光网络技术SDH二.pptx

1vSDHSDH网络分层的好处是：网络分层的好处是：可以简化网络设计可以简化网络设计 有助于规定有助于规定TMNTMN内的管理目标内的管理目标 每一层有各自独立的每一层有各自独立的OAMOAM（如保护倒换、自动故（如保护倒换、自动故障恢复等），减少各层之间的彼此影响；障恢复等），减少各层之间的彼此影响；2再生段、复用段和通道示意图再生段、复用段和通道示意图3二、二、基本的网络拓扑结构4三、网络保护三、网络保护v网络保护是目前常用的方法网络保护是目前常用的方法 路径功能保护路径功能保护 子网连接保护子网连接保护 双节点互通连接环间互通业务保护双节点互通连接环间互通业务保护 5v1、路径保护 保护方式包括；线路保护倒换 二纤单向复用段专有保护环 二纤双向复用段共享保护环 二纤单向通道保护环 二纤双向通道保护环 四纤双向复用段共享保护环自愈环自愈环6A、线路保护倒换线路保护倒换是最简单的自愈网形式，当出现故障时，由工线路保护倒换是最简单的自愈网形式，当出现故障时，由工作通道倒换到保护通道，使业务得以继续传送。作通道倒换到保护通道，使业务得以继续传送。（1 1）1 11 1制式制式 1 11 1方式采用方式采用并发优收并发优收，即工作段和保护段在发送端，即工作段和保护段在发送端永久地连在一起（桥接），而在接收端根据故障情况永久地连在一起（桥接），而在接收端根据故障情况择优择优选择选择接收性能良好的信号。接收性能良好的信号。（2 2）1:N1:N制式制式 其保护段（其保护段（1 1个）由个）由N N个工作段共用，当其中任意一个个工作段共用，当其中任意一个出现故障时，均可倒至保护段（利用出现故障时，均可倒至保护段（利用APSAPS协议协议）。其中）。其中1:11:1方式是方式是1:N1:N方式的一个特例。方式的一个特例。（3 3）特点）特点 线路保护倒换的特点是业务恢复时间短（小于线路保护倒换的特点是业务恢复时间短（小于50ms50ms）。）。7B、自愈环按环上业务的方向分按环上业务的方向分双纤环双纤环四纤环（两对收发光纤）四纤环（两对收发光纤）按网元节点间的光纤数分按网元节点间的光纤数分 单向环单向环 双向环双向环按保护层面分按保护层面分通道保护环通道保护环复用段保护环复用段保护环8v通道保护环通道保护环 业务的保护是以业务的保护是以通道通道为基础的，也就是保护为基础的，也就是保护的是的是STM-NSTM-N信号中的某个信号中的某个VCVC通道通道（某一路（某一路PDHPDH信号），信号），倒换与否按倒换与否按环上的某一个别环上的某一个别通道信号的传输质量通道信号的传输质量来决定来决定的，通常利用收端是否收到简单的的，通常利用收端是否收到简单的TU-AISTU-AIS信号来决定该通道是否应进行倒换。例如在信号来决定该通道是否应进行倒换。例如在STM-STM-1616环上，若收端收到第环上，若收端收到第4 4个个VC-4VC-4的第的第4848个个TU-12TU-12有有TU-AISTU-AIS，那么就将该通道切换到备用通道上去。，那么就将该通道切换到备用通道上去。9复用段倒换环复用段倒换环 以复用段为基础的，以复用段为基础的，倒换与否是根据环上传输倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的的复用段信号的质量决定的。倒换是由。倒换是由K1K1、K2K2（b1b1b5b5）字节所携带的）字节所携带的APSAPS协议来启动的。当协议来启动的。当复用段出现问题时，环上整个复用段出现问题时，环上整个STM-NSTM-N或或1/2 STM-N1/2 STM-N的业务信号都切换到备用信道上。的业务信号都切换到备用信道上。复用段保护倒复用段保护倒换的触发条件是换的触发条件是LOFLOF、LOSLOS、MS-AISMS-AIS、MS-EXCMS-EXC告警告警信号。信号。10v通道保护环往往是专用保护，在正常情况下保护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（业务的信道也传主用业务（业务的1 11 1保护），信道利保护），信道利用率低。用率低。v通道保护环的倒换无需通道保护环的倒换无需APSAPS协议，采用协议，采用“并发优收并发优收”的倒换机理的倒换机理-简单。简单。v复用段保护环使用公用保护，正常时主用信道传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（业务的主用业务，备用信道传额外业务（业务的1:11:1保护）保护），信道利用率高。复用段保护环要使用，信道利用率高。复用段保护环要使用APSAPS协议，协议，倒换机理倒换机理-较复杂。较复杂。11二纤单向通道保护环（一）二纤单向通道保护环（一）二纤通道保护环由两根光纤组成两个环二纤通道保护环由两根光纤组成两个环 主环主环-S1-S1 备环备环-P1-P1 两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保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护功能是通过网元支路板的“并发优收并发优收”功能来功能来实现的。实现的。即支路板将支路上环业务即支路板将支路上环业务“并发并发”到主环到主环S1S1和和备环备环P1P1上，两环上业务完全一样且流向相反，平上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板时网元支路板“优收优收”主环上支路的业务。主环上支路的业务。12二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环（二）（二）1、网元A与C互通业务流程2、B-C光缆中断时的倒换3、线路恢复后的业务恢复S1主环，P1备环通道AIS信号来触发倒换13v二纤单向通道倒换环的优缺点二纤单向通道倒换环的优缺点 优点：优点：通道保护实际上是通道保护实际上是1 11 1保护。倒换速度快，业保护。倒换速度快，业务流向简捷明了，便于配置维护。务流向简捷明了，便于配置维护。缺点：缺点：网络的业务容量不大。二纤单向保护环的业务网络的业务容量不大。二纤单向保护环的业务容量恒定是容量恒定是STM-NSTM-N。14二纤单向复用段环复用段保护环所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。保护实质为1:1保护15v当B-C间光缆段光纤全被切断后，在故障点邻近的两网元B、C设备内有一个环回功能（故障邻近点的网元执行环回功能）。这时，网元A到C的主用业务沿S1光纤传到B网元，在此B网元执行环回功能，将S1光纤上的网元A到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和D穿通（其它网元执行穿通功能）传到网元C，由于C站只从主纤S1上提取主用业务，所以在网元C处P1光纤上的业务要环回到S1上 16v二纤单向复用段环的最大业务容量v由于环上的业务是11保护的v所以，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的最大业务容量在正常时为2STM-N（包括了额外业务），发生保护倒换时为1STM-N。17各种自愈环的比较各种自愈环的比较项目项目二纤单向二纤单向通道环通道环二纤双向二纤双向通道环通道环四纤双向四纤双向复用段环复用段环二纤双向二纤双向复用段环复用段环节点数节点数KKKK业务容量业务容量11K0.5K基本容量单位基本容量单位VC12/3/4 VC12/3/4VC4VC4APSAPS无无有有端到端保护端到端保护有有无无保护时间保护时间50ms50ms30-200ms 30-200ms18保护时间 保护时间是衡量自愈网性能的一个重要指标端到端的保护 复用段保护环工作在线路等级，其保护倒换是基于线路故障的等级，而非整个端到端连接全路由的性能积累，因此只能按一段一段地实现链路保护，而不可能有端到端的保护能力。19v通道保护环较为适合业务容量要求低而且大部分业务量汇集在一个节点的通信业务，如用户接入网。v对于局间通信部分，由于各个节点间均有较大业务量，而且节点需要较大的业务量分插能力，此时采用具有较大业务容量的双向复用段保护环较为适合。当业务量集中在某个节点（例如枢纽局）时，则通道保护环比较适合，否则复用段保护环更为适用。202、子网连接保护、子网连接保护（1）、子网连接概述 在网络结构日趋复杂的情况下，子网连接保护（SNCP）是唯一的可适用种网络拓扑结构且倒换速度快的业务保护方式。LO/HO SNCP是通道层保护，可用于不同的网络结构中：网状网及环网等。21SNCP采用采用11保护方式。业务在工作和保护子网连接上同传送，当工作子网保护方式。业务在工作和保护子网连接上同传送，当工作子网连接失效或性能劣化到某一规定的水平时，在子网连接接收端根据优选准则选连接失效或性能劣化到某一规定的水平时，在子网连接接收端根据优选准则选择保护子网连接上的信号。倒换时一般采取单端切的方式，因而不需要协议择保护子网连接上的信号。倒换时一般采取单端切的方式，因而不需要协议22v保护倒换的原理：主机软件根据监测结果通知交叉单元重新配置交叉矩阵数据，由交叉单元实现保护功能。v可保护信号级别：VC4/VC3/VC12v保护倒换的时间：对于大量的SNCP业务，可采用分组的方式来解决，即将网络中同源同宿同路由的业务在检测时作为一个整体，称为一个组，系统在检测到其中的某一业务（称为关键业务）产生倒换条件后，整个组的业务同时倒换。23（2）、SNCP的应用v在以前通道保护的基础上，SNCP增加了对以下几种网络拓扑形式的支持，可实现对业务的保护。环、链间业务：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上。网元C和网元D互通业务，如果A-B段光缆断，链上业务传输中断。如果A-C段光缆断，通过环的保护功能，网元C和网元D的业务不会中断。24v相切环间业务：相切环间业务：vA,B,C结点组成结点组成SDH环一，环一，C,D,E结结点组成点组成SDH环二。环一、环二为环二。环一、环二为SNCP（MSP）环。结点）环。结点A与与D有业务。有业务。v在下列某一种情况发生时，可对业务进在下列某一种情况发生时，可对业务进行保护。行保护。v（a）A-B-C间断纤；间断纤；v（b）A-C间断纤；间断纤；v（c）C-E-D间断纤；间断纤；v（d）C-D间断纤；间断纤；v（e）a（或（或b)与与c（或（或d)同时发生；同时发生；25v环形子网的支路跨接环形子网的支路跨接v两个STM-16环通过A、B两网元之间的支路通道连接在一起。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两网元间的低速支路传输，存在一个低速支路的速率瓶颈问题和安全保障问题 ADMADMADMADMADMADMADMADMSTM-1/4STM-16STM-16AB26v跨接环间业务：vA,B,C,D结点组成SDH环一，E,F,G,H结点组成SDH环二，两环通过DE,CF链连接。环一或环二为SNCP或BI-MSP保护，结点A与G有业务。v采用G.842建议的保护方式27相交环间业务vA,B,C,D结点组成SDH环一，C,D,E,F结点组成SDH环二。环一或环二为SNCP或BI-MSP保护。结点A与F有业务。v在下列某一种情况发生时，可对业务进行保护。v（a）A-B-C间断纤；v（b）A-D-C间断纤；v（c）D-E-F间断纤；v（d）D-C-F间断纤；v（e）a（或b)与c（或d)同时发生；v（f）C或D站掉电；28v网孔形网络vA,B,C,D结点组成SDH环一，D,E,F,C结点组成一个半环。环一为SNCP。结点A与F有业务。v在D（或C）点，可将DE（或CF）视为链v在下列某一种情况发生时，可对业务进行保护。v（a）A-B-C间断纤；v（b）A-D-C间断纤；v（c）D-E-F间断纤；v（d）C-F间断纤；v（e）C或D站掉电；29四、四、SDH网络的整体层次结构网络的整体层次结构 v我国的SDH网络结构分为四个层面长途一级干线网 二级干线网 中继网 用户接入网 306、SDH网同步网同步 v网同步是数字网所特有的问题，实现网同步的目的是使网中各种节点的时钟频率和相位都限制在预先确定的容差范围内，避免或减少由于数字传输系统中信息比特的溢出和取空，导致数字环的滑动损伤，并使数字交换机中产生 的滑动限制在一定的范围内以保证通信质量。31v一、网同步的基本方式v（1）同步方式v解决数字网同步有多种方法，但目前应用较多的有两种方法：伪同步、主从同步和相互同步方式。v主从同步v主从同步是指网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该主局（即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准），并且逐级下控，直到网络中的末端网元终端局。32我国数字同步网采用分级的主从同步方式33v主从同步方法：v上一级网元的定时信号通过一定的路由-同步链路或附在线路信号上从线路传输到下一级网元。该级网元提取此时钟信号，通过本身的锁相振荡器跟踪锁定此时钟，并产生以此时钟为基准的本网元所用的本地时钟信号，同时通过同步链路或通过传输线路（即将时钟信息附在线路信号中传输）向下级网元传输，供其跟踪、锁定。34v主从同步方式的优点：v网络稳定性较好，组网灵活，适于树形结构和星形结构，控制简单，网络的抗滑动性较好。v主从同步方式的缺点：v对基准主时钟和传输链路的故障较敏感，一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。v解决方法：基准主时钟应采用多重备份以提高可靠性。35v为了增加主从同步系统的可靠性，可在网内设一个副时钟，采用等级主从控制方式。两个时钟均采用铯时钟，在正常时主时钟起网络定时基准作用，副时钟亦以主时钟的时钟为基准。当主时钟发生故障时，改由副时钟给网络提供定时基准，当主时钟恢复后，再切换回由主时钟提供网络基准定时。v中国电信采用的同步方式是分级主从同步方式，其中主时钟在北京，副时钟在武汉。36vITU-T将时钟分为四类：基准主时钟，满足G.811规范。精度达110-11 转接局从时钟，满足G.812-T规范。精度达510-9 端局从时钟，满足G.812-L规范。精度达110-7 SDH网元时钟，满足G.813 规范。精度达4.610-637v相互同步方式 这种方式在网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，最后都调整到一个稳定的、统一的系统时钟频率上，从而实现全网的同步工作。全网时钟频率为各交换节点时钟频率的加权平均值，由于各个时钟频率的变化可以相互抵消，因此全网时钟频率的稳定性比网内各交换节点时钟的稳定性更高。这种同步方式对同步分配链路的失效不甚敏感，适用于网孔形结构。但是，其网络稳定性不如主从同步方式，系统稳态频率不确定且易受外界因素影响。38相互同步方式39v外基准注入 v外基准注入方式主要是在网络上的重要节点起时钟备份的作用，避免当网络重要结点主时钟基准丢失，而本身内置时钟的质量又不够高，以至大范围影响网元正常工作的情况。v外基准注入方法一般是利用GPS，在网元重要节点局安装GPS接收机，提供高精度定时，形成地区级基准时钟（LPR），该地区其它的下级网元在主时钟基准丢失后仍采用主从同步方式跟踪这个GPS提供的基准时钟。40v二、主从同步网中从时钟的工作模式 v正常工作模式跟踪锁定模式 v保持模式 v自由振荡模式 41v在正常工作模式下，传到相应局的各类时钟的性能主要取决于同步传输链路的性能和定时提取电路的性能。在网元工作于保持模式或自由运行模式时，网元所使用的各类时钟的性能，主要取决于产生各类时钟的时钟源的性能（时钟源位于不同的网元节点处），因此高级别的时钟须采用高性能的时钟源 42v三、SDH的引入对网同步的要求 vSDH网的引入对网的同步提出了更高的要求。当网络工作在正常模式时，各网元同步于一个基准时钟，网元节点时钟间只存在相位差而不会出现频率差，因此只会出现偶然的指针调整事件（网同步时，指针调整极少发生）。v当某网元节点丢失同步基准时钟而进入保持模式或自由振荡模式时，该网元节点本地时钟与网络时钟将会出现频率差，而导致指针连续调整，这时网络业务的正常传输仍能维持。43v四、SDH网同步结构（1）局内应用 局内同步分配通常采用逻辑上的星形拓扑，所有网络单元时钟都直接从本局内最高质量的时钟(BITS)获取定时。由于TU指针调整引起的相位变化会影响时钟的定时性能，因而通常不提倡采用在 SDH TU内传送的一次群信号C 2.048Mbit/s作为局间同步分配，而直接采用高比特率的STM-N信号传送同步信息44（2）局间同步 一般采用类树形拓扑，使SDH网内的所有节点都能同步。低等级的时钟只能接收更高等级或同一等级时钟的定时，这样可以避免形成定时信号的环路，造成同步的不稳定。45v五、SDH网的同步方式（1）SDH网同步原则网同步原则同步时钟传送链不应形成环路同步时钟传送链不应形成环路 尽量减少定时传递链路的长度，避免由于尽量减少定时传递链路的长度，避免由于链路太长影响传输的时钟信号的质量链路太长影响传输的时钟信号的质量 从站时钟要从高一级设备或至少由同一级从站时钟要从高一级设备或至少由同一级设备获得基准设备获得基准 应从分散路由获得主、备用时钟基准。以应从分散路由获得主、备用时钟基准。以免当主用时钟传递链路中断后，导致时钟免当主用时钟传递链路中断后，导致时钟基准丢失基准丢失 选择可用性高和性能好的传输系统来传递选择可用性高和性能好的传输系统来传递时钟基准时钟基准 23146ADBCBits1Bits247（2）SDH网元时钟源的种类网元时钟源的种类v线路时钟源线路时钟源从从STM-N线路信号中提取同步时钟。线路信号中提取同步时钟。v支路时钟源支路时钟源从从PDH支路信号中提取同步时钟。支路信号中提取同步时钟。v内置时钟源内置时钟源从设备的内部自由振荡中提取。从设备的内部自由振荡中提取。v外部时钟源外部时钟源如如Bits时钟。时钟。48（3）同步网定时基准传输链路）同步网定时基准传输链路v节点时钟之间经N个SDH网络单元互连，最长的基准传输链路所包含的符合G.812建议的从时钟数不超过K个，由于同步链路数的增加，同步分配过程的噪声和温度变化所引起的漂移都会使定时基准信号的质量逐渐恶化，一般取K=10，N=20。49（）同步分配网的可靠性v为了提高同步网的可靠性，通常要求所有节点时钟都至少可以从两条同步路径获取定时。v当所选定的定时基准丢失后，SDH设备应能自动地倒换至另一定时基准输入。v当所有输入定时基准都丢失时可利用时钟的保持模式在一段有限的时间内维持足够的定时精度不致使业务受损。50六、六、S1字节和SDH网络时钟保护倒换原理NE1NE6NE5NE4NE3NE2BITSBITS网络示意图复用段中的S1字节，用来传递时钟源的质量信息BITS时钟信号通过网元1和网元4的外时钟接入口接入。这两个外接BITS时钟，互为主备，满足G.812本地时钟基准源质量要求 S1（b5-b8S1字节SDH同步质量等级描述00000 x00同步质量不可知（现有同步网）00010 x01预留00100 x02G.811时钟信号00110 x03预留01000 x04G.812转接局时钟信号01010 x04预留01100 x06预留01110 x07预留10000 x08G.812本地局时钟信号10010 x09预留10100 x0A预留10110 x0B同步设备定时源（同步设备定时源（SETS）信号）信号11000 x0C预留11010 x0D预留11100 x0E预留11110 x0F不应用作同步不应用作同步WE51v为避免由于一条时钟同步路径的中断，导致整个同步网的失步，要求同步时钟具有自动保护倒换功能。也就是说，当一个网元所跟踪的某路同步时钟基准源发生丢失的时候，要求它能自动地倒换到另一路时钟基准源上。而此路时钟基准源，可能与网元先前跟踪的时钟基准源是同一个时钟源，也可能是另一个质量稍差的时钟源。52网元同步源时钟源级别NE1外部时钟源外部时钟源、西向时钟源、东向时钟源、内置时钟源NE2西向时钟源西向时钟源、东向时钟源、内置时钟源NE3西向时钟源西向时钟源、东向时钟源、内置时钟源NE4西向时钟源西向时钟源、东向时钟源、外部时钟源、内置时钟源NE5东向时钟源东向时钟源、西向时钟源、内置时钟源NE6东向时钟源东向时钟源、西向时钟源、内置时钟源网元的时钟配置网元的时钟配置NE1NE6NE5NE4NE3NE2BITSBITS网络示意图53v当网元2和网元3间的光纤发生中断时，网元3检测到西向同步时钟源丢失，由于网元3不能使用东向的时钟源作为本站的同步源，而只能使用本板的内置时钟源作为时钟基准源，并通过S1字节将这一信息传递给网元4，即网元3传给网元4 的S1字节为0X0B，表示“同步设备定时源（SETS）时钟信号”。网元4接收到这一信息后，发现所跟踪的同步源质量降低了（原来为“G.812本地局时钟”，即S1字节为0X08），不满足所设定的同步源质量阈值的要求。则网元4需要重新选取符合质量要求的时钟基准源。NE1NE6NE5NE4NE3NE2BITSBITS网络示意图54v由于网元4中配置东向时钟源的级别比外接BITS时钟源的级别高，所以网元4最终选取东向时钟源作为本站的同步源。网元4跟踪的同步源由西向倒换到东向后，网元3东向的时钟源变为可用。显然，此时网元3可用的时钟源中，东向时钟源的质量满足质量阈值的要求，且级别也是最高的，因此网元3将选取东向时钟源作为本站的同步源。NE1NE6NE5NE4NE3NE2BITSBITS网络示意图