SDH网络结构和保护
SDH网络结构和保护、恢复策略
一、网络结构
我国的SDH传送网网络结构分为4个层面,分别是省际干线网、省内干线网、中继网、接入网,分层结构简化了网络规划设计,且每一网络层的运行都相对独立,使运营者很容易根据不同的网络层次采用和建设不同的网络拓扑结构。
第一层面为省际干线网,在主要省会城市装有DXC4/4,其间由高速光纤链路STM-16/STM-64连接,形成一个大容量、高可靠的网状骨干网结构,并辅以少量的线性网。这一层面能实施大容量业务调配和监控,对一些质量要求很高的业务量,可以在网状网基础上组建一些可靠性更好、恢复时间更快的SDH自愈环。
第二层面为省内干线网,在主要汇接点装有DXC4/4、DXC4/1、ADM,其间由高速光纤链路STM-16/STM-64连接,形成省内网状网或环形网,并辅以少量的线性网。对于业务量很大且分布均匀的地区,可以在省内干线网上形成一个以VC4为基础的DXC网状网,但多数地区可以以环形网
为基本结构。省内干线网层面与省际干线网层面一般应保证有二个网关连接点。
第三层面为中继网,可以按区域划分为若干个环,由ADM组成STM-4/STM-16/STM-64的自愈环,这些环具有很高的生存性,又具有业务疏导能力。环形网主要采用复用段保护环方式。如果业务量足够大可以使用DXC4/1沟通,同时DXC4/1还可以作为长途网与中继网及中继网与接入网的网关或接口。
第四层面为接入网,接入网处于网络的边界,业务量较底,而且大部分业务量汇接于一个节点上,因此通道环和星形网都十分适合于该应用环境。
二、SDH传送网的保护与恢复
1、提高网络效率的技术
网络采用SDH技术最主要原因是可提高服务可用性和增加网络的灵活性为了提高业务传送的可靠性。提高网络可用性可采用保护或恢复两种方式,SDH传送网提供了一整套保护与恢复策略。保护和恢复概念的区别在于：保护是利用传送节点预先安排的容量,用一定的备用容量去保护一定的主用容量,备用资源无法在网络大范围内共享；恢复是可以利用节点间的任何可用容量来恢复业务,如当发生链路或节点失效时,网络可以用重新选择路由的算法,广泛调用网络中的任何可用容量来恢复业务。目前的SDH网络主要采用保护方式。
2、SDH传送网的保护
SDH保护分为子网连接保护（SNCP）和路径保护,路径保护包括线路系统的复用段保护、环网的复用段保护、环网的通道保护。
子网连接保护（SNCP）和路径保护的区别是：路径保护的两个独立的路径先进行终结,而后进行交叉连接；子网连接保护是交叉连接在先,路径终结在后。实际上,路径保护经常用作段层端到端或通道层端到端的保护,而子网连接保护则由用户自由地定义网络连接中需要保护的部分,它可能只是连接的一小部分,也可能是多重保护的部分,当然也可以是端到端的整个网络连接,子网连接保护具有较大的灵活性。
目前生产厂商采用的主要保护方法是线性复用段保护1+1、复用段共享保护环（MS-SPRING）、子网连接保护方法。
（1）线性复用段保护
线性复用段保护是一种专用或共用的保护机制。它对复用段层提供保护,适用于点到点的物理网络。一个复用段保护用于保护一定数量（n）的工作复用段,但不能对节点故障提供保护,它可工作于单端或双端方式,此外复用段保护在备用状态时还可用来开通无需保护的额外业务。
（2）复用段共享保护环
复用段共享保护环的工作通道传送业务,其保护通道则留作业务信号的保护之用,复用段共享保护环需要使用APS协议,其保护倒换时间为50ms,分为二纤双向复用段共享保护环和四纤双向复用段共享保护环两种保护方式。
复用段共享保护环多用于STM-16和STM-64干线网以及中继网。它的主要优点是：在业务量呈均匀分布的情况下有些容量可重复利用,这种情况下,同样的保护容量适用于不同的故障情况,故复用段共享保护环保护方式能提供高容量使用效率。另一方面,复用段共享保护环只能用于环形网络拓扑结构,而且节点数最多不能超过16个,同时网络中环的容量用满时,就要增加一个新环。目前,复用段共享保护环已被确定用来保护环上的所有传输容量。
在实际应用中,共享保护容量的特性要求每一个节点都注意了解其他节点的配置,在节点故障时,一些连接可能误接,为了防止误接,可行的办法是将这些误接信号终结,即在相应的VC-n中插入AIS信号。如果一个SDH节点既采用了复用段共享保护环方式,又有较低阶的交叉连接方式,每个节点又需要知道所有发生在其它节点的交叉连接,这意味着在最坏情况下,某一节点上可能出现超过1万种其它节点交叉连接配置情况,这对于节点故障的误接校正会造成很大困难。
（3）通道保护环
通道保护环的业务保护是以通道为基础的,是否进行保护倒换要根据出、入环的个别通道信号质量的优劣来决定。通道保护环一般采用1+1保护方式,即工作通道与保护通道在发送端永久性地桥接在一起,接收端则从中选取质量好的信号作为工作信号。在进行通道保护倒换时只需在接收端把开关从工作通道倒换到保护通道上,所以不需要使用APS倒换协议,其保护倒换时间小于50ms。常用的通道保护环有二纤单向通道保护环和二纤双向通道保护环两种。
（4）子网连接保护
子网连接保护是指对某一子网连接预先安排专用的保护路由,这样一旦子网发生故障,专用保护路由便取代子网担当在整个网络中的传送任务。子网连接保护包括利用固有的子网连接保护（SNC/I）和利用非介入式监测的子网连接保护（SNC/N）。固有监测是指利用网络的固有可用信息如连接状态、性能数据等,来间接地检测连接情况,能防止服务层故障。非介入式监测是指利用对原来特征信息的只听监测（非介入）来直接地监测连接情况,能防止连接性故障。
子网连接保护在网络中的配置保护连接方面具有很大的灵活性,特别适用于不断变化、对未来传输需求不能预测的、根据需要就可以灵活增加连接的网络,故而它能够应用于干线网、中继网、接入网等网络,以及树形、环形、网状的各种网络拓扑,其保护结构为1+1方式,即每一个工作连接都有一个相应备用连接,保护可任意置于VC12、VC2、VC3、VC4各通道,同样,运营者也能决定那些连接需要保护,那些连接不需要保护。当同时在复用段实行保护时,传输信号将有可能被双重保护。
3、SDH传送网的恢复
实现网络恢复的前提有3个：一是网络中要有DXC作为网络节点设备,传送业务依靠DXC设备的调度和管理；二是网络中要有一定的备用资源；三是网络管理系统要具备网络恢复功能。
网络恢复的方法有二种：区段恢复和通道恢复。区段恢复是指只对连接中发生故障的段落寻找替代路由,而未发生故障的其它部分仍保留原来的路由。通道恢复是指对整个子网连接寻找替代路由,即虽然故障仅发生在连接中的部分段落,但寻找一个备用路由来取代整个连接。表面看来,区段恢复似乎比较简单,实际则不然,因为一方面区段恢复要求网管系统应具备很强的故障定位能力,即要确定故障究竟发生在哪个段落;另一方面要专门为发生故障的段落寻找替代路由,这个段落可能很短,要从复杂网络的备用路由中寻找一个恰恰能代替故障路由的短路由就不是那么简单了,它远不如用一个完整的备用路由来取代发生故障的整个连接那么容易。
实际上,若要保证100%的生存率,采用区段恢复方式需要的备用容量比例约为工作容量的50%,而采用通道恢复方式需要的备用容量比例仅为工作容量的20-30%,所以区段恢复方式需要的网络投资大于通道恢复方式,因此SDH传送网应优选通道恢复方式。
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