SDH传输系统组网保护方式浅析

俞靖波

(西南交通大学，四川成都610031)

随着科学技术的发展，现代社会对通信的依赖性越来越大。通信网络的生存性已成为工程设计中至关紧要的考虑因素。SDH传输系统作为基础承载网，是整个通信网正常工作的根本保证。因此，SDH传输系统在不同业务模型下的组网保护方式在工程设计中具有重要的意义。

1 组网保护方式分析

1.1 线性保护

线性保护主要用于链型网络，如铁路传输系统。线性保护一般分为1+1保护和1∶N保护两种方式。

1.1.1 1+1保护

1.1.1.1 1+1保护简介

1+1保护结构采用专用保护方式，它为每一个工作系统都配置一个专用的保护系统，两个系统互为主备用。工作、保护两个系统在发端永久桥接，同时传送相同的业务，在收端根据接收信号的质量优劣决定从工作或保护系统接收信号。当两个系统的接收信号质量均满足要求时，收端接收工作系统的信号;当工作系统的信号质量不满足要求时，收端将采用倒换方式接收保护系统的信号。

1+1保护结构可采用单端倒换和双端倒换两种方式。例如A、B两个节点进行通信，这种通信指的是双向通信，那么A、B两个节点相对于对方来说既是发端也是收端。单端倒换是指只在受影响的一端执行切换动作的保护倒换方法，如从A节点发送到B节点的信号质量不满足要求时，在B节点(收端)进行倒换，即选择接收保护系统的信号。而从B节点发送到A节点的信号质量仍能满足要求，故在A节点(收端)不进行倒换，依然接收工作系统的信号，如图1所示。而双端倒换是指在B节点进行倒换的同时，在A节点也进行倒换，即A、B两个节点都接收保护系统的信号，如图2所示。

1+1保护结构中单端倒换不需要自动保护倒换协议(APS)的参与，只根据接收信号的故障或缺陷而自动进行，也可接收外部命令实施强制的倒换或锁定;双端倒换需要自动保护倒换协议(APS)，由于在1+1保护结构中，工作通路的发端永久地桥接于工作段和保护段，因此切换与否的判决只是由收端作出，所以，这种APS操作具有简单、可靠、快速等特点。

图1 1+1保护单端倒换

图2 1+1保护双端倒换

1.1.1.2 优缺点及应用场景分析

(1)优点

采用专用保护方式，可对工作系统进行完全的保护;

倒换速度快，倒换时间≤50 ms，满足电信级标准;

网络结构简单，业务配置简单，便于维护管理。

(2)缺点

每个工作系统均配置一个保护系统，带宽利用率低(利用率≤50%)，运营成本较高;

系统生存能力较弱，当光缆中断或单节点设备故障时将造成通信中断。

(3)应用场景

适用于对可靠性要求较高的点对点通信;

适用于对可靠性要求较高的链型拓扑结构，如铁路、电力系统等。

1.1.2 1∶N保护

1.1.2.1 1∶N保护简介

1∶N保护结构(N≤14)是指N个工作系统共享一个保护系统。工作系统传送业务信号，保护系统可以传送业务信号，也可以传送额外业务信号或者是无效信号。当任意1个工作系统出现故障需要倒换时，保护系统将承担传送该工作系统业务信号的任务，此时保护系统上原来传送的信号将会丢失，如图3和图4所示。1∶N保护结构必须启用自动保护倒换协议(APS)。

图3 1∶N保护结构(正常状态)

图4 1∶N保护结构(倒换状态)

1.1.2.2 优缺点及应用场景分析

(1)优点

N个工作系统共享一个保护系统，带宽利用率高，运营成本较低;

倒换速度快，倒换时间≤50 ms，满足电信级标准;

网络结构简单，业务配置简单，便于维护管理。

(2)缺点

N个工作系统共享一个保护系统，当出现2个及以上工作系统故障时无法进行有效保护，保护效果较差;

系统生存能力较弱，当光缆中断或单节点设备故障时将造成通信中断。

(3)应用场景

适用于低成本点对点通信;

适用于低成本链型拓扑结构，如城域网等。

1.2 环网保护

1.2.1 两纤双向复用段保护环

1.2.1.1 两纤双向复用段保护环简介

二纤双向复用段保护环利用时隙交换技术，在一个光方向上同时传送工作通路(S1)和保护通路(P2)，在另一个光方向上同时载送工作通路(S2)和保护通路(P1)，如图5(a)所示。每个光方向上工作通路和保护通路的传输带宽均为系统总传输带宽的一半。在一个光方向上的工作通路(S1)，由沿环的相反方向的另一个光方向上的保护通路(P1)来保护，反之亦然。

图5 二纤双向复用段倒换

当B、C节点间光缆中断后，B、C两个节点开始倒换，设备的倒换开关将把S1/P2光纤和S2/P1光纤连通，利用保护通路(P1)承载工作通路(S1)的业务，从相反方向将工作通路(S1)的业务传送到目的地。同理，利用保护通路(P2)从相反方向将工作通路(S2)的业务传送到目的地，从而完成保护倒换，如图5(b)所示。

1.2.1.2 优缺点及应用场景分析

(1)优点

采用专用保护方式，可对工作系统进行完全的保护;倒换速度快，倒换时间≤50 ms，满足电信级标准;网络结构简单，业务配置简单，便于维护管理;

系统生存能力较强，当光缆中断时不影响业务，单节点设备故障时，只影响该节点业务。

(2)缺点

保护倒换基于线路等级，不支持业务信号的端到端保护。

(3)应用场景

适用于对可靠性要求较高的大容量环形拓扑，如国家骨干网、铁路枢纽;

环上不同节点间通道可重复利用，适用于相邻型业务。

1.2.2 两纤单向通道保护环

1.2.2.1 两纤单向通道保护环简介

两纤单向通道保护环一般需要两根光纤，业务信号和保护信号分别由两根光纤携带，沿相反的两个方向传送。两纤单向通道保护环采用1+1专用保护方式，在发送端将支路信号同时送入业务光纤和保护光纤，两路信号沿相反的方向分别传送到目的地，接收端按照通道信号的优劣选择接收业务信号或是保护信号，即双发选收模式，如图6(a)所示。

图6 二纤单向通道保护环

当B、C节点间光缆中断后，C节点到A节点的业务不受影响，而A节点到C节点的业务信号中断，按照倒换原则，接收端(即C节点)将利用倒换开关接收保护信号，从而保证A节点到C节点的正常通信。

1.2.2.2 优缺点及应用场景分析

(1)优点

采用专用保护方式，可对工作系统进行完全的保护;

倒换速度快，倒换时间≤30 ms，高于电信级标准;

网络结构简单，业务配置简单，便于维护管理;

系统生存能力较强，当光缆中断时不影响业务，单节点设备故障时，只影响该节点业务;

倒换基于通道级，支持业务信号的端到端保护。

(2)缺点

每个工作系统均配置一个保护系统，带宽利用率低(利用率≤50%)，运营成本较高。

(3)应用场景

适用于对可靠性要求较高的小容量环形拓扑，如接入层传输网;

环上不同节点间通道不可重复利用，适用于集中型业务。

1.3 共享光纤虚拟路径保护

1.3.1 共享光纤虚拟路径保护简介

共享光纤虚拟路径保护技术通过将光口从物理上分为多个最小保护单位，并将每个光口中的多个保护通道的最小保护单位分别划分到不同的逻辑系统内，从而形成多个逻辑系统，进而将一根物理光纤等效为多根逻辑光纤，形成多个独立的虚拟传输系统，每个传输系统可采用不同的保护方式，保护级别可按VC－12或VC－4级别设置，以实现业务分类保护和复杂网络的保护。例如，一个622 Mb/s光口可等效为4个155 Mb/s逻辑光口，形成4个逻辑上独立的虚拟155 Mb/s传输系统，其中3个155 Mb/s传输系统可采用通道保护方式，另外1个155 Mb/s传输系统可采用复用段保护方式。

采用共享光纤虚拟路径保护方式时，可实现按业务分类保护;同时实现不同速率设备混合组网，降低建网时对节点设备和光纤芯数的需求。例如，在两环相交情况下可以通过其中一个环共享另一个环的相交段的光纤，利用其剩余的容量做虚拟光路，从而节省光纤和光接口板，如图7所示。

图7 虚拟光纤共享路径保护应用示意图

1.3.2 优缺点及应用场景分析

(1)优点

节省光纤资源;

倒换速度快，倒换时间≤50 ms，满足电信级标准;

倒换基于通道级，支持业务信号的端到端保护;

在同一系统中支持多种保护方式，利于组建复杂网络。

(2)缺点

每个工作系统均配置一个保护系统，带宽利用率低(利用率≤50%)，运营成本较高;

网络结构复杂，业务配置复杂，维护管理难度较大。

(3)应用场景

适用于光纤资源匮乏的环境;

适用于网络结构复杂，多种保护方式并存的环境。

2 结束语

SDH传输系统是基础承载网，其安全可靠性对于整个通信网络的正常运营有着重要的作用。因此，在工程设计中必须考虑组网保护方案。而只有熟练的掌握各种组网保护方式的特点和应用环境，才能在设计中结合业务需求和工程的实际情况选择最佳的保护方式，兼顾技术和经济两个方面，实现综合效益最大化。

［1］YD/T 5095－2005 SDH长途光缆传输系统工程设计规范［S］

［2］YD/T 5119－2005 基于SDH的多业务传送节点(MSTP)本地网光缆传输工程设计规范［S］

［3］韦乐平.光同步数字传送网［M］.人民邮电出版社，1998