線路倒換

線路倒換是指把互為備用的兩條線路之一條傳送的信號轉移到另一條的過程或技術。

線路倒換是通過恢復整個OC-n容量的所用工作通道作為一個單一保護操作的方式來工作的。值得注意的是，當環正常工作時，保護容量是空閒的，且必須是空閒的。在故障情況下，工作業務被倒換到跨距段間的保護光纖上。“線路”中的所有通道都按這種方式倒換，這就是首先稱其為線路倒換的原因所在。 ^[1] 

線路倒換是2或4纖雙向環的特點。因為線路倒換可工作在SONET的線路層，所以線路倒換比通道倒換更有效而聞名。 ^[1] 

由於URSR中的帶寬利用率低下，人們引入了雙向線路倒換環（BLSR，在SDH中稱作複用段共享保護環或者MS SPRING）。 ^[2]  雙向線路倒換環（BLSR）採用一對光纖來連接相鄰節點。一根光纖用於工作信道（傳送用户業務），另一根光纖則用於保護信道。許多系統可能會採用更多光纖（如多於兩根），典型配置就是一對用於傳送用户業務，而另一對用於保護。 ^[3] 

這種網絡配置提供一種具有自愈能力的閉環結構，能在光纜和節點失效的情況下恢復業務。如右圖1所示，工作信道上的用户業務沿環網的一個方向傳送，而保護信道上的業務則以相反方向傳送。這種方法也就是所謂的BLSR 1:1 跨段保護倒換：每一個工作信道都提供一個保護信道。 ^[3] 

在這種配置下，用户業務可能源於和終結於同一個BLSR環網，也可能傳送到其他環網的相鄰節點。每個DS-1、DS-3或STS-1支路信號沿着環網的一個方向傳送，而含有相同信息的信號則在保護光纖上沿相反方向傳送。宿端的一個通道選擇器對兩根光纖執行在線監測。如果節點失效或者光纖切斷，通道選擇器就自動倒換到保護信道上。通道選擇器可以檢測到收發方向上的信號劣化和通道故障事件：

（1）通道告警指示信息（AIS）；

（2）通道指針丟失（LOP）；

（3）信號劣化（SD）；

（4）通道層BIP誤碼超過告警門限。 ^[3] 

圖2 二纖雙向線路倒換環(3張)

圖2中圖一為一個2F-BLSR，即二纖雙向線路倒換環，其中每條光纖上的時隙被分別用於工作業務和保護業務。圖中2F-BLSR有一半帶寬被留作保護之用，節點A和節點B之間以及節點A與節點D之間各有一條連接它們都沒有預先分配的保護連接。 ^[2] 

圖2中圖二為2F-BLSR中的保護機制。圖中，節點C和節點D之間的鏈路出現了故障，從而中斷了節點A和節點D之間的連接。於是，節點C和節點D都將業務轉移到環上其它的路徑進行傳輸，以避免業務受到影響，這些業務包括了保護通道中承載的先前來自於故障鏈路中的業務。節點A和節點B則默許保護通道業務進行貫穿傳輸。這就是為什麼2F-BLSR和4F-BLSR處理故障十分迅速的原因之一，即在環保護過程中，僅有兩個節點需要進行倒換操作。這和更加常規的Mesh保護技術相比的確是一個優勢。 ^[2] 

圖2中圖三為另一種故障情況。經過和圖二相比過後，可以發現NE A到NE C之間的鏈路以及NE B到NE D之間的鏈路上相同的保護通道在二次故障中都被使用到了。這就是BLSR的帶寬利用率比UPSR高的原因。因此，SDH中將BLSR稱為共享保護環。 ^[2] 

圖2中從圖一到圖三中，仔細觀察那條從節點A到節點D且中間經過節點C的連接，可以發現其在每條鏈路中使用使用的時隙均相同。該約束條件減少了在進行環倒換時所必需的掌握的換上的信息數量。然而，這也可能會加劇帶寬碎片問題。一個折中的辦法就是允許環中的節點能夠進行時隙的交換，即如果需要，每個節點都能夠將連接映射到不同的通道中。 ^[2] 

圖3 4F-BLSR(3張)

4F-BLSR，即四纖雙向線路倒換環。當2F-BLSR中的容量不足時，可以使用4F-BLSR。4F-BLSR中的每條鏈路都含有兩根專門用於承載工作業務的光纖，同時也含有兩根專門用於承載保護業務的光纖。圖3中圖一所示為一個UPSR升級而來的4F-BLSR。在2F-BLSR中，有一半的帶寬被留作保護之用。然而，由於4F-BLSR中的工作和保護光纖鏈路同時存在於環中節點間的各個區間段上，這就使得4F-BLSR比2F-BLSR要多一個優勢，即能夠提供基於區段的1:1保護，而不是環保護。 ^[2] 

如圖3中圖二所示，當單個區段上的工作光纖斷裂時，4F-BLSR協議會對其進行相應的處理。圖中，節點C和節點D之間的工作光纖對發生了障礙，由於節點間的保護光纖對仍然能夠正常工作，4F-BLSR協議採用了一個類似於雙向1:1線性環境中的簡單區段倒換來恢復工作線路。在人們研究的所有保護結構中，4纖BLSR的可靠性在理論上是最高的，且它的帶寬利用率和1:1保護以及2F-BLSR相當。 ^[2] 

如果區段倒換無法解決故障問題，則特意採用圖3中圖三所示的環倒換保護機制。因此，可以得出4F-BLSR實際上可以提供兩種類型的保護：

（1）區段保護（1:1），環上同時可以有多個保護實例運行；

（2）環保護，換上同時只能有一個保護實例運行。 ^[2] 

2F-BLSR和4F-BLSR支持三種級別的業務：

（1）被保護業務，即“普通的”環業務；

（2）額外業務，其會使用尚未被保護的保護通道，且會受到搶佔的制約；

（3）非搶佔無保護業務（NUT）。

其中NUT是在故障情況下不會被恢復的業務。然而該業務也不會被其它業務所搶佔。NUT可以節省帶寬，所以其既可以在工作時隙中承載，也可以在保護時隙中承載。另外，當位於SONET STS-Nc（SDH VC-3/4）之上的傳送協議層在操作中擁有它們自己的保護機制且避免了各層間保護機制的交互時，NUT還是一種容易進行操作的業務。NUT使得環境操作變得複雜。因此，必須在環上發佈與NUT連接有關的信息。 ^[2] 

圖4 BLSR操作(3張)

已經介紹了2F-BLSR比UPSR好的方面，以及4F-BLSR比2F-BLSR好的方面。帶寬利用率的提高以及4F-BLSR中靈活性的增加所付出的代價是複雜度的明顯增加。實際上，由於複雜和標準不完善的原因，不同廠商生產的2/4F-BLSR設備基本上都不能實現互通。 ^[2] 

針對BLSR操作的概要介紹。環（2/4F-BLSR）所需要關注的最基本信息就是環中節點的連通性。為了使K1/K2字節的保護協議，環中節點的數量被限制為16個。環中的每個節點都必須編碼，除了號碼必須限制在0~15之內，編號時，節點的號碼可以任意選擇。環圖給出了環上所有節點的順序。圖4中圖一為環圖{A,B,D,C}。換上除了需要分佈有關NUT的信息之外，為了防止某些類型的故障發生時業務發生錯連，環上還需要分佈激活狀態的連接信息。環中用來防止錯連的方法稱為壓制。並沒有相應的標準來規定環圖和環中的連接信息該如何分佈，因為這是由管理系統來處理的。 ^[2] 

BLSR中的每個節點可以是以下3個主要狀態之一：空閒、倒換或者穿通。已經知道BLSR處理故障時能夠如此迅速的原因之一是因為在任何保護操作中僅有兩個節點受到影響，其餘節點既可以是空閒（當環中其他地方發生區段倒換的情況下）狀態也可以是穿通狀態（當環中其他地方發生倒換的情況下）。 ^[2] 

圖4中圖二和圖三列出了K1/K2字節的用法，圖一中的橋接請求編碼按照優先級進行排序。另外，圖中還説明了這些編碼是源自內部還是源自外部。這裏需要注意的是，源宿節點在K1/K2字節中指定。 ^[2] 

對於周長等於或小於1200km（750英里）的環，線路倒換系統應能在50ms以內（為比較，人眼閃爍一次為100ms）恢復服務和倒換方向。 ^[1] 

在電視與電話無線電系統中考慮。其系統類型包括單線路倒換系統和多線路倒換系統。在多線路和單線路倒換系統之間有很多類似的考慮。對於單線路倒換系統，保護和被保護波道的預先選定，可以使特定的系統配置較少遭到可惡的損壞。然而，多線路倒換系統的設計和設備可靠性的改進已經達到這樣的程度，使得單線路倒換的優點，很難勝過多線路倒換的經濟性及其它優點。設備的故障所採用的配置方式具有不同的效應。在多線路倒換場合，倒換週期的“動作時間”可以調節。單線路倒換系統的效應，決定於採用的類型：單線路倒換或單線路合併 ^[4]  。