光纤通信6-SDH网络

第六章SDH光通信网络光传送网层次结构接入网核心网接入网用户终端业务设备到用户之间的线路设备微波光纤直连3.5G固定无线LMDS核心传输层接入传输层汇聚传输层网络管理中心省内传输网WDMSDHWDMSDH光纤直连SDH光纤直连多业务传送节点多业务传送节点城域网的分层城域光网络是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其郊区范围的、可提供丰富业务并支持多种通信协议的网络。城域光网络处于核心光网络和接入光网络之间，把接入网中企业与私人客户的各种协议、数据等无缝和灵活地连接到运营商的骨干网。提供话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务，其中又以IP为代表的数据业务为重点。6.1SDH的提出PDH的弱点两种体制三个标准，国际互通困难没有统一的光接口，各厂家设备不兼容准同步复用结构复杂，不灵活管理比特少，网络管理能力弱光通信的发展，传输速率提高很快，速率越高，不同标准差别越大，互通越困难计算机的迅猛发展，对网络的智能管理成为可能，需要建立智能化管理的通信网1985年Bellcore提出了SONETSynchronousOpticalNetwork1988年CCITT接受了SONET更名为SDHSynchronousDigitalHierarchySDH传送网主要特点􀂆接口统一􀂆灵活复用和解复用􀂆OAM能力强􀂆结构简化􀂆对信息负荷透明􀂆便于多厂家产品互通，良好的兼容性6.2、SDH的速率等级和帧结构同步数字体系的速率STM-NN=1,4,16,64、256SynchromousTransportmoduleSDHSONETMbit/sSTS-1/oc51.84STM-1STS-3/oc-3155.52STS-6311.04STM-4STS-12/oc-12622.08STS-241244.16STM-16STS-48/oc-482488.32STS-964976.64STM-64STS-192/oc-1929953.28STS-38419906.56STM-128STS-768/oc-76839813.12帧结构s125SOHSectionOverheadPOHPathOverhead段开销通道开销AU-PTR管理单元指针帧周期SOH:STM-1123456789123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1E2A帧同步字节E公务联络字节FDK自动保护切换J0再生段踪迹BS同步状态使用者字节数据通道比特交错校验AU-PTRskbDR/192skbDM/5766.3SDH复用和映射过程SDH信号复用NSTMG.707给出的复用途径C-x容器，速率适配VC-x虚容器通路层信号单元AUG管理单元组TU支路单元指针处理TUG支路单元组我国的SDH基本复用映射结构PDH信号复用成SDH信号PDH信号复用成SDH信号必须经过映射、定位复用三个步骤139.260Mb/s622.080Mb/s139.260Mb/s4C4VC4AU4STMAUG4C4VC4AU4C4VC4AU4C4VC4AU映射打包定位复用开销处理139.260Mb/s4C4VC4AU4STMAUG4C4VC4AU4C4VC4AU4C4VC4AU2609POHSOH6.4SDH设备复用设备TM交叉连接设备SDXC中继设备SDH设备类型：基本终端复用器I.1,I.2型高阶复用器II.1,II.2型分插复用器ADMIII.1,III.2型互通复用器IV型TMG.703STM-NG.707TMSTM-MSTM-NADMSTM-NSTM-MSTM-NADMSTM-NPDHSTM-NSDXC复用设备一般化逻辑方框图SDH物理接再生段终结复用段保护复用段适配高阶通道连接TTF传送终端功能HOI高阶接口LOI低阶接口6.5SDH网络结构网络拓扑，即网络节点和传输线路的几何排列，反映了网络的物理连接结构。SDH传送网物理拓扑的选择应综合考虑网络的生存性、配置的难易度、网络结构是否适应新业务的引进等多种因素。网络拓扑SDH网络结构：线形、环形、网格形，星形用户网适于星形拓扑和环形拓扑，中继网适于环形和线形拓扑，长途网适于树形和网孔形的结合SDH传送网分层带光放大器的SDH分层模型在SDH系统以及波分复用系统中，配置光放大器是克服损耗，延长中继距离的主要手段。由于光放大器的引入，SDH的分层模型将在再生段层和复用段层之间引入新的光通路层网络、光复用段网络和光放大器网络。6.6SDH网络保护和恢复SDH光纤传送网络具有很大的通信容量。这样的传送网络一旦发生光缆被切断等故障，将会带来严重的损失。因此SDH光纤传送网络必须具有较强的抵抗故障或灾害的能力，即SDH网络的生存性。SDH生存性的实现主要有两种方法，即保护（Protection）和恢复（Restoration），保护的基本思想是利用预先规划的备用系统容量对主用系统进行切换保护，恢复则是在业务失效后利用快速路由等机制重新建立连接。1、SDH网络保护保护机制：路径保护，子网连接保护路径保护：段层（复用段层）保护环形、线形通道层保护环形保护环：线路保护环通道保护环单向环（双纤）双向环（双纤、四纤）2、SDH传送网自愈机制SDH传送网中一个10Gbit/s系统等效容量就超过120000条话路，一根光缆可以容纳48、96芯乃至更多数量的光纤。这样巨大的通信容量在带来经济效益的同时，也对网络的可靠性提出了极高的要求。大规模光纤网络必须具备有效的自愈（Selfhealing）机制，即在网络发生故障时，无需人为干预就能自动而迅速地恢复失效节点或链路，重新配置业务。网络的自愈机制是提高网络可靠性尤其是生存性的主要手段之一。（1）自愈体系目前有3个自愈体系；自动保护倒换（APS）、自愈环（SHR）、以及基于数字交叉连接的自愈网（SHN）。（2）自动保护倒换APSAPS通过向备用系统切换来恢复业务。防止光缆被切断，需要1：1的APS，并且备用系统必须选取不同的路由，即异径保护（DRP）。在DRP中，保护线路物理上不与被保护的服务线路在一起，因而能够避免光缆切断时的服务中断。1+1和1:n保护（2）自愈环SHRSHR实际上就是基于环网的自动保护切换使用2条互为反方向的光缆，环上的节点对2个方向来的信号形成1：1的保护。（3）基于数字交叉连接的自愈网SHNSHN是基于网格型网和数字交叉连接（DCS）的自愈机制。它能够灵活地处理网络故障或业务量的变化，进行资源自组织。SHN在每个节点上配置DCS，利用光波跨接（span）形成节点间的连接。当一个跨接失效，导致两个节点间服务通道中断时，通过对其它跨接上的备用通道进行交叉连接形成恢复通道。（4）故障恢复速度与备用容量效率不同的用户对故障恢复速度要求也不同。有的用户对网络的无间断运行具有强烈的依赖性，如银行自动取款机、大贸易公司等。对于这类用户，恢复时间应是自愈机制所能达到的最短时间，目前这个时间约为50ms。但是多数应用的故障恢复时间的容许范围可以在几秒钟到几分钟之间。特别是业务成本比较低的时候，容许范围可以达到30min。连接切断最小时间的确定50ms到200ms的传送中断将引起电路交换业务5％以下的呼损率的增大。实验结果表明传送中断2s，所有电路交换的连接都将被切断。中断10s，多数音频数据MODEM将出现超时，连接型数据会晤也会由于超时而中断，X.25的会晤也会被切断。5min以上的传送中断，将引起数字交换机的严重拥塞。50ms内切换对绝大多数业务的影响可以忽略2s以内完成故障恢复，则对话音用户来说仅会感到对话被中断了一下。对于数据用户采说，基本上不会引起会晤的切断.3、SDH自愈环SDH自愈环体系结构可分为两类：双向SHR（B-SHR）和单向SHR（U-SHR）。自愈环（SHR）就是一种环型网络体系结构。由于具有共享带宽和提高存活性的特点，环型网络体系结构得到了广泛的应用。。单向自愈环（U-SHR）U-SHR只用两条光纤，一条工作，另一条备用。每个节点一个分插复用器（ADM）。spADMADMADMADM二纤单向通道保护环工作原理二纤单向复用段保护环工作原理双向自愈环（B-SHR）根据备用容量分配的不同，B-SHR可以使用4条光纤或2条光纤。四纤双向复用段保护环工作原理6.7SDH网络管理SDH的一个重要特点就是在帧结构中安排了丰富的开销字节用于网络的管理、运营和维护，从而使得SDH网络管理的能力有了很大的增强。同时SDH传送网对管理系统的依赖性也更加紧密了，只有在先进的网络管理系统的支持下，SDH强大的优势及其优越的性能才能充分体现出来。1.SDH网络管理功能􀂆故障管理􀂆性能管理􀂆配置管理􀂆安全管理􀂆计费管理2.SDH设备的管理功能模块SEMFSDH设备的管理功能模块SEMF为SDH管理网提供了一种有效的管理手段。利用这种手段，网元NE内部或外部的管理者就可以方便地对其进行管理。3管理协议及标准接口SDH系统管理广泛地采用了开放系统互联（OSI）的协议规范、服务定义和系统管理的原理。SDH在帧结构的开销部分安排了若干字节作为数据通信通路DCC（帧结构中的D1～D12字节），用来构成SDH传送网的传送链路。由于ECC嵌入在段开销中，所有的网元都具备，为构成统一的管理网提供了方便。Q3接口是定义在TMN中OS与NE（或通过QA、MD）之间的接口，也是SDH管理网与TMN的通信接口。Q3接口是TMN的核心，提供了管理操作系统与其他实体间的通信。SDH网元设备把SDH设备按逻辑功能划分为许多基本功能块，每一个基本功能块完成一种简单的功能，几个基本功能块组合在一起构成较复杂的复合功能。全部基本功能块构成一个功能最完善的SDH设备，复用设备包括终端复用器（TM）和分插复用器（ADM），中继设备交叉连接设备DXC复用设备一般化逻辑方框图TM类型和功能块􀂆Ⅰ.1型复用设备该型复用设备提供把PDH支路信号映射、复接到STM-N信号的功能，􀂆Ⅰ.2型复用设备该型复用设备提供把PDH支路信号灵活地映射，安排到STM-N信号帧中任何位置上的能力。􀂆Ⅱ.1型复用设备该型设备提供把若干个STM-N信号组合成一个STM-M（M＞N）信号的能力。􀂆Ⅱ.2型复用设备该型设备提供把若干个STM-N信号灵活地组合成一个STMM（M＞N）信号的能力。2.ADM类型和功能块描述分插复用设备ADM分为两类：Ⅲ.1型和Ⅲ.2型。􀂆Ⅲ.1型复用设备该型复用设备提供分出和插入PDH信号的能力，分出和插入信号的接口符合G.703建议。􀂆Ⅲ.2复用设备该型复用设备提供分出和插入SDH信号的能力，分出和插入信号的接口符合G.707建议。SDHTM与PDH复用的区别SDHADM替代PDH分插复用器ADM用作终端复用器3.REG类型和功能块描述再生器REG可按照抖动转移参数的不同分为A型和B型两类。两类再生器的功能块描述完全一样。再生器是双向双工设备。在描述再生器各功能块的作用时，仅选从左向右的信号流向，并把功能块在收、发信方向的功能分别用附于功能块英文缩写符后的（1）和（2）来区分。再生器的物理接口分为信号接口、网络管理接口、公务电话接口和外部事件告警接口。4.数字交叉连接设备SDXC分为三种基本类型：SDXC4／4这种设备只有高阶交叉连接功能，可看成是高阶通道VC-4的“交换机”。􀂆SDXC4／1这种设备只有低阶通道交叉连接功能，可看成是低阶通道VC-12的“交换机”。􀂆SDXC4／4／1这种设备既有高阶通道交叉连接功能，又有低阶通道交叉连接功能，可看成是两种功能组合的“交换机”。SDH同步与定时网同步的问题是SDH中最重要的问题之一，只有保证网同步，才可以借助于指针实现支路信号灵活得上/下。网同步的目的是使网中各节点的时钟频率和相位都限制在预先确定的容差范围内，以免由于数字传输系统中信息比特的溢出和取空，从而导致传输损伤。SDH网同步基本原理伪同步和主从同步