作者：北京清華大學電子工程系微波與數(shù)字通信國家重點實驗室（１０００８４）宋浩宇 金德鵬 曾烈光 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

摘要：研究了在ｓｄｈ光傳輸系統(tǒng)中如何使用清華大學自主開發(fā)的ｓｄｈ高階芯片ｍｘｈ０１５５－２實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)絡(luò)自愈（ｓｈｒ）的問題；給出了兩種切實可行的方案：通道保護倒換自愈和復(fù)用段保護倒換自愈，并且給出了各自的電路結(jié)構(gòu)并比較分析了各自的優(yōu)缺點；提出了一種利用ａｐｓ字節(jié)的復(fù)用段保護倒換協(xié)議。 關(guān)鍵詞：同步數(shù)字系列 自愈環(huán) 自動保護倒換

在ｓｄｈ通信傳輸系統(tǒng)的工程應(yīng)用中，通常都要組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。環(huán)網(wǎng)絡(luò)是一系列的封閉節(jié)點集，其中每一節(jié)點都與通信設(shè)備相連。ｓｄｈ組成環(huán)網(wǎng)絡(luò)可以通過富余的帶寬或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來自動恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時的業(yè)務(wù)，所以這種環(huán)網(wǎng)絡(luò)也稱為自愈環(huán)（ｓｈｒ）。環(huán)中使用的復(fù)用設(shè)備是ａｄｍ，它用來分插本地信道或者轉(zhuǎn)接通過的信道。實現(xiàn)自愈功能的常用方法是再增加一條與工作環(huán)并行的通信環(huán)路。根據(jù)環(huán)上的業(yè)務(wù)流向來劃分，可分為單向自愈環(huán)和雙向自愈環(huán)；根據(jù)保護的對象來劃分，又可分為通道保護倒換自愈環(huán)和復(fù)用段保護倒換自愈環(huán)。在ｓｄｈ建議中，通過ｓｄｈ幀結(jié)構(gòu)中的復(fù)用段開銷ｋ１和ｋ２字節(jié)的通信協(xié)議來實現(xiàn)控制復(fù)用段自動保護倒換的信令，因此ｋ１和ｋ２也被稱為ａｐｓ字節(jié)，在復(fù)用段保護倒換中具有特殊的重要的意義。

清華大學開發(fā)的ｓｄｈ高階專用集成電路ｍｘｈｏ１５５－２實現(xiàn)了從ｖｃ－４總線到ｓｔｍ－１的映射以及從ｓｔｍ－１到ｖｃ－４的去映射功能，具有完善的再生段開銷、復(fù)用段開銷和高階通道開銷處理，并安排了豐富的片內(nèi)環(huán)回功能。該芯片可用于ｓｄｈ光傳輸系統(tǒng)中，實現(xiàn)自愈環(huán)。具體可以有兩種方案，一種是通道保護倒換自愈環(huán)，另一種是單向復(fù)用段保護倒換自愈環(huán)。下面分別介紹其原理、自愈過程。最后分析其性能，包括業(yè)務(wù)容量和經(jīng)濟效益。

１ 通道保護倒換自愈環(huán)

通道保護倒換環(huán)是一種最簡單的自愈結(jié)構(gòu)，不需要任何保護倒換協(xié)議。這種保護采用“并發(fā)選收”的方式，即業(yè)務(wù)同時上載到兩個方向的光纖上傳輸。接收時則根據(jù)一定的判據(jù)選擇質(zhì)量較好的一路下載。這種方案配合清華大學開發(fā)的另一塊ｓｄｈ芯片ｍｘｌｏ２１ｅ１－１使用，甚至不需要在片外切換。

２ 復(fù)用段保護倒換自愈環(huán)

這里的復(fù)用段保護倒換自愈環(huán)指的是二纖單向環(huán)，也是應(yīng)用最為廣泛的一種環(huán)結(jié)構(gòu)。對于這種自愈環(huán)結(jié)構(gòu)，目前ｉｔｕ－ｔ還沒有明確的建議標準。我們根據(jù)現(xiàn)有的建議，提出了一種使用ｋ１、ｋ２字節(jié)完成的復(fù)用段保護倒換協(xié)議，可以實現(xiàn)環(huán)路自愈功能。

ｍｘｈｏ１５５－２用于這種系統(tǒng)中，一種較為簡便的電路結(jié)構(gòu)如圖１所示。圖中ａ、ｂ表示兩片ｍｘｈｏ１５５－２。倒換位置選擇在上下ｖｃ－４總線處，倒換實際上主要表現(xiàn)為上下ｖｃ－４總線的選擇。當然，復(fù)用段的倒換不僅只是ｖｃ－４，還包括段開銷。根據(jù)需要，實時通道ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｄｃｃ１和ｄｃｃ２都可以在片外進行倒換。至于其他需要倒換的開銷字節(jié)，可由軟件控制，通過單片機讀寫不同的芯片來實現(xiàn)。

正常工作時，假設(shè)ａ片為工作芯片，ｂ片為保護芯片。則東向來的光纖和去往西向的光纖為工作光纖，另外一對光纖為保護光纖。保護光纖平時處于空閑狀態(tài)，即沒有凈荷需要接收和發(fā)送，所以只在線路上傳送一個空的ｓｄｈ基本幀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點的ｂ芯片可簡單地工作于再生中繼環(huán)回狀態(tài)，并可用于向上游節(jié)點回送或者接收下游節(jié)點回送的有關(guān)信息，如遠端誤碼塊指示ｍ１字節(jié)等。下面用圖２來說明網(wǎng)絡(luò)自愈的過程。

該自愈環(huán)共有四個節(jié)點，分別標記為節(jié)點１、節(jié)點２、節(jié)點３和節(jié)點４，并順序分配節(jié)點ｉｄ二進制數(shù)０００１、００１０、００１１和０１００。每個節(jié)點都被配置為ａｄｍ，即從上游節(jié)點碼流中下載一個ｖｃ－４，并往下游