第 五 章 SDH网络结构和网络保护机理
P 目 标
掌握 SDH常见拓扑结构的特点和适用范围
掌握网络自愈原理
掌握不同类型自 愈环 的特点 容量和适用范围
了解常见几种复杂网络的特点
了解 SDH网的整体层次结构
了解 PDH向 SDH过渡的策略
5.1 基本的网络拓扑结构
SDH网是由 SDH网元 设备通过光缆互连而成的 网络节点 网元 和传输线
路的几何排列就构成了网络的拓扑结构 网络的有效性 信道的利用率
可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关
网络拓扑 的基本结构 有链形 星形 树形 环形和 网孔形 如 图 5-1所示
链形网
此种网络拓扑是 将网 中的所有 节点 一一串联 而首 尾 两 端 开放 这种拓扑的
特点是较经济 在 SDH网的早期用得较多 主要用于专网 如铁路网 中
星形网
此种网络拓扑是 将网 中一 网元 做为特殊 节点 与其他各 网元 节点相连 其他各
网元 节 点互不相 连 网元 节 点的业务都要经过这个特殊 节 点转接 这种网络
拓扑的特点是可通过特殊 节 点来统一管理其它网络节点 利于分配带宽 节
约成本 但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题 特殊 节 点
的作用 类似交换网的汇 接局 此种拓扑多用于本地网 接入网和用户网
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-1
(a) 链形
(b) 星形
(c) 树形
(d) 环形
(e) 网孔形
TM
TM
TM
TM
TM TM TM
TM
TM
TM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
DXC/ADM
DXC/ADM
DXC/ADM
DXC/ADM
DXC/ADM
DXC/ADM
图 5-1 基本网络 拓扑 图
树形网
此种网络拓扑可看成 是链形 拓扑和星形拓扑的结合 也存在特殊 节 点 的 安全
保障和处理能力的潜在瓶颈
环形网
环形拓扑实际上是指 将链形 拓扑首 尾 相连 从而 使网 上任何一个 网元 节点都
不对外开放的网络拓扑形式 这是当前使用最多的网络拓扑形式 主要是因
为它具有很强的生存性 即自愈功能较强 环形 网常 用于本地网 接入网和
用户网 局间中继网
网孔形网
将所有 网元 节点两两相连 就形成了 网孔形 网络拓扑 这种网络拓扑为两 网
元 节点间提供多个传输路由 使网络的可靠更强 不存在瓶颈问题和失效问
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-2
题 但是由于系统的冗余度高 必 会 使系统有效性降低 成本高且结构复杂
网孔形网 主要用于长途网中 以提供 网络的 高可靠性
当前用得最多的网络拓扑 是链形和 环形 通过它们的灵活组合 可构成更加
复杂的网络 本节主要讲述 链网 的组成和特点和 环网 的几种主要的自愈形式
自 愈环 的工作机理及特点
5.2 链网 和自 愈环
传输 网上的业务 按流向可 分为单向业务和双向业务 以 环网 为例说明单向业
务和双向业务的区别 如 图 5-2所示
A
B
C
D
图 5-2 环形网络
若 A和 C之间互通业务 A到 C的 业务 路由假定是 A B C 若此 时 C到 A的 业
务 路由是 C B A 则业务从 A到 C和从 C到 A的路由相同 称为一致路由
若此时 C到 A的路由是 C D A 那么业务从 A到 C和业务从 C到 A的路由不同
称为分离路由
我们称一致路由的业务为双向业务 分离路由的业务为单向业务 常见组网
的业务方向和路 由如 表 5-1所示
表 5-1 常见组网的业务方向和路 由表
单向分离路由单向复 用段环
单向分离路由单向通道环
双向一致路由双向复 用段环
双向一致路由双向通道环
环形网
双向一致路由链形网
业务方向路由组网类型
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-3
5.2.1 链形网
典型 的链形 网如 图 5-3所示
TM TMADM ADM
A B C DSTM-N
支路业务 支路业务支路业务 支路业务
X
时
隙
X
时
隙
X
时
隙
X
时
隙
X
时
隙
X
时
隙
Y
时
隙
Y
时
隙
图 5-3 链形 网 络图
链形网 的特点是具有 时隙复 用功能 即线路 STM-N信号中某一序号的 VC可
在不同的传输光缆段上重复利用 如图 5-3中 A B B C C D以及 A
D之间 通有 业务 这时可将 A B之间的业务占用 A B光缆段 X时隙 序号为
X的 VC 例如 3VC4的第 48个 VC12 将 B C的业务占用 B C光缆段的 X时
隙 第 3VC4的第 48VC12 将 C D的业务占用 C D光缆段的 X时隙 第
3VC4的第 48个 VC12 这种情况就是 时隙 重复利用 这时 A D的业务因为
光缆的 X时隙已 被占用 所以只能占用光路上的其它 时隙 Y时隙 例如第
3VC4的第 49VC12或者第 7VC4的第 48个 VC12
链网 的这种 时隙 重复利用功能 使网络的业务容量较大 网络的业务容量指
能在网上传输的业务总量 网络的业务 容量 和网络拓扑 网络的自愈方式和
网元 节点间业务分布关系有关
链网 的最小业务量发生 在链网的端站 为业务主站的情况下 所谓业务主站是
指各网元 都与主站互通业务 其余 网元间无 业务互通 以图 5-3为例 若 A为
业务主站 那么 B C D之间无业务互通 此时 C B D分别 与网元 A通
信 这时由于 A B光缆段上的最大容量为 STM-N 因系统的速率级别为
STM-N 则网络的业务容量为 STM-N
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-4
链网 达到业务容量最大的条件 是链网 中只存在相邻 网元间 的业务 如图 5-3
此时网络中只有 A B B C C D的业务不存在 A D的业务 这时可 时隙
重复利用 那么在每一个光缆段上业务都可占用整个 STM-N的所有 时隙 若
链网有 M个 网元 此时网上的业务最大容量为 M-1 STM-N M-1为光缆
段数
常见 的链网有二纤链 不提供业务的保护功能 不提供自愈功能 四纤
链 一般提供业务的 1 1或 1 1保护 四纤链 中两根光纤收 /发作主用信道
另外两根收 /发作备用信道 链网 的自愈功能 1 1 1 1 1 n在上一节讲
MSP功能 块时 已讲过 这里要说的是 1 n保护方式中 n最大只能到 14 为什
么 这是由 K1字节的 b5 b8限定的 K1的 b5 b8的 0001 1110[1 14]指示
要求倒换的 主用 信道编号
5.2.2 环网 自 愈环
1. 自 愈的概念
当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大 要求通信网络能及时准确的传递
信息 随着网上传输的信息越来越多 传输信号的速率越来越快 一旦网络
出现故障 这是难以避免的 例如土建施工中将光缆 挖断 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要考虑的
问题
所谓自愈是指在网络发生故障 例如光纤断 时 无需人为干预 网络自动
地 在极短的时间内 ITU-T规定为 50ms以内 使业务自动从故障中恢复传
输 使用户几乎感觉不到网络出了故障 其基本原理是网络要具备发现替代
传输路 由并 重新建立通信的能力 替代路 由可 采用备用设备或利用现有设备
中的冗余能力 以满足全部或指定优先级业务的恢复 由上可知网络具有自
愈能力的先决条件是有冗余的路由 网元 强大的交叉能力 以及 网元 一定的智
能
自 愈仅 是通过备用信道将失效的业务恢复 而不涉及具体故障的部件和线路
的修复或更换 所以故障点的 修复 仍需人工干预才能完成 就象 断了的光缆
还需人工接好
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-5
& 技术细节
当网络发生自 愈时 业务切换到备用信道传输 切换的方式 有 恢复方式和不
恢复方式两种
恢复方式指在 主用 信道发生故障时 业务切换到备用信道 当主用 信道修复
后 再将业务 切回主用 信道 一般在主要信道修复后还要再等一段时间 一
般是 几到 十几分钟 以使 主用 信道传输性能稳定 这时才 将业务从备用信道
切换过来
不恢复方式指在 主用 信道发生故障时 业务切换到备用信道 主用 信道恢复
后业务 不切回主用 信道 此时将原主用信道做为备用信道 原备用信道当作
主用 信道 在原备用信道发故障时 业务才 会切回 原主用信道
2. 自 愈环 的分类
目前环形网络的拓扑结构用得最多 因为环形网具有较强的自愈功能 自 愈
环 的分类可按保护的业务级别 环上业务的方向 网元 节点间光纤数来划分
按环 上业务的方向可将自 愈环分 为单向环和双向环两大类 按网元 节点间的光纤
数可 将自 愈环 划分为 双纤环 一对收 /发光纤 和 四纤环 两对收发光纤 按
保护的业务级别可将自 愈环 划分为通道保护环和复 用段 保护环两大类
下面讲讲通道保护环和复 用段 保护环的区别 对于通道保护环 业务的保护
是以通道为基础的 也就是保护的是 STM-N信号中的某个 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应进行倒换 例如
在 STM-16环上 若收端 收到第 4VC4的第 48个 TU-12有 TU-AIS 那么就 仅将
该通道切换到备用信道上去
复 用段 倒换环是以复 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 K1 K2 b1 b5 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的业务信号 都切 换到备
用信道上 复 用段 保护倒换的条件是 LOF LOS MS-AIS MS-EXC告警信
号
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-6
& 技术细节
由于 STM-N帧中 只有 1个 K1和 1个 K2 所以复 用段 保护倒换是 将环 上的所有
主用 业 务 STM-N 四纤环 或 1/2STM-N 二纤环 都 倒换到 备用信道上去
而 不 是仅仅倒换其中的某一个通道
通道保护环往往是 专 用保护 在正常情况下保护信道也 传主用 业务 业务的
1 1保护 信道利用率不高 复 用段 保护环使用公用保护 正常 时主用 信
道 传主用 业务 备用信道传额外业务 业务的 1 1保护 信道利用率高
3. 二纤 单向通道保护环
二纤 通道保护环由两根光纤组成两个环 其中一个为主环 S1 一个 为备
环 P1 两环的业务流向一定要相反 通道保护环的保护功能是通过 网元
支路板的 并发 选收 功能来实现的 也就是支路 板将支 路上环业务 并发
到主环 S1 备环 P1上 两环上业务完全一样 且流 向相反 平时 网元 支路板
选收 主环 下 支路的业务 如图 5-4(a)所示
若环网中网元 A与 C互通业务 网元 A和 C都将上环的支路业务 并发 到环
S1和 P1上 S1和 P1上的 所传 业务 相同 且流 向相反 S1逆时针 P1为顺时针
在网络正常时 网元 A和 C都 选收主环 S1上的业务 那么 A与 C业务互通的方
式是 A到 C的业务经过 网元 D穿通 由 S1光纤传到 C 主环 业务 由 P1光纤
经过 网元 B穿通传到 C 备环 业务 在 网元 C支路板 选收 主环 S1上的
A C业务 完成 网元 A到网元 C的业务传输 网元 C到网元 A的业务传输与此
类似
CA
CA
AC
AC
S1
P1
A
C
D B
P1
S1
STM-N
图 5-4(a) 二纤 单向通道倒换环
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-7
当 BC光缆段的光纤同时被切断 注意此时 网元 支路板的并发功能没有改变
也就是此时 S1环和 P1环上的业务还是一样的 如 图 5-4(b)所示
CA
CA
AC
AC
S1
P1
A
C
D B
P1
S1
STM-N
倒换
图 5-4(b) 二纤 单向通道倒换环
我们看 看 这时 网元 A与网元 C之间的业务如何被保护 网元 A到网元 C的业务
由网元 A的支路板并发到 S1和 P1光纤上 其中 S1业务经光纤 由网元 D穿通传
至网元 C P1光纤的业务 经网元 B穿通 由于 B C间光缆断 所以光纤 P1上
的业务无法传 到网元 C 不过由于 网元 C默认 选收主环 S1上的业务 这时 网元
A到网 C的业务并未中断 网元 C的支路 板不 进行保护倒换
网元 C的支路 板将到网元 A的业务并发到 S1环和 P1环上 其中 P1环上的 C到
A业务 经网元 D穿通传 到网元 A S1环上的 C到 A业务 由于 B C间光纤 断 所
以无法传 到网元 A 网元 A默认是 选收主环 S1上的业务 此时由于 S1环上的
C A的业务传不过来 这时 网元 A的支路板就会收到 S1环上 TU-AIS告警信
号 网元 A的支路板收到 S1光纤上的 TU-AIS告警后 立即切换 到选收备环
P1光纤上的 C到 A的业务 于是 C A的业务得以恢复 完成环上业务的通道
保护 此时 网元 A的支路板处于通道保护倒换状态 切换 到选收备环 方式
网元 发生了通道保护倒换后 支路板同时监测 主环 S1上业务的状态 当连续
一段时间 华为的设备是 10分钟左右 未发现 TU-AIS时 发生切 换网元 的支
路 板将选收切 回到 收主环 业务 恢复成正常时的默认状态
二纤 单向 通道 保护倒换环由于上环业务是并发 选收 所以通道业务的保护实
际上是 1 1保护 倒换速度快 华为公司设备倒换速度 15ms 业务流向
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-8
简捷明了 便于配置维护 缺点是网络的业务容量不大 二纤 单向保护环的
业务容量恒定是 STM-N 与环上的节点数和 网元间 业务分布无关 为什么
举个例子 当网元 A和 网元 D之间有一业务占用 X时隙 由于业务是单向业务
那么 A D的业务占用 主环 的 A D光缆段的 X时隙 占用 备环 的 A B B
C C D光缆段的 X时隙 D A的业务占用 主环 的 D C C B B A的
X时隙 备环 的 D A光缆段的 X时隙 也就是说 A D间占 X时隙的 业务会
将环 上全部光缆的 主环 备环 X时隙 占用 其它业务将不能再使用 该时
隙 没有 时隙 重复利用功能 了 这样 当 A D之间的业务为 STM-N时
其它 网元 将不能再互通业务了 即环 上无法再增加业务了 因为环上整个
STM-N的 时隙 资源都已被占用 所以单向通道保护环的最大业务容量是
STM-N
二纤 单向通道 环多 用于环上有一站点是业务主站 业务集中站的情况 华
为公司设备在目前组网中 二纤 单向通道 环多 用于 155 622系统
& 技术细节
在组 成 通道 环时 要特别注意的是 主环 S1和备环 P1光纤上业务 的 流向必须相反
否则 该环网无 保护功能
想一想
实际上 在光纤 未 断时 有一根光纤组成单向 S1环即可完成通信 为什 么还
要一根光纤组成 P1环呢 因为自愈要有冗余的信道 而 P1环就是对 主用 信道
的备份
若图 5-3中 B C段光缆仅 P1光纤断 情况会怎样 环网 上的 A与 C之间的业务
均不进行保护倒换 想想看为什么
4. 二纤 双向通道保护环
二纤 双向通道保护环网上业务为双向 一致路由 保护机理也是支路 的
并发 选收 业务保护是 1 1的 网上业务容量与单向通道保护 二纤环 相
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-9
同 但结构更复杂 与 二纤 单向通道环相比无明显优势 故一般不 用 这种自
愈方式 如图 5-5所示
SBS2500
SBS2500SBS2500
SBS2500
Node A
Node B
Node C
Node D
图 5-5 2500系统 二纤 双向通道保护环
5. 二纤 单向复 用段环
前面讲 过复用段环 保护的业务单位是复 用段 级别的业务 需通过 STM-N信号
中 K1 K2字节承载的 APS协议 来 控制倒换的完成 由于倒换要通过运行
APS协议 所以倒换速度不如通道保护环快 华为 SDH设备的复 用段 倒换速
度是 25ms
下面我们讲一讲单向复 用段 保护倒换 环 的 自愈 机理 如 图 5-6所示
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-10
CA
CA
AC
AC
S1
P1
A
C
D B
P1
S1
(b)
倒换
CA
CA
AC
AC
S1
P1
A
C
D B
P1
S1
(a)
STM-N
图 5-6 二纤 单 向复 用段 倒换环
若 环 上 网元 A与网元 C互通业务 构成环的两根光纤 S1 P1分别称之为 主纤
和备纤 上面传送的业务不是 1 1的业务而是 1 1的业务 主环 S1上 传主
用 业务 备环 P1上传备用业务 因此复 用段 保护环上业务的保护方式为 1
1保护 有别于通道保护环
在环路正常时 网元 A往主纤 S1上发 送 到 网元 C的 主用 业务 往备纤 P1上 发
送 到 网元 C的备用业务 网元 C从 主纤 上选 收主纤 S1上来的 网元 A发来的 主用
业务 从备纤 P1上收 网元 A发来的备用业务 额外业务 图 5-6中 只画 出了
收主用 业务的情况 网元 C到网元 A业务的互通与此类似 如 图 5-4-1所示
在 C B光缆 段间 的光纤都被切断时 在故障端点的两 网元 C B产生一个 环
回 功能 见图 5-4-2 网元 A到网元 C的 主用 业务先 由网元 A发到 S1光纤上 到
故障端点站 B处环 回到 P1光纤上 这时 P1光纤上 的 额外业务 被清掉 改传
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-11
网元 A到网元 C的 主用 业务 经 A D网元 穿通 由 P1光纤传 到网元 C 由于
网元 C只从 主纤 S1上提取 主用 业务 所以这时 P1光纤上的 网元 A到网元 C的
主用 业务在 C点处 故障端点站 环回到 S1光纤上 网元 C从 S1光纤上下 载网
元 A到网元 C的 主用 业务 网元 C到网元 A的 主用 业务因为 C D A的 主用 业
务路 由业 中断 所以 C到 A的 主用 业务的传输与正常时无异只不过备用业务此
时被清除
通过这种方式 故障段的业务被恢复 完成业务自愈功能
二纤 单向复 用段环 的最大业务容量的推算方法与 二纤 单向通道环类似 只不
过是环上的业务是 1 1保护的 在正常 时备环 P1上 可传 额外业务 因此 二纤
单向复 用段 保护环 环的最大业务容量在正常时为 2 STM-N 包括了额外业
务 发生保护倒换时为 1 STM-N
二纤 单向复 用段 保护环由于业务容量与 二纤 单向通道保护环相差不大 倒换
速率比 二纤 单向通道 环慢 所以优势不明显 在组 网时 应用不多
& 技术细节
组 网时 要 注意 S1环和 P1环业务流向相反 否则 此环 无 自 愈功能
复 用段 保 护 时 网元 的 支路收 恒定为从 S1光纤上 收主用 业务 不会 切换到从
P1光纤上 收主用 业务 复 用段 倒 换时 不是仅倒换某一个通道 而是 将环 上整
个 STM-N业务 都切 换到备用信道上去
华为公司目前的 SDH设备参与复 用段 保 护倒 换的单板应包括线路板 交叉板
系统控制板
环的复 用段 倒 换时 是故障端点 处 的 网元 完成 环回 功能 环上 其它 网元 完成穿
通功能 通过复 用段 倒 换的 这个性质可方便的定位故障区段
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-12
6. 四纤 双向复 用段 保护 环
前面讲的三种自愈方式 网上业务的容量 与网元 节点数无关 随着环上 网元
的增多 平均每个 网元 可上 /下的最大业务随之减少 网络信道利用率不高
例如 二纤 单向通道环为 STM-16系统 时 若环 上有 16个 网元 节 点 平均每个
2500节点最大上 /下业务只有一个 STM-1 这对资源是很大的浪费 为克服这
种情况 出现了 四纤 双向复 用段 保护环这种自愈方式 这种自愈方式环上业
务量随着 网元 节 点数的增加而增加 如 图 5-7所示
(b)
CA
CA
AC
AC
S1
P1
A
C
D B
P1S1
S2P2
P2S2
倒换
STM-N
倒换
(a)
CA
CA
AC
AC
S1
P1
A
C
D B
P1S1
S2P2
P2S2
STM-N
图 5-7 四纤 双向复 用段 倒换环
四纤环 肯定是由 4根光纤组成 这 4根光纤分别为 S1 P1 S2 P2 其中
S1 S2为主 纤 传送 主用 业务 P1 P2为备纤 传送备用业务 也就是说 P1
P2光纤分别用来在 主纤 故障时保护 S1 S2上的 主用 业务 请注意 S1 P1
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-13
S2 P2光纤的业务流向 S1与 S2光纤业务流向相反 一致路由 双向环
S1 P1和 S2 P2两对光纤上业务流向也相反 从图 5-7(a)可看出 S1和 P2
S2和 P1光纤上业务流向相同 这是以后 讲双纤 双向复 用段环 的基础 双纤 双
向复 用段 保护环就是因为 S1和 P2 S2和 P1光纤上业务流向相同 才得以将 四
纤环 转化为 二纤环 另外 要注意的是 四纤环 上每个 网元 节点 的配置 要
求 是 双 ADM系统 为什么 因为 一个 ADM只有东 /西两个线路端口 一对收
发光纤称之为一个线路端口 而 四纤环 上的 网元 节点 是 东 /西向各有两个线
路端口 所以要配置成双 ADM系统
在 环网 正常时 网元 A到网元 C的 主用 业务从 S1光纤经 B网元到网元 C 网元
C到网元 A的业务经 S2光纤 经网元 B到网元 A 双向业务 网元 A与网元 C的
额外业务分别通过 P1和 P2光纤传送 网元 A和 网元 C通过 收主纤上 的 业务互
通两 网元 之间的 主用 业务 通过 收备纤上 的 业务互通两网之间的备用业务
见图 5-7(a)
当 B C间光缆段光纤均被切断后 在故障两端的 网元 B C的 光纤 S1和 P1
S2和 P2有一个 环回 功能见图 5-7(b) 故障端点的 网元环回 这时 网元 A到
网元 C的 主用 业务沿 S1光纤传到 B网元 处 在此 B网元 执行 环回 功能 将 S1光
纤上的 网元 A到网元 C的 主用 业务 环到 P1光纤上传输 P1光纤上的额外业务
被中断 经网元 A 网元 D穿通 其它 网元 执行穿通功能 传 到网元 C 在 网
元 C处 P1光纤上的业务环回到 S1光纤上 故障端点的 网元 执行 环回 功能 网
元 C通过 收主纤 S1上的业务 接收 到网元 A到网元 C的 主用 业务
网元 C到网元 A的业务先 由网元 C将其 主用 业务 环到 P2光纤上 P2光纤上的额
外业务被中断 然后沿 P2光纤经过 网元 D 网元 A的穿通传 到网元 B 在 网元
B处执行 环回 功能将 P2光纤上的 网元 C到网元 A的 主用 业务环回到 S2光纤上
再由 S2光纤传回到 网元 A 由网元 A下主纤 S2上的业务 通过这种 环回 穿
通方式完成了业务的复 用段 保护 使网络自愈
四纤 双向复 用段 保护环的业务容量有两种极端方式 一种是环上有一业务集
中站 各 网元 与此 站通 业务 并 无网元间 的业务 这时环上的业务量最小为
2 STM-N 主用 业务 和 4 STM-N 包括额外业务 因为该业务集中站
东西两 侧均 最多只可通 STM-N 主 或 2 STM-N 包括额外业务 为什
么 由于光缆段的 数速 级别只有 STM-N 另一种情况 其环网 上只存在相邻 网
元 的业务 不存在 跨网元 业务 这时每个光缆 段均 为相邻互通业务的 网元 专
用 例如 A D光缆只传输 A与 D之间的双向业务 D C光缆 段只 传输 D与
C之间的双向业务等 相邻 网元间 的业务不占用其它光缆段的 时隙 资源 这
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-14
样各个光缆段都最大传送 STM-N 主用 或 2 STM-N 包括备用 的业务
时隙可 重复利用 而环 上的光缆段的个数等于环上 网元 的节点数 所以
这时网络的业务容量达到最大 N STM-N或 2N STM-N
尽管复 用段环 的保护倒换速度要慢于通道环 且倒换时要通过 K1 K2字节的
APS协议控制 使设备倒换时涉及的单板较多 容易出现故障 但由于双向
复 用段环 最大的优点 是网 上业务容量大 业务分布越分散 网元 节点 数越 多
它的容量也越大 信道利用率要大大高于通道环 所以双向复 用段环 得以普
遍的应用
双向复 用段环 主要用于业务分布较分散的网络 四纤环 由于要求系统有较高
的冗余度 4纤 双 ADM 成本较高 故用 得并不多 怎样解决这个问题
呢 请 看双纤 双向复 用段 保护环 双纤 共享复 用段 保护环
& 技术细节
复 用段 保护环上 网元 节点的个数 不包括 REG 因为 REG不参与复 用段 保护
倒换功能 不是无限制的 而是由 K1 K2字节确定的 环上节点数 最大 为
16个
7. 双 纤 双向复 用段 保护环 双纤 共享复 用段 保护环
鉴于 四纤 双向复 用段环 的成本较高 出现了一个新的变种 双纤 双向复 用段
保护环 它们的保护机理相类似 只不过采用 双纤 方式 网元 节点只 用单
ADM即可 所以得到了广泛的应用
从图 5-5(a)中可看到光纤 S1和 P2 S2和 P1上的业务流向相同 那么我们可以
使用时分技术将这两对光纤合成为两根光纤 S1/P2 S2/P1 这时将每根
光纤的前半个 时隙 例如 STM-16系统为 1# 8#STM-1 传送 主用 业务 后半
个 时隙 例如 STM-16系统的 9# 16#STM-1 传送额外业务 也就是说一根
光纤的保护 时隙 用来保护另一根光纤上的 主用 业务 例如 S1/P2光纤上的
P2时 隙 用来保护 S2/P1光纤上的 S2业务 为什么 因为在 四纤环 上 S2和 P2本
身就是一对主备用光纤 因此在 二纤 双向复 用段 保护环上无专门的主 备用
光纤 每一条光纤的前半个 时隙是主用 信道 后半个 时隙 是 备 信道 两根光
纤上业务流向相反 双纤 双向复 用段 保护环的保护机理 如 图 5-8所示
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-15
在网络正常情况下 网元 A到网元 C的 主用 业务放在 S1/P2光纤的 S1时隙 对
于 STM-16 系统 主用 业务只能放在 STM-N 的前 8 个 时隙 1#
8#STM-1[VC4]中 备用业务放于 P2时隙 对于 STM-16系统只能放于 9#
16#STM-1[VC4]中 沿光纤 S1/P2由网元 B穿通传 到网元 C 网元 C从
S1/P2光纤上的 S1 P2时 隙 分别提取 出主用 额外业务 网元 C到网元 A的 主
用 业务放于 S2/P1光纤的 S2时隙 额外业务放于 S2/P1光纤的 P1时隙 经网元
B穿通传 到网元 A 网元 A从 S2/P1光纤上 提取相应的业务 见图 5-8-1
CA
CA
AC
AC
S1/P2
S2/P1
A
C
D B
S2/P1
S1/P2
图 5-8-1 二纤 双向复 用段 保护环
在 环网 B C间光缆 段被 切断时 网元 A到网元 C的 主用 业务沿 S1/P2光纤传 到
网元 B 在 网元 B处进行 环回 故障端点 处环回 环回是 将 S1/P2光纤上
S1时 隙的 业务全部 环到 S2/P1光纤上的 P1时 隙 上去 例如 STM-16系统是将
S1/P2 光纤上的 1# 8#STM-1[VC4] 全部 环到 S2/P1 光纤上的 9#
16#STM-1[VC4] 此时 S2/P1光纤 P1时 隙上 的额外业务被中断 然后沿
S2/P1光纤 经网元 A 网元 D穿通传 到网元 C 在 网元 C执行 环回 功能 故障端
点站 即将 S2/P1光纤上的 P1时 隙所 载的 网元 A到网元 C的 主用 业务环回到
S1/P2的 S1时隙 网元 C提取 该时隙的 业务 完成接收 网元 A到网元 C的 主用
业务 见图 5-8-2
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-16
CA
CA
AC
AC
S1/P2
S2/P1
A
C
D B
S2/P1
S1/P2
倒换
STM-N
图 5-8-2 二纤 双向复 用段 保护环
网元 C到网元 A的业务先 由网元 C将网元 C到网元 A的 主用 业务 S2 环 回 到
S1/P2光纤的 P2时 隙上 这时 P2时 隙上 的额外业务中断 然后沿 S1/P2光纤 经
网元 D 网元 A穿通到达 网元 B 在 网元 B处执行 环回 功能 将 S1/P2光纤的
P2时 隙 业务 环到 S2/P1光纤的 S2时 隙 上去 经 S2/P1光纤传 到网元 A落地
通过以上方式完成了 环网 在故障时业务的自愈
双纤 双向复 用段 保护环的业务容量为 四纤 双向复 用段 保护环的 1/2 即
M/2(STM-N)或 M STM-N 包括额外业务 其中 M是节点数
双纤 双向复 用段 保护环在组网中使用得较多 主要用于 622和 2500系统 也
是适用于业务分散的网络
想一想
想想看为什么没有 155系统的 双纤 双向复 用段 保护环
因为复 用段 保护的基本业务单位是复 用段 级 别 而 STM-1是复 用段 的最小单
位 不可再分 双纤 双向复 用段 保护环要求将光纤通过 时隙 技术一分 为二
那么光纤上每个 时隙就 必将要传送 1/2 STM-1信号 无法实现 双纤 双向复 用
段 保护环
当前组网中常见的自 愈环 只有 二纤 单向通道保护环和 二纤 双向复 用段 保护环
两种 下面将二者进行比较
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-17
8. 两种自 愈环 的比较
? 业务容量 仅考虑 主用 业务
单向通道保护环的最大业务容量是 STM-N 双纤 双向复 用段 保护环的业务容
量为 M/2 STM-N M是环上节点数
? 复杂性
二纤 单向通道保护环无论从控制协议的复杂性 还是 操作 的复杂性来说 都
是各种倒换 环中 最简单的 由于不涉及 APS的协议处理过程 因而业务倒换
时间也最短 二纤 双向复 用段 保护环的控制逻辑则是各种倒换 环中 最复杂的
? 兼容性
二纤 单向通道保护环仅使用已经完全规定好了的通道 AIS信号来决定是否需
要倒换 与现行 SDH标准完全相容 因而也容易满足多厂家产品兼容性要求
二纤 双向复 用段 保护环使用 APS协议决定倒换 而 APS协议 尚未标准化 所
以复 用段 倒换环目前都不能满足多厂家产品兼容性的要求
5.3 复杂网络的拓扑结构及特点
通过 链和 环的组合 可构成一些较复杂的网络拓扑结构 下面将讲述几个在
组网中要经常用到的拓扑结构 为增加针对性以 2500系统为例
1. T型网
T型网 实际上是一种树 形网 如 图 5-9所示
TM
TM
TMADM ADM
ADM
ADM
STM-16
STM-4
A
图 5-9 T形网 拓扑 图
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-18
我们将干线上 设为 STM-16系统 支线上 设为 STM-4系统 T型网 的作用是将
支路的业务 STM-4通过 网元 A上 /下到干线 STM-16系统上去 此时支线 接在网
元 A的支路上 支线业务作为 网元 A的低速支路信号 通过 网元 A进行 分插
2. 环带链
网络结构 如 图 5-10所示
环带 链是由环网和链网 两种基本拓扑形式组成 链接在网元 A处 链的
STM-4业务作为 网元 A的低速支路业务 并通过 网元 A的分 /插功能上 /下环
STM-4业务 在链 上无保护 上 环会 享受环的保护功能 例如 网元 C和 网元
D互通业务 A B光缆 段断 链上业务传输中断 A C光缆 段断 通过环的
保护功能 网元 C和 网元 D的业务不会中断
TMADM
ADM
ADM ADM
ADM
STM-4
STM-16
C
A B D
图 5-10 环带 链 拓扑 图
3. 环形 子网 的支路 跨接
网络结构 如 图 5-11所示
两 STM-16环通过 A B两 网元 的支路部分连接在一起 两 环中 任何两 网元 都
可通过 A B之间的支路互通业务 且可选 路由多 系统冗余度高 两 环间
互通的业务都要经过 A B两 网元 的低速支路传输 存在一个低速支路的安全
保障问题
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-19
ADM
ADM ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
STM-1/4STM-16 STM-16
AB
图 5-11 环形 子网 的支路 跨接 网络 拓扑 图
4. 相切环
网络结构 如 图 5-12所示
图中三个环相切于公共 节 点 网元 A 网元 A可以是 DXC 也可用 ADM等效
环 环 均 为网元 A的低速支路 这种组网方式可使 环间 业务任意互
通 具有比通过支路 跨接环网更 大的业务疏导能力 业务可选 路 由更 多 系
统冗余度更高 不过这种组网存在重要节点 网元 A 的安全保护问题
ADM
ADM ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM 2500
STM-1
STM-1
STM-1
ADM
STM-16
STM-16
STM-16
A
Ⅱ
Ⅲ
155
622
STM-4
STM-4
STM-4
DXC/ADM
I
图 5-12 相切环 拓扑 图
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-20
5. 相交环
为备份重要 节 点及提供更多的可 选路 由 加 大系统的冗余度 可将相切环扩
展为相交环 如 图 5-13所示
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
STM-16
STM-16
STM-16
622
STM-4
STM-4
STM-4
DXC/ADM
DXC/ADM
图 5-13 相交 环 拓 扑 图
6. 枢纽网
网络结构 如 图 5-14所示
网元 A作为 枢钮 点 可 在支路 侧接 入各个 STM-1或 STM-4的链路或环 通过 网
元 A的交叉连接功能 提供支路业务上 /下主 干线 以及支路间业务互通 支
路间业务的互通经过 网元 A的 分 /插 可避免支路间铺设直通路 由和 设备 也
不需要占用主干网上的资源
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-21
ADM
ADM ADM
ADM
ADM
ADM
ADMADM
ADM
ADM
STM-16STM-16
STM-1
STM-1
STM-16
STM-4
STM-4
DXC/ADM
A
STM— 4/1
图 5-14 枢纽网 拓扑 图
5.4 SDH网络的整体层次结构
同 PDH相比 SDH具有巨大的优越性 但这种优越性只有在组成 SDH网时 才能
完全发挥出来
传统的组网概念中 提高传输设备利用率是第一位的 为了增加线路的 占空
系数 在每个节点都建立了许多直接通道 致使网络结构非常复杂 而现代
通信的发展 最重要的任务是简化网络结构 建立强大的运营 维护和管理
OAM 功能 降低传输费用并支持新业务的发展
我国的 SDH网络结构分为四个层面 如图 5-15所示
最高层面为长途一级干线网 主要省会城市及业务量较大的汇接节点城市装
有 DXC 4/4 其间由高速光纤 链路 STM-4/STM-16组成 形成了一个大容量
高可靠的 网孔形 国家骨干网结构 并辅以少量线形网 由于 DXC4/4也具有
PDH体系的 140Mbit/s接口 因而原有的 PDH的 140Mbit/s和 565Mbit/s系统也能
纳入由 DXC4/4统一管理的长途一级干线网中
第二层面为二级干线网 主要汇接节点装有 DXC4/4或 DXC4/1 其间由
STM-1/STM-4组成 形成省内网状或环形骨干网结构并辅以少量线性网结构
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-22
由于 DXC4/1有 2Mbit/s 34Mbit/s或 140Mbit/s接口 因而原来 PDH系统也能纳
入统一管理的二级干线网 并具有灵活调度电路的能力
第三层面为中继网 即长途 端局 与市局之间以及市话局之间的部分 可以
按区域划分为若干个环 由 ADM组成速率为 STM-1/STM-4的自 愈环 也可以
是路由备用方式的两节 点环 这些环具有很高的生存性 又具有业务量疏导
功能 环形网中主要采用复 用段 倒换环方式 但究竟是 四纤 还是 二纤 取决于
业务量和经济的比较 环间 由 DXC4/1沟通 完成业务量疏导和其他管理功能
同时也可以作为长途网与中继网之间以及中继网和用户网之间的 网关或 接口
最后还可以作为 PDH与 SDH之间的 网关
最低层面为用户接入网 由于处于网络的边界处 业务容量要求低 且大部
分业务量汇集于一个节点 端局 上 因而通道倒换环和星形 网都 十分适合
于该应用环境 所需设备除 ADM外还有光用户环路载波系统 OLC 速率
为 STM-1/STM-4 接口可以为 STM-1光 /电接口 PDH体系的 2Mbit/s
34Mbit/s或 140Mbit/s接口 普通电话用户接口 小交换机接口 2B+D或
30B+D接口以及 城域 网接口等
用户接入网是 SDH网中最庞大 最复杂的部分 它占整个 通信网 投资的
50%以上 用户网的光纤化是一个逐步的过程 我们所说 的 光到 路边
FTTC 光纤到大楼 FTTB 光纤到家庭 FTTH 就是这个过程的
不同阶段 目前在我国推广光纤用户接入 网时 必须要考虑采用一体化的
SDH/CATV网 不但要开通电信业务 而且还要提供 CATV服务 这比较适
合我国国情
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-23
OLC OLC
DXC4/4
DXC4/4
DXC4/4
DXC4/4
STM-4或STM-16
一级干线网
STM-1或
STM-4
DXC DXC DXC
DXC
DXC DXC
4/1 4/1 4/1
4/1
4/4 4/4
ADM
ADM ADM
ADM ADMADM ADM
ADM
ADM
STM-1
或 STM-4
OLC OLC OLCOLC OLC OLC
TM
用户网
二级干线网
环形 环形 星形
中继网
图 5-15 SDH网络结构
5.5 PDH向 SDH过渡的策略
PDH势必向 SDH过渡 PDH和 SDH的长期共存也是一个客观事实 世界各国
电信网引入 SDH的策略通常分为 自上而下 先在国家和地区的大容量
核心网中引入 SDH 这样可以迅速增加长途网容量 自下而上 先在核
心 网或接 入网的一部分部署 SDH同步岛 这样可以早日发挥 SDH同步的优势
提高自身竞争力 重叠网 overlay network 为支持特定业务而在国
家和地区网络中部署端 到端 的 SDH重叠网 如在某些新开发区 这种策略可
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-24
以提供优质的商务电信服务 由于中国目前长途 网仍需扩容且 公用基础网有
待完善 因此 上述三种策略在我国引入 SDH均有所 采用
想一想
想想看这一节都学了些什么
1. 基本的网络拓扑形式 及特点
2. 自 愈环 的保护机理及应用范围
3. 较复杂的 几 种网络拓扑
4. 我国 SDH网的 4层结构
5. PDH向 SDH过渡的大致策略
其中第 2. 很重要 要完全掌握 你掌握了吗
SDH原理 第五章 SDH网络结构和网络保护机理
5-25
小结
本节主要讲述了 SDH网络的基本拓扑 自 愈环 机理 较复杂网络的特点 主
要掌握单向通道保护环 双向 双纤复用段 保护环的工作机理 适用范围 业
务容量
习题
1. 单向通道保护环的触发条件 告警
2. 双纤 双向复 用段 保护 环的 触发 条件
告警
3. 4网元双纤 双向复 用段 保护环 2.5G系统 的业务容量是 个 2M
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