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

摘要：研究了在ｓｄｈ光傳輸系統中如何使用清華大學自主開發的ｓｄｈ高階芯片ｍｘｈ０１５５－２實現環網絡自愈（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用段保護倒換自愈，并且給出了各自的電路結構并比較分析了各自的優缺點；提出了一種利用ａｐｓ字節的復用段保護倒換協議。 關鍵詞：同步數字系列 自愈環 自動保護倒換

在ｓｄｈ通信傳輸系統的工程應用中，通常都要組成環形網絡。環網絡是一系列的封閉節點集，其中每一節點都與通信設備相連。ｓｄｈ組成環網絡可以通過富余的帶寬或網絡設備來自動恢復網絡發生故障時的業務，所以這種環網絡也稱為自愈環（ｓｈｒ）。環中使用的復用設備是ａｄｍ，它用來分插本地信道或者轉接通過的信道。實現自愈功能的常用方法是再增加一條與工作環并行的通信環路。根據環上的業務流向來劃分，可分為單向自愈環和雙向自愈環；根據保護的對象來劃分，又可分為通道保護倒換自愈環和復用段保護倒換自愈環。在ｓｄｈ建議中，通過ｓｄｈ幀結構中的復用段開銷ｋ１和ｋ２字節的通信協議來實現控制復用段自動保護倒換的信令，因此ｋ１和ｋ２也被稱為ａｐｓ字節，在復用段保護倒換中具有特殊的重要的意義。

清華大學開發的ｓｄｈ高階專用集成電路ｍｘｈｏ１５５－２實現了從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、復用段開銷和高階通道開銷處理，并安排了豐富的片內環回功能。該芯片可用于ｓｄｈ光傳輸系統中，實現自愈環。具體可以有兩種方案，一種是通道保護倒換自愈環，另一種是單向復用段保護倒換自愈環。下面分別介紹其原理、自愈過程。最后分析其性能，包括業務容量和經濟效益。

１ 通道保護倒換自愈環

通道保護倒換環是一種最簡單的自愈結構，不需要任何保護倒換協議。這種保護采用“并發選收”的方式，即業務同時上載到兩個方向的光纖上傳輸。接收時則根據一定的判據選擇質量較好的一路下載。這種方案配合清華大學開發的另一塊ｓｄｈ芯片ｍｘｌｏ２１ｅ１－１使用，甚至不需要在片外切換。

２ 復用段保護倒換自愈環

這里的復用段保護倒換自愈環指的是二纖單向環，也是應用最為廣泛的一種環結構。對于這種自愈環結構，目前ｉｔｕ－ｔ還沒有明確的建議標準。我們根據現有的建議，提出了一種使用ｋ１、ｋ２字節完成的復用段保護倒換協議，可以實現環路自愈功能。

ｍｘｈｏ１５５－２用于這種系統中，一種較為簡便的電路結構如圖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為上下ｖｃ－４總線的選擇。當然，復用段的倒換不僅只是ｖｃ－４，還包括段開銷。根據需要，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，可由軟件控制，通過單片機讀寫不同的芯片來實現。

正常工作時，假設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，即沒有凈荷需要接收和發送，所以只在線路上傳送一個空的ｓｄｈ基本幀結構。網絡各節點的ｂ芯片可簡單地工作于再生中繼環回狀態，并可用于向上游節點回送或者接收下游節點回送的有關信息，如遠端誤碼塊指示ｍ１字節等。下面用圖２來說明網絡自愈的過程。

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