基于SDH技术的津滨轻轨传输网设计与实现.pdf
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1、目目录录1 任务与要求.11.1 设计背景.11.2 设计要求.11.3 主要内容.32 SDH 技术概论.42.1 SDH 的基本原理.42.2 SDH 传送网以及拓扑结构.53 SDH 技术设计与实现.73.1 津滨轻轨传输网简介.73.2 津滨轻轨的拓扑结构设计.73.3 津滨轻轨的同步.83.4 津滨轻轨 SDH 传输网中的保护机制.113.5 津滨轻轨站点介绍.84E300 网管的实现.124.1 传输设备选择类型和设备介绍.124.2 站点内单板及连线配置.124.3 业务配置与下发.17总结.21参考文献.2211 1 任务与要求任务与要求1.11.1设计设计要求要求本毕业设计要
2、求设计基于 SDH 技术的津滨轻轨传输网设计与实现,它是与电务息息相关的一个内容,而且该技术也是一种光纤传输体制,它以同步传送模块为基本概念,其模块由信息净负荷、段开销、管理单元指针构成,其突出特点是利用虚容器方式兼容各种 PDH 体系。并且 SDH 传输网具有智能化的路由配置能力、上下电路方便、维护监控 管理能力强、光接口标准统一等等优点。针对该优点我们运用在轻轨传输网上,在轻轨传输网中实现网络的有效管理、对业务实时监控、网络的动态维护、以及不同传输段之间的互通等等多项功能,大大提高了网络资源的利用率、降低了管理和维护费用、实现了灵活可靠、高效的网络运行和维护,同时,通过津滨轻轨传输网的设计
3、与实现,可以对 SDH 技术有更好的认识和运用。1.21.2 设计背景设计背景天津轨道交通 9 号线是天津第二条开通运营轨道交通线路,也是天津首条轻轨路线,于 2004 年 4 月 1 日正式开通运营,线路标志色是深蓝色。天津轨道交通 9 号线起于河东区天津站,经过河东区、东丽区、滨海新区、止于滨海新区东海路站,大致呈东西走向。截至 2020 年 4 月,天津 9 号线线路长度 52.759 千米,全线共设 21 座车站,其中 5 座地下车站、16 座高架车站、1 座地面车站;采用4 节编组 B 型列车。天津轨道交通 9 号线是连接天津中心城区和滨海新区的大动脉,随着滨海新区的开发开放,天津本
4、市双城之间的人员交流更加紧密,天津轨道交通 9 号线与天津站地下交通枢纽“牵手”,进一步缩短行车间隔,为人们出行提供便利,让大动脉更加贴心,更加快捷,所以运用 SDH 技术是津滨轻轨传输网实现数据传输网络的关键,同时,SDH 技术对推动津滨轻轨通信网传输系统的建设有着重要意义。从 20 世纪末以来,SDH 技术已经成为国家通信基础设施的建设重点,近年来,植根于 SDH 技术上的新技术层出不穷。因此,各个铁路局的都开始引用。而SDH的优点是SDH技术在传输系统方面具有国际认可的统一帧结构数字传输标准速率与光路接口,能够实现网管系统的互通,因此具有良好的横向兼容性,它不仅能够在技术上实现与现有的
5、PDH 完全兼容,还能够承载和兼容各种新的业2务信号。由于 SDH 的多种网络拓扑结构,使得它所能组成的网络相当灵活,这样不仅能增强网络监控力度,提高运行管理效率和实现自动化配置功能,还能够优化网络性能,同时也使得网络运行更灵活、安全、可靠,使网络功能更加齐全和多样化。从 OSI 模型的观点来看,SDH 的划分应该属于其最底层的物理层,并未对其高层有严格的限制,这样便于在 SDH 上采用各种网络技术。SDH 是严格同步的,从而保证了整个网络可靠性和稳定性,误码少,而且便于复用和调整。标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容,降低了联网的成本。由于以上所述的 SDH 的众多特性,使其在广
6、域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。中国移动、电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于SDH 的骨干光传输网络。利用大容量的 SDH 环路承载 IP 业务、ATM 业务或直接以租用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了 SDH 技术,架设系统内部的 SDH 光环路,以承载各种业务。比如电力系统,就利用 SDH 环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用 SDH 环路的单位,很多都采用了租用电信运营商电路的方式。由于 SDH 基于物理层的特点,单位可在租用电路上承载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种,可以是利用基于
7、 TDM技术的综合复用设备实现多业务的复用,也可以利用基于 IP 的设备实现多业务的分组交换。SDH 技术可真正实现租用电路的带宽保证,安全性方面也优于 VPN等方式。在政府机关和对安全性非常注重的企业,SDH 租用线路得到了广泛的应用。一般来说,SDH 可提供 E1、E3、STM-1 或 STM-4 等接口,完全可以满足各种带宽要求。同时在价格方面,也已经为大部分单位所接受。SDH 是一种传输技术,而 MPLS 是一种交换技术;前者工作在 OSI 模型的物理层,后者工作在数据链路层和网络层之间。SDH 本质上是一种传输技术,OSI 模型来看,SDH 属于其最底层的物理层,并未对其高层有严格的
8、限制,便于在 SDH 上采用各种网络交换技术,如 ATM、IP和 MPLS,MPLS 技术的提出源于 IP/ATM 结合,其初衷是利用 ATM 高速交换结构和优异的服务性能来传送 IP 包,后来逐步发展为集成第二层和第三层技术的多层交换技术。IP 和 ATM 同属于分组技术,共同特点是利用分组传送数据,通过统计复用有效提高网络资源的利用率,但二者采用的技术有很大不同。IP 是网络层的,基于路由的软件技术,其核心技术是路由协议和选路算法,采用动态选路,3为无连接服务;ATM 是链路层的,基于硬件交换的分组交换技术,其核心技术是ATM 的交换结构和信令控制协议,采用静态路由,为面向连接的服务。MP
9、LS 充分利用 IP 和 ATM 技术的各自优势,用 IP 协议进行网络控制,用 ATM 交换进行数据转发,实现选路与交换技术的优化组合。即由边缘交换路由器进行 IP 识别,进行分类,并封装上标记;核心交换机只根据标记进行交换,从而加快了交换的速度。这就是 MPLS 的核心思想,所谓:边缘的路由、核心的交换。它把网络层的路由和数据链路层的交换有机结合起来,实现一次路由多次交换,因此 MPLS 是一种出现在 OSI 层的连接机制。在实际应用中,SDH 作为一种传输技术,一般提供的是点对点的接入,HDLC/PPP 等链路层技术都可以通过 SDH 进行承载。而 MPLS 作为一种分组交换机技术,可以
10、提供多样的 VPN 服务,比如点对点的 VPN、多点接入的 VPN,同时用户接入可以使用多样化接入技术(E1SDH裸光纤等),通过 HDLC/PPP/以太等二层技术作为接入协议。1.31.3 主要内容主要内容本次基于 SDH 技术的津滨轻轨传输网设计与实践的毕业设计,将分四个章节展开,第一部分介绍津滨轻轨路线和介绍 SDH 技术以及选题背景,第二部分就毕业设计讲涉及到的知识点进行陈列整理并拓展;分析运用在津滨轻轨传输网中使用到的 SDH(同步数字体系)技术传输的设计架构。第三部分会谈到津滨轻轨的站点,对线路和各站点运用到的语音业务、数据业务的业务量分享,并建立与各站点相对应的津滨轻轨拓扑图。第
11、四部分将在仿真软件“E300 网管软件”上实现第三章中所建立津滨轻轨站点的拓扑结构,完成各项业务的配置。也将罗列出方便查阅的每个站点的单板安装,连线情况,业务配置的截图。在本次毕业设计的最后将陈列此次毕业借鉴的文章、书籍。42 2 SDHSDH 技术概论技术概论本章节将在津滨轻轨上面运用 SDH 技术,来实现津滨轻轨的传输,将涉及到的 SDH 技术原理将有 SDH 技术的原理、SDH 技术的传输网、SDH 技术的拓扑结构、SDH 技术的应用、SDH 技术的发展趋势。2.12.1 SDHSDH 的基本原理的基本原理SDH 采用的信息结构等级称为同步传送模块 STM-N(Synchronous T
12、ransportMode,N=1,4,16 流程,64),最基本的模块为 STM-1,四个 STM-1 同步复用构成 STM-4,16 个 STM-1 或四个 STM-4 同步复用构成 STM-16,四个 STM-16 同步复用构成 STM-64,甚至四个 STM-64 同步复用构成 STM-256;SDH 采用块状的帧结构来承载信息,每帧由纵向 9 行和横向 270N 列字节组成,每个字节含 8bit,整个帧结构分成段开销区、STM-N 净负荷区和管理单元指针(AU PTR)区三个区域,其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送,它又分为再生段开销和复用段开
13、销;净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节;管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在 STM-N 帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH 的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输,每帧传输时间为 125s,每秒传输 1/1251000000 帧,对 STM-1 而言每帧比特数为 8bit(92701)=19440bit,则STM-1 的传输速率为194408000=155.520Mbit/s;而STM-4的传输速率为4155.520Mbit/s=622.080Mbit/s;STM-16的传输速率为16155.520(或 462
14、2.080)=2488.320Mbit/s。SDH 传输业务信号时各种业务信号要进入 SDH 的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。ITU-T G.707 标准建议的复用映射结构如图 1 所示。图 1 复用映射结构图5映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C),再加入通道开销(POH)形成虚容器(VC)的过程,帧相位发生偏差称为帧偏移。定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程,它通过支路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现。复用的概念比较简单,复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层,或把多个高阶通道层信号适配进复
15、用层的过程。复用也就是通过字节交错间插方式把 TU 组织进高阶 VC 或把 AU 组织进 STM-N 的过程,由于经过 TU 和 AU 指针处理后的各 VC 支路信号已相位同步,因此该复用过程是同步复用原理与数据的串并变换相类似。2.22.2 SDHSDH 拓扑结构拓扑结构任何复杂的 SDH 成了网络的拓扑结构。不考虑网元设备的具体功能,网络有效性(信道利用率)、可靠性、经济性与网络的拓扑结构有很大关系,基本拓扑结构共有五种,总线拓扑结构、星型拓扑结构、树型拓扑结构、环型网络拓扑结构和网型拓扑结构,任何复杂的网络都是这五种基本拓扑结构的组合网络都是由SDH 网元设备通过光缆互连而成。网元设备和
16、光缆的几何排列就构。SDH 技术是由 SDH 网元设备通过光缆互连而成的,网络节点(网元)和传输路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形,如图所示。1.链形网此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联,而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济,在 SDH 网的早期用得较多,主要用于专网(如铁路网)中.2.星形网此种网络拓扑是将网中一网元做为特殊节点与其他各网元节点相连,其他各网元节点互不相连,网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其它网
17、络节点,利于分配带宽,节约成本,但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。特殊节点的作用类似交换网的汇接局,此种拓扑多用于本地网(接入网和用户网)。3.树形网此种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合,也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。4.环形网环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连,从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。这是当前使用最多的网络拓扑形式,主要是因为它6具有很强的生存性,即自愈功能较强。环形网常用于本地网(接入网和用户网)、局间中继网。5.网孔形网将所有网元节点两两相连,就形成了网孔形网络拓扑。这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由,使网络
18、的可靠更强,不存在瓶颈问题和失效问题。但是由于系统的冗余度高,必会使系统有效性降低,成本高且结构复杂。网孔形网主要用于长途网中,以提供网络的高可靠性。当前用得最多的网络拓扑是链形和环形,通过它们的灵活组合,可构成更加复杂的网络。本节主要讲述链网的组成和特点和环网的几种主要的自愈形式(自愈环)的工作机理及特点。如图 2 所示:图 2 SDH 拓扑结构图73 3 SDHSDH 技术设计与实现技术设计与实现本章将介绍津滨轻轨基本站点,拓扑结构设计,津滨轻轨的同步,津滨轻轨的保护以及业务介绍。3.13.1 津滨轻轨传输网简介津滨轻轨传输网简介津滨轻轨已经建成了十多年,然而它依然是全国轨道交通系统一条独
19、一无二的。全长将近 53 公里的天津地铁 9 号线是一个”双核结构“:一头是天津市区,一头是滨海新区。这条线路虽然客流量不大,却有重大战略意义。在中国的轨道交通当中,这种长线路一般是“纺锤型”的,就是中间是市区,两头为郊区。而天津地铁 9 号线却是“扁担型”的,属于两头为核心的双核结构。如图 3 所示:图 3 天津地铁九号线站点示意图以津滨轻轨为列,(津滨轻轨又称天津轨道交通 9 号线是中国天津市境内第二条开通运营的轨道交通线路,于 2004 年 4 月 1 日正式开通运营,其标志色为深蓝色)。3.23.2 津滨轻轨的拓扑结构设计津滨轻轨的拓扑结构设计津滨轻轨的拓扑结构设计对津滨轻轨的各个站点
20、,并采用环形结构,环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连,从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。是当前使用最多的网络拓扑形式,主要是因为它有很强的生存性,即自愈功能较强。环形网常用于本地网,局间中继网中。津滨轻轨共有 19 个站点,所以需要设计 19 个基础站点,而且有些站点由于业务量小,所以相隔较近 2 个站点共用 1 个传输设备,共设计了 17 个站点,如图 4 所示:8图 4 津滨轻轨站点图3.33.3 津滨轻轨站点介绍津滨轻轨站点介绍天津 9 号线虽然客流量不是很大,但它却是天津交通线路的重要一环,贯穿了天津市东西区的经济交流,天津轨道交通 9 号线是连接天津中心城区和滨
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- 基于 SDH 技术 轻轨 传输 设计 实现
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