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1、SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-1 第5章 SDH 网络结构和网络保护机理第 5 章 SDH 网络结构和网络保护机理 . 15.1 基本的网络拓扑结构. 15.2 链网和自愈环. 35.2.1 链形网 . 45.2.2环网自愈环 . 55.3 复杂网络的拓扑结构及特点. 165.4 SDH网络的整体层次结构. 205.5 PDH向 SDH 过渡的策略 . 21小结 . 22习题 . 22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 S
2、DH 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。星形网名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
3、- - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-2 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）。(a) 链形(b) 星形(c) 树形(d) 环形(e) 网孔形TMTMTMTMTMTMTMTMTMTMADMADMADMADMADMADMADM
4、ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/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名师资料总结 - -
5、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-3 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
6、为例说明单向业务和双向业务的区别。如图5-2 所示。ABCD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ABC，若此时 C 到 A的业务路由是CBA，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 CDA，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组网类型路由业务方向链形网一致路由双向环形网双向通道环一致路由双向双向复用段环一致路由双向单向通道环分离路由单
7、向单向复用段环分离路由单向名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-4 5.2.1 链形网典型的链形网如图5-3 所示。T MT MADMADMABCDSTM-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
8、-3 中 AB、BC、CD 以及 AD 之间通有业务， 这时可将 AB 之间的业务占用AB 光缆段 X 时隙（序号为 X 的 VC ，例如 3VC4 的第 48 个 VC12 ），将 BC 的业务占用BC 光缆段的 X 时隙（第 3VC4 的第 48VC12 ），将 CD 的业务占用CD 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AD 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
9、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AB 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 。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AB、BC、CD 的业务不存在AD 的业务。这时可时隙重复利用，那么在每一个光缆段上业务
10、都可占用整个STM-N 的所有时隙，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-5 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11 或 11 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11、11、1n 在上一
11、节讲 MSP 功能块时已讲过， 这里要说的是1n 保护方式中n 最大只能到14。为什么？这是由K1 字节的 b5b8 限定的， K1 的 b5b8 的 0001 1110114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（IT
12、U-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。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。1. 恢复方式指在主用信道发生故障时，
13、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-6 2. 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
14、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
15、，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（b1b5）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。技术细节：由于 STM-N 帧中只有 1 个 K1 和 1 个 K2 ， 所以复用段
16、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11 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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
17、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-7 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
18、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 AC 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。CACAACACS1P1ACDBP1S1STM-N图5-4 (a)二纤单向通道倒换环当 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。C ACAACACS1P1ACDBP1S1STM-N倒换图 5-4 (b) 二纤单向通道倒换环我们
19、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-8 穿通传至网元C，P1 光纤的业务经网元B 穿通，由于BC 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
20、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BC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 CA 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CA 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
21、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11 保护。倒换速度快（华为公司设备倒换速度15ms ），业务流向简捷明了，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 AD 的业务占用主环的A
22、D 光缆段的 X 时隙（占用备环的AB、BC、CD 光缆段的 X 时隙）； DA 的业务占用主环的DC、CB、BA 的 X 时隙（备环的DA 光缆段的X 时隙）。也就是说AD 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 AD 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
23、、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-9 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 BC 段光缆仅 P1
24、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11 的，网上业务容量与单向通道保护二纤环相同，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。SBS2500SBS2500SBS2500SBS2500Node ANode BNode CNode 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
25、载的APS 协议来控制倒换的完成。 由于倒换要通过运行APS名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-10 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。CACAACACS1P1ACDBP1S1(b)倒换CACAACACS1P1ACDBP1S1(a)STM-N图 5-6
26、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11 的业务而是11 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 11 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
27、CB 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，改名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-11 传网元 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
28、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CDA 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11 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2STM-N（包括了额外业
29、务），发生保护倒换时为1STM-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：3. 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。4. 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。5. 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。6. 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
30、，通过复用段倒换的这个性质可方便的定位故障区段。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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精
31、心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-12 (b)C AC AA CA CS 1P 1ACDBP 1S 1S 2P 2P 2S 2倒换STM-N倒换(a)C AC AA CA CS 1P 1ACDBP 1S 1S 2P 2P 2S 2STM-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
32、用业务。请注意S1 、P1、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，
33、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) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原
34、理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-13 当 BC 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
35、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
36、最多只可通STM-N （主）或2STM-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AD 光缆只传输A 与 D 之间的双向业务，DC 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，这样各个光缆段都最大传送STM-N （主用）或2STM-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：NSTM-N 或 2NSTM-N 。尽管复用段环的保护倒换速度要慢于通道环，且倒换
37、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 2
38、2 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-14 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
39、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。在网络正常情况下，网元A
40、 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-1VC4中），备用业务放于P2 时隙（对于STM-16 系统只能放于9#16#STM-1VC4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 。C AC AA CA CS 1 / P
41、2S 2 /P 1ACDBS 2 /P 1S 1 / P 2图5-8 -1 二纤双向复用段保护环名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-15 在环网 BC 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
42、 STM-16 系统是将 S1/P2光纤上的1#8#STM-1VC4全部环到S2/P1 光纤上的9#16#STM-1VC4），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 。C AC AA CA CS 1 / P 2S 2 / P 1ACDBS 2 / P 1S 1 / P 2倒 换STM-N图 5-8 -2
43、 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 MSTM-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，
44、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，那名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-16 么光纤上每个时隙就必将要传送1/2 STM-1 信号，无法
45、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。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
46、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。TMTMTMADMADMADMADMSTM-16STM-4A图5-9 T 形网拓扑图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
47、整理 - - - - - - - 第 16 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-17 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
48、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， AB 光缆段断，链上业务传输中断，AC 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。TMADMADMADMADMADMSTM-4STM-16CABD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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
49、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 22 页 - - - - - - - - - SDH 原理第五章SDH 网络结构和网络保护机理5-18 ADMADMADMADMADMADMADMADMSTM-1/4STM-16STM-16AB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
50、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。ADMADMADMADMADMADMADMADM2500STM-1STM-1STM-1ADMSTM-16STM-16STM-16图5.11 相切环A155622STM-4STM-4STM-4DXC/ADMI图5-12相切环拓扑图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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 22 页 - -