俞靖波

(西南交通大學(xué)，四川成都610031)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信的依賴性越來越大。通信網(wǎng)絡(luò)的生存性已成為工程設(shè)計(jì)中至關(guān)緊要的考慮因素。SDH傳輸系統(tǒng)作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)，是整個(gè)通信網(wǎng)正常工作的根本保證。因此，SDH傳輸系統(tǒng)在不同業(yè)務(wù)模型下的組網(wǎng)保護(hù)方式在工程設(shè)計(jì)中具有重要的意義。

1 組網(wǎng)保護(hù)方式分析

1.1 線性保護(hù)

線性保護(hù)主要用于鏈型網(wǎng)絡(luò)，如鐵路傳輸系統(tǒng)。線性保護(hù)一般分為1+1保護(hù)和1∶N保護(hù)兩種方式。

1.1.1 1+1保護(hù)

1.1.1.1 1+1保護(hù)簡介

1+1保護(hù)結(jié)構(gòu)采用專用保護(hù)方式，它為每一個(gè)工作系統(tǒng)都配置一個(gè)專用的保護(hù)系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)互為主備用。工作、保護(hù)兩個(gè)系統(tǒng)在發(fā)端永久橋接，同時(shí)傳送相同的業(yè)務(wù)，在收端根據(jù)接收信號(hào)的質(zhì)量優(yōu)劣決定從工作或保護(hù)系統(tǒng)接收信號(hào)。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)的接收信號(hào)質(zhì)量均滿足要求時(shí)，收端接收工作系統(tǒng)的信號(hào);當(dāng)工作系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量不滿足要求時(shí)，收端將采用倒換方式接收保護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)。

1+1保護(hù)結(jié)構(gòu)可采用單端倒換和雙端倒換兩種方式。例如A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，這種通信指的是雙向通信，那么A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于對(duì)方來說既是發(fā)端也是收端。單端倒換是指只在受影響的一端執(zhí)行切換動(dòng)作的保護(hù)倒換方法，如從A節(jié)點(diǎn)發(fā)送到B節(jié)點(diǎn)的信號(hào)質(zhì)量不滿足要求時(shí)，在B節(jié)點(diǎn)(收端)進(jìn)行倒換，即選擇接收保護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)。而從B節(jié)點(diǎn)發(fā)送到A節(jié)點(diǎn)的信號(hào)質(zhì)量仍能滿足要求，故在A節(jié)點(diǎn)(收端)不進(jìn)行倒換，依然接收工作系統(tǒng)的信號(hào)，如圖1所示。而雙端倒換是指在B節(jié)點(diǎn)進(jìn)行倒換的同時(shí)，在A節(jié)點(diǎn)也進(jìn)行倒換，即A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都接收保護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)，如圖2所示。

1+1保護(hù)結(jié)構(gòu)中單端倒換不需要自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議(APS)的參與，只根據(jù)接收信號(hào)的故障或缺陷而自動(dòng)進(jìn)行，也可接收外部命令實(shí)施強(qiáng)制的倒換或鎖定;雙端倒換需要自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議(APS)，由于在1+1保護(hù)結(jié)構(gòu)中，工作通路的發(fā)端永久地橋接于工作段和保護(hù)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(diǎn)。

圖1 1+1保護(hù)單端倒換

圖2 1+1保護(hù)雙端倒換

1.1.1.2 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點(diǎn)

采用專用保護(hù)方式，可對(duì)工作系統(tǒng)進(jìn)行完全的保護(hù);

倒換速度快，倒換時(shí)間≤50 ms，滿足電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn);

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護(hù)管理。

(2)缺點(diǎn)

每個(gè)工作系統(tǒng)均配置一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運(yùn)營成本較高;

系統(tǒng)生存能力較弱，當(dāng)光纜中斷或單節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障時(shí)將造成通信中斷。

(3)應(yīng)用場景

適用于對(duì)可靠性要求較高的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信;

適用于對(duì)可靠性要求較高的鏈型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如鐵路、電力系統(tǒng)等。

1.1.2 1∶N保護(hù)

1.1.2.1 1∶N保護(hù)簡介

1∶N保護(hù)結(jié)構(gòu)(N≤14)是指N個(gè)工作系統(tǒng)共享一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)。工作系統(tǒng)傳送業(yè)務(wù)信號(hào)，保護(hù)系統(tǒng)可以傳送業(yè)務(wù)信號(hào)，也可以傳送額外業(yè)務(wù)信號(hào)或者是無效信號(hào)。當(dāng)任意1個(gè)工作系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要倒換時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)將承擔(dān)傳送該工作系統(tǒng)業(yè)務(wù)信號(hào)的任務(wù)，此時(shí)保護(hù)系統(tǒng)上原來傳送的信號(hào)將會(huì)丟失，如圖3和圖4所示。1∶N保護(hù)結(jié)構(gòu)必須啟用自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議(APS)。

圖3 1∶N保護(hù)結(jié)構(gòu)(正常狀態(tài))

圖4 1∶N保護(hù)結(jié)構(gòu)(倒換狀態(tài))

1.1.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點(diǎn)

N個(gè)工作系統(tǒng)共享一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)，帶寬利用率高，運(yùn)營成本較低;

倒換速度快，倒換時(shí)間≤50 ms，滿足電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn);

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護(hù)管理。

(2)缺點(diǎn)

N個(gè)工作系統(tǒng)共享一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)2個(gè)及以上工作系統(tǒng)故障時(shí)無法進(jìn)行有效保護(hù)，保護(hù)效果較差;

系統(tǒng)生存能力較弱，當(dāng)光纜中斷或單節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障時(shí)將造成通信中斷。

(3)應(yīng)用場景

適用于低成本點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信;

適用于低成本鏈型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如城域網(wǎng)等。

1.2 環(huán)網(wǎng)保護(hù)

1.2.1 兩纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)

1.2.1.1 兩纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)簡介

二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)利用時(shí)隙交換技術(shù)，在一個(gè)光方向上同時(shí)傳送工作通路(S1)和保護(hù)通路(P2)，在另一個(gè)光方向上同時(shí)載送工作通路(S2)和保護(hù)通路(P1)，如圖5(a)所示。每個(gè)光方向上工作通路和保護(hù)通路的傳輸帶寬均為系統(tǒng)總傳輸帶寬的一半。在一個(gè)光方向上的工作通路(S1)，由沿環(huán)的相反方向的另一個(gè)光方向上的保護(hù)通路(P1)來保護(hù)，反之亦然。

圖5 二纖雙向復(fù)用段倒換

當(dāng)B、C節(jié)點(diǎn)間光纜中斷后，B、C兩個(gè)節(jié)點(diǎn)開始倒換，設(shè)備的倒換開關(guān)將把S1/P2光纖和S2/P1光纖連通，利用保護(hù)通路(P1)承載工作通路(S1)的業(yè)務(wù)，從相反方向?qū)⒐ぷ魍?S1)的業(yè)務(wù)傳送到目的地。同理，利用保護(hù)通路(P2)從相反方向?qū)⒐ぷ魍?S2)的業(yè)務(wù)傳送到目的地，從而完成保護(hù)倒換，如圖5(b)所示。

1.2.1.2 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點(diǎn)

采用專用保護(hù)方式，可對(duì)工作系統(tǒng)進(jìn)行完全的保護(hù);倒換速度快，倒換時(shí)間≤50 ms，滿足電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護(hù)管理;

系統(tǒng)生存能力較強(qiáng)，當(dāng)光纜中斷時(shí)不影響業(yè)務(wù)，單節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障時(shí)，只影響該節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)。

(2)缺點(diǎn)

保護(hù)倒換基于線路等級(jí)，不支持業(yè)務(wù)信號(hào)的端到端保護(hù)。

(3)應(yīng)用場景

適用于對(duì)可靠性要求較高的大容量環(huán)形拓?fù)?，如國家骨干網(wǎng)、鐵路樞紐;

環(huán)上不同節(jié)點(diǎn)間通道可重復(fù)利用，適用于相鄰型業(yè)務(wù)。

1.2.2 兩纖單向通道保護(hù)環(huán)

1.2.2.1 兩纖單向通道保護(hù)環(huán)簡介

兩纖單向通道保護(hù)環(huán)一般需要兩根光纖，業(yè)務(wù)信號(hào)和保護(hù)信號(hào)分別由兩根光纖攜帶，沿相反的兩個(gè)方向傳送。兩纖單向通道保護(hù)環(huán)采用1+1專用保護(hù)方式，在發(fā)送端將支路信號(hào)同時(shí)送入業(yè)務(wù)光纖和保護(hù)光纖，兩路信號(hào)沿相反的方向分別傳送到目的地，接收端按照通道信號(hào)的優(yōu)劣選擇接收業(yè)務(wù)信號(hào)或是保護(hù)信號(hào)，即雙發(fā)選收模式，如圖6(a)所示。

圖6 二纖單向通道保護(hù)環(huán)

當(dāng)B、C節(jié)點(diǎn)間光纜中斷后，C節(jié)點(diǎn)到A節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)不受影響，而A節(jié)點(diǎn)到C節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)信號(hào)中斷，按照倒換原則，接收端(即C節(jié)點(diǎn))將利用倒換開關(guān)接收保護(hù)信號(hào)，從而保證A節(jié)點(diǎn)到C節(jié)點(diǎn)的正常通信。

1.2.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點(diǎn)

采用專用保護(hù)方式，可對(duì)工作系統(tǒng)進(jìn)行完全的保護(hù);

倒換速度快，倒換時(shí)間≤30 ms，高于電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn);

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，業(yè)務(wù)配置簡單，便于維護(hù)管理;

系統(tǒng)生存能力較強(qiáng)，當(dāng)光纜中斷時(shí)不影響業(yè)務(wù)，單節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障時(shí)，只影響該節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù);

倒換基于通道級(jí)，支持業(yè)務(wù)信號(hào)的端到端保護(hù)。

(2)缺點(diǎn)

每個(gè)工作系統(tǒng)均配置一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運(yùn)營成本較高。

(3)應(yīng)用場景

適用于對(duì)可靠性要求較高的小容量環(huán)形拓?fù)?，如接入層傳輸網(wǎng);

環(huán)上不同節(jié)點(diǎn)間通道不可重復(fù)利用，適用于集中型業(yè)務(wù)。

1.3 共享光纖虛擬路徑保護(hù)

1.3.1 共享光纖虛擬路徑保護(hù)簡介

共享光纖虛擬路徑保護(hù)技術(shù)通過將光口從物理上分為多個(gè)最小保護(hù)單位，并將每個(gè)光口中的多個(gè)保護(hù)通道的最小保護(hù)單位分別劃分到不同的邏輯系統(tǒng)內(nèi)，從而形成多個(gè)邏輯系統(tǒng)，進(jìn)而將一根物理光纖等效為多根邏輯光纖，形成多個(gè)獨(dú)立的虛擬傳輸系統(tǒng)，每個(gè)傳輸系統(tǒng)可采用不同的保護(hù)方式，保護(hù)級(jí)別可按VC－12或VC－4級(jí)別設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分類保護(hù)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)。例如，一個(gè)622 Mb/s光口可等效為4個(gè)155 Mb/s邏輯光口，形成4個(gè)邏輯上獨(dú)立的虛擬155 Mb/s傳輸系統(tǒng)，其中3個(gè)155 Mb/s傳輸系統(tǒng)可采用通道保護(hù)方式，另外1個(gè)155 Mb/s傳輸系統(tǒng)可采用復(fù)用段保護(hù)方式。

采用共享光纖虛擬路徑保護(hù)方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)按業(yè)務(wù)分類保護(hù);同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同速率設(shè)備混合組網(wǎng)，降低建網(wǎng)時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和光纖芯數(shù)的需求。例如，在兩環(huán)相交情況下可以通過其中一個(gè)環(huán)共享另一個(gè)環(huán)的相交段的光纖，利用其剩余的容量做虛擬光路，從而節(jié)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(hù)應(yīng)用示意圖

1.3.2 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景分析

(1)優(yōu)點(diǎn)

節(jié)省光纖資源;

倒換速度快，倒換時(shí)間≤50 ms，滿足電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn);

倒換基于通道級(jí)，支持業(yè)務(wù)信號(hào)的端到端保護(hù);

在同一系統(tǒng)中支持多種保護(hù)方式，利于組建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

(2)缺點(diǎn)

每個(gè)工作系統(tǒng)均配置一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)，帶寬利用率低(利用率≤50%)，運(yùn)營成本較高;

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，業(yè)務(wù)配置復(fù)雜，維護(hù)管理難度較大。

(3)應(yīng)用場景

適用于光纖資源匱乏的環(huán)境;

適用于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多種保護(hù)方式并存的環(huán)境。

2 結(jié)束語

SDH傳輸系統(tǒng)是基礎(chǔ)承載網(wǎng)，其安全可靠性對(duì)于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)營有著重要的作用。因此，在工程設(shè)計(jì)中必須考慮組網(wǎng)保護(hù)方案。而只有熟練的掌握各種組網(wǎng)保護(hù)方式的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境，才能在設(shè)計(jì)中結(jié)合業(yè)務(wù)需求和工程的實(shí)際情況選擇最佳的保護(hù)方式，兼顧技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化。

［1］YD/T 5095－2005 SDH長途光纜傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［2］YD/T 5119－2005 基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)(MSTP)本地網(wǎng)光纜傳輸工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［3］韋樂平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)［M］.人民郵電出版社，1998