SDH的保护策略及其在铁路上的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com ＳＤＨ的保护策略及其在铁路上的应用金立坪　ＳＤＨ的保护策取其在铁路上的应用　武汉４３００６３）　金立坪　（铁道第四勘察设计院通号处【摘要】￣＂ＳＤＨ自愈保护机制进行详细阐述，并说明了保护策略在铁路通信中的实际运用、存在的　问题及解决方法　【关键词】ＳＤＨ自愈保护铁路　中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备自动　１引言　目前，在铁路传输网中，ＳＤＨ技术比较成熟，组　网也非常灵活，可以根据需要组织成线形、星形、树　形、环形、网孔形等各种拓扑结构，但无论哪种拓扑　结构，网络的可靠性都是一个非常关键的问题，而　可靠性在客观上又往往依赖于网络保护的方式。　将主信号转至备用光纤系统传输。它主要用来保　护传输媒介和设备的线路终端接口（例如光／电与　电／光转换部分），而不保护终端ＴＭ或ＡＤＭ节点　的故障。　（１）１＋１线路保护　１＋１保护结构，即每一个工作系统都有一个专　用的保护系统。两个系统互为主备用。工作、保护　ＳＤＨ网络的主要优点之一，是可利用不同的基　本网络结构组合，利用ＳＤＨ的自愈保护机制，使整　两个系统发端永久桥接，收端根据接收信号的质量　优劣决定从工作或保护系统接收信号，所以该保护　结构不允许提供无保护的额外业务通路。　１＋１保护结构分为单端倒换和双端倒换。根据　系统恢复正常后，是否回复到原先的工作状态，１＋１　保护结构采用恢复和非恢复两种方式。　（２）１：Ｎ线路保护　个传输网具有应付网络故障的能力，可提高网络运　行的可靠性。　２　ＳＤＨ网络保护　ＳＤＨ网络主要依靠保护（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）和恢复　１：Ｎ保护结构，即Ｎ个工作系统共享一个保护　系统。工作系统传送正常的业务信号，保护系统可　以传送正常的业务信号，也可以传送额外业务信号　或者是无效信号。但系统一旦发生倒换，保护系统　上传送的信号将会丢失。　（Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）这两种互不相同的作用机制，保证通　信业务在故障情况下可以得到保持。现在ＳＤＨ的　自愈保护机制有如下４类：　路径保护　子网连接保护　（３）二纤单向复用段保护环　这种环形结构中节点在支路信号分插功能前　的线路上都有一保护倒换开关，如图１（ａ）所示。正　常情况下，低速支路信号仅仅从Ｓ１光纤进行分插，　保护光纤Ｐ１是空闲的。　环间双节点互通连接保护　共享光纤虚拟路径护　２．１路径保护　ＳＤＨ线路保护的工作原理是当工作系统传输　铁道勘测与设计　维普资讯 http://www.cqvip.com 瘟勘潮与丽　当ＢＣ节点间光缆被切断后，如图２（ｂ）所示，　当ＢＣ节点间光缆被切断，两根光纤同时被切　断，与光缆切断点相邻的两个节点Ｂ和ｃ的保护倒　两根光纤同时被切断，与切断点相邻的Ｂ节点和ｃ　节点中的倒换开关将Ｓ１／Ｐ２光纤和Ｓ２／Ｐ１光纤沟　通。利用时隙交换技术，可以将Ｓ１／Ｐ２光纤和￥２／　Ｐ１光纤上的业务信号时隙移到另一根光纤上的保　换开关将利用ＡＰＳ协议转向环回功能，如图１（ｂ）　所示。对于ＡＣ间的业务：在Ｂ节点，Ｓ１光纤上的　业务信号（ＡＣ）经倒换开关从Ｐ１光纤返回，沿逆时　针方向经Ａ节点和Ｄ节点乔接后到达Ｃ节点，并　经Ｃ节点倒换开关环回到Ｓ１光纤并落地分路。这　种环回倒换功能可保证在故障状况下仍维持环的　连续性，使低速支路上业务信号不会中断。故障排　除后，倒换开关返回其原来位置。对于ＣＡ间的业　务：由于业务是经过Ｄ点在Ｓ１光纤上进行传输的，　不受断纤的影响，与正常时传输情况相同。　护信号时隙，从而完成保护倒换作用。　（５）四纤双向复用段共享保护环　四纤复用段共享保护环在每个区段（节点间）　需４根光纤，如图３所示。工作和保护是在不同的　光纤里传送。正常情况下，从Ａ—Ｃ节点的低速支　路信号顺时针沿Ｓ１光纤传输；而由Ｃ—Ａ节点的　返回低速支路信号则逆时针沿Ｓ２光纤传回Ａ节　点，保护光纤Ｐ１和Ｐ２是空闲的。　ＣＡ　ＡＣ　（ａ）　图３四纤双向复用段共享保护环示意图　当ＢＣ节点间光缆被切断，利用ＡＰＳ协议，Ｂ　和Ｃ节点中各有两个倒换开关执行环回功能，从而　维持环的连续性。如图３所示。在Ｂ节点，光纤Ｓ１　图１　二纤单向复用段保护环示意图　（４）二纤双向复用段共享保护环　二纤双向复用段保护环工作通道和保护通道的　安排见图２（ａ）。利用时隙交换技术，每条光纤上一　半通路规定载送工作通路（Ｓ），另一半通路载送保护　通路（Ｐ）。在一条光纤上的工作通路（Ｓ），由沿环的　相反方向的另一条光纤上的保护通路　）来保护。　ｃＡ　ＡＣ　和Ｐ１沟通，光纤Ｓ２和Ｐ２沟通。ｃ节点也完成类　似功能。其它节点确保光纤Ｐ１和Ｐ２上传的业务　信号在本节点完成正常的桥接功能。故障排除后，　倒换开关通常返回原来位置。　四纤双向复用段共享保护环具有环倒换（当环　倒换时，受影响区段的业务量由环的长路径的保护　通路来传送）和区段倒换（一种类似于１：１线性ＡＰＳ　的保护机制。当区段倒换时，工作业务量由该失效　区段的保护通路来传送）两种功能。但两者同时发　生时，支持优先级高的。　２．２子网连接保护　（１）子网连接保护概述　（ｂ）　在网络结构日趋复杂的情况下，子网连接保护　（ＳＮＣＰ：Ｓｕｂ．ｎｅｔｗｏｒｋＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）是唯一　段倒换　ＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００７（２）　维普资讯 http://www.cqvip.com ＳＤＨ的保护策略及其在铁路上的应用金立坪　的可适用各种网络拓扑结构且倒换速度快的业务　保护方式。　路信号按上述同样方法送至节点Ａ，即Ｓ１光纤所　携带的ＣＡ信号（信号传输方向与ＡＣ信号一样）为　主用信号在节点Ａ分路。　当ＢＣ节点间光缆被切断时，两根光纤同时　被切断，如图５（ｂ）所示。对于ＡＣ间的业务：在节　点Ｃ，由于从Ｓ１光纤来的ＡＣ信号丢失，倒换开　关将由Ｓ１转向Ｐ１光纤，接收由Ｐ１光纤而来的　ＡＣ信号，从而使ＡＣ间业务信号仍得以维持，不　会丢失。故障排除后，倒换开关恢复至原来位置。　对于ＣＡ间的业务：不受断纤的影响，与正常时传　输情况相同。　由于１＋１的单向倒换保护方式无须使用ＡＰＳ　协议，ＳＮＣＰ一般采用１＋１单向倒换保护方式。　如图４所示，业务在工作和保护子网连接上同时传　送，当工作子网连接失效或性能劣化到某一规定的　水平时，在子网连接的接收端根据优选准则选择保　护子网连接上的信号。被保护的子网还可进一步　由较低等级的子网连接和链路连接级联而成。　图４子网连接保护示意图　ＳＮＣＰ倒换的启动，对于所要讨论的１＋Ｉ单向　倒换保护方式来说，可以由三个方面引起：　￣ｖｃ子网连接关联的一个自动启动指令（信　号失效＜ＳＦ＞或信号劣化＜ＳＤ＞）；　②子网连接过程的一个状态（等待恢复，无请　求）；　｛ａ）　脚　图５二纤单向通道保护环示意图　（３）二纤双向通道保护环　二纤双向通道保护环的１＋１方式与单向保　③一个外部启动的指令（清除、闭锁、强制倒　请求）；　护环基本相同，只是返回信号沿相反方向返回，其　主要优点是在无保护环或将同样ＡＤＭ设备应用于　线性场合，有通道再利用功能，从而使总的分插业　务量增加，另外，该种保护方式可以保证双向业务　的一致路由，这一点对于时延敏感的业务（如视频）　很重要。　（２）二纤单向通道保护环　二纤单向通道保护环采用１＋１保护方式、“首　端桥接，末端倒换”结构。一根光纤用于传业务信　号，称Ｓ光纤；另一根光纤用于保护，称Ｐ光纤。在　两根光纤上传送相同的业务信号，但方向相反；在　接收端根据信号优劣选择从主用或备用光纤上接　收业务信号。　如图５（ａ）所示；在节点Ａ，Ａ—Ｃ的支路信号同　时馈入发送方向光纤Ｓ１和Ｐ１。其中Ｓ１光纤按顺　同时收到两个方向支路信号，按照分路通道信号的　优劣决定选其中一路作为分路信号。正常情况下，　以Ｓ１光纤送来信号为主用信号。同时，Ｃ—Ａ的支　如图６（ａ）所示，在节点Ａ进入环以节点Ｃ为　目的地的支路信号（ＡＣ）传输方式同二纤单向通道　保护环。从Ｃ点插入环以节点Ａ为目的地的支路　信号以ｓ２光纤所携带的ＣＡ信号（信号传输方向　与ＡＣ信号相反）为主用信号经过节点Ｂ在节点Ａ　　时针方向传送，Ｐ１光纤逆时针方向传送。接收端ｃ　分路。民兀　ｌ口ＪＩ１＇．１傲　切　Ｃ。　业务：在节点　纤，接收由Ａ　２００７（２）一　维普资讯 http://www.cqvip.com 磨勘潮　丽　拟光路，从而节省光纤和光接ＩＳＩ板，如图７所示。　节点经Ｓ２光纤而来的ＡＣ信号作为分路信号，从　而使ＡＣ间业务信号仍得以维持，不会丢失。对于　ＣＡ间的业务：在节点Ａ，倒换开关将由Ｓ２光纤转　向ｓ１光纤，接收由ｃ节点经ｓ１光纤而来的ＣＡ信　号作为分路信号，从而使ＣＡ间业务信号仍得以维　持，不会丢失。故障排除后，通常开关返回原来位置。　图７虚拟光纤共享路径保护应用示意图　３铁路通信系统ＳＤＨ保护策略的应用　铁路建设一般采用分线分段分期建设的模式，　ＣＡ　ＡＣ　ＣＡ　ＡＣ　各条铁路或同一条铁路不同区段所采用ＳＤＨ设备　存在生产厂家、设备型号不一致，互通性不好的问　题，不同铁路ＳＤＨ设备间无法通过线路口直接互　联，每一条铁路ＳＤＨ传输系统各自组网。　传输系统采用二层组网方式，上层为中继传输　（ａ）　（ｂ）　图６纤双向通道保护环示意图　２－３环问双节点互通连接保护　环网间的环间互通业务可分为ＳＮＩ（单节点互　通连接）方式和ＤＮＩ（双节点互通连接）方式，对于　层，一般采用ＳＴＭ．４／ＳＴＭ．１６传输设备线型组网，　采用１＋１线路保护方式；下层为区间接入传输层，　采用ＳＴＭ．Ｉ／ＳＴＭ．４线型组网，利用中继传输层提　供ＳＴＭ．１／ＳＴＭ．４的虚拟光路，组成虚拟环网，考虑　到双向业务的一致路由对于时延敏感的业务（如视　频、语音等）很重要，一般采用二纤双向复用段保护　前者，可以采用线路保护的方式对其进行保护，但　这种方式只能对光纤和光发送／接收端口进行保护，　在互通节点失效的情况下无法进行保护。在后一　种方式下，Ｇ．８４２建议对环间业务的保护方式作出　了具体的规定，由于该建议规定了一个环上的两个　互通节点分别在复用段共享环和通道环工作方式　环或者二纤双向通道保护环，保证铁路ＳＤＨ传输　系统可靠的运行。值得注意的是如果中继传输层　已经采用了复用段保护环，则接入层ＳＴＭ一１／ＳＴＭ－４　的虚拟环不能采用二纤双向复用段保护环，因为一　段复用段只能提供一对Ｋ字节，而复用段保护环的　保护又需要依赖Ｋ字节来支持ＡＰＳ协议，因此无　法有两个复用段保护环共存。　下的保护方式，对光纤失效、节点失效均可进行保　护。由于不同厂家设备互通性存在问题，目前该保　护方式在铁路上很少运用，这里不再细说。　２．４共享光纤虚拟路径保护　设备引入逻辑子系统，采用专有的共享光纤虚　拟路径保护技术，可将一根物理光纤等效为多根逻　辑光纤，在一根光纤中可同时支持多种保护方式，　４存在的问题　由于多数既有铁路只在线路的一侧敷设单条　支持上述保护方式在同一光纤上组合，保护级别可　按ＶＣ．１２或ＶＣ．４级别设置，实现业务分类保护和　炅　＿Ｉ：ｒ＇Ｊ１　光缆，一旦光缆发生中断，中继传输层１＋１保护的　个环共享　容量做虚　工作、保护通道都将中断，区间接入层组成的虚拟　环网将在环上发生两处断纤，部分站点的业务将中　在两环ｊ　另一个环的ｊ　＿口铁谱勘　ＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００７（２）　维普资讯 http://www.cqvip.com ＳＤＨ的保护策略及其在铁路上的应用　金立坪　断。新建设的高速铁路通信将在线路两侧分别敷　输系统又是整个铁路通信系统的基础。合理地运　设一条光缆，构成不同物理径路的光纤通道，有效　解决上述问题，对于既有铁路，解决办法仅对调度　通信系统、电力远动、信号ＴＤＣＳ等重要业务所需　２Ｍ通道提供保障，在通信站通过２Ｍ接口与其它　线传输系统跳通，形成不同物理径路的２Ｍ环路。　用ＳＤＨ的自愈保护机制，建立安全可靠的铁路　●　ＳＤＨ传输系统将为中国铁路安全运营提供有力的　保障。　参考文献　［１］韦乐平光同步．数字传输网．北京：人民邮电　５结束语　铁路通信系统是保障铁路运输安全、实现铁路　现代化和信息化的重要基础设施，而铁路ＳＤＨ传　出版社．２００１　［２］杨世平张引发．ＳＤＨ光同步数字传输设备　与工程应用．北京：人民邮电出版社．２００１　收稿日期：２００７．３．６　…‘‘●－．．‘‘‘‘　●●　‘‘●・　‘‘‘●・－．．‘‘‘‘●・・　‘‘‘’●－．．‘‘‘‘‘●，　‘’●●ｔ・　‘’’●・・－．．‘‘‘●・・●　’●‘●。●●…‘●・．●　‘‘●・．　’。’●・・●●…‘●．－．．．．．‘●．＿ｌ¨　‘●．・ｎ‘‘’’‘●・．．．１．．‘●－．．．．．‘●．．　‘‘‘●…　’　‘●－．．‘’‘‘¨‘●　‘‘‘●‘　“‘‘●．　‘‘‘‘●．－．．‘‘‘　●＿●　‘‘●●‘＾．　（上接第３５页）油型的布局方式。加油区的行车道　布置中，转弯半径应放大，更有利于保证超长车、超　宽车等特种车辆加油前后的安全行驶。加油广场同　进、出车道问，作者建议不人为采用绿化带隔断，这　样有利于加油广场与进、出车道合理、有效的使用。　在服务（停车）区设计中，作者提议改变我国过去多　采用加油站区同汽车修理间布置于综合楼同一侧的　方案，其主要是修理厂与加油站进嘴之间距离往往　小于３０ｍ，这在消防方面存在安全隐患。如将其分　布设于综合楼的两侧，则安全可靠。如郑石、厦蓉、　随岳等高速公路服务区在布局设计加油站区大都采　用实施较好的出口加油型方案，并将汽车修理间调　整至综合楼另一侧，同时汽车修理间的修车广场在　平面布置上，划定区域适当增大，效果非常好。　３．３精心比选，展现人文风采　作者强调，建筑为文化之载体，交通建筑同样　需要表达其文化内涵。高速公路的服务区建筑如　何在商业吸引力和地方乡土化形式中达到平衡，体　现出浓郁的现代风格，并以其简洁舒展的动感吸引　旅客和缓解驾乘人员长期旅行的视觉、生理疲劳，　是高速公路服务（停车）区设计的追求目标。比如　郑石高速平顶山服务区设计，设计时采用了流畅的　“Ｓ”形曲线。即是生动的一例。　参考文献　［１］沈金安扁速公路．１９９１，６　［２］辽宁交通厅等．沈大高速公路学术论文选辑．　１９９０，１０　［３］管绍兰．高速公路服务区建设规模．公路．　１９９５，ｌ１　收稿日期：２００７．３．５　铁道勘测与设计　ＲＡＩＬＶＶＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳｌＧＮ　１００７（２）＿