西安交大光纤通信6-SDH网络

1、 第六章SDH光通信网络ABCD传统的光纤通信系统是点到点的传输系统，只能提供基本的传送功能业务的配置、保护倒换等功能都需要由网络管理系统或人工进行配置，因此网络配置和更新都较为复杂，难以适应各种新业务的需求。通信网络正发生飞速变化，光通信技术作为通信网络中最重要的传送技术，越来越重要。作为下一代网络（NGN，Next Generation Network）中的传送网，光通信技术在传输距离、容量等方面继续发展的同时，也向着网络化和智能化管理方向发展。未来的通信网络正向着智能化、宽带化、以IP为核心等方向发展。光传送网层次结构接入网接入网核心网接入网用户终端业务设备到用户之间的线路设备微波光纤直

2、连3.5G固定无线LMDS核心传输层接入传输层汇聚传输层网络管理中心省内传输网WDMSDHWDMSDH光纤直连SDH光纤直连多业务传送节点多业务传送节点城域网的分层城域光网络是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其郊区范围的、可提供丰富业务并支持多种通信协议的网络。城域光网络处于核心光网络和接入光网络之间，把接入网中企业与私人客户的各种协议、数据等无缝和灵活地连接到运营商的骨干网。提供话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务，其中又以IP为代表的数据业务为重点。6.1 SDH的提出的提出PDH的弱点两种体制三个标准，国际互通困难没有统一的光接口，各厂家设备不兼容准同步复用结构复杂，不灵活管

3、理比特少，网络管理能力弱光通信的发展，传输速率提高很快，速率越高，不同标准差别越大，互通越困难计算机的迅猛发展，对网络的智能管理成为可能，需要建立智能化管理的通信网1985年 Bellcore 提出了SONETSynchronous Optical Network1988年 CCITT 接受了 SONET 更名为SDHSynchronous Digital HierarchySDH的基本概念和特点光同步数字传送网是由一些SDH网元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传送、复用和交叉连接的网络。具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特用于网

4、络的OAM。SDH基本网元类型较多，但都有统一的光接口，具有高度的横向兼容性，允许不同厂家设备在光路上互通。SDH还具有一套特殊的复用结构，允许现存多种类型的信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。具有全世界统一的网络节点接口（NNI），简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程。SDH传送网主要特点 接口统一 灵活复用和解复用 OAM能力强 结构简化 对信息负荷透明 便于多厂家产品互通，良好的兼容性6.2、SDH的速率等级和帧结构同步数字体系的速率STM-N N=1,4,16,64、256Synchromous Transport moduleSDHSONETMbit/sS

5、TS-1/oc51.84STM-1STS-3/oc-3155.52STS-6311.04STM-4STS-12/oc-12622.08STS-241244.16STM-16STS-48/oc-482488.32STS-964976.64STM-64STS-192/oc-1929953.28STS-38419906.56STM-128STS-768/oc-76839813.12帧结构s125SOH Section OverheadPOH Path Overhead段开销通道开销AU-PTR管理单元指针帧周期SOH:STM-11234567891 2 3 4 5 6 7 8 9A1A1A1 A2

6、A2 A2 J0B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1E2A 帧同步字节E 公务联络字节FDK 自动保护切换J0 再生段踪迹BS 同步状态使用者字节 数据通道比特交错校验AU-PTRskbDR/192skbDM/5766.3 SDH复用和映射过程SDH信号复用NSTM G.707给出的复用途径C-x 容器，速率适配VC-x 虚容器 通路层信号单元AUG 管理单元组TU 支路单元 指针处理 TUG 支路单元组我国的SDH基本复用映射结构PDH信号复用成SDH信号PDH信号复用成SDH信号必须经过 映射、 定位 复用三个步骤139.260Mb/s

7、622.080Mb/s139.260Mb/s4C4VC4AU4STMAUG4C4VC4AU4C4VC4AU4C4VC4AU映射打包定位复用开销处理139.260Mb/s4C4VC4AU4STMAUG4C4VC4AU4C4VC4AU4C4VC4AU2609POHSOH各类各类(虚虚)容器的主要参数容器的主要参数1. 映射映射是一种在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器的过程。即各种速率的PDH信号分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销（POH）形成虚容器负荷的过程。利用AU-4直接从C-1复接的方法2. 定位定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。即以附加于

8、VC上的支路单元指针（或管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在高阶净负荷中（或高阶帧的起点在AU净负荷中）的位置。在发送相对帧相位偏差使VC帧起点浮动时，指针值随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧的起点的过程。指针分为AU-4指针、TU-3指针和TU-12指针。AU-4指针偏移范围AU-4TU-3指针（H1、H2、H3）值3. 复用复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道信号适配进复用层的过程，即以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或者把AU组织进STM-N的过程。由于经由TU和AU指针处理后的各VC支路已经相位同步，此复用过程为同步复用。复用原理与数据的并

9、串变换类似。由我国的复用路线可知：TUG-23TU-12；TUG-37TUG-2或1TU-3；STM-1VC-43TUG-3；STM-NNSTM-1；由上述可知，一个STM-1可以直接提供63个2Mbit/s或3个34Mbit/s（经PDH复用解复用可以得到48个2Mbit/s）或一个140Mbit/s（经PDH复用解复用可以得到64个2Mbit/s口）。因此，在SDH干线上开通34Mbit/s是不经济的。我国光同步传输体制规定：干线上采用34Mbit/s口时，必须经过上级主管部门批准。POHVC-4=C-4+POH9行1+ 260列SOHSOHC-4的速率为149.76Mb/sC-3VC-3

10、TU-3aTU-3bTU-3cPOHabc a b ccVC-48498586C-3-VC-4C-3的速率为48.384Mb/s6.4 SDH设备设备 复用设备TM 交叉连接设备SDXC 中继设备 SDH设备类型：基本终端复用器I.1,I.2型高阶复用器II.1,II.2型分插复用器ADM III.1,III.2型互通复用器IV型TMG.703STM-NG.707TMSTM-MSTM-NADMSTM-NSTM-MSTM-NADMSTM-NPDHSTM-NSDXC复用设备一般化逻辑方框图SDH物理接再生段终结复用段保护复用段适配高阶通道连接TTF传送终端功能HOI高阶接口LOI低阶接口SDH设备

11、功能（模块）设备功能（模块）PPI-PDH物理接口，G.703 PDH接口信号变换LPA-低阶通道适配， G.703-C-n(n-1,2)LPT-低阶通道终结，读/写处理低阶POHLPC-低阶通道连接，低阶VC交叉互连HPA-高阶通道适配，低阶VC适配到高阶VC,TU指针处理HPT-高阶通道终结，读/写高阶POHHPC-高阶通道连接，高阶VC交叉互连MSA-复用段适配，利用指针将AU-3/4复用进STM-N净荷中MSP复用段保护，需要保护时，将主用信号切换到保护段MST复用段终结，处理 MSOHRST-再生段终结，处理RSOHSPI-SDH物理接口，接口信号变换MCF-消息通信功能，利用DCC

12、传递内部信息SEMF-同步设备管理功能，将性能和告警等数据变换为消息SETS-同步设备定时源，产生各功能块所需的定时基准信号SETPI-同步设备定时物理接口复合功能块复合功能块TTF传送终端功能-SPI + RST +MST +MSP +MSA LOI低阶接口-PPI +LPA +LPP(低阶通道保护) +LPTHOI高阶接口-PPI +HPA +HPP(高阶通道保护) +HPTHOA高阶组装器- HPA +HPP(高阶通道保护) +HPTTM I.2LOILPCHOAHPCTTFHOIG.703STM-NTMTMTM II.1TM II.2STM-MSTM-NSTM-MSTM-NADM II

13、I.1TTFHPCTTFHOALPCLOIADMSTN-NSTM-NG.703STM-NSTM-NG.703ADM III.2TTFHPCTTFHOALPCHOATTFSTM-NSTM-NSTM-MADMSTM-NSTM-MSTM-NSDXC ITTFHCSHOIHPC高阶连接监视（HUG+HPOM）SDXC IITTFHOALCSLOILPCSDXC IIITTFHCSHOIHPCLOIHOALSCLPC6.5 SDH网络结构网络拓扑，即网络节点和传输线路的几何排列，反映了网络的物理连接结构。SDH传送网物理拓扑的选择应综合考虑网络的生存性、配置的难易度、网络结构是否适应新业务的引进等多种因

14、素。网络拓扑SDH网络结构：线形、环形、网格形，星形用户网适于星形拓扑和环形拓扑，中继网适于环形和线形拓扑，长途网适于树形和网孔形的结合SDH传送网分层带光放大器的SDH分层模型在SDH系统以及波分复用系统中，配置光放大器是克服损耗，延长中继距离的主要手段。由于光放大器的引入，SDH的分层模型将在再生段层和复用段层之间引入新的光通路层网络、光复用段网络和光放大器网络。6.6 SDH网络保护和恢复SDH光纤传送网络具有很大的通信容量。这样的传送网络一旦发生光缆被切断等故障，将会带来严重的损失。因此SDH光纤传送网络必须具有较强的抵抗故障或灾害的能力，即SDH网络的生存性。SDH生存性的实现主要有

15、两种方法，即保护（Protection）和恢复（Restoration），保护的基本思想是利用预先规划的备用系统容量对主用系统进行切换保护，恢复则是在业务失效后利用快速路由等机制重新建立连接。1、SDH网络保护网络保护保护机制：路径保护，子网连接保护路径保护：段层（复用段层）保护环形、线形通道层保护环形保护环： 线路保护环 通道保护环 单向环（双纤） 双向环（双纤、四纤）2、SDH传送网自愈机制SDH传送网中一个10Gbit/s系统等效容量就超过120000条话路，一根光缆可以容纳48、96芯乃至更多数量的光纤。这样巨大的通信容量在带来经济效益的同时，也对网络的可靠性提出了极高的要求。大规模光

16、纤网络必须具备有效的自愈（Selfhealing）机制，即在网络发生故障时，无需人为干预就能自动而迅速地恢复失效节点或链路，重新配置业务。网络的自愈机制是提高网络可靠性尤其是生存性的主要手段之一。（1） 自愈体系目前有3个自愈体系； 自动保护倒换（APS）、 自愈环（SHR）、 以及基于数字交叉连接的自愈网（SHN）。（2）自动保护倒换）自动保护倒换APSAPS通过向备用系统切换来恢复业务。防止光缆被切断，需要1：1的APS，并且备用系统必须选取不同的路由，即异径保护（DRP）。在DRP中，保护线路物理上不与被保护的服务线路在一起，因而能够避免光缆切断时的服务中断。1+1 和1:n 保护（2）

17、自愈环SHRSHR实际上就是基于环网的自动保护切换使用2条互为反方向的光缆，环上的节点对2个方向来的信号形成1：1的保护。（3）基于数字交叉连接的自愈网）基于数字交叉连接的自愈网SHNSHN是基于网格型网和数字交叉连接（DCS）的自愈机制。它能够灵活地处理网络故障或业务量的变化，进行资源自组织。SHN在每个节点上配置DCS，利用光波跨接（span）形成节点间的连接。当一个跨接失效，导致两个节点间服务通道中断时，通过对其它跨接上的备用通道进行交叉连接形成恢复通道。（4）故障恢复速度与备用容量效率不同的用户对故障恢复速度要求也不同。有的用户对网络的无间断运行具有强烈的依赖性，如银行自动取款机、大贸

18、易公司等。对于这类用户，恢复时间应是自愈机制所能达到的最短时间，目前这个时间约为50ms。但是多数应用的故障恢复时间的容许范围可以在几秒钟到几分钟之间。特别是业务成本比较低的时候，容许范围可以达到30min。连接切断最小时间的确定50ms到200ms的传送中断将引起电路交换业务5以下的呼损率的增大。实验结果表明传送中断2s，所有电路交换的连接都将被切断。中断10s，多数音频数据MODEM将出现超时，连接型数据会晤也会由于超时而中断，X.25的会晤也会被切断。5min以上的传送中断，将引起数字交换机的严重拥塞。50ms内切换对绝大多数业务的影响可以忽略2s以内完成故障恢复，则对话音用户来说仅会感

19、到对话被中断了一下。对于数据用户采说，基本上不会引起会晤的切断.备用容量的效率采用APS系统进行故障恢复，需要100的冗余度。采用单向SHR，每个方向光纤环路的带宽必须要超过环上所有端到端通信需求量的总和。SHN由多种网络路由形成故障恢复路由，可以灵活地进行故障恢复。各个跨接的备用容量对应多个环路的故障。由于共享，利用率较高。自动保护倒换APS在SDH标准中定义了两类APS体系结构：1+1APS和1:n APS。1+1结构中业务信号同时在工作信道（段）和保护信道（段）上发送，也就是说在发送端STM-N信号永久地与工作信道和保护信道相连。接收端的复用段保护功能（MSP）对两个信道上的STM-N信

20、号条件进行监视，并选择较合适的一路信号，也即前文所说的“并发选收”形式。1:n APS体系结构能够将n个工作信道中的任意一个切换到唯一的保护信道上。保护信道由n个工作信道共享，1:1结构是1:n结构的子集。3、 SDH自愈环SDH自愈环体系结构可分为两类： 双向SHR（B-SHR）和 单向SHR（U-SHR）。自愈环（SHR）就是一种环型网络体系结构。由于具有共享带宽和提高存活性的特点，环型网络体系结构得到了广泛的应用。单向自愈环（U-SHR）U-SHR只用两条光纤，一条工作，另一条备用。每个节点一个分插复用器（ADM）。spADMADMADMADM二纤单向通道保护环工作原理二纤单向复用段保护

21、环工作原理 双向自愈环（B-SHR）根据备用容量分配的不同，B-SHR可以使用4条光纤或2条光纤。四纤双向复用段保护环工作原理四纤双向复用段保护环工作原理二纤双向复用段保护环工作原理ADMADMADMADMABCDSDH环网ABCDABACADDCDBBC通道保护环复用段保护环6.7 SDH网络管理SDH的一个重要特点就是在帧结构中安排了丰富的开销字节用于网络的管理、运营和维护，从而使得SDH网络管理的能力有了很大的增强。同时SDH传送网对管理系统的依赖性也更加紧密了，只有在先进的网络管理系统的支持下，SDH强大的优势及其优越的性能才能充分体现出来。1. SDH网络管理功能 故障管理 性能管理

22、 配置管理 安全管理 计费管理2. SDH设备的管理功能模块SEMFSDH设备的管理功能模块SEMF为SDH管理网提供了一种有效的管理手段。利用这种手段，网元NE内部或外部的管理者就可以方便地对其进行管理。3 管理协议及标准接口SDH系统管理广泛地采用了开放系统互联（OSI）的协议规范、服务定义和系统管理的原理。SDH在帧结构的开销部分安排了若干字节作为数据通信通路DCC（帧结构中的D1D12字节），用来构成SDH传送网的传送链路。由于ECC嵌入在段开销中，所有的网元都具备，为构成统一的管理网提供了方便。Q3接口是定义在TMN中OS与NE（或通过QA、MD）之间的接口，也是SDH管理网与TMN

23、的通信接口。Q3接口是TMN的核心，提供了管理操作系统与其他实体间的通信。SDH网元设备把SDH设备按逻辑功能划分为许多基本功能块，每一个基本功能块完成一种简单的功能，几个基本功能块组合在一起构成较复杂的复合功能。全部基本功能块构成一个功能最完善的SDH设备，复用设备包括终端复用器（TM）和分插复用器（ADM），中继设备交叉连接设备DXC复用设备一般化逻辑方框图TM类型和功能块.1型复用设备该型复用设备提供把PDH支路信号映射、复接到STM-N信号的功能，.2型复用设备该型复用设备提供把PDH支路信号灵活地映射，安排到STM-N信号帧中任何位置上的能力。.1型复用设备该型设备提供把若干个STM

24、-N信号组合成一个STM-M（MN）信号的能力。.2型复用设备该型设备提供把若干个STM-N信号灵活地组合成一个STMM（MN）信号的能力。2. ADM类型和功能块描述分插复用设备ADM分为两类：.1型和.2型。 .1型复用设备该型复用设备提供分出和插入PDH信号的能力，分出和插入信号的接口符合G.703建议。 .2复用设备该型复用设备提供分出和插入SDH信号的能力，分出和插入信号的接口符合G.707建议。SDH TM与PDH复用的区别SDH ADM替代PDH分插复用器ADM用作终端复用器3. REG类型和功能块描述再生器REG可按照抖动转移参数的不同分为A型和B型两类。两类再生器的功能块描述

25、完全一样。再生器是双向双工设备。在描述再生器各功能块的作用时，仅选从左向右的信号流向，并把功能块在收、发信方向的功能分别用附于功能块英文缩写符后的（1）和（2）来区分。再生器的物理接口分为信号接口、网络管理接口、公务电话接口和外部事件告警接口。4. 数字交叉连接设备SDXC分为三种基本类型：SDXC44这种设备只有高阶交叉连接功能，可看成是高阶通道VC-4的“交换机”。 SDXC41这种设备只有低阶通道交叉连接功能，可看成是低阶通道VC-12 的“交换机”。 SDXC441这种设备既有高阶通道交叉连接功能，又有低阶通道交叉连接功能，可看成是两种功能组合的“交换机”。SDH同步与定时网同步的问题

26、是SDH中最重要的问题之一，只有保证网同步，才可以借助于指针实现支路信号灵活得上/下。网同步的目的是使网中各节点的时钟频率和相位都限制在预先确定的容差范围内，以免由于数字传输系统中信息比特的溢出和取空，从而导致传输损伤。SDH网同步基本原理伪同步和主从同步是解决频率同步的两种办法。伪同步是指数字网内各节点都具有独立的基准时钟，时钟的精度较高，虽然各节点间时钟不完全相同，存在一定误差，但误差值极小，接近同步。而主从同步是指网内设一主局，配有较高精度的时钟，网内其他节点均受控于主局，并且逐级下控，直至最末端的节点。伪同步和主从同步原理等级主从同步方式另一种主从控制方式称之为等级主从控制方式。图6-

27、36中，A为主时钟，B为副时钟，两者均为精度较高的原子钟。平时，A起主控作用，B亦受控于A。当A发生故障时，改由B起控制作用；当A恢复时，仍由A起主控作用。等级主从控制的优点是进一步增加了可靠性，目前我国也采用这种方式，在北京安装主控钟，在武汉安装副控钟。等级主从控制其他同步方式数字网频率同步的方式除了上述两种以外，还有相互同步、外基准输入等。目前采用的外基准注入方法是利用GPS（全球卫星定位系统），在网络的一些关键节点安装GPS接收机，可提供精度较高的时钟信号， 以形成地区基准时钟（LPR），在该地区的其他节点则采用主从同步方式同步于LPR。国际间一般采用伪同步方式。2. 从时钟的工作模式主

28、从同步方式中，节点时钟通常有三种工作模式。 正常工作模式 保持工作模式 自由运行模式3. SDH的引入对网同步的要求数字网的同步性能对网络的工作性能至关重要。SDH的引入对网同步提出了更高的要求。当网络工作在正常模式时，所有节点都同步于一个基准时钟，节点间只存在相位差而不存在频率差，所以只会出现偶然的指针调整事件。当某节点丢失了定时基准进入保持模式或自由运行模式时，该节点与网络基准时钟之间会出现较大的频率差，从而导致指针连续调整。SDH定时要求我国数字同步网采用分级的主从同步方式，即用单一基准时钟经同步分配网的同步链路控制全网同步，网络中使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与上级时钟或同一级时钟

29、同步。SDH也应纳入全国的同步网中。SDH同步时钟类型SDH网的主从同步的时钟大致有以下四种：作为全网定时基准的主时钟；作为转接局的从时钟；作为端局（本地局）的从时钟以及作为SDH设备的时钟。目前ITU-T将各级时钟划分为四类： 基准主时钟，由G.811规定； 转接局时钟，由G.812规定； 端局从时钟，由G.812规定； SDH网络单元时钟，由G.81s规定。1. 各类时钟的定时要求为了保证同步网在三种工作模式下都能正常工作，必须对这四类时钟在三种工作模式下的性能进行规范。在正常工作模式下，各类时钟的性能主要取决于同步传输链路和定时提取电路的性能。时钟种类各类时钟的性能主要取决于各类时钟自身

30、的时钟源的性能。对于基准时钟，一般采用铯原子钟，这是一种重启频率稳定度和准确度很高的时钟源，其长期频偏优于110-11；对于G.812时钟，它是具有保持功能的高稳晶体时钟，采用双备份恒温槽晶体或铷原子钟， 并采用相应的相位技术提高其性能；对于G.81s时钟，它是具有保持功能的温度补偿高稳晶体时钟，其性能又低于G.812时钟；此外，对于再生器和某些终端，采用一般晶体时钟，丢失信号源后自动进入自由运行模式。时钟源主要参数规范时钟源的主要参数有：准确度、稳定度、长期稳定度、短期稳定度等。为了更好的描述时钟的性能，ITU-T建议采用最大事件间隔误差（MTIE）的概念来度量时钟的定时性能。MTIE即为在

31、特定时间间隔内，一个给定的定时信号相对理想定时信号延时的峰峰变化值S为测量时间间隔，ff为定时信号的相对频偏，为定时抖动和漂移。2. SDH设备定时时钟要求由于SDH网元采用了指针调整机理，所以对超过1000s观察间隔出现的相位变化不太敏感，相反地，对短期稳定性参数比较敏感。因此，SDH网元时钟的定时与传统的PDH网元不同，主要参数在ITU-T建议G.813中已作了规定，包括：频率准确度、同步范围和失步范围、噪声指标、瞬变响应和保持性能等。SDH网同步1. SDH网同步的规划原则在规划和设计同步网时必须考虑到地域和网络业务情况，一般应遵循以下原则： 在同步网内不应出现环路； 尽量减少定时传递链

32、路的长度； 应从分散路由获得主、备用基准； 受控时钟应从其他同级或高一级设备获得基准； 选择可用性高的传输系统传送基准。同步定时基准传输链同步状态字节S1的使用在SDH网中，网络定时的路由随时可能会发生变化，因而其定时性能也随时可能变化，这就要求网络单元必须有较高的智能从而能决定定时源是否还使用，是否需要搜寻其他更合适的定时源等，以保证低级的时钟只能接收更高等级或同一等级的定时，以避免形成定时信号的环路，造成同步不稳定,在STM-N中安排的S1字节是一种有效的措施。同步状态信息编码2. SDH设备的同步方式SDH网中包括DXC、ADM等不同种类的设备，这些不同的设备在SDH网中的地位和应用有很

33、大差别，因而其同步配置和时钟要求也不一样。一般来说，SDH同步网提供了三种不同的网络单元定时方法： 外同步定时源 接收信号中提取定时 内部定时源6.6 SDH传送网6.6.1 传送网的分层与分割传送网可从垂直方向分解为三个独立的层网络，即电路层，通道层和传输媒质层。每一层网络在水平方向又可以按照该层内部结构分割为若干分离的部分，组成适于网络管理的基本骨架。采用分层和分割的方法有许多优点，例如可以单独进行每一个层网络的设计，在对每一层进行修改时也无需涉及到其他层次。分层和分割视图1. SDH传送网分层2. 层网络的分割传送网分层后每一层网络仍然很复杂。为了管理上的方便，在分层的基础上再对每一层网

34、络划分为若干分离的部分，组成网络管理的基本骨架。 子网络的分割 网络连接和子网络连接的分割 链路连接和分层3. 带光放大器的SDH分层模型在SDH系统以及波分复用系统中，配置光放大器是克服损耗，延长中继距离的主要手段。由于光放大器的引入，SDH的分层模型将在再生段层和复用段层之间引入新的光通路层网络、光复用段网络和光放大器网络。6.6.2 SDH传送网网络拓扑结构网络拓扑，即网络节点和传输线路的几何排列，反映了物理连接或物理拓扑。SDH传送网物理拓扑的选择应综合考虑网络的生存性、配置的难易度、网络结构是否适应新业务的引进等多种因素，需要根据情况来决定。作为一般性原则，用户网适于星形拓扑和环形拓

35、扑，中继网适于环形和线形拓扑，长途网适于树形和网孔形的结合，物理节点配置比较简单的情况也适用于环形基本物理拓扑6.7 SDH网络保护和恢复SDH光纤传送网络具有很大的通信容量。这样的传送网络一旦发生光缆被切断等故障，将会带来严重的损失。因此SDH光纤传送网络必须具有较强的抵抗故障或灾害的能力，即SDH网络的生存性。SDH生存性的实现主要有两种方法，即保护（Protection）和恢复（Restoration），保护的基本思想是利用预先规划的备用系统容量对主用系统进行切换保护，恢复则是在业务失效后利用快速路由等机制重新建立连接。6.7.1 SDH传送网故障及自愈机制SDH传送网中一个10Gbit

36、/s系统等效容量就超过120000条话路，一根光缆可以容纳48、96芯乃至更多数量的光纤。这样巨大的通信容量在带来经济效益的同时，也对网络的可靠性提出了极高的要求。大规模光纤网络必须具备有效的自愈（Selfhealing）机制，即在网络发生故障时，无需人为干预就能自动而迅速地恢复失效节点或链路，重新配置业务。网络的自愈机制是提高网络可靠性尤其是生存性的主要手段之一。1. 自愈体系目前有3个自愈体系；自动保护倒换（APS）、自愈环（SHR）、以及基于数字交叉连接的自愈网（SHN）。APSAPS通过向备用系统切换来恢复业务。防止光缆被切断，需要1：1的APS，并且备用系统必须选取不同的路由，即异径

37、保护（DRP）。在DRP中，保护线路物理上不与被保护的服务线路在一起，因而能够避免光缆切断时的服务中断。DRP是快速路由选择体系结构，在这种体系结构中，每个DRP系统只服务于两个中间没有终端的端局。因此当对某局间的恢复速度要求较高时，DRP是比较适当的体系结构。SHRSHR有多种详细的分类，基本上可以看成是1：1或1：n的APS的扩充。例如单向SHR（USHR）使用2条互为反方向的光缆，环上的节点对2个方向来的信号形成1：1的保护。而共享保护环SHR类似于1：n APS系统。SHNSHN是基于数字交叉连接（DCS）的自愈机制。SHN与预先保留容量的APS及SHR相比具有优越性。它能够灵活地处理

38、网络故障或业务量的变化，进行资源自组织。SHN在每个节点上配置DCS，利用光波跨接（span）形成节点间的连接。当一个跨接失效，导致两个节点间服务通道中断时，通过对其它跨接上的备用通道进行交叉连接形成恢复通道。2. 故障恢复速度与备用容量效率不同的用户对故障恢复速度要求也不同。有的用户对网络的无间断运行具有强烈的依赖性，如银行自动取款机、大贸易公司等。对于这类用户，恢复时间应是自愈机制所能达到的最短时间，目前这个时间约为50ms。但是多数应用的故障恢复时间的容许范围可以在几秒钟到几分钟之间。特别是业务成本比较低的时候，容许范围可以达到30min。连接切断最小时间的确定实验结果表明50ms到20

39、0ms的传送中断将引起电路交换业务5以下的呼损率的增大，对7号信令网的影响很小。传送中断2s，所有电路交换的连接都将被切断。中断10s，多数音频数据MODEM将出现超时，连接型数据会晤也会由于超时而中断，X.25的会晤也会被切断。5min以上的传送中断，将引起数字交换机的严重拥塞。连接切断阈值CDT由此看来，故障恢复系统的目标应定在2s的水平。这个时间被称为连接切断阈值（ CDTConnection Dropping Threshold）。如果能在2s以内完成故障恢复，则对话音用户来说仅会感到对话被中断了一下。对于数据用户采说，基本上不会引起会晤的切断*。*50ms内切换对绝大多数业务的影响可

40、以忽略备用容量的效率采用APS系统进行故障恢复，需要100的冗余度。采用单向SHR，每个方向光纤环路的带宽必须要超过环上所有端到端通信需求量的总和。采用自我保护（SP）环路，环上所有跨接的备用容量决定于两个相邻节点问的通信需求量。与此相对比，SHN由多种网络路由形成故障恢复路由，可以灵活地进行故障恢复。各个跨接的备用容量对应多个环路的故障。由于共享，利用率较高。3. 自动保护倒换APS在SDH标准中定义了两类APS体系结构：1+1APS和1:n APS。1+1结构中业务信号同时在工作信道（段）和保护信道（段）上发送，也就是说在发送端STM-N信号永久地与工作信道和保护信道相连。接收端的复用段保护功能（MSP）对两个信道上的STM-N信号条件进行监视，并选择较合适的一路信号，也即前文所说的“并发选收”形式。1:n APS体系结构能够将n个工作信道中的任意一个切换到唯一的保护信道上。保护信道由n个工作信道共享，1:1结构是1:n结构的子集。1+1 和1:n 保护6.7.3 SDH自愈环由于具有共享带宽和提高存活性的特点，