1.7 SDH保护和组网
1.7.1 SDH保护方式 SDH的丰富、快速的保护机制使网络的安全性得到了很高的保障,我们听到过“类SDH保护”这样的词,这说明SDH保护机制在网络演进的过程中是经过市场考验的,甚至作为衡量其他技术安全性的标杆。
从保护的层面来说,SDH保护分为单板级保护和网络级保护。
单板保护是指通过单板的冗余配置,在一块板故障的时候,另一块可以继续工作,不影响业务处理。一般情况SDH设备的电源板、交叉主控板都配置2块互为备份,这种保护一般称之为1+1备份。
下图可以看出,SDH设备的电源、交叉、时钟板都分别有2个槽位。 汇聚层以上的SDH设备业务单板一般支持1块备用单板为N块主用单板提供备份的功能,N块业务单板中的1块损坏时,业务可以自动切换到备用板件上处理,这种保护一般称之为1:N保护。
网络保护是指当两点间的链路或节点设备故障时,业务可以通过其他路径倒换传送,保证业务不会中断。任何网络保护的前提是要有至少2条光缆路径可以到达目的地,也就是我们通常说的物理成环。
SDH网络保护方式主要有两大类:通道保护和复用段保护。
通道保护是最简单快速的保护方式,通道保护的原理概括为“并发优收”四个字,保护的颗粒是以通道(VC)为基础,就是说某个E1出现了问题,可以这个E1为单位单独进行倒换,不影响其他业务。
通道保护的具体过程是这样的:发送端将主用和备用信号从东西向同时发送,接收端接收主用信号,主用信号中断或劣化时,收端根据信号质量决定是否切换。如下图所示,A和C之间的业务都通过B、D两个方向同时发送,正常情况接收端接收红色线条的主用业务,当红色线条路由中断时,接收端自动切换到绿色的备用通道上去。 通道保护分为单向和双向,A-C和C-A的主用业务分别走不同的路径称为单向,A-C和C-A的主用业务走同一个路径(都经过D点)的是双向。双向通道保护不常用,其实原理上单向和双向并没有大的区别,下面附上双向通道保护的图,大家感受一下。 对于一个STM-N的环路来说,使用通道保护,系统的容量就是STM-N,因为对于每一个通道,除主用业务占用的路径外,其余的路径全部用于业务保护倒换,比如中心局到A站配置一个VC4的业务,那这个VC4通道剩下的A-B-C-中心局的段落全部用作保护通道,其他业务不能占用,如下图所示: 复用段保护是利用段开销的K1和K2(b1-b5)字节实现的保护方式,复用段保护是以VC4为单位进行倒换,只能用于STM-4以上的网络。保护原理复杂一些,需要进行双端倒换和启用APS保护协议,所以保护时间要比通道保护稍微慢一些(≤50毫秒)。 复用段保护分为二纤单向、二纤双向、四纤双向,下面重点对常用的二纤双向复用段保护进行介绍。
首先将STM-N的一半预留为备用通道,以STM-16环路为例,容量共16个VC4,则将1-8#VC4用作传送业务,其余9-16#VC4留作备用。当线路发生中断时,设备检测到故障触发APS协议,在故障点两端的设备内部进行倒换,将中断的业务倒换到反向的9-16#VC4中传送。 复用段保护的优势在于理论容量大于通道保护,二纤双向复用段保护的理论容量=M/2*STM-N,其中M为节点数。这个容量怎么计算来的呢?
首先复用段环由于要预留一半通道,所以可用的通道数量为1/2*STM-N。 然后剩余的1/2的工作通道可以传送任意两点之间的业务,在极端情况下任意相邻节点之间均有业务需求,这种情况下M个站点组成的环路的一个通道就可以传送M条业务,因此STM-N环路就可以达到M/2*STM-N的容量。如下图,一个4节点的STM-4复用段环最大可以传送2*STM-4的业务(8条VC4)。 实际情况容量都不会达到这么理想,所以这个容量称为理论容量。在环路业务为集中型业务的时候,复用段环的容量与通道环容量是相同的,在分散型业务的情况下复用段环的容量大于通道环。
什么是分散型和集中型业务?分散型业务就像公交车,乘客在每一个站上上下下,也就是A到B、B到C、C到D、D到A都有业务;集中型业务就像机场大巴,大家从不同站点上车,但目的地只有一个—机场,也就是A到B、A到C、A到D有业务,B、C、D三点间没有业务需求。
一般来讲,接入层的业务通常为集中型业务,业务往往都集中于核心/汇聚节点,这种情况下两种保护容量相同,通道保护的倒换时间较短,所以在接入层一般选用通道保护。
核心汇聚层的业务通常为分散型业务,各节点都可能承担某个业务网的核心节点功能,业务流向比接入层复杂一些,这种情况下复用段保护的容量优势比较突出,所以核心汇聚层一般选用复用段保护。
1.7.2 SDH组网 传送网组网结构主要有3种:环状、链状、网状,实际上传送网从20世纪80年代发展至今近30年的时间,组网结构上没有太大变化,无论SDH、DWDM、分组传送网组网结构一直以环状或环带链结构为主,而网状结构由于对光缆线路要求较高,且需要使用控制层面进行业务调度,应用较少。
SDH大约从1996年左右开始在我国规模商用,当时由于无线网络的站点较少,传送网的规模也相应较小,SDH发展初期网络结构是这样的: 这个时期的无线网络还在2G阶段,每个基站的带宽需求为1个E1,一个155M的环路按照30%的带宽预留,只考虑无线业务大约可以带40个基站,足够满足业务需求,所以早期的网络以155M为主。
随着无线网络的发展,无线基站逐步增多,SDH网络也渐渐壮大起来。 随着无线GSM 1800M基站的建设和大客户专线业务的接入,承载在SDH网络上的业务也逐渐多元化,单站的带宽需求逐步从1个E1发展到2-4个E1甚至更多。
此时,SDH网络面临了两个问题,一是环路容量不足的问题,二是环路越来越多导致中心局的光口和入局光缆越来越多,中心局的压力很大。面临这两个问题如何去解决呢?首先,问题一的解决方法有如下几种: 方法一:环路升级。将容量不足的环路升级为622M,容量提升为原来的4倍,且不额外占用光纤,但是环上每个节点都要扩容622M光板,投资较大。
方法二:拆环。将环路拆分为2个环路,容量增加1倍。按照具体实施方法可以分为跳点拆环和中间拆环,但是跳点拆环需要额外占用一对纤芯,中间拆环也需要具备光缆路由。拆环后各站点仍是2个光方向,所以只需要在中心局增加光板,投资较低。 方法三:增加汇聚层,也就是我们经常说的分层建设。
在站点中选择业务量较大且相互位置较分散的站点升级为汇聚点,设备升级为622M,汇聚点组成622M汇聚环路,其余站点根据光缆路由下挂在汇聚点下作为接入环。这种方法需要额外占用纤芯,需要给中心局和汇聚点新增光板,投资较低,系统容量是原来的4倍。
分层建设有如下几个优点: 1、 能够解决上面说的问题2,能够缓解中心局压力,中心局只与汇聚节点成环,接入点均下挂至汇聚点之下,和中心局不直接相连; 2、 投资较小,网络容量提升大(4倍); 3、 按照汇聚点的分布,对接入点进行分区汇聚,避免接入层环路过大导致大量迂回路由,可减少光缆资源消耗; 4、 后期扩容灵活,后期可针对容量不足的接入环单独升级改造,不需整环升级,影响面较小。
实际上传送网的分层建设的思路在生活中比比皆是,上到国家小到公司均采用这种层层管理的方式,国家的行政区域划分为省、市、县、乡镇、行政村的分层结构,道路按照层面也分为国道、省道、县道几级,以道路为例,如果不分层建设道路,省、市、县、乡镇、村都修一条路到北京,北京的交通肯定不堪重负,省、市、县的车流量都在同一条道路上跑,如果道路拥堵就要整条道路拓宽改造或新建,那也是巨大的工程。分层建设的话,北京只通过高速、国道与一些省相连,省内各市通过省道相连,这样某个省道路拥堵就不会影响其他省的交通状况。
传送网形成了分层的结构之后,网络架构就相对稳定了,接下来传送网的建设只是根据无线业务分布区域调整或新建汇聚环路,根据无线新建站点配套建设接入层环路,对容量不足的汇聚和接入环路进行升级,发展到今基本就是下面图这个样子(本图为示意图,末端支链未体现): 关于SDH的网络优化这部分内容可以重点了解一下,因为这些方法带有普遍性,无论传送网技术发展到什么程度,这些方法都是适用的。 |