1、線性復用段保護(LMSP)
就像是給網絡業務傳輸準備的一個 “保險”。在 SDH 和 MSTP 網絡里,業務信號要通過一段一段的路(復用段)來傳輸,LMSP 就是為了保證這些路出問題的時候,業務還能正常走。
復用段的理解:可以把復用段想象成兩個相鄰的網絡設備之間的 “管道”,這個管道包括光纖和設備上連接光纖的接口這些東西。比如說,從你家附近的一個網絡小盒子(復用器)的一個光纖接口,到下一個小盒子的光纖接口之間的部分,就是一個復用段。
工作模式
1 + 1 保護模式
工作原理:就像有兩條一模一樣的路,在發送端,業務信號同時在這兩條路上跑。接收端呢,眼睛一直盯著這兩條路,但平時只看主路(工作復用段)上的信號。要是主路出問題了,就像主路塌方了,接收端馬上就看另一條路(保護復用段)上的信號。
特點:這種方式的好處是反應超級快,業務幾乎感覺不到中斷就切換過去了。不過,它有個小缺點,就是要占用雙倍的 “道路空間”(帶寬),因為兩條路都在傳一樣的業務信號。
1 : N 保護模式(N > 1)
工作原理:這就好比有 N 條正常的路(工作復用段)和 1 條備用的路(保護復用段)。正常情況下,備用的路要么空著,要么走一些不太重要的 “車”(低優先級業務)。一旦 N 條正常路里有一條壞了,比如出現交通事故了,業務就從壞的路轉到備用路上走。
特點:這種模式比較節省資源,不用給每條正常路都配一條備用路,帶寬利用更高效。但是,它切換的速度沒有 1 + 1 模式快,因為得先看看是哪條正常路壞了,才能把業務轉過去。
保護倒換觸發條件
信號丟失(LOS):這是最容易理解的一種情況。就像你在接收端等信號,結果光纖斷了,就像電線被剪斷一樣,光信號沒了,就好像你等的包裹丟了,這時候就會觸發保護切換。比如在外面的光纖被施工的人不小心挖斷了,接收端發現信號沒了,就會啟動保護機制。
信號劣化(SD):信號質量變差也會觸發保護。想象一下,光纖用的時間長了,就像老電線一樣,信號在里面跑的時候就會越來越不清楚,就像你聽廣播,信號不好有雜音一樣。當信號差到一定程度,比如錯誤的信號太多了,超過了規定的范圍,就會觸發保護切換。
復用段開銷(MS - OH)字節告警:在網絡里,信號就像包裹,包裹上有一些標簽(復用段開銷字節),這些標簽是用來管理包裹運輸的。如果標簽出現問題,就像標簽寫錯了或者有奇怪的信息,網絡就覺得這個包裹的運輸可能有問題,就會觸發保護切換。
應用場景
長途骨干傳輸網絡:在長途的通信線路上,就像在城市和城市之間的通信高速公路,LMSP 很有用。因為長途線路很長,光纖很容易出問題,用 LMSP 就能讓業務在光纖壞了的時候也能很快恢復,就像高速公路上有個車道壞了,車可以很快換到另一個車道繼續走。比如通信運營商的跨地區網絡,用 LMSP 就能保證打電話、上網這些業務不受光纖故障的影響。
城域網核心層和匯聚層:在城市的網絡里,城域網的核心部分和把各個小區域的網絡收集起來的匯聚部分很重要。LMSP 可以保護連接這些重要部分之間的 “管道”。就像在城市里,連接幾個數據中心(核心層)和收集區域網絡的節點(匯聚層)之間的管道要是壞了,用 LMSP 就能很快恢復通信,避免城市里大部分人都用不了網絡。
2、環形復用段保護(RMSP)
是一種用于 SDH(同步數字體系)和 MSTP(多業務傳送平臺)網絡中的保護機制。它是基于環形網絡拓撲結構來保護復用段內的業務,就像一個保護圈,確保在環網中的某個鏈路或節點出現故障時,業務能在環內通過備用路徑快速恢復傳輸。
環形網絡拓撲理解:想象一下,網絡中的設備通過光纖連接形成一個封閉的環形,就像小朋友們手拉手圍成一個圈。在這個環形網絡里,信號可以沿著環的順時針或逆時針方向傳輸。
二纖單向環形復用段保護
工作方式:在這種模式下,環形網絡中有兩根光纖,我們把它們叫做 S1(工作光纖)和 P1(保護光纖)。業務信號在工作光纖 S1 上沿著一個方向(比如順時針)傳輸。同時,保護光纖 P1 用于傳輸保護信號,它的傳輸方向與工作光纖相反(逆時針)。當工作光纖 S1 上的某一段鏈路出現故障,比如光纖被切斷或者某個設備接口出問題,那么在故障點下游的節點就會自動切換到保護光纖 P1 上接收信號。就好像在一個環形的公路上,正常情況下車輛(業務信號)都在順時針方向的內側車道(工作光纖)行駛,外側車道(保護光纖)是備用的。一旦內側車道某個地方堵住了,車輛就可以從外側車道反向行駛來繞過堵塞點。
二纖單向復用段倒換環如圖 所示 它由兩根光纖構成,即主用光纖 S1 和備用光纖 P 1, 采用的是 1 : 1 保護方式一一主用光纖上傳送主用業務,備用光纖是空閑的。下面以網元 A、C 間的業務傳送為例來說明其工作原理。
( 1) 正常工作情況下。如圖 ( a) 所示,當信息在網元 A 插入時 ,主用信息被送至主用光纖 S1 上,經過網元 B 到達網元 C , 網元 C 從 S1 上提取主用信息。當信息在網元 C 插入時,被送 至 S1 上的主用信息經過網元 D 到達網元 A, 網元 A 從S1 上提取主用信息。
( 2 ) 當 BC 間的光纖同時出現斷纖 故障時。如圖 ( b) 所示,BC 間出現斷纖時,故障端點的兩個網元將自動產生環回功能。例如,當信息在 網元 A 插入時, 首先將主用信息從網元 A 送至 S1 上 ,到達故障端點站 B 處再回環至 P1 上,經過網元 A、D 到達網元 C, 由于網元 C 只 接收來自主用光纖 S1 上的主用信息,所以這時 P1 上的主用信息在網元 C( 故障端點站)處環回至 S1 上 ,從而網元 C 可以從 S1上提取主用信息。當信息在網元 C 插人時,主用信息通過主用光纖S1 經過網元 D 到達網元 A, 即與正常時沒有差別。由此可見,通過這種環回倒換功能,故障段的業務可以被恢復,不中斷業務的傳送,而當故障排除后,又可以啟動倒換開關,恢復正常工作狀態,從而完成網絡自愈功能。
二纖雙向復用段倒換環在雙纖上采用時分復用的原理將一個時隙一分為二分 別傳送業務信號和保護信號,即每根光纖的前半個時隙用于傳送主用信息,后半個 時隙用于傳送備用(額外)信息
(1 ) 正常工作情況下。如圖 ( a) 所示,當信息從網元 A 插入時,其主用信息放于S1/ P2 光纖上的S1 時隙(前半個時隙),備用信息放于 S1/ P2 光纖上的 P1 時隙(后半個時隙,)經過網元 B 到達網元 C, 網元 C 從 S1/ P2 光纖上的分別提取主用信息和備用信息。而當信息從網元 C 插入時,其主用信息放于 S2/ P1 光纖上的 S2 時隙,備用信息 放 P1 時隙,仍經過網元B 到達網元 A, 網元 A 從 S2/ P1 光纖上分別提取相應的信息。
( 2) 當 BC 間的光纖同時出現斷纖故障時。如圖 ( b ) 所示,BC 間 出現斷纖時,故障端點的兩個網元將自動產生 環回功能。當信息從網元 A 插入時,放于S1 / P2 光纖上S1 時隙的主用信息到達故障端點站 B 處被自動環回至 S2/ P1 光纖上的 P1 時隙上,此時 P1 時隙上的備用信息被清除。然后經過網元 A、D 到達網元C 再執行環回功能,即將S2/ P1 光纖上的 P1 時隙上的主用信息環回到S1 / P2 光纖上的 S1 時隙,網元 C 提取該時隙的信息。而當信息從網元 C 插入時,放千 S2/ P1 光纖上S2 時隙的主用信息首先由網元C 環回到 S1 / P2 光纖上的 P2 時隙上,此時P2 時隙上的備用信息被清除。然后經過網元 D、A 到達網元 B 再 執行 環回功能,即將 S1/ P2 光纖上的 P2 時隙上的主用信息環回到 S2/ P1 光纖上 S2 時隙,網元 A提取該時隙的信息,從而完成環網在線路故障時的自愈。
四纖雙向復用段倒換環如圖 所示,它用光纖 S1、S2 來傳送主用業務 ,備用光纖P1 、P2 均空閑,P 1 、P 2 光纖分別在S1、S2 故障時保護其上的業務。
(1 ) 在正常工作情況下。如圖 ( a ) 所示,當信息從網元 A 插入時,沿主用光纖 S1 傳送,經過網元 B 到達網元 C, 網元C 從 S1 提取相應的信息。當信息從網元C 插入時,則沿主用光纖 S2 傳送,經過網元 B 到達網元 A, 網元 A 將 S2 上信息作為接收信息。
(2 ) 當 BC 間的光纖同時出現斷纖故障時。如圖( b) 所示,BC 間出現斷纖時,故障端點的兩個網元將自動產生環回功能。當信息從網元 A 插入時,沿 S1 傳輸到達網元 B, 網元 B 執行環回功能使信息由 S1 轉向 P1 上,經過網元 A 、D 到達網元 C, 網元C 再執行環回功能使信息重回 S1 上,網元 C 提取相應信息,完成 A 到C 的信息傳送。當信息從網元 C 插入時,通過網元 C 的環回功能,信息 由 S2 轉向P2, 經過網元 D、A 到達網元 B , 網元 B 執行環回功能,使信息重沿 S2 到達網元 A , 網元 A 提取相應信息,完成 C 到 A 的信息傳送。通過這種環回作用,實現了網絡的自愈。
需要說明的是,僅當網元或四根光纖全部出現故障時才需要利用這種環回方式進行保護,而當設備或單根光纖故障時,用的是傳統的復用段保護段方式進行保護。此外,考慮到采用四根光纖,故這種自愈環建設成本較高。