作者：北京清华大学电子工程系微波与数字通信国家重点实验室（１０００８４）宋浩宇 金德鹏 曾烈光 来源：《电子技术应用》

摘要：研究了在ｓｄｈ光传输系统中如何使用清华大学自主开发的ｓｄｈ高阶芯片ｍｘｈ０１５５－２实现环网络自愈（ｓｈｒ）的问题；给出了两种切实可行的方案：通道保护倒换自愈和复用段保护倒换自愈，并且给出了各自的电路结构并比较分析了各自的优缺点；提出了一种利用ａｐｓ字节的复用段保护倒换协议。 关键词：同步数字系列 自愈环 自动保护倒换

在ｓｄｈ通信传输系统的工程应用中，通常都要组成环形网络。环网络是一系列的封闭节点集，其中每一节点都与通信设备相连。ｓｄｈ组成环网络可以通过富余的带宽或网络设备来自动恢复网络发生故障时的业务，所以这种环网络也称为自愈环（ｓｈｒ）。环中使用的复用设备是ａｄｍ，它用来分插本地信道或者转接通过的信道。实现自愈功能的常用方法是再增加一条与工作环并行的通信环路。根据环上的业务流向来划分，可分为单向自愈环和双向自愈环；根据保护的对象来划分，又可分为通道保护倒换自愈环和复用段保护倒换自愈环。在ｓｄｈ建议中，通过ｓｄｈ帧结构中的复用段开销ｋ１和ｋ２字节的通信协议来实现控制复用段自动保护倒换的信令，因此ｋ１和ｋ２也被称为ａｐｓ字节，在复用段保护倒换中具有特殊的重要的意义。

清华大学开发的ｓｄｈ高阶专用集成电路ｍｘｈｏ１５５－２实现了从ｖｃ－４总线到ｓｔｍ－１的映射以及从ｓｔｍ－１到ｖｃ－４的去映射功能，具有完善的再生段开销、复用段开销和高阶通道开销处理，并安排了丰富的片内环回功能。该芯片可用于ｓｄｈ光传输系统中，实现自愈环。具体可以有两种方案，一种是通道保护倒换自愈环，另一种是单向复用段保护倒换自愈环。下面分别介绍其原理、自愈过程。最后分析其性能，包括业务容量和经济效益。

１ 通道保护倒换自愈环

通道保护倒换环是一种最简单的自愈结构，不需要任何保护倒换协议。这种保护采用“并发选收”的方式，即业务同时上载到两个方向的光纤上传输。接收时则根据一定的判据选择质量较好的一路下载。这种方案配合清华大学开发的另一块ｓｄｈ芯片ｍｘｌｏ２１ｅ１－１使用，甚至不需要在片外切换。

２ 复用段保护倒换自愈环

这里的复用段保护倒换自愈环指的是二纤单向环，也是应用最为广泛的一种环结构。对于这种自愈环结构，目前ｉｔｕ－ｔ还没有明确的建议标准。我们根据现有的建议，提出了一种使用ｋ１、ｋ２字节完成的复用段保护倒换协议，可以实现环路自愈功能。

ｍｘｈｏ１５５－２用于这种系统中，一种较为简便的电路结构如图１所示。图中ａ、ｂ表示两片ｍｘｈｏ１５５－２。倒换位置选择在上下ｖｃ－４总线处，倒换实际上主要表现为上下ｖｃ－４总线的选择。当然，复用段的倒换不仅只是ｖｃ－４，还包括段开销。根据需要，实时通道ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｄｃｃ１和ｄｃｃ２都可以在片外进行倒换。至于其他需要倒换的开销字节，可由软件控制，通过单片机读写不同的芯片来实现。

正常工作时，假设ａ片为工作芯片，ｂ片为保护芯片。则东向来的光纤和去往西向的光纤为工作光纤，另外一对光纤为保护光纤。保护光纤平时处于空闲状态，即没有净荷需要接收和发送，所以只在线路上传送一个空的ｓｄｈ基本帧结构。网络各节点的ｂ芯片可简单地工作于再生中继环回状态，并可用于向上游节点回送或者接收下游节点回送的有关信息，如远端误码块指示ｍ１字节等。下面用图２来说明网络自愈的过程。

该自愈环共有四个节点，分别标记为节点１、节点２、节点３和节点４，并顺序分配节点ｉｄ二进制数０００１、００１０、００１１和０１００。每个节点都被配置为ａｄｍ，即从上游节点码流中下载一个ｖｃ－４，并往下游