在瓶颈问题和光功率限制问题。9/55(4)环形说明：将线形拓扑的首尾之间再相互连接，从而任何一点都不对外开放，为环形拓扑。环形网在SDH网中应用较普遍，因为它有很强的生存性，这在当今大容量光纤网络设计、维护中至关重要。10/55(5)网孔形说明：许多点直接互连称为网孔拓扑，若网络所有的点都彼此连接则称为理想网孔形拓扑(网形网)。可为两点间通信提供多种路由、可靠性高、生存性强且不存在瓶颈问题和失效问题；但结构复杂、成本高，适合于业务量很大的地区。11/55三、再生段、复用段及通道图示为几种基本单元在SDH网络中的连接使用情况。12/55再生段：再生中继器（REG）与终端复用器（TM）之间、与分插复用器之间（ADM）或SDXC之间，称为再生段；再生段两端的TM、ADM、SDXC称为再生段终端（RST）。复用段：终端复用器与分插复用器（或SDXC）之间称为复用段；复用段两端的TM、ADM（或SDXC）称为复用段终端（MST）。通道：终端复用器之间称为通道。通道两端的TM称为通道终端。13/55四、SDH传送网分层模型一般传送网的分层模型14/55电路层：直接为用户提供通信业务，如电路交换等；主要节点设备有交换机、交叉连接设备等；为非SDH客户。通道层：支持一个或多个电路层网络，为电路层网络节点提供透明通道（即群电路），SDH网的一个重要特点是能够对通道层网络的连接进行管理和控制。传输媒质层：支持一个或多个通道层网络，为通道层网络节点如交叉连接设备（DXC）之间提供合适的通道容量。STM-N可以作为传输媒质层网络的标准等级容量。物理层：完成光电脉冲形式的比特传送任务，与开销无关。15/5510.1SDH网络的自愈功能自愈网概念：无需人为干预，网络能在极短时间内隔离故障、自动恢复业务，使用户几乎感觉不到网络曾出出现过故障。注意：自愈的概念只涉及重新建立通信，而不管具体失效元部件的修复与更换，后者仍需人工干预才能完成。网络生存性概念：是衡量网络抵御破坏能力的一般性概念，如天灾、人为破坏及故障等。传送网生存性参数=网络发生故障后的业务量网络发生故障前的业务量16/55保护概念：利用网络节点之间预先安排的保护（设备）容量去替代失效的工作（主用）容量的自愈方程称为保护。恢复概念：利用网络节点之间任何可用的容量（冗余容量），包括空闲容量和临时开通附加业务的容量（一旦需要就可以拒绝附加业务），来隔离故障恢复业务的自愈方式称为恢复。SDH网络自愈方案：保护与恢复两种方式。17/55生存性与网络成本分析：无论采用哪种自愈方案，都需要网络有一定冗余，冗余量越大，生存性可能越好，但网络成本也就越高。恢复率Rr=自愈机制可恢复的业务量Cr故障导致失效的业务量Cf网络保护、恢复效果评价参数冗余度Rp=保护或恢复准备的冗余量Mp网络全部容量Mn18/55自愈时间：（1）一般保护倒换时间50ms，此时对大多数业务都不造成影响。（2）一般恢复时间是2s，50ms至2s的瞬时中断对多数业务都会有影响，但多数用户还能忍受。自愈网的实现：（1）线状网保护（2）环形网保护（3）DXC保护（4）混合保护等。19/55线路保护倒换方式分类按出现故障后倒换的电路的单、双向角度分类：10.3线状网保护保护工作原理：当出现故障时，由工作通道(主用)倒换到保护通道(备用)，用户业务得以继续传送；是最简单的自愈形式。①双向倒换：在两个传输方向上同时倒换。②单向倒换：仅在出现故障的那个方向上倒换。20/55①返回方式：恢复正常后信号从备用设备切回到主用设备的方式。②不返回方式：恢复正常后信号不从备用设备切回到主用设备的方式。按照故障设备修复后倒换动作是否返回的角度分类：保护结构①1+1方式：采用并发优收，工作段和保护段在发送端永久地连在一起(桥接)，信号同时发往工作段和保护段，在接收端择优选择接收性能良好的信号。21/55工作（主用）复用段接入MSA复用段保护MSP复用段保护MSP复用段接入MSA保护（备用）工作段1（主用）工作段2（备用）工作通路1永久性桥接选择器1+1复用段保护倒换结构22/55②1：n方式：n个工作（主用）复用段共享1个保护（备用）复用段，当n(1～14）中任意一个出现故障时，均可倒换至保护段。工作（主用）复用段接入MSA复用段保护MSP复用段保护MSP复用段接入MSA保护（备用）选择器复用段接入MSA复用段保护MSP复用段保护MSP复用段接入MSA工作（主用）复用段接入MSA复用段保护MSP复用段保护MSP复用段接入MSAPW1WnPW1Wn。。。工作通路1工作通路2工作段1（主用）工作段2（主用）工作通路n工作段n（主用）保护段（备用）额外业务通路012n桥接23/55（2）1+1和1：1方式均可以采用返回和不返回方式，而1：n方式必须采用返回方式。说明：（1）1：1方式是1：n方式的特例。保护倒换时间：标准规定保护倒换需在50ms内完成。等待恢复时间：为了防止断续出现的失效引起设备频繁的保护倒换，必须要有一定的时间来“考验”工作（主用）复用段已真正恢复正常状态才允许再次使用。这段“考验”时间成为“等待恢复时间”，标准规定的等待恢复时间为5～12分钟，通过网管设置。24/5510.3环状网保护说明：环形网络可以改善网络的生存性和降低成本，是SDH网的典型拓扑方式。环形网的节点一般采用ADM(也可以用DXC)，利用ADM的分插能力和智能构成的自愈环是SDH的特色之一，也是目前研究和应用比较活跃的领域。概念：采用环形网实现自愈的方式称为自愈环。25/55ACBD节点（西）ABCDA(东）224422集中型业务（总数16）环状保护的业务分布（1）集中型业务：有一个主节点（A）与其他节点之间分别有业务，其他节点之间没有业务。26/55(2)相邻型业务:相邻节点之间有业务，不相邻节点之间没有业务。ACBD节点（西）ABCDA(东）88相邻型业务（总数32）8827/55(3)均匀型业务:任意两个节点间都有业务，也成为网格型业务。ACBD节点（西）ABCDA(东）均匀型业务（总数24）22442244228/55（2）通道倒换环和复用段倒换环：按保护倒换的层次来分。通道保护倒换与否按出入环的个别通道信号的质量优劣决定；复用段保护倒换与否按每一节点间的复用段信号质量的优劣决定。（3）二纤环和四纤环：按环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分。（1）单向环和双向环：按环中每个节点插入支路信号和分出支路信号在环中流动的方向是否相同，分为单向和双向来分。自愈环分类常用自愈环的种类：（1）2纤单向通道保护环（2）2纤双向通道保护环（3）4纤双向复用段保护环（4纤MS共享保护环）（4）2纤双向复用段保护环（2纤MS共享保护环）29/55DCABACCAACCAS1P1P1S1说明：二纤单向通道保护环由两根光纤实现，S1光纤传业务信号，P1光纤用于保护；采用1+1保护方式，利用S1光纤和P1光纤同时携带业务信号并分别沿两个方向传输，接收端只择优选择其中一路信号。(1)二纤单向通道保护环正常状态30/55DCABACCAACCAS1P1P1S1单纤单向通道倒换环工作原理示意图倒换说明：单向是指收、发为沿环的同一方向。31/55DCABACCAACCAS1P1P1S1工作原理：当BC点间光缆被切断时，两根光纤同时被切断，在节点C，由于S1光纤传输的信号AC丢失，则按通道选优准则，倒换开关由S1光纤转至P1光纤，使通信得以维护。一旦排除故障，开关再返回原来位置，而C到A的信号CA仍经主光纤到达，不受影响。倒换保护状态问题：1：1保护是如何工作的？32/55保护方式：1+1方式和1：1方式。1+1方式如上图所示。原理与单向通道倒换环的基本相同，不同的是返回信号沿相反方向。DCABACCAACCAS1S2P1P2(2)二纤双向通道倒保护环正常状态33/55DCABACCAACCAS1S2P1P2倒换倒换二纤双向通道倒换环工作原理示意图注意：在线路的接收端进行倒换。34/55工作原理：当BC节点问两根光纤同时被切断时，如图所示。AC方向的信号在节点C倒换（即倒换开关由S1光纤转向P1光纤，接收由P1光纤传来的信号），CA方向的信号在节点A也倒换(即倒换开关由S2光纤转向P2光纤，接收由P2光纤传来的信号)。DCABACCAACCAS1S2P1P2倒换倒换保护状态35/55保护方式：1：1方式如上图所示。正常时，利用保护通道传输一些额外的保护级别较低的业务量，提高系统利用率。出现故障时，启动倒换开关从主通道转向保护通道。DCABACCAACCAS1S2P1P2正常状态36/55(3)四纤双向复用段保护环DCABACCAACCAS1P1S2P1S2P2P2S1说明：业务光纤为S1、S2，保护光纤为P1、P2。S1为顺时针业务信号环，P1为S1反方向保护信号环；S2则是逆时针业务信号环，P2是S2反方向保护信号环。四根光纤上都有一个倒换开关，起保护倒换作用。正常情况下，从A节点进入到C的低速支路信号沿S1传输，而从节点C进入环到A的信号沿S2传输，P1，P2空闲。正常状态37/55DCABACCAACCAS1P1S2P1S2P2P2S1四纤双向复用段倒换环保护原理示意图38/55DCABACCAACCAS1P2S1P1S2P1P2S2四纤双向复用段倒换环保护原理倒换倒换保护状态39/55保护原理：当BC之间四根光纤被切断，利用APS协议在B和C节点中各执行两个环回功能，从而保护环的信号传输：在B节点，S1和P1连通，S2和P2连通；C节点也同样完成这个功能。这样，由A到C的信号沿S1到达B节点，再经P1到达