《SDH原理》第五章 SDH网络结构和网络保护机理

SDH原理 第五章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 第5章SDH网络结构和网络保护机理 51基本的网络拓扑结构 52链网和自愈环 521链形网 11345 522环网一一自愈环. 53复杂网络的拓扑结构及特点 54SDH网络的整体层次结构 5.5PDH向SDH过渡的策略 小结 习题 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 51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 乡网 链形 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

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........................................................................................1 5.1 基本的网络拓扑结构.....................................................................................................1 5.2 链网和自愈环...............................................................................................................3 5.2.1 链形网 ...............................................................................................................4 5.2.2 环网——自愈环..................................................................................................5 5.3 复杂网络的拓扑结构及特点......................................................................................... 16 5.4 SDH网络的整体层次结构............................................................................................. 20 5.5 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 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

SDH原理 第五章SDH网络结构和网络保护机理 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 TM HADMHADMh TM (b)星形 TM DXCIADM TM TM (c)树形 ADMA-LADM ADMh ADM (d)环形 ADM ADM ADM (e)网孔形 DXCIAI DXCIAD DXCIADM DXCIADM 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 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 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 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 52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 C 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 业务方向 路由 双向 不形网双向通道环 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 单向 单向复用段环 分离路由 单向

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 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 单向 单向复用段环 分离路由 单向

SDH原理 第五章SDH网络结构和网络保护机理 521链形网 典型的链形网如图53所示 STM-N TM ADM ADM TM 支路业务 支路业务 支路业务 支路业务 Y X XX 付时 时时 时时 隙隙 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STMN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53中A_B、B—C、C一D以及A D之间通有业务,这时可将AB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BC的业务占用BC光缆 段的Ⅹ时隙(第3VC4的第48VC12),将C一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STMN(因系统的速率级别为 STMN),则网络的业务容量为STMN。 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、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STMN的所有时隙

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 M ADM ADM T M A B C D STM-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。 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

SDH原理 第五章SDH网络结构和网络保护机理 若链网有M个网元,此时网上的业务最大容量为(M-1)×STMN,M-1为 光缆段数。 常见的链网有二纤链—一不提供业务的保护功能(不提供自愈功能):四纤 链一—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 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b5b8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 522环网—一自愈环 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(|TUT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 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 m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,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

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 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。  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，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