通道保护复用段保护原理PPT课件

1、 当前通信网络中，网络的安全性越来越受到人们的重视。SDH传送网的生存性设计是一个重要的课题，它已成为市场开放环境下网络运营者或业务提供者之间的重要竞争焦点。 当网络出现故障时，SDH传送网的自愈（self-healing)特性可以通过保护倒换的方式，保证网络能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务。因此，传送网的保护倒换方式将直接关系到SDH网的功能、效果、经济和业务传输的可靠性。第1页/共30页1.网络的保护与恢复 网络的生存性通过网络保护和网络恢复来实现。 所谓网络保护一般是利用节点间预先分配的容量实施网络保护，即当一个工作通路发生失效事件时，利用备用设备的倒换动作，使信号通过保

2、护通路仍保持有效。如：后面将要述及的通道保护、复用段保护等。保护一般处于本地网元远端网元的控制之下，无需外部网管系统的介入，因而倒换时间很短，但备用资源无法在网络范围内由大家共享。 网络恢复是在外部网络操作系统的控制下，采用某种算法寻找失效路由的替代路由，这种利用节点间可用的任何容量实施网络中业务恢复的方法，可大大节省网络资源，同时又能保证所需的网络资源，第2页/共30页2.网络自愈时间 业务恢复时间和业务恢复范围是度量生存性的两个重要指标，但不同的用户和不同的业务对业务恢复时间和恢复范围有不同的要求。例如，一般的大型金融机构的自动取款机对业务的可靠性要求最高，不仅要求业务100能恢复，而且希

3、望业务恢复时间短于50ms；普通居民用户对业务中断时间要求一般不高，但对业务资费较敏感；一些数据网、800号业务、某些电话业务则处于上述两种情况之间，这些业务一般要求业务能全部恢复，但可以容忍较大范围的业务中断时间。 当业务中断时间在50ms200ms之间时，交换业务的连接丢失概率小于5，对于7号信令网和信元中断业务的影响不大；当业务中断时间在200ms2s之间时，交换业务的连接丢失概率逐渐增加；当业务中断时间达到2s时，所有电路交换连接、专线、n64kbit/s和2Mbit/s拨号业务都将丢失连接；当业务中断时间达到10s，多数话带数据调制解调器超时，面向连接的数据会话也可能已超时；当业务中

4、断时间超过10s后，所有通信会话都将丢失连接。 可见，业务中断时间有两个重要门限值：这就是50ms和2s。前者可以满足绝大多数业务的质量要求，除了瞬态冲击影响外，业务不会中断，因而可认为50ms的保护恢复时间对于多数电路交换网的话带业务和中低速数据业务是透明的；而后者可以保证中继传输和信令网的稳定性，电话用户只经历短暂的通话间歇，数据会话协议仍能维持不超时，图像业务则会发生丢帧和图像冻结现象，但多数人可勉强忍受。2s门限已作为网络恢复的目标值。第3页/共30页自愈环自愈环 环网络是指网上的每个节点都通过双工通信设备与相邻的两个节点相连，从而组成一个封闭的环。利用SDH的分插复用器或交叉连接设备

5、可以组建具有自愈功能的SDH环网络，这是目前组建SDH网应用较多的一种网络拓扑形式。针对光纤线路保护倒换而形成的SDH自愈环（SHR：Self-Healing Ring），不仅提高了网络的生存能力，而且降低了倒换中备用路由的成本，在网络规划中起到重要作用。 SDH的自愈环是一种比较复杂的网络结构，在不同的场合有不同的分类方法。1）单向环和双向环 按照进入环的支路信号方向与由该支路信号目的节点返回的信号（即返回业务信号）方向是否相同来区分，可以分为单向环和双向环。正常情况下，单向环中的来回业务信号均沿同一方向（顺时针或逆时针）在环中传输；双向环中，进入环的支路信号按一个方向传输，而由该支路信号分

6、路节点返回的支路信号按相反的方向传输。2）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，可以划分为二纤环和四纤环。3）通道保护环和复用段倒换环 按保护倒换的层次来分，可以分为通道倒换环和复用段倒换环。第4页/共30页一、二纤单向通道保护环的工作原一、二纤单向通道保护环的工作原理理 单向通道保护环的每对节点之间都有两根光纤，一根用于传输工作信号，另一根用于保护，两根光纤的传输方向相反。进入环的一个支路信号经工作光纤传至目的节点，而从目的节点返回的支路信号则由同一方向经环的剩余部分返回。 图1表示一个二纤单向通道倒换环在正常情况下的工作情况。由节点A进入环到节点C的信号AC同时由两路路

7、径到达节点C，其中一路是经S1经节点B到达节点C，另一路是走P1经D到达节点C，由节点C按照分路通道信号的优劣决定选哪一路作为分路信号。正常工作情况下，S1为主光纤，其信号也为主信号。由节点C进入环到节点A的信号分析和上面一样。第5页/共30页并发ABCDS1P1S1P1CAACACCA并发选收选收图1第6页/共30页 当AB段光缆被切断时（如图2），节点B检测到LOS和MS-AIS，于是在其所有以顺时针方向穿过自身的支路信道中插入通道AIS。对于业务信号A-B-C，接受节点C检测到通道AIS后，实行倒换，选择经路径A-D-C的保护信道传至的信号作为下话信号。 对于单个的线路失效，通道保护环可

8、以100的恢复受影响的业务，而对于单个节点失效，以失效节点为目的节点的业务将不可避免的丢失，而通过失效节点的业务将由于通道保护环机制而得以完全恢复。根据规范，一个单向通道保护环的倒换时间目标值为20ms。信号失效是定义在高阶通道终端和低阶通道终端功能中发现下列所述的一种或几种情况：通道服务层信号失效（HP-SSF/LP-SSF）。SSF是指服务层缺陷，如高阶通道层的AU指针丢失（AU-LOP）或AU-AIS，低阶通道层的TU指针丢失（TU-LOP）或TU-AIS；通道未装载（HP-UNEQ/LP-UNEQ）缺陷；通道踪迹失配（HP-TIM/LP-TIM）缺陷；通道过误码（HP-EXC/LP-E

9、XC）缺陷；其中，TIMEXC是可选的，ITU-T未对其作出定义。第7页/共30页并发ABCDS1P1S1P1CAACACCA并发选收倒换图2向下游插入AIS信号第8页/共30页通道保护倒换故障定位 熟悉了通道保护环的工作原理后，对于出现的倒换不好的故障就比较容易定位了。1.根据工作路径先确定那些站点要倒换，那些站点不倒换；例如图2中节点C由于A-B-C工作路径中断将业务倒换到备用路径A-D-C上，因此节点C有SWR告警出现；而节点A由于工作路径C-D-A正常，因此不会出现SWR告警。2.对倒换后业务不好的站点的保护路径逐步环回以确定故障点。例如图2中节点C倒换后不好，那么我们将节点D的西向做

10、线路环回，看节点C的告警是否正常，正常继续往后在节点A的西向做线路环回，不正常则问题处在节点C上。第9页/共30页并发ABCDS1P1S1P1CAACACCA并发选收倒换图2向下游插入AIS信号第10页/共30页二、二纤双向复用段共享保护环的工作原理二、二纤双向复用段共享保护环的工作原理 二纤复用段共享保护环的每对相邻节点有两根反向传输的光纤，每根光纤的带宽一分为二，一半被定义为工作信道，另一半预留作保护信道。每根光纤的工作信道被另一根光纤里的反向传输的保护信道所保护。 对于STM-N二纤复用段共享保护环，其STM-N信号可以视为N个AU-4复用而成。这N个AU-4按照其在复用时出现的顺序被编

11、号1-N，那么从1号到N/2号的AU-4被安排为工作信道，而从（N/2）+1号到N号的AU-4被安排为保护信道。每根光纤中工作信道和保护信道共用一套复用段开销。 图3、图4表示了一个二纤复用段共享保护环正常工作的情况和失效发生后的保护倒换的情况。第11页/共30页ACCA1323364CAACADCB图3第12页/共30页图41323364CAACADCB桥接桥接倒收倒收TTTTTTTTRRRRRRRRACCA第13页/共30页 a)当节点BC之间出现单向失效时，节点C检测到信号失效后，从长路径和短路径两个方向上的保护信道向节点B发出桥接请求。当节点B接收到来自短路径的桥接请求后，从短路径向节

12、点C发出确认信息，同时从长路径向C点也发出一个桥接请求。当节点B接收到从长路径传来的桥接请求后，完成相应的桥接和倒换。节点C接收到长路径传来的桥接请求后，也实行桥接和倒换，受失效影响的业务经上述过程得以恢复。 b)如果节点BC之间出现双向失效，如常见的光缆切断的情况，那么B和C将分别检测出信号失效，并从各自的长路径上向对方发出桥接请求，接收到对方来自长路径的桥接请求后，节点B和C将完成各自的桥接和倒换动作。第14页/共30页 二纤复用段共享保护环的节点实行桥接时，是把工作信道的时隙转接到保护信道的不同时隙上（第m号AU-4时隙被接入到第N/2+m号AU-4）。根据ITU-T的规定，复用段共享保

13、护环倒换时间如下： 当环是一个干净环（即环上不存在任何桥接请求，也没有额外业务驻留），光纤长度少于1200KM时，其倒换完成时间应低于50ms.第15页/共30页节点自动产生的桥接请求包括：信号失效（SF）、信号劣化（SD）及等待回复（WTR）。这些桥接请求都是从NE传输到NE的，而不是从OS传输到NE。SF和SD的定义由ITU-T建议给出。SF桥接请求用于保护受硬故障影响的工作业务，SD桥接请求则针对软故障提供保护。这些桥接请求都可以在长路径和短路径上传输。对于长路径桥接请求，各中间节点识别该请求的目的节点并接力传输该桥接请求，目的节点接收到桥接请求后，完成相应的动作，并发送出桥接倒换指示。

14、由于倒换会给业务信号带来损伤，因而需用WTR桥接请求来防止工作业务在工作信道与保护信道之间频繁倒换。当工作信道的失效被清除后，就需要启动WTR请求，直至信道状态稳定。WTR用于SF和SD状态消失之后，而不能用于外部启动命令清除之后。第16页/共30页复用段保护环的倒换故障定位复用段保护环的倒换故障一般有以下二种：1.桥接产生了，但业务不通；对于这种情况，基本上可以认为是保护信道出了问题，我们就必须根据复用段保护的工作原理，顺着保护信道进行问题的查找。例如图5中如果BC之间光路中断后节点C的业务出现问题，我们将按照A-C的业务走向（蓝色线条）进行逐段环回来判断在那出现问题。2.接收到失效告警后本

15、端或远端节点没有产生桥接；失效告警有以下几种：R-LOS（收无光）、RS-LOF（再生段帧丢失）、MS-SD（复用段信号劣化）、MS-EXC（复用段误码过限）；当出现失效告警后复用段保护环没有产生桥接动作，说明保护倒换过程中APS协议传递有误。平时通过透明帧来检查APS协议是否传递正常。第17页/共30页ACCA1161732CAACADCB图5桥接桥接倒收倒收TTTTTTTTRRRRRRRR第18页/共30页自愈环的APS协议 由于复用段共享保护环的保护倒换过程需要节点之间多次交换信令，因而需要制定信令交换的协议。复用段共享保护环通过MSOH中的K1、K2字节来传输APS协议且APS协议只在

16、保护信道中传输。复用段共享保护环的K1、K2的具体安排如下：1）K1字节K1字节的14比特是桥接请求码，按优先级的降序列于表1中；K1字节的58比特是桥接请求的目的节点ID值。2）K2字节K2字节的14比特使桥接请求的源节点的ID值，第5比特使桥接请求路径码，第68比特是节点状态码，如表2。第19页/共30页比特1比特2比特3比特4比特5比特6比特7比特81111 保护锁定(跨距段)LP-S或信号失效(保护)SF-P目的节点的ID值目的节点总是相邻节点。由于ID值只占4个比特，其取值范围是0FH，所以复用段共享保护环的节点数最多为16个。1110 强制倒换(跨距段)FS-S1101 强制倒换(

17、环)FS-R1100 信号失效(跨距段)SF-S1011 信号失效(环)SF-R1010 信号劣化(保护)SD-P1001 信号劣化(跨距段)SD-S1000 信号劣化(环)SD-R0111 手动倒换(跨距段)MS-S0110 手动倒换(环)MS-R0101 等待恢复WTR0100 练习(跨距段)EXER-S0011 练习(环)EXER-R0010 反向请求(跨距段)RR-S0001 反向请求(环)RR-R0000 无请求NR表1第20页/共30页比特1比特2比特3比特4比特5比特6比特7比特8源节点ID值，即发出本字节的节点自身的ID值。0=短路径1=长路径111 MS-AIS110 MS-

18、RDI010 桥接且倒换(Br&Sw)001 桥接(Br)000 空闲(Idle)011 额外业务指示其它 预留表2第21页/共30页SDH设备使用透明帧查看K1、K2字节 OTNM2000网管查看透明帧的命令在D：/otnm2000/ui/bin目录下。界面如下：Project：工程名称（默认为1）；Subnet：网块网元；BdAddr：盘地址；Type：盘类型；Command：命令。第22页/共30页一、一、GF9953-01CGF9953-01C设备透明帧说明设备透明帧说明网块、网元号网块、网元号单盘类型单盘类型盘地址盘地址命令行命令行NEAddressNEAddressBtypeBty

19、peBAddressBAddressCommandCommand0101任意主：0115备：011699 D0 0X控制命令：99/D0/0 x 其中x=0为环1，x=1为环2，。，x=9为环10，说明：从第一个8888开始为数据，88 AA BB CC DD 88 EE FF GG HH 88 XX XX XX XX FF JJ JJ KK KK FFAA BB CC DD：西向收K1 K2 东向收K1 K2EE FF GG HH：西向发K1 K2 东向发K1 K2（其中只有环1，环2发才有数据，其它环时此处为00）JJ ：西向状态，JJ=00 代表正常 JJ=03 代表本站单处西向断纤 J

20、J=07 代表本站西向断纤，环上还有其他处有故障 JJ=06 代表本站节点失效 JJ05 代表本站直通KK：东向状态， KK=00 代表正常 KK=03 代表本站单处西向断纤 KK=07 代表本站西向断纤，环上还有其他处有故障 KK05 代表本站直通 第23页/共30页二、二、GF2488-01BGF2488-01B设备透明帧说明设备透明帧说明网块、网元号单盘类型盘地址命令行NEAddressBtypeBAddressCommand0103E8主：0136备：013706 38 00从标识为44(44(或或4545）的字节后开始为有效字节，共68个，排列顺序格式如下：环1、环2、环3、环4分别

21、收西向K1、K2，收东向K1、K2，每个环4个字节，共16个字节。所有群路方向的告警，共2个字节：前一个字节为SD，后一个字节为SF。环1、环2、环3、环4的状态字节：每个环1个字节、共4个字节。环1、环2、环3、环4的跟踪K1、K2字节，每个环4个字节，共16个字节。所有群路方向、支路方向的高阶通道AIS告警，共16个字节。环1、环2、环3、环4的定时器，每个环1个字节，共4个字节。复用断保护上电延时标志（1分钟），共1个字节，上电延时完毕为“1”，否则为“0”。新的一帧K1、K2字节检测计数，1个字节。程序运行状态监视字节，共5个字节。程序生成日期：共3个字节，按顺序排列分别为年、月、日。

22、 第24页/共30页三、三、GF2488-01CGF2488-01C设备透明帧说明设备透明帧说明网块、网元号网块、网元号单盘类型单盘类型盘地址盘地址命令行命令行NEAddressNEAddressBtypeBtypeBAddressBAddressCommandCommand010186主：0108备：010999 40 00在接收区内的众多字节中，从第一个8888以后开始为有用字节，其中88和ff为分割符号，其格式为：88 a1 a1 a1 a1 88 a2 a2 a2 a2 88 a3 a3 a3 a3 88 b1 b1 b1 b1 88 b2 b2 b2 b2 88 b3 b3 b3 b

23、3c1 c2 c3 d1 d1 ff d2 d2 ff d3 d3 ff ff ff e1 e1 ff e2 e2 ff e3 e3 ff ff xx xx xx xx其中：a1 a1 a1 a1：环1西向收K1、西向收K2、东向收K1、东向收K2；a2 a2 a2 a2：环2西向收K1、西向收K2、东向收K1、东向收K2；a3 a3 a3 a3：环3西向收K1、西向收K2、东向收K1、东向收K2；b1 b1 b1 b1：环1西向发K1、西向发K2、东向发K1、东向发K2；b2 b2 b2 b2：环2西向发K1、西向发K2、东向发K1、东向发K2；b3 b3 b3 b3：环3西向发K1、西向发

24、K2、东向发K1、东向发K2；c1：环1进入保护程序的标记（此标记为0：此环不会执复用段保护倒换功能；此标记为1：此环会执复用段保护倒换功能；）；c2：环2进入保护程序的标记（同上）；c3：环3进入保护程序的标记（同上）；第25页/共30页d1 d1：前一个d1表示环1西向的状态，后一个d1表示环1东向的状态；（其中当d1=0：空闲态；d1=3：倒换态；d1=4：等待恢复；d1=5：直通态；d1=6：节点失效；d1=7、b、c：多处故障；d1=8：强制倒换；d1=a：no use）；d2 d2：前一个d2表示环2西向的状态，后一个d2表示环2东向的状态，状态描述同上；d 3 d3：前一个d3表示环3西向的状态，后一个d3表示环3东向的状态，状态描述同上；e1 e1：前一个e1表示环1西向断纤的告警，后一个e1表示环1东向断纤的告警（其中当e1=1：有告警；e1=0：无告警）；e2 e2：前一个e2表示环2西向断纤的告警，后一个e2表示环2东向断纤的告警，告警描述同上；e3 e3：前一个e3表示环3西向断纤的告警，后一个e3表示环3东向断纤的告警，告警描述同上；xx xx xx xx：表示编程时间，如下图:显示20 04 08 18则表示该版本的编程时间为：2004年8月18日。 第26页/共30页四、四、GF2488-