现代通信技术课件第8章传送网技术基础.ppt

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1、第第四四篇篇接入与传送网技术接入与传送网技术第8章 传送网技术基础第9章 光纤通信技术第10章 无线通信技术第11章 综合业务接入技术第8章 传送网技术基础8.1 传送网概述8.1.1 传送与传输所谓传送网，是指在不同地点的各点之间完成转移信息传递功能的一种网络，当然传送网也能传递各种网络控制信息。传送(Transport)与传输(Transmission)不一样，传送是从信息传递的功能过程来描述；而传输是从信息信号通过具体物理媒质传递的物理过程来描述。8.1.2 传送网分层结构8.2 同步数字传送网技术8.2.1 SDH传送网产生背景 以往传送网采用准同步数字体系(PDH:Plesiochr

2、onous Digital Hierarchy)已落后，现采用同步数字体系(SDH:Synchronous Digital Hierarchy)1.PDH的特点与存在的主要问题PDH主要面向话音技术，有两种基础速率(2.048Mbit/s和1.544Mbit/s)(表8.1)。PDH采用的是准同步复接，即每个复接点的时钟与复接进入的时钟有较小的差别。其目的是复接时需要增加一些控制信息比特，从而使复接后的速率略高于复接前的各码流速率之和。PDH话音传输与复接等级8.4484=33.79234.3681.5444=6.1766.312nPDH存在的主要问题是：l面向话音业务：现代通信的趋势是多业务

3、、宽带化、智能化和个人化。l点对点传输连接：缺乏网络拓扑的灵活性，很难实现良好的自愈功能。l传输标准不统一：存在相互独立的两大类标准，互不兼容。l准同步复用方式：基群同步复用，高次群准同步复用，需逐级复用/解复用l接口标准不规范：缺少统一的标准光接口规范，无法实现横向兼容。l系统管理能力弱：有限的网管比特开销。2.SDH的产生美国贝尔通信研究所的科学家们针对社会上出现的非标准化设备的大量滋生蔓延，提出了所谓同步光网络(SONET)的概念和相应的标准，其基本思想是采用一整套分级的标准数字传送结构组成同步网络，可在光纤上传送经适配处理的电信业务。1986年SONET成为美国数字体系的新标准。与此同

4、时，欧洲和日本等国也提出了自己的意见。1988年，国际电报电话咨询委员会CCITT（现改组为ITU-T，即国际电联标准化组织）经充分地讨论协商，接受了SONET的概念，并进行了适当地修改，重新命名为同步数字体系(SDH)。使之不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输的技术体制。SDH和SONET网络节点接口的标准速率3.SDH概念和特点所谓SDH，是指一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。而SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成，在传输媒质上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，它具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。SDH是完全不同于PDH的新

5、一代传输网体制，主要有以下特点：（1）新型的复用映射方式，（2）兼容性好，（3）接口标准统一，（4）网络管理能力强，（5）先进的指针调整技术，（6）独立的虚容器设计，（7）组网与自愈能力强，（8）系列标准规范8.2.2 SDH帧结构与段开销1.帧结构的分区SDH的帧结构是实现SDH网络诸多功能的基础，对它的基本要求是既能满足对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换，也能使支路信号在一帧内的分布是均匀、规则和可控的，以便于接入和取出。SDH技术中采用的帧 结构属于块状帧结构(如 图8.3所示)，并以字节为 基础(每个字节含8 bit)。整个帧结构可分成段 开销,STM-N净负荷和管 理单元指针

6、3个基本区域。（1）段开销区域 所谓段开销（SOH：Section OverHead）是指为保证信息正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，它主要用于网络的运行、管理、维护及指配（OAMP)。段开销可分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）两个部分。如对于STM-1而言，每帧共有576 bit(8 bit/字节x9字节行x8行）可用于段开销，由于帧长定为125s，即每秒传输8000帧，所以共有4.608 Mbit/s用于OAMP(如公务通信、误码监测、自动倒换信息等）。(2)STM-N净负荷区域 所谓信息净负荷(Payload)指的是可真正用于电信业务的比特。另外，在该区域内还存放了

7、少量可用于通道维护管理的通道开销(POH)字节。(3)管理单元指针区域 管理单元指针（AU PTR：Administration Unit Pointer）为一组特定的编码，其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置。8.3.2 8.3.2 同步复用和映射原理同步复用和映射原理1.基本原理SDH的通用复用映射结构，如图8.11所示。它是由一些基本复用映射单元组成、有若干个中间复用步骤的复用结构。具有一定频差的各种支路的业务信号要想复用进STM-N帧，都要经历映射、定位校准和复用3个步骤。2.基本单元n容器(C:Container)：用来装载各种速率业务信号的信息结构，完

8、成码速调整功能。n虚容器(VC:Virtual Container)：用来支持SDH通道层连接的信息结构，SDH中最重要的一种信息结构。包封速率与SDH网络同步。n支路单元(TU:Tributary Unit)：提供低阶通道和高阶通道之间适配功能的信息结构。n支路单元组(TUG)：由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定、确定位置的支路单元组成。实现时可把一些不同大小的TU组合成一个TUG，从而增加传送网络的灵活性。n管理单元(AU:Administrative Unit)：提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构。n管理单元组(AUG)：由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定、确定位置

9、的管理单元组成，1个AUG是由1个AU-4或3个AU-3按字节间插组合而成。n同步传送模块(STM-N)：基本模块STM-1的信号速率为155.520 Mbit/s，更高阶的STM-N模块（N4,16,64,）由N个STM-1信号以同步复用方式构成。3.复用映射结构各种信号复用映射进STM-N帧的过程都要经过映射、定位和复用3个步骤。映射(Mapping)：一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装人相应虚容器的过程。定位(Alignment)：一种当支路单元或管理单元适配到支持层的帧结构时，帧偏移信息随之转移的过程，它依靠TU PTR和AU PTR功能加以实现。复用(Multiplex)：一种

10、将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。8.2.4 SDH网络中的基本网元SDH网络是基于SDH结构所建立的一种新型网络，它与传统的PDH网络相比，具有控制简便、生存性强等突出特点。分插复用器和数字交叉连接设备等都可作为SDH网络的网元而提供组网的灵活性。1分插复用器 分插复用器(ADM：Add/Drop Multiplexer):SDH网络中最具特色，也是应用最为广泛的设备。它利用时隙交换实现宽带管理，即允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互连，并且具有无需分接和终结整体信号，即可将各种G.703规定的接口信号(PDH)或STM-N信号(SDH)

11、接人STM-M（MN）内作任何支路的能力，因此称之为分插复用器。2.数字交叉连接设备 数字交叉连接设备(DXC:Digital Cross Connecter):SDH网络的重要网络单元，是实现传输网有效管理、可靠的网络保护恢复以及自动化配线和监控的重要手段。所谓DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系(G.702)或同步数字体系(G.707)信号端口并可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接和再连接的设备。8.2.5 SDH自愈网原理n自愈的概念：自愈是指通信网络发生故障时，无需人为干预，既可在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已经出了故障。其基本原理

12、就是使网络具备发现故障并能找到替代传送路由的能力，在一定时限内重新建立通信。1.SDH自愈网的特点与分类1)网络保护与网络恢复由网络的生存性提出的网络保护:一般是指利用节点间预先分配的容量实施网络保护，即当一个工作通路发生失效事件时，利用备用设备的倒换动作，使信号通过保护通路仍保持有效。如11保护、m:n保护等。保护倒换的时间很短。网络恢复:一般是指利用节点间可用的任何容量实施网络中业务的恢复，它可大大节省网路资源，同时又能保证所需的网路资源，其实质是在网络中寻找失效路由的替代路由，但具有相对较长的计算时间。2.线路保护倒换的原理与应用l基本原理：当出现故障时，由工作通道倒换到保护通道，使业务

13、得以继续传送。特点：业务恢复时间短(小于50ms)。l应用：线路保护倒换的成本较高，因而主要适用于有稳定大业务量的点到点的应用场合。l11方式采用并发优收，即工作段和保护段在发送端永久地连在一起（桥接），而在接收端根据故障情况择优选择接收性能良好的信号。MSA：复用段适配；MSP：复用段保护；MST：复用段终端；RST：再生段终端；SPI：SDH物理接口l1:N方式保护段(1个)由N个工作段共用，当其中任意一个出现故障时，均可倒至保护段。l双局汇接主要针对汇接节点故障的保护，即将需要保护的业务分成两部分，分别送到2个汇接局进行汇接（主要针对优先级较高的业务）。3.ADM自愈环的原理与应用自愈环

14、（SHR：Self-Healing Ring）：节点间构成环状网拓扑结构以完成自愈功能。ADM自愈环：一般是指采用分插复用器（ADM）作为节点设备组成环型网实现自愈的一种保护方式（见图8.27）。按自愈环结构分类，有通道 保护环和复用段保护环；按光纤数量分类，有二纤环 和四纤环；按接收和发送信号的传输方 向分类，有单向环和双向环。目前常用的4种自愈环结构二纤单向通道保护环（Two-fiber Unidirectional Path Protection Rings）采用2根光纤实现，其中一根用于传业务信号，称W1光纤；另一根用于保护，称P1光纤（见图8.28）。基本原理采用11的保护方式（首端

15、桥接，末端倒换），即利用W1光纤和P1光纤同时携带业务信号并分别沿两个方向传输，但接收端只择优选取其中的一路。二纤双向通道保护环（Two-Fiber Bidirectional Path Protection Rings）仍采用2根光纤，并可分为11和1:1两种方式，其中11方式与单向通道保护环基本相同（并发优收），只是返回信号沿相反方向（双向）而已，其主要优点是可利用相关设备在无保护环或将同样ADM设备应用于线性场合下具有通道再利用的功能，从而增加总的分插业务量。四纤双向复用段共享保护环（Four-fiber MS Shared Protection Rings)在每个区段（节点间）采用2根

16、工作光纤（一发一收，W1和W2）和2根保护光纤（一发一收，P1和P2），其中W1和W2分别沿顺时针和逆时针双向传输业务信号，而P1和P2分别开成对W1和W2的两个反方向的保护环，在每一节点上都有相应的倒换开关作为保护倒换之用。二纤双向复用段共享保护环（Two-Fiber MS Shared Protection Rings）采用了时隙交换(TSI)技术，如图8.31所示。在一根光纤中同时载有工作通路W1和保护通路P2；在另一根光纤中同时载有工作通路W2和保护通路P1。每条光纤上的一半通路规定载送工作通路(W)，另一半通路载送保护通路(P)，在一条光纤的工作通路(S1)，由沿环的相反方向的另一条

17、光纤上的保护通路(P1)来保护；反之亦然。8.3 传送网主要性能指标8.3.1 误码特性差错块涉及的主要性能参数有：(1)误块秒比（ESR），(2)严重误块秒比（SESR），(3)背景误块比（BBER）。8.3.2 抖动特性抖动是数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定现象，它的定义是：数字信号的各有效瞬间对于标准时间位置的偏差。偏差的时间范围称为抖动幅度；偏差的时间间隔对时间的变化率称为抖动频率。8.3.3 可靠性与可用性1.可靠性可靠性（R）是指产品在规定的条件下和时间内，完成规定功能的能力，常用故障率（）来表征，即：2.可用性可用性（A）是指产品在规定的条件下和时间内处于良好工作状态的概率，其

18、表示式为在实际工程中，往往采用下式作为可用性的评价：习 题 1.简述PDH面对现代信息传输所存在的主要问题。2.什么是SDH?简述其主要特点。3.SDH的帧结构由哪几部分组成，各部分的作用是什么？4.目前使用的SDH信号的速率等级是如何规定的？5.SDH中的SOH各字节的功能是什么？6.SDH中的POH各字节的功能是什么？7.SDH复接结构中各复用单元的含义是什么？8.139 264 kbit/s信号是如何映射人STM-N中去的？9.AU-4的指针值是如何规定的，其进行指针调整操作的步骤和规定是什么？10.SDH网络有哪几种拓扑结构，各有什么特点？11.什么是自愈网？12.自愈环常见的有哪几种，各有什么特点，分别适用于什么场合？13.自愈环间的互连通常有哪些方案，各有什么特点？14.什么叫网络保护和网络恢复？15.网络恢复有哪些形式，各有什么特点？16.如何做好SDH的网络规划？17.在SDH光纤环型网中，当出现光纤断裂故障或节点失效时，网络实现自愈的基本原理是什么？18.SDH作为目前传送网的应用主流，其前景如何？谈谈你自己的看法。19.举例说明如何分析和测量误码、抖动和可用性等性能指标。