SDH光通信中通道保护环缺陷改进与设计

赵兴富

【摘要】 本文主要论述SDH光纤通信中通道保护环在电力系统中的应用情况，在电力系统中电流差动保护使用光纤通信通道保护环存在的问题与缺陷，提出通道保护环改进与设计，及如何解决电流差动保护通信不能形成自愈環的问题。

【关键词】 SDH光纤通信 通道保护环 电流差动保护 存在问题 字节与告警

前言

光纤通信经过三十多年的研究与发展，在现代通信中已经占有重要的地位。近十五来光纤通信在电力系统中在得到广泛的应用与发展，取代了微波通信。在电力自动化，电网保护与安全自动装置中得到了广泛地应用与完善。随着电网不断发展与壮大，220kv 与 500kv、800Kv 输电网构成电网的重要组成部份，在现已形成的超高压、长距离、跨地区、跨省的输电网络中，继电保护在电网安全稳定运行中起到至关重要的保护作用。

一 、电流差动保护与通信通道保护环使用情况与缺陷

1、电网保护与通信形成了密切的关系，自动化程度越高、对通信的依赖程度越大，特别是电流差动保护在电力系统中作为主要保护得到了广泛地应用与普及，差动保护在电网线路故障时，两侧保护装置在接收本端电流大小与方向的同时，还需接收对端电流大小与方向进行比较与判断，确定保护动作与否，差动保护具有切除故障线路快速、准确、可靠性高的特点，在电网保护中得到了广泛地应用，与通信密不可分。但电流差动保护对通信收发时延有严格的要求与限制，目前电力系统SDH通信已形成完善通道保护环，对电力系统大多数业务在故障时，提供了可靠自动迂回路由，保障了业务在故障情况下不中断，提高了通信运行的可靠性。但电流差动保护不能使用，主要是因为通信在发生单侧故障时，故障侧倒换，而非故障侧不倒换，导致收发路劲不一致，从而收发时延不一致而不能使用，因此存在着设计缺陷。

二 、低价通道字节使用的情况与传统的通道保护环

1、在SDH网络中、低价通道的开销字节有V5、J2、N2、K4来完成VC-12的性能主要靠V5字节来完成监测，管理。v5字节使用为b1--b2比特：负责监测VC12在STM-N帧中传输的误码性能，BIP-2校验，在本端性能事件由LP-BBE中显示检测出的误块数，同时在发端的性能事件LP-REI中显示相应的误块数，由V5的b3比特回传；（低阶通道背景误码块）V5：通道状态和信号标记字节（类似G1和C2字节）复帧中的第一个字节，TU-PTR所指示的字节，完成VC -12误码监测、低价通道远端差错及失效指示，信号标记等功能。Lp-BBE b3收端接收误码対告指示LPREI，b4是VC-11通道远端故障指示LP-RFI（该比特设置为“1”）对于VC -12中V5字节，该比特位未定义。

b5-b7信号标记，标记通道是否装在和指示通道特征信息。若为000，本端相应通道产生LP-UNEQ告警。

b8：本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM时通过b8（该比特设置为“1”反馈给发端相应通道LP-RDI 告警信号。

K4： b1-b4用于传迭低价通道的自动保护倒换（APS）协议；b5-b7用于传送低价通道的增强型远端接收失效指示（RDI），b8为备用比特。

2、在以传统SDH环网中，使用通道保护环为主；主要由二芯单向通道保护环，二芯双向通道保护环以及SCNP子网连接保护。但在上述保护中，都是发端并发，收端倒换选收。通信网传输容量恒定为STM-N。在正常情况下收发路劲是一致，当发生一边AIS告警故障的情况下，则收发路劲不一致。对于通道保护环，业务的保护是以VC-12通道为基础的。倒换是由通道传输质量来决定的，即利用收端是否收到TUAIS、LP-BBE误码过量来决定通道是否倒换，以及外部启动命令（强制倒换、手动倒换、锁定状态）无需APS协议，这样就容易造成收发路劲可能不一致。因此在长期国际通信理论下，所有通信厂家通道保护环都是建立在上述基础上，对电流差动保护以及对收发时延要求一致性的用户来说是一缺陷。

三、 解决上述存在的问题的方法

方法一：通道保护环仍然是发端并发，收到倒换，只是改变倒换触发条件，增加锁定与解锁功能，解锁功能的条件和倒换条件触发一致。这里倒换条件：故障侧TU-AIS或LP-BBE倒换条件不变，非故障侧收到LP-RDI “1”与LP—switch“1”倒换发出的信号“1”相结合，组合“11”则倒换、增加此功能。由于原各个厂家倒换条件（TU-AIS或LP-BBE），恢复设置有所区别（恢复式、非恢复式）恢复方式为恢复（回到主用路由）。当收端收到TU-AIS，Lp-BBE误码告警时，解锁主路由、倒换到备用路由。因此收端收到AIS或LP-BBE误码信号过量时倒换，发端收到LP-RDI 和LP-switch “1”时，则发端的收同时倒换。因此通道保护环倒换的条件改为：AIS，LP-BBE、倒换条件（TU-AIS、LPBBE此功能的实现只需在原倒换的基础上，更改软件升级来实现，这样保证收发路劲一致。当起始站主备路由都出现TU-AIS或者LP-BBE告警时，则不倒换。当主用路由恢复后，双方无告警，过5-10分钟再倒换到主用路由，由网管软件实现倒换时间的设定。正常情况下锁定在主用路由状态；利用V5字节b4比特来控制倒换状态，正常情况下为收“0”，故障时收到V5 b8 LP-RDI 和LP-switch “1”的组合“11”时倒换为备用，只有在故障情况下解锁倒换在备用路由。

解决方法二，利用K4： b1-b4用于传迭低价通道的自动保护倒换（APS）协议， b5-b7用于传输低阶通道的增强远端接收失效指示RDI， b8，备用比特。

双向倒换的1+1通道保护环需要启动APS协议，目前ITU-T对通道环的APS协议没有作出规范与具体规定，倒换时需要使用高阶通道层POH中的K3字节，用以计算所经节点与源宿ID值，K4用以传输倒换协议。APS协议通过HPOH段开销中的K3字节和LPOH中K4字节进行通信。K4字节用于请求切换信道，b1～b4（0000---1111）位表示请求的类型与通道状态，可任意组合成16种信息与状态。b5-b7用于传输低阶通道的增强远端接收失效指示RDI 。b8用于回传TU—AIS， LP-BBE告警倒换信号，作为倒换条件。K3字节b1—b4用于确认保护所经的节点数短路径信息，b5—b6用于保护环节点的长短路劲信息。B7-b8由于传输优先级别定义。在通道倒换环中，主路由为优先路由短路劲，保护路由为长路劲，当主路由故障后收发端同时倒换到保护路由，当故障恢复后5-10分钟后，倒换回主路由。倒换的条件仍然是TU-AIS，LP-BBE误码过量。由于启动倒换协议，倒换机理较复杂，硬件要作相应的改动才能满足要求在具体配合使用，尽量简化K3、K4字节的使用。在设计制造中增加此功能，已满足电力系统特殊需求。

在电路初次开通时作长短路劲的时延测试，已满足保护的需求。因此基于上述的两种保护方式。建议使用第一种方法。简单实用，改动小，只需软件通过升级即可实现。改变光纤通信中电流差动保护不能实现通道保护环的功能。在故障时、光缆发生迁改时实现了保护通道的自动迂回，免除了人工的通道调整，为电力系统保护提供了可靠通信保障；同时也为对时延要求一致性的用户提供可靠的通信保障。

参 考 文 献

[1]肖萍萍 吴健学 周芳 胡春琳编著.SDH原理与技术，北京邮电大学出版社，2002.

[2]华为SDH组网与自愈环保护.