数字通信原理第5章课件.ppt

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1、第第 5章章 同步数字体系同步数字体系(SDH)SDHSDH第第 5 章章 同步数字体系同步数字体系(SDH)第一节第一节 SDH的基本概念的基本概念 第二节第二节 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构第三节第三节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法第四节第四节 SDH传输网传输网 本节考核知识点与考核要求：本节考核知识点与考核要求：1、传送网的基本概念、传送网的基本概念“识记识记”；3、SDH网络的基本物理拓扑网络的基本物理拓扑“识记识记”；2、SDH的基本网络单元的简单功能的基本网络单元的简单功能“识记识记”；4、自愈网的概念、自愈网的概念“识记识记”；5、几种自愈环的原理、几种自愈环的原

2、理“领会领会”；5.3 同步复用与映射方法同步复用与映射方法 一、传送网的基本概念一、传送网的基本概念 二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑 三、三、SDH的自愈网的自愈网 四、四、SDH的网络结构的网络结构 五、五、SDH的网同步的网同步一、一、传送网的基本概念传送网的基本概念什么是传送网？什么是传送网？所谓传送网就是完成传送功能的手段，传送网也所谓传送网就是完成传送功能的手段，传送网也可以传递各种网络控制信息。可以传递各种网络控制信息。传送和传输有什么不同？传送和传输有什么不同？传送：传送：从信息传递的功能过程来描述。从信息传递的功能过程来描述。传输：传输：从信息信号通过具体物理

3、媒质传输的物理过从信息信号通过具体物理媒质传输的物理过 程来描述。程来描述。一、传送网的基本概念一、传送网的基本概念传送网和传输网有什么不同？传送网和传输网有什么不同？传送网：传送网：主要指逻辑功能意义上的网络，即网络的主要指逻辑功能意义上的网络，即网络的 逻辑功能的集合。逻辑功能的集合。传输网：传输网：具体指实际设备组成的网络。具体指实际设备组成的网络。一、传送网的基本概念一、传送网的基本概念(一一)SDH的基本网络单元的基本网络单元 SDH网是由一些基本网络单元构成的，目前实际网是由一些基本网络单元构成的，目前实际应用的基本网络单元有四种，即终端复用器应用的基本网络单元有四种，即终端复用器

4、(TM)，分，分插复用器插复用器(ADM)、再生中继器、再生中继器(REG)和数字交叉连接和数字交叉连接设备设备(SDXC)，如图，如图5-4-1。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑图图5-4-1 SDH的基本网络单元的基本网络单元二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑1、终端复用器、终端复用器(TM)二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑 终端复用器终端复用器(TM)位于位于SDH网的终端，主要功能为：网的终端，主要功能为：1)在发送端能将各在发送端能将各PDH支路信号复用进支路信号复用进STM-N帧结构，帧结构，在接收端进行分接。在接收端进行分接。2)在发送端能

5、将若干个在发送端能将若干个STM-N信号复用为一个信号复用为一个STM-M(MN)信号，接收端反之。信号，接收端反之。3)TM还具备电还具备电/光（光光（光/电）转换功能。电）转换功能。2、分插复用器、分插复用器(ADM)二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑 分插复用器分插复用器(ADM)位于位于SDH网的沿途，主要功能为：网的沿途，主要功能为：1)ADM具有支路具有支路-群路（上群路（上/下支路）能力。下支路）能力。2)ADM具有群路具有群路-群路的连接能力。群路的连接能力。3)ADM具有数字交叉连接功能。具有数字交叉连接功能。4)ADM用于环形网中。用于环形网中。图图5-4-2

6、采用采用ADM的环形网的环形网二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑3、再生中继器、再生中继器(REG)二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑 再生中继器是光中继器，其作用是将光纤长距离传再生中继器是光中继器，其作用是将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信号后进行放大整形、再定时、再生为规划的电脉冲信号，号后进行放大整形、再定时、再生为规划的电脉冲信号，再调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输，以延再调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输，以延长传输距离。长传输距离。4、数字交叉连接设备、数字交叉连接设

7、备(SDXC)二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑1)基本概念基本概念 SDH网络中的网络中的DXC设备称为设备称为SDXC，它是一种具有，它是一种具有一个或多个一个或多个PDH(G.702)或或SDH(G.707)信号端口并至少信号端口并至少可以对任何端口速率与其他端口速率进行可控连接和再可以对任何端口速率与其他端口速率进行可控连接和再连接的设备。连接的设备。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑4、数字交叉连接设备、数字交叉连接设备(SDXC)2)SDXC的主要功能的主要功能 SDXC设备与相应的网管系统配合，支持以下功能：设备与相应的网管系统配合，支持以下功能：复用功能

8、；业务汇集；业务疏导；复用功能；业务汇集；业务疏导；保护倒换；网络恢复；通道监视；保护倒换；网络恢复；通道监视；测试接入；广播业务。测试接入；广播业务。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑(二二)SDH传送网的基本物理拓扑传送网的基本物理拓扑 网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。网络的效能、可靠性和经济性在很大程度上均与具网络的效能、可靠性和经济性在很大程度上均与具体物理拓扑有关。体物理拓扑有关。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑1、线形

9、、线形定义：定义：将通信网络中的所有节点一一串联，而使首尾将通信网络中的所有节点一一串联，而使首尾 两点开放。两点开放。特点：特点：其间所有点都应具有完成连接的功能，是其间所有点都应具有完成连接的功能，是SDH 早期应用的比较经济的网络拓扑形式。早期应用的比较经济的网络拓扑形式。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑2、星形、星形定义：定义：通信网络中的某一特殊点与其他各点直接相通信网络中的某一特殊点与其他各点直接相 连，而其他各点间不能直接连接。连，而其他各点间不能直接连接。特点：特点：可以将多个光纤终端统一成一个终端，并利于可以将多个光纤终端统一成一个终端，并利于 分配带宽，节约投

10、资和运营成本。但存在着特分配带宽，节约投资和运营成本。但存在着特 殊点的安全保障问题和瓶颈问题。殊点的安全保障问题和瓶颈问题。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑3、树形、树形定义：定义：可以看作是线形拓扑和星形拓扑的结构，即将可以看作是线形拓扑和星形拓扑的结构，即将 通信网络的末端点连接到几个特殊点。通信网络的末端点连接到几个特殊点。特点：特点：可以用于广播式业务，但它不利于提供双向通可以用于广播式业务，但它不利于提供双向通 信业务。同时也存在瓶颈问题和光功率限制问信业务。同时也存在瓶颈问题和光功率限制问 题。题。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑4、环形、环形定义：定

11、义：将线形拓扑的首尾之间再相互连接，从而任何将线形拓扑的首尾之间再相互连接，从而任何 一点都不对外开放。一点都不对外开放。特点：特点：具有很强的生存性，在具有很强的生存性，在SDH网中应用比较普遍。网中应用比较普遍。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑5、网孔形、网孔形定义：定义：涉及通信的许多点直接互相连接就称为网孔拓涉及通信的许多点直接互相连接就称为网孔拓 扑，若所有点都彼此连接即称为理想的网孔形扑，若所有点都彼此连接即称为理想的网孔形 拓扑。拓扑。特点：特点：为两点间通讯提供多种路由可选、可靠性高、为两点间通讯提供多种路由可选、可靠性高、生存性强，且不存在瓶颈问题和失效问题，但

12、生存性强，且不存在瓶颈问题和失效问题，但 结构复杂、成本高，适合业务量很大的地区。结构复杂、成本高，适合业务量很大的地区。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑总结：总结：一般来说，用户网适合星形拓扑和环形拓扑，一般来说，用户网适合星形拓扑和环形拓扑，有时也可用线形拓扑；中继网适合采用环形和有时也可用线形拓扑；中继网适合采用环形和 线形拓扑；而长途网则适合采用树形和网孔形线形拓扑；而长途网则适合采用树形和网孔形 的结合。的结合。二、二、SDH传送网的物理拓扑传送网的物理拓扑图图5-4-4 SDH基本物理拓扑类型基本物理拓扑类型三、三、SDH的自愈网的自愈网什么是自愈网？什么是自愈网？所

13、谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户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出了故障。感觉不到网络出了故障。三、三、SDH的自愈网的自愈网自愈网的基本原理是什么？自愈网的基本原理是什么？使网络具有备用（替代）路由，并重新确立通信使网络具有备用（替代）路由，并重新确立通信能力。能力。自愈网有哪实现手段？自愈网有哪实现手段？线路保护倒换；环形网保护；线路保护倒换；环形网保护；DXC保护；混合保保护；混合保护等等。护等等。三、三、SDH的自愈网的自愈网(一一)线路保护倒换线路保护倒换 线路保

14、护倒换是最简单的自愈方式，其基本原理线路保护倒换是最简单的自愈方式，其基本原理是当出现故障时，由工作通道（主用）倒换到保护通是当出现故障时，由工作通道（主用）倒换到保护通道（备用），用户业务得以继续传送。道（备用），用户业务得以继续传送。1、线路保护倒换方式、线路保护倒换方式 线路保护倒换方式有两种：线路保护倒换方式有两种：1+1方式和方式和1:n方式。方式。三、三、SDH的自愈网的自愈网(一一)线路保护倒换线路保护倒换2、线路保护倒换的特点、线路保护倒换的特点1)业务恢复时间很快，可短于业务恢复时间很快，可短于50ms。2)若工作段和保护段属同缆复用，则有可能导致工若工作段和保护段属同缆复用

15、，则有可能导致工作段和保护段同时因意外故障而被切断，解决的办作段和保护段同时因意外故障而被切断，解决的办法是采用地理上的路由备用。法是采用地理上的路由备用。三、三、SDH的自愈网的自愈网(二二)环形网保护环形网保护 当把网络节点连成一个环形时，可进一步改善网当把网络节点连成一个环形时，可进一步改善网络的生存性和成本，这是络的生存性和成本，这是SDH的一种典型拓扑方式。的一种典型拓扑方式。环形网的节点一般用环形网的节点一般用ADM，而利用，而利用ADM的分插的分插能力和智能构成的自愈环是能力和智能构成的自愈环是SDH的特色之一。的特色之一。采用环形网实现自愈的方式称为采用环形网实现自愈的方式称为

16、自愈环自愈环。三、三、SDH的自愈网的自愈网1、二纤单向通道倒换环、二纤单向通道倒换环 二纤单向通道保护环由两根光纤实现，其中一根二纤单向通道保护环由两根光纤实现，其中一根用于传业务信号，称用于传业务信号，称S1光纤，另一根用于保护，称光纤，另一根用于保护，称P1光纤。光纤。基本原理采用基本原理采用1+1保护方式，即利用保护方式，即利用S1光纤和光纤和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，但接收端只择优选择其中一路。如图收端只择优选择其中一路。如图5-4-5。三、三、SDH的自愈网的自愈网图图5-4-5 二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环

17、三、三、SDH的自愈网的自愈网2、二纤双向通道倒换环、二纤双向通道倒换环 二纤双向通道保护环的保护方式有两种：二纤双向通道保护环的保护方式有两种：1+1方方式和式和1:1方式。方式。1+1方式的二纤双向通道倒换环如图方式的二纤双向通道倒换环如图5-4-6。这种这种1+1方式的双向通道倒换环的主要优点是可方式的双向通道倒换环的主要优点是可以利用相关设备在无保护环或线性应用场合下具有通以利用相关设备在无保护环或线性应用场合下具有通道再利用的功能，使总的分插业务量增加。道再利用的功能，使总的分插业务量增加。三、三、SDH的自愈网的自愈网图图5-4-6 二纤双向通道倒换环二纤双向通道倒换环三、三、SD

18、H的自愈网的自愈网3、二纤单向复用段倒换环、二纤单向复用段倒换环 它的每一个节点在支路信号分插功能前的每一告它的每一个节点在支路信号分插功能前的每一告诉线路上都有一保护倒换。正常情况下，信号仅仅在诉线路上都有一保护倒换。正常情况下，信号仅仅在S1光纤中传输，而光纤中传输，而P1光纤空闲。光纤空闲。二纤单向复用段倒换环如图二纤单向复用段倒换环如图5-4-7(a)所示。所示。三、三、SDH的自愈网的自愈网图图5-4-7 二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环三、三、SDH的自愈网的自愈网BC节点间光缆被切断时：节点间光缆被切断时：图图5-4-7 二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环三、三、S

19、DH的自愈网的自愈网4、四纤双向复用段倒换环、四纤双向复用段倒换环 它有两根业务光纤它有两根业务光纤S1，S2和两根保护光纤和两根保护光纤P1，P2。四根光纤上都有一个倒换保护开关，起保护倒换。四根光纤上都有一个倒换保护开关，起保护倒换作用。作用。四纤双向复用段倒换环如图四纤双向复用段倒换环如图5-4-8(a)所示。所示。三、三、SDH的自愈网的自愈网图图5-4-8 四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环正常情况下：正常情况下：三、三、SDH的自愈网的自愈网BC节点间光缆被切断时：节点间光缆被切断时：图图5-4-8 四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环三、三、SDH的自愈网的自愈网5、二

20、纤双向复用段倒换环、二纤双向复用段倒换环 在四纤双向复用段倒换环基础上改进而来。采用在四纤双向复用段倒换环基础上改进而来。采用了时隙交换了时隙交换(TSI)技术。技术。二纤双向复用段倒换环如图二纤双向复用段倒换环如图5-4-9(a)所示。所示。三、三、SDH的自愈网的自愈网正常情况下：正常情况下：图图5-4-9 二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环三、三、SDH的自愈网的自愈网BC节点间光缆被切断时：节点间光缆被切断时：图图5-4-9 二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环三、三、SDH的自愈网的自愈网6、几种自愈环的比较、几种自愈环的比较 四种主要的自愈环特性作一比较，如表四种主要的自

21、愈环特性作一比较，如表5-4-1所示。所示。1)表中所列的容量与业务量分布有关。表中所列的容量与业务量分布有关。2)错连问题指的是在保护倒换业务信号的走向出现错连问题指的是在保护倒换业务信号的走向出现错误，导致错连。解决的办法可采用压制功能，即错误，导致错连。解决的办法可采用压制功能，即丢掉错连的业务量。丢掉错连的业务量。三、三、SDH的自愈网的自愈网(三三)DXC保护保护 DXC保护主要是利用保护主要是利用DXC设备在网孔网络中进行设备在网孔网络中进行保护的方式。保护的方式。DXC保护方式如图保护方式如图5-4-10所示。所示。三、三、SDH的自愈网的自愈网图图5-4-10 采用采用DXC为

22、节点的保护为节点的保护三、三、SDH的自愈网的自愈网(四四)混合保护混合保护 所谓混合保护是采用线形网保护和所谓混合保护是采用线形网保护和DXC保护相结保护相结合，可以取长补短，大大增加网络的保护能力。合，可以取长补短，大大增加网络的保护能力。混合保护结构如图混合保护结构如图5-4-11所示。所示。三、三、SDH的自愈网的自愈网图图5-4-11 混合保护结构混合保护结构三、三、SDH的自愈网的自愈网(五五)各种自愈网的比较各种自愈网的比较线路保护倒换方式：线路保护倒换方式：配置容易，网络管理简单，而且配置容易，网络管理简单，而且恢复时间很短。但成本较高，主要适用于连点间有稳定恢复时间很短。但成

23、本较高，主要适用于连点间有稳定的大业务量的点到点应用场合。的大业务量的点到点应用场合。环形网：环形网：有很强的生存性，故障后恢复时间很短，具有很强的生存性，故障后恢复时间很短，具有良好的业务疏导能力。主要适用于用户接入网和局间有良好的业务疏导能力。主要适用于用户接入网和局间中继网，缺点是网络规划较困难。中继网，缺点是网络规划较困难。三、三、SDH的自愈网的自愈网DXC保护：保护：具有很高的生存性，但在同样的网络生存具有很高的生存性，但在同样的网络生存性条件下所需附加的空闲容量远小于网形网。最适于高性条件下所需附加的空闲容量远小于网形网。最适于高度互连的网孔形拓扑。主要缺点是网络恢复时间长。度互

24、连的网孔形拓扑。主要缺点是网络恢复时间长。混合保护网：混合保护网：可靠性和灵活性较高，而且可以减小对可靠性和灵活性较高，而且可以减小对DXC的容量要求，降低的容量要求，降低DXC失效的影响，改善了网络的失效的影响，改善了网络的生存性，环的总容量由所有的交换局共享。生存性，环的总容量由所有的交换局共享。四、四、SDH网络结构网络结构 SDH网是一种传送网，它为交换局之间提供高速网是一种传送网，它为交换局之间提供高速高质量的数字传送能力。高质量的数字传送能力。我国的我国的SDH网络结构分为四个层面，如图网络结构分为四个层面，如图5-4-12。四、四、SDH网络结构网络结构图图5-4-12 SDH网

25、络结构网络结构四、四、SDH网络结构网络结构 由图可知，我国的由图可知，我国的SDH网络结构具有以下几个特网络结构具有以下几个特点：点：1)具有四个相对独立而又综合一体的层面。具有四个相对独立而又综合一体的层面。2)简化了网络规划设计。简化了网络规划设计。3)适应现行行政管理体制。适应现行行政管理体制。4)各个层面可独立实现最佳化。各个层面可独立实现最佳化。5)具有体制和规划的统一性、完整性和先进性。具有体制和规划的统一性、完整性和先进性。五、五、SDH的网同步的网同步(一一)网同步的基本概念网同步的基本概念1、网同步的概念、网同步的概念网同步：网同步：所谓网同步是使网中所有交换节点的时钟频所

26、谓网同步是使网中所有交换节点的时钟频率和相位保持一致，以便使网内个交换节点的全部数字率和相位保持一致，以便使网内个交换节点的全部数字流实现正确有效的交换。流实现正确有效的交换。五、五、SDH的网同步的网同步2、网同步的必要性、网同步的必要性 在数字网中，为了防止接收到的信息流出现滑动，在数字网中，为了防止接收到的信息流出现滑动，影响通信质量，必须使全网各节点的时钟频率保持一影响通信质量，必须使全网各节点的时钟频率保持一致。否则会出现信息差错致。否则会出现信息差错漏读和错读，造成帧错漏读和错读，造成帧错位。位。五、五、SDH的网同步的网同步图图5-4-13 数字网示意图数字网示意图五、五、SDH

27、的网同步的网同步3、网同步的方式、网同步的方式 目前各国公用网中交换节点时钟的同步主要采用目前各国公用网中交换节点时钟的同步主要采用主从同步方式。主从同步方式。该方式的主要优点是网络稳定性较好，组网灵活，该方式的主要优点是网络稳定性较好，组网灵活，适于树形结构和星形结构，对从时钟的频率精度要求适于树形结构和星形结构，对从时钟的频率精度要求较低，控制简单，网络的滑动性能也较好。主要缺点较低，控制简单，网络的滑动性能也较好。主要缺点是对基准主时钟和同步分配链路的故障很敏感。是对基准主时钟和同步分配链路的故障很敏感。五、五、SDH的网同步的网同步图图5-4-14 主从同步方式主从同步方式五、五、SDH的网同步的网同步4、从同步工作模式、从同步工作模式 1)正常工作模式。正常工作模式。2)保持模式。保持模式。3)自由运行模式。自由运行模式。五、五、SDH的网同步的网同步(二二)SDH的网同步的网同步1、SDH网同步结构网同步结构 SDH网同步通常采用主从同步方式。网同步通常采用主从同步方式。2、SDH网同步的工作方式网同步的工作方式 SDH网同步有四种工作方式：同步方式；伪同步网同步有四种工作方式：同步方式；伪同步方式；准同步方式和异步方式。方式；准同步方式和异步方式。