电子核心论文发表-传输系统环形网自愈保护的探讨
发布时间：2013-05-11
摘要：本文从自愈环保护的角度出发,以SDH光网络的工作原理为基础，简单介绍了几种自愈环的工作原理并讨论不同保护方式的优缺点。
关键词:自愈环,单向通道保护环,电子论文,核心论文发表
1 SDH网络基本概念和自愈环
随着新业务的引入以及现代电信网的不断扩大,各种网络保护技术纷纷出台，这其中以环网保护技术备受瞩目。SDH环状网,即自愈环保护网，因为具有较完善的保护功能和较灵活的组网方式，是应用得最多的一种。
1.1 SDH的概念和特点
SDH(Synchronous Digital Hierachy)同步数字系列,核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网,是构成综合业务数字网(ISDN),特别是宽带综合业务数字网(B-ISDN)的重要组成部分。与传统的PDH 体制不同,SDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络,它采用全球统一的接口以实现设备多厂家的兼容,在全网范围实现高效的协调一致的管理和操作,实现网络自愈功能，提高网络资源利用率。并且由于维护功能的加强,大大降低了设备的运行维护费用。
1.2 自愈网概念与自愈环
所谓自愈是指在网络发生故障时,无需人为干预,网络自动地在极短的时间内,使业务自动从故障中恢复传输,使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力,以满足全部或指定优先级业务的恢复。网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。
自愈环(SHR)顾名思义就是有自愈功能的环状网,这是当前用得最多的一种网络结构。自愈环按环上业务的方向可分为单向环和双向环两大类;按网元节点间的光纤数可分为双纤环(一对收/发光纤和四纤环(两对收发光纤);按保护的业务级别可分为通道保护环和复用段保护环两大类。目前工程中应用得最多的SDH自愈环有单项通道保护环、二纤双向复用段保护环及四纤双向复用段保护环。在具体应用过程中几种不同的分法将综合在一起共同使用。
1.3几种自愈环的工作原理
下面介绍最有代表性的,也是在工程中用得最多的两种保护模式，二纤单向通道保护环和四纤双向复用段保护环。
1.3.1二纤单向通道保护环
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,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，如图1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。在网络正常时,网元A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到网元A 的业务传输与此类似。
当BC光缆段的光纤同时被切断(图2),注意此时网元支路板的并发功能没有改变，也就是S1环和P1环上的业务还是一样的。这时网元A到网元C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。网元A的支路板收到S1光纤上的TU-AIS告警后,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。
1.3.2 四纤双向复用段保护环
网上业务的容量与网元节点数无关,随着环上网元的增多,平均每个网元可上/下的最大业务随之减少,网络信道利用率不高。例如二纤单向通道环为STM-16系统时,若环上有16个网元节点,平均每个2500节点最大上/下业务只有一个STM-1,这对资源是很大的浪费。为克服这种情况,出现了四纤双向复用段保护环这种自愈方式,这种自愈方式环上业务量随着网元节点数的增加而增加。
四纤环是由4根光纤组成,分别为S1、P1、S2、P2(图3(a))。其中，S1、S2为主纤传送主用业务，P1、P2为备纤传送备用业务。在环网正常时，网元A到网元C的主用业务从S1光纤经B网元到网元C，网元C到网元A的业务经S2光纤经网元B 到网元A(双向业务)。网元A与网元C的额外业务分别通过P1和P2光纤传送。
当B—C间光缆段光纤均被切断后(图3(b))，在故障两端的网元B、C 的光纤S1和P1、S2和P2有一个环回功能。这时，网元A到C的主用业务沿S1光纤传到B网元处，在此B网元执行环回功能，将S1光纤上的网元A到网元C的主用业务环到P1光纤上传输，P1光纤上的额外业务被中断，经网元A、网元D穿通(其它网元执行穿通功能)传到网元C，在网元C 处P1 光纤上的业务环回到S1光纤上(故障端点的网元执行环回功能)，网元C通过收主纤S1上的业务，接收到网元A 到网元C的主用业务。网元C到网元A的业务先由网元C将其主用业务环到P2光纤上，P2光纤上的额外业务被中断，然后沿P2光纤经过网元D、网元A的穿通传到网元B，在网元B处执行环回功能将P2光纤上的网元C到网元A的主用业务环回到S2光纤上，再由S2光纤传回到网元A，由网元A下主纤S2上的业务。通过这种环回，穿通方式完成了业务的复用段保护，使网络自愈。
双向复用段环最大的优点是网上业务容量大，业务分布越分散，网元节点数越多，它的容量也越大，信道利用率要大大高于通道环，所以双向复用段环得以普遍地应用。
2小结
要组建大型的自愈环保护网络，所涉及的问题是非常广泛而复杂的，这与网络的拓扑结构、不同网络及不同厂家设备之间网管的互通、网络的建设发展战略、新设备与旧设备的兼容、网络的保护方式的选择、各种业务的安全等级规划及业务路由的确立等等一系列问题都相关。同时还要考虑网络构件的经济性问题，不同自愈环的互联以及不同自愈环的时钟同步问题等等，这些都需在实际施工过程中去实践检验。
参考文献
[1]吴彦文,郑大力,仲肇伟.光网络生存性技术[M].北京:北京邮电大学出版社.2002;
[2]王利群,李云山.光网络技术[M].北京:北方交通大学出版社.2003;
[3]韦乐平.SDH自愈环结构的分析与比较[J].电信科学.1996(6)
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