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摘 要 SDH自愈环保护是使现代大容量光纤网络具有很高生存性的手段之一。自愈环分通道保护环和复用段保护环。本文描述了自愈环的结构及保护机理，同时对SDH技术发展等作了分析，以供工程中参考。
关键词 SDH自愈环保护 通道保护环 复用段保护环
中图分类号：TN91 文献标识码：A
数字同步网是通信网的三只支撑网之一，是通信网的重要组成部分，它是保证网络定时性能的关键。随着光线通信技术和网络的发展，PHD遇到了许多困难。在技术发展的推动下，美国提出了同步光纤网（SONET）。1988年，ITU-T参照SONET的概念，提出了被称为同步数字系列（SDH）的规范建议。SDH解决了PHD存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量使用。当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，鉴于目前通信网络组网模式的复杂性、多样性，通信网络的安全性和生存性也越来越显示出其重要的地位。自愈环的概念由此而生，SDH自愈环保护就是提高安全性和生存性的手段之一。
1 SDH自愈环结构分析
SDH自愈环结构可以划分为两大类，即通道保护环和复用段保护环。对于通道保护环，业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否按离开环的个别通道信号质量的优劣来决定，通常利用简单的通道告警指示AIS信号来决定是否应进行倒换。而对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否按每一对节点间的复用段信号质量的优劣而定。两者的重要区别：前者往往使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用；后者往往使用公用保护，即正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。
按照进入环的支路信号与由该支路信号分路节点返回的支路信号方向是否相同来区分，可以将自愈环分为单向环和双向环。单向环中所有业务信号按同一方向在环中传输，而双向环中，进入环的支路信号按一个方向传输，由该支路信号分路的节点返回的信号按相反方向传输。按照一对节点间所用光纤的最小数量来区分，还可以划分为二纤环和四纤环。
2自愈环结构及保护机理
2.1两纤单向复用段保护环
图1两纤单向复用段保护所示，S表示业务光纤，P表示保护光纤，支路信号从S1光纤插入，P1光纤一般空闲。各节点中高速线路上都有一个保护倒换开关。B、C间光纤断后，B节点开关倒换，S1上的AC线路信号经P1沿相反方向传到C节点，经C节点倒换开关再从P1光纤回到S1光纤落地分路。
2.2四纤双向复用段保护环
图2中，两根业务光纤S1、S2构成双向业务通路，两根保护光纤P1、P2构成双向保护通路。从节点A进入环以C节点为目的地的信号沿S1按顺时针方向传输，从C节点到A节点的信号沿S2按逆时针方向传输。P1、P2一般是空闲的。四纤双向复用段保护环存在着两种保护方式：段保护方式和环保护方式。如果两节点间发生同时影响业务通路和保护通路的故障，如四纤同时被切断或节点故障，用环保护，即：当B、C节点间光缆被切断后，B、C两节点执行倒换，S1与P1沟通，S2和P2沟通，AC业务由S1转到P1光纤上传输CA业务由S2转到P2光纤传输。当故障只影响到业务通路的时候，如发送、接收设备故障或只是业务光纤被切断时，应采用段保护方式，类似于1+1保护系统，即：当B、C节点间业务光纤被切断后，A、C节点进行倒换，A节点将S1、P2光纤沟通，C节点将S2与P1沟通，S1信号由P2传，S2信号由P1传。环保护要占用整个保护通路，因此环倒换开关与段倒换开关不能同时启动，段倒换开关的优先级应较高。
2.3两纤双向复用段保护环
在上面提到的四纤环中，S1、P2上信号的传输方向相同，S2、P1上信号的传输方向相同，在两纤双向复用段保护环中，将S1、P2上的信号合为一根光纤来传输，S2和P1上的信号也合为一根光纤传输，都各占一半时隙。S1/P2光纤上业务时隙携带的信号由S2/P1光纤上保护时隙来保护，S2/P1上的业务信号由S1/P2上的保护时隙执行保护。在这里一条光纤上既传业务信号又传保护信号，当光缆或节点发生故障时，总是同时影响工作通路和保护通路，所以不能应用段保护方式。图3两纤双向复用段保护
2.4两纤单向通道保护环
图4两纤单向通道保护，所有业务信号都沿顺时针方向在S1光纤上传输，同时在保护光纤上沿逆时针方向传输着同样的备份信号，如B、C间光纤断，S1上的业务信号丢失，则接收节点处开关倒换，接收从P1上相反方向传来的备份信号。两纤单向通道保护环实际上是单端操作的1+1保护倒换系统。
另外还有两纤双向通道保护环。两纤双向通道保护，两纤双向通道保护环中其1+1方式与单向保护环基本相同，只是返回信号沿相反方向返回，主要优点是在无保护环或将同样ADM设备应用于线性场合下具有通道再利用功能，使总业务量增加。
3 SDH技术发展展望
3.1 SDH网络管理发展
SDH是由软件控制的复杂系统和网络，大量借鉴了计算机科学的最新研究成果，例如采用了面向对象的软件设计方法，UNIX操作系统，最新的关系数据库结构等。一个考虑周全、技术先进的灵活网管系统是SDH网技术成败的关键。因而一旦硬件系统研制成功后，大量的后续工作将集中在软件开发上。由于SDH技术处于发展阶段，ITU-T关于SDH网络级管理的建议还处于完善的过程中；在网管系统的横向兼容性方面，即多厂家能力，目前还处于研究开发阶段，需要与生产厂家配合进行软件版本升级，从而日臻完善。
3.2 SDH应用传输媒介扩展
在大多数情况下，传输网的媒介都是以光纤为主、无线为辅，在无线通信方面微波是一种重要的通信手段。SDH微波传输系统与现有的PDH微波系统兼容采用于PDH140Mb/s系统原有的频道间隔，即30MHz与40MHz两种，但需要传送的比特率更高。目前商用系统的速率是155Mb/S和2€？55Mb/s，正在研究622Mb/s系统，除微波外今后卫星通信也要向SDH过渡，以有建议将DXC功能安装在卫星上，今后还可能实现星上交换与星上处理。
在SDH自愈环保护方式中，通道保护和复用段共享保护的保护结构和原理各不相同，各有优缺点，在工程设计中，应综合考虑业务量的分布形式、不同业务种类要求的保护倒换时间、业务量的保护范围以及其成本和容量的关系对于分散业务，通道保护成本最高；对于集中业务，四纤双向复用段保护环的成本最高等因素来选择最适合的保护方式。SDH发展不仅成功地延长了SDH的技术寿命，而且提供了一个融合的简化的网络边缘，可以更灵活有效地支持分组数据业务，增强业务拓展能力，保护已有投资，降低网络成本和投资风险，有助于实现从电路交换网向分组网过渡和最终向融合网向发展。SDH在电力系统和局域网中将会得到大量的应用。
4结论
随着通信技术的飞速发展，SDH技术作为一门新学科应用至今，现已日趋成熟，如何降低成本，提高网络的灵活性和可靠性是光纤接入网网络建设的关键。对于节点数较多，首先建环形保护结构的地区，应采用单向通道倒换环，以减少通道分配的复杂程度。大容量光纤接入网采用STM-1和STM-4自愈环，小容量的光纤接入网采用改进的PDH自愈环。在实际应用中不断完善现有网络，加快信息高速公路的建设，为进一步拓展宽带综合业务，打下坚实可靠的基础。
参考文献
[1] 刘帅.SDH网络的优化与改造探究[J].中国科技信息，2013（20）.
[2] 雷治国，王玲.SDH自愈环特点分析及应用[J].长沙大学学报，2010（05）.
[3] 王海.传输网技术的研究与发展方向[J].科技情报开发与经济，2010（25）.
[4] 徐姝雯，郑艳艳.复用段保护与通道保护的应用[J].才智，2010（22）.
关键词 SDH自愈环保护 通道保护环 复用段保护环
中图分类号：TN91 文献标识码：A
数字同步网是通信网的三只支撑网之一，是通信网的重要组成部分，它是保证网络定时性能的关键。随着光线通信技术和网络的发展，PHD遇到了许多困难。在技术发展的推动下，美国提出了同步光纤网（SONET）。1988年，ITU-T参照SONET的概念，提出了被称为同步数字系列（SDH）的规范建议。SDH解决了PHD存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量使用。当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，鉴于目前通信网络组网模式的复杂性、多样性，通信网络的安全性和生存性也越来越显示出其重要的地位。自愈环的概念由此而生，SDH自愈环保护就是提高安全性和生存性的手段之一。
1 SDH自愈环结构分析
SDH自愈环结构可以划分为两大类，即通道保护环和复用段保护环。对于通道保护环，业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否按离开环的个别通道信号质量的优劣来决定，通常利用简单的通道告警指示AIS信号来决定是否应进行倒换。而对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否按每一对节点间的复用段信号质量的优劣而定。两者的重要区别：前者往往使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用；后者往往使用公用保护，即正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。
按照进入环的支路信号与由该支路信号分路节点返回的支路信号方向是否相同来区分，可以将自愈环分为单向环和双向环。单向环中所有业务信号按同一方向在环中传输，而双向环中，进入环的支路信号按一个方向传输，由该支路信号分路的节点返回的信号按相反方向传输。按照一对节点间所用光纤的最小数量来区分，还可以划分为二纤环和四纤环。
2自愈环结构及保护机理
2.1两纤单向复用段保护环
图1两纤单向复用段保护所示，S表示业务光纤，P表示保护光纤，支路信号从S1光纤插入，P1光纤一般空闲。各节点中高速线路上都有一个保护倒换开关。B、C间光纤断后，B节点开关倒换，S1上的AC线路信号经P1沿相反方向传到C节点，经C节点倒换开关再从P1光纤回到S1光纤落地分路。
2.2四纤双向复用段保护环
图2中，两根业务光纤S1、S2构成双向业务通路，两根保护光纤P1、P2构成双向保护通路。从节点A进入环以C节点为目的地的信号沿S1按顺时针方向传输，从C节点到A节点的信号沿S2按逆时针方向传输。P1、P2一般是空闲的。四纤双向复用段保护环存在着两种保护方式：段保护方式和环保护方式。如果两节点间发生同时影响业务通路和保护通路的故障，如四纤同时被切断或节点故障，用环保护，即：当B、C节点间光缆被切断后，B、C两节点执行倒换，S1与P1沟通，S2和P2沟通，AC业务由S1转到P1光纤上传输CA业务由S2转到P2光纤传输。当故障只影响到业务通路的时候，如发送、接收设备故障或只是业务光纤被切断时，应采用段保护方式，类似于1+1保护系统，即：当B、C节点间业务光纤被切断后，A、C节点进行倒换，A节点将S1、P2光纤沟通，C节点将S2与P1沟通，S1信号由P2传，S2信号由P1传。环保护要占用整个保护通路，因此环倒换开关与段倒换开关不能同时启动，段倒换开关的优先级应较高。
2.3两纤双向复用段保护环
在上面提到的四纤环中，S1、P2上信号的传输方向相同，S2、P1上信号的传输方向相同，在两纤双向复用段保护环中，将S1、P2上的信号合为一根光纤来传输，S2和P1上的信号也合为一根光纤传输，都各占一半时隙。S1/P2光纤上业务时隙携带的信号由S2/P1光纤上保护时隙来保护，S2/P1上的业务信号由S1/P2上的保护时隙执行保护。在这里一条光纤上既传业务信号又传保护信号，当光缆或节点发生故障时，总是同时影响工作通路和保护通路，所以不能应用段保护方式。图3两纤双向复用段保护
2.4两纤单向通道保护环
图4两纤单向通道保护，所有业务信号都沿顺时针方向在S1光纤上传输，同时在保护光纤上沿逆时针方向传输着同样的备份信号，如B、C间光纤断，S1上的业务信号丢失，则接收节点处开关倒换，接收从P1上相反方向传来的备份信号。两纤单向通道保护环实际上是单端操作的1+1保护倒换系统。
另外还有两纤双向通道保护环。两纤双向通道保护，两纤双向通道保护环中其1+1方式与单向保护环基本相同，只是返回信号沿相反方向返回，主要优点是在无保护环或将同样ADM设备应用于线性场合下具有通道再利用功能，使总业务量增加。
3 SDH技术发展展望
3.1 SDH网络管理发展
SDH是由软件控制的复杂系统和网络，大量借鉴了计算机科学的最新研究成果，例如采用了面向对象的软件设计方法，UNIX操作系统，最新的关系数据库结构等。一个考虑周全、技术先进的灵活网管系统是SDH网技术成败的关键。因而一旦硬件系统研制成功后，大量的后续工作将集中在软件开发上。由于SDH技术处于发展阶段，ITU-T关于SDH网络级管理的建议还处于完善的过程中；在网管系统的横向兼容性方面，即多厂家能力，目前还处于研究开发阶段，需要与生产厂家配合进行软件版本升级，从而日臻完善。
3.2 SDH应用传输媒介扩展
在大多数情况下，传输网的媒介都是以光纤为主、无线为辅，在无线通信方面微波是一种重要的通信手段。SDH微波传输系统与现有的PDH微波系统兼容采用于PDH140Mb/s系统原有的频道间隔，即30MHz与40MHz两种，但需要传送的比特率更高。目前商用系统的速率是155Mb/S和2€？55Mb/s，正在研究622Mb/s系统，除微波外今后卫星通信也要向SDH过渡，以有建议将DXC功能安装在卫星上，今后还可能实现星上交换与星上处理。
在SDH自愈环保护方式中，通道保护和复用段共享保护的保护结构和原理各不相同，各有优缺点，在工程设计中，应综合考虑业务量的分布形式、不同业务种类要求的保护倒换时间、业务量的保护范围以及其成本和容量的关系对于分散业务，通道保护成本最高；对于集中业务，四纤双向复用段保护环的成本最高等因素来选择最适合的保护方式。SDH发展不仅成功地延长了SDH的技术寿命，而且提供了一个融合的简化的网络边缘，可以更灵活有效地支持分组数据业务，增强业务拓展能力，保护已有投资，降低网络成本和投资风险，有助于实现从电路交换网向分组网过渡和最终向融合网向发展。SDH在电力系统和局域网中将会得到大量的应用。
4结论
随着通信技术的飞速发展，SDH技术作为一门新学科应用至今，现已日趋成熟，如何降低成本，提高网络的灵活性和可靠性是光纤接入网网络建设的关键。对于节点数较多，首先建环形保护结构的地区，应采用单向通道倒换环，以减少通道分配的复杂程度。大容量光纤接入网采用STM-1和STM-4自愈环，小容量的光纤接入网采用改进的PDH自愈环。在实际应用中不断完善现有网络，加快信息高速公路的建设，为进一步拓展宽带综合业务，打下坚实可靠的基础。
参考文献
[1] 刘帅.SDH网络的优化与改造探究[J].中国科技信息，2013（20）.
[2] 雷治国，王玲.SDH自愈环特点分析及应用[J].长沙大学学报，2010（05）.
[3] 王海.传输网技术的研究与发展方向[J].科技情报开发与经济，2010（25）.
[4] 徐姝雯，郑艳艳.复用段保护与通道保护的应用[J].才智，2010（22）.