《SDH保护专题》教学课件

1、网络保护专题第1页，共55页。一、网 络 保 护（一）1、网络生存的重要性： 随着科学和技术的发展,现代社会对通信的依赖性越来越大,社会各行各业都离不开信息,要求通信网络能及时准确的传递信息,而网络传输的信息越来越多,传输信号的速率也越来越来快,一旦网络出现故障将对整个社会造成极大的损坏,因此网络的生存能力(即网络的安全性),是当今第一个要考虑的问题。第2页，共55页。一、网 络 保 护（二）2、业务恢复时间的要求：业务恢复时间和业务恢复范围是度量生存性的两个重要尺度。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。ITUT（国际电信联盟-电信标准部） 要求小于50ms第3页，共5

2、5页。一、网 络 保 护（三）3、中断时间对业务的影响：在50200ms之间时，交换业务的连接丢失概率小于5%，对于7号信令网和信元中的业务影响不大。在200ms2S之间时，交换业务的连接丢失概率增加。当中断时间达到2S时，所有的电路交换连接、专线、n*64Kbps和2Mbps拨号都将丢失连接。当中断时间达到10S时，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超过。当业务中断超过10S后，所有的通信会话都将丢失连接，如果超过5min，则数字交换机将出现严重的阻塞。第4页，共55页。一、网 络 保 护（四）综上所述业务中断时间有两个重要的门限值：第一个是50ms，此时可以满足大多数业务

3、的质量要求，除了瞬态冲击外业务不中断。第二个门限是2S，只要业务中断时间短于2S，则中继传输和信令网的稳定性可以保证。电话用户只经历短暂的通话间歇，几乎所有的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（几秒），但多数人能勉强忍受。因此2S门限作为网络恢复的目标值，称为连接丢失门限（CDT）。第5页，共55页。SDH传送网 (一）一、传送网结构 1、分层结构 . 电路层 直接为用户提供通信业务，其节点设备是交换机等。 . 通道层 支持一个或多个电路层网络，为电路层节点设备提供 电路群（通道），如VC-12、VC-4等。 . 传输媒质层 支持一个或多个通道层网络，如光缆等。第6

4、页，共55页。SDH传送网 (二） 非SDH客户VC-12VC-12 VC-4复用段再生段 物理层低阶高阶段层通道层 传输媒质层电路层分层模型：第7页，共55页。SDH传送网 (三）2、基本的网络拓扑结构 . 链形网主要用于专用网(如铁路网) 网络中的所有节点一一串联，并且首尾开放，又称线 型网。结构简单、经济。 . 星型网多用于本地网（接入网、用户网） 网络中的某一点（枢纽）与其它个节点直接相连，而 其它各点之间不再直接相连。优点是除枢纽点外，所 有节点都可配成终端；缺点是安全问题和处理能力存在瓶颈。 . 树形网 可视为线形网与星型网的结合。同样存在安全和处理能力等问题第8页，共55页。SD

5、H传送网 (四）. 环形网常用于本地网、局间中继网 所谓环形网，就是把线形网的首尾相接,从而使任何一点 都不对外开放。 环形网结构在SDH传送网中应用非常广泛，因它具有自 愈能力，使网络具有很强的生存性。. 网孔型网常用于长途网 网络中的任何二个节点都能直接相连。 它能为二点间的通信提供多种路由可选，因而网络的可 靠性高；但结构复杂、冗余度高、有效性降低、成本较高。 第9页，共55页。SDH传送网 (五）线形：星形：树形：第10页，共55页。SDH传送网 (六）环形：网孔形：第11页，共55页。SDH传送网 1、网络的拓扑结构泛指网络的形状。是网络节点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接

6、性。2、网络的拓扑概念对SDH网的应用十分重要，特别是网络的有效性、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。3、ITU-T并不打算就网络拓扑结构进行标准化，而将其留给各电信主管规划设计部门自行研究决定。4、当前用得最多的是链形网和环形网。通过它们灵活的组合可构成更加复杂的网络。第12页，共55页。保护类型复用段11保护复用段1：1保护复用段1：n保护（n=14）二纤单向通道保护环二纤单向复用段保护环二纤双向复用段保护环四纤双向复用段保护环链形网时提供环形网时提供双节点互联DNI第13页，共55页。复用段1+1保护方式,业务信号发送时同时跨接在工作通道和保护通道。 正常时工作通道接收业务信号

7、,当系统检测到LOS、LOF、MS-AIS以及误码10E-3告警时，则切换到保护通道接收业务信号。 采用自动保护倒换(APS)协议来实现复用段1+1保护。链网复用段1+1保护第14页，共55页。链网复用段1+1保护示意图配置光板时一定要注意业务光板只能配在上层，保护光板只能配在下层；且光板必须与交叉板上下左右对称。第15页，共55页。复用段1：1保护与复用段1+1保护不同，业务信号并不总是同时跨接在工作通路和保护通路上的，所以还可以在保护通路上开通低优先级的额外业务。当工作通路发生故障时，保护通路将丢掉额外业务，根据APS协议，通过跨接和切换的操作，完成业务信号的保护。正常工作时，1：1相当于

8、2+0。链网复用段1：1保护第16页，共55页。链网复用段1：1保护示意图第17页，共55页。SDH传送网1、链网APS结构分二种：即1+1方式和1：1方式。2、APS倒换规约，使用了自动保护倒换字节K1和K2。（K1字节表示请求倒换的信道，K2字节确桥接到保护信道的信道号）其中K1b1-4表明了请求的类型（保护倒换的原因）例如： 1111表示锁定保护； 1110表示强迫倒换； 1101表示信号失效； 1011表示信号劣化； 1000表示人工倒换； 0110表示等待恢复等等。 K1b5-8表示请求倒换的信道号 例如：0000空信道（保护信道）；1111额外业务信道请求； 00011110请求倒

9、换工作信道编号。（114）。K2b1-4表示桥接到保护信号的信道号； b5取0表示1+1APS；取1表示1：1APS b6-8预留，其中111线路AIS；100单向倒换；101双向倒换；（APS倒换时间包括字节处理时间和倒换时间） 50ms 第18页，共55页。 SDH传送网 (十二）三、自愈环 自愈：当网络发生故障时，不需要人为的干预，网络 本身能在极短的时间内自动恢复传送业务。1、自愈环的类型与工作原理 单向：环上二节点间的往来业务，如从节点AC的业 务AC和从节点C A节点的业务CA，沿着环的 同一方向（同为顺时针或同为逆时针）传送。 双向：环上二节点间的往来业务，沿着环的不同方向 （一

10、为顺时针，另为逆时针）传送。 第19页，共55页。SDH传送网 1、环网四种自愈环，除了二纤单向通道环以外，另三种均用APS的K1和K2字节，对环网发出K1K2字节的网元必须在K1K2字节明确环内那个网元来接收，对其它网元都是透明传输。2、APS倒换规约：（在SDH设备维护与故障处理的第34页）3、”桥接请求“从目的节点发送给源节点信息，请求源节点执行把工作信道同保护信道桥接。 第20页，共55页。. 单向通道保护环（二纤）工作原理：并发选收（并发优收）二根光纤：S光纤，P光纤。正常时：信号AC在发端A同时馈入S与P光纤（并发），沿二条路径到达C：S：ABC，P：ADC。 收端选收，默认 S：

11、ABC同理，信号CA： S：C D A ； P：C B A。收端选用 S：C D A。 SDH传送网 (十三）DAC发CA收AC收CA发ACBSP第21页，共55页。 SDH传送网 (十四）故障时：如B、C间的光缆被切断。AC业务：在C节点由于来自S光纤的AC信号 ABC丢失，所以接收倒换开关转向来自P光纤，即接收信号：ADCCA业务信号仍按原路径传送。AC发CA收AC收CA发ACBDSP倒换第22页，共55页。 SDH传送网 (十五）单向通道保护环的特点：优点：实现简单，不需使用APS协议，倒换速度最 快（30ms）。缺点：不能重复使用节点间的时隙，环传输容量较 小；不能传送额外业务。 环传

12、输容量：STM-N。注：单向通道保护环获得非常广泛的应用；它适用 于集中型业务。第23页，共55页。SDH传送网 (十六）. 双向通道保护环（二纤）正常时：信号AC在发端同时馈入S1与P1光纤（双发），沿二条路径到达C站：S1：ABC， P1：ADC。 收端选收，一般选S1：ABC同理，业务信号CA： S2：CB A ； P2：C D A。收端择优选用，一般选 S2：CBA。P1AC发CA收AC收CA发ACBDS1S2P2第24页，共55页。 SDH传送网 (十七）故障时：如B、C间的光缆被切断。AC业务：在C节点由于来自S1光纤的AC信号：ABC丢失，所以倒换开关转向P1光纤，接收信号：AD

13、C同理，在节点A接收从P2光纤来的CA业务信号： CDA 。双向通道保护环与单向通道保护环无多大区别。P1AC发CA收AC收CA发ACBDS1倒换S2P2倒换第25页，共55页。SDH传送网 (十八）. 单向复用段保护环（二纤）二根光纤：S（业务）光纤，P（保护）光纤。正常时：业务信号AC在发端A只馈入S光纤，沿顺时针方向到达C站：ABC。 同理，业务信号CA在发端C只馈入S光纤，沿顺时针方向到达C站：CDA。 AC发CA收AC收CA发ACBDSP第26页，共55页。 SDH传送网 (十九）故障时：如B、C间光缆被切断在B节点执行环回功能：即把AC业务环回到P光纤上，沿路径ABADC到达目的地

14、C。在节点C：把接收点切换到P光纤上。CA业务仍按原路径传送。优点：倒换速度快（用APS）； P光纤可传送额外业务。缺点：不能重复使用节点间时隙环传输容量：STM-NASAC发CA收AC收CA发CBDP环回第27页，共55页。 SDH传送网 (二十五）. 四纤双向复用段保护环 它由四根光纤组成： 二根业务光纤：S1与S2（一发一收）， 传送正常业务。 二根保护光纤：P1与P2 （一发一收）， 分别为二根业务光纤提 供反方向保护： P1为S1提供反向保护； P2为S2提供反向保护。 第28页，共55页。SDH传送网 (二十六）正常时：利用S1与S2光纤传送业务。业务信号AC在发端A馈入S1光纤

15、，沿顺时针方向到达C站：ABC。 同理，业务信号CA在发端C馈入S2光纤，沿逆时针方向到达A站：CBA。P1与P2光纤可传送额外业务。S2P1ACBDS1P2AC发AC收CA发CA收第29页，共55页。 SDH传送网 (二十七）故障时：如B、C间光缆被切断在B、C点执行环回功能。B节点：把AC业务从S1光纤环回到P1光纤，并沿逆时针方向传输：ABA D C（在B又执行一次环回：S2 P2）。C节点：把CA业务从S2光纤环回到P2光纤，并沿顺时针方向传输：CDABA （在B又执行一次环回：S2 P2）。CABDS1S2P2P1AC发AC收CA收CA发环回第30页，共55页。四纤双向复用段保护环：

16、优点：能重复使用节点间时隙，大大增加整个环的 传输容量。 备用光纤PI、P2可传送额外业务。缺点：倒换速度较慢，因用APS协议，而且需执行 交叉连接功能；对设备要求较高。环传输容量：kSTM-N (k为网络中的节点数)。 注：四纤环对ADM设备提出了很高的要求，如系统容量、交叉容量、软件功能等；它适用于分散型业务。 SDH传送网 (二十八）第31页，共55页。 SDH传送网 (二十）. 双向复用段保护环（二纤） 二纤双向复用段保护环是目前SDH应用最广泛的一种保护方式。 它由二根光纤组成：S1 / P2光纤与S2 / P1光纤。 每根光纤传输容量的一半为工作通道（S）；一半为保护通道（P），且

17、为另一根光纤的工作通道提供反方向保护。 如S1/P2光纤的工作通道为S1，保护通道为P2，P2为第二根光纤的工作通道S2提供反方向保护。 另一根光纤S2/P1的含义与之类似。 第32页，共55页。 SDH传送网 (二十一）正常时：利用S1与S2工作通道传送业务业务信号AC在发端A馈入SI/P2光纤的工作通道S1 ，沿顺时针方向到达C站：ABC。 同理，业务信号CA在发端C馈入S2/P1光纤的工作通道S2，沿逆时针方向到达A站：CBA。P1与P2通道可传送额外业务。AC发CA收AC收CA发ACBDS1/P2S2/P1第33页，共55页。SDH传送网 (二十二）故障时：如B、C间光缆被切断在B、C

18、点执行交叉连接。B节点：把AC业务从S1通道交叉到P1通道，并使其沿逆时针方向传输： AB A D C。C节点：把CA业务从S2通道交叉到P2通道，并使其沿顺时针方向传输： C D A。AC发CA收AC收CA发ACBDS1/P2S2/P1S1/P2交叉连接第34页，共55页。SDH传送网 (二十三）二纤双向复用段保护环优点：能重复使用节点间时隙，大大增加整个环的 传输容量。 备用通道PI、P2可传送额外业务。缺点：倒换速度较慢，因用APS协议，而且需执行 交叉连接功能。环传输容量：k/2STM-N (k为网络中的节点数)。 注：双向复用段保护环获得非常广泛的应用；它适 用于分散型业务。第35页

19、，共55页。 SDH传送网 (二十四）关于二纤双向复用段保护环的传输容量：因二节点间业务仅由这二节点的光纤传送，环上其它区段是空闲的，所以时隙可重复使用作为极限情况-没有跨节点业务。 AB：1/2 STM-N； BC：1/2 STM-N； CD：1/2 STM-N； DA：1/2 STM-N；总容量： 4/2 STM-NACBDS1/P2S2/P11/2 STM-N1/2 STM-N1/2 STM-N1/2 STM-N第36页，共55页。 SDH传送网 (二十九）2、四种自愈环的特性比较与应用 项目单向通道环单向复用段环二纤复用段环四纤复用段环 节点数线路速率 环传输容量 APS协议 倒换时间

20、 节点成本 系统复杂性 k k k k STM-N STM-N STM-N STM-N STM-N STM-N k/2STM-N kSTM-N 不用 用 用 用 30ms 30ms 50-200ms 50-200ms 低 低 中 高 简单 简单 复杂 复杂接入网、中继网（集中型业务） 接 入 网、 中 继 网 中继网、长途网（分散型业务）中继网、长途网（分散型业务） 主 要 应 用 场合第37页，共55页。SDH传送网 通道保护环和复用段保护环的区别:1、通道保护环：业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号的某个VC（某一路PDH信号），倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质

21、量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否进行倒换。例如：收端收到第4VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将通道切换到备用信道上去。2、复用段倒换：是以复用段为基础的，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。倒换是由K1K2字节所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务都切换到备用信道上。复用段保护条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC（复用段误码过量）告警信号。3、通道环保护一般是专用保护，在正常情况下保护通道也传主用业务（业务是1+1保护），信道利用率不高。复用段保护环使用公用保护，

22、正常时用信道传额外业务（业务是1：1保护）。信道利率高。第38页，共55页。中兴通讯 的 3级保护方案网 元 级 保 护 倒 换子 网 级 保 护 倒 换网 络 级 保 护 倒 换光路的1+1、1：1保护支路的1+1、1：1保护重要单板的1+1保护二纤单向通道倒换二纤单向复用段倒换二纤双向复用段倒换四纤双向复用段倒换子网连接保护（SNCP）双节点互连保护（DNI）逻辑子网保护第39页，共55页。SDH网络的保护和恢复SDH网络的保护：利用节点间预先分配的备用容量来完成业务保护的方式。具有保护倒换时间短（50ms)的优点。SDH网络的恢复：利用节点间可用的任何备用容量完成业务保护的方式。其实质是

23、在网络中寻找失效路由的替代路由。所需时间较长（几秒几分）。第40页，共55页。SDH传送网 (七）二、网络的保护与恢复1、网络的保护 利用预先安排好的备用容量去保护主用容量。 SDH网的保护可分为二大类：路径保护与子网连接保护。. 路径保护 对业务信号的传送路径进行保护，它既可以在复用段层进 行，也可以在通道层进行。A）.线路系统的复用段保护（MSP） 业务保护以复用段为基础（复用段信号质量），它可 以分为二种方式：1+1 与1N。 第41页，共55页。SDH传送网 (八） 1+1：STM-N信号永久性地被连接在工作通路与保护通路 上，二个通路皆传送业务信号；收端择优选用。 1N：N个工作通路

24、共用一个保护通路，保护通路可传额 外业务（N 14）。 线路系统的复用段保护倒换要使用APS协议，倒换要在 50ms时间内完成。 B). 环网的复用段保护 复用段保护环可分为二纤环与四纤环。 二纤环：环网由二根光纤组成，根据业务传送方向 又可分单向保护环与双向保护环。第42页，共55页。SDH传送网 (九） 四纤环：环网由四根光纤组成，二根主用光纤与二根 备用光纤，备用光纤为主用光纤提供反方向 保护；备用光纤可传送额外业务。 C). 通道保护环 业务保护以通道为基础（通道信号质量优劣），通道 保护一般采用1+1方式。 通道环一般由二纤组成，根据业务传送方向又可分单 向通道环与双向通道环。 通道

25、环的保护一般不使用APS协议，倒换时间小 于30ms。第43页，共55页。SDH传送网 (十）. 子网连接保护SNCP 对某一子网预先安排专用的保护路由。 子网连接保护通常采用1+1工作方式。 A站B站子网1子网2第44页，共55页。2、网络的恢复 它不象网络的保护那样需要安排专门的备用容量（一般是1 1）去保护主用容量，而是广泛调用网络中所有节点间的任何可用容量来恢复传送业务；所以其备用资源较少。 但网络恢复的实现比较复杂，需要使用具有强大功能的DXC，网管要有恢复功能等。 一般来讲，网络的恢复时间要比保护倒换时间长。SDH传送网 (十一）第45页，共55页。 双节点互联保护技术AB(primary)D(secondary)C(primary)E(secondary)F从A到F的业务可以通过两条路径传送:一条是 ABCF,另外一条是 ABDECF。基于ITU-T G.842建议设计, DNI功能针对跨环业务保护尤其实用!第46页，共55页。拖延时间Holdoff Time能通过网管系统灵活设置！AB(主节点） D(次节点)FC(主节点） E(次节点) 双节点互联保护技术第47页，共55页。AB(主要节点) D(次要节点)C(主要节点)E(次要节点)FAB(主要节点) D(次要节点)C(主要节点)E(次要节点)FMS-SPRINGMS-SPRINGMS-SPRINGSN