光传输技术-概述及SDH

光传输技术——概述及SDH简介设计一所：侯全心2002-8课程目的：掌握光传输基本知识；掌握SDH基础知识；掌握SDH光传输组网设计方法。主要内容一、通信网二、光通信三、PDH四、SDH五、设计举例通信网概述按通信内容：固定电话网、移动电话网、电报网、计算机网、综合业务数字网、电视节目网等；按范围：局域网、广域网、城域网、国内网、国际网；按传输媒质：电缆网、短波无线网、微波中继网、卫星网、光缆网。通信网概述通信网可分为由两大功能群组成：控制功能群、传输功能群；控制功能群：实现各种辅助服务和操作维护功能；传输功能群：将任何通信信息从一个地点传递到另一个地点。如：光传输网、微波中继网、卫星传输等。通信网概述GSM、CDMA移动通信网传输通信组织通信网概述珠海移动通信网光通信概述1、光通信的发展（1）1978年，第一代光传输系统：0.8μm波长，速率50~100Mb/s，中继距离10km。（2）1987年，第二代光传输系统：1.3μm波长（最小色散），速率1.7Gb/s，中继距离50km。（3）1990年，第三代光传输系统：1.55μm波长（色散位移光纤），速率2.4Gb/s，中继距离超过100km。（4）第四代光传输系统：以频分复用增加速率和使用光放大器增加中继距离为标志，实现在2.5Gb/s速率上传输4500km和10Gb/s速率上传输1500km。（5）WDM系统－长途DWDM，城域全光网络。（6）光孤子通信（光纤非线性效应与光纤色散相互抵消，使光脉冲在无损耗的光纤中保持其形状不变地传输）。光通信概述2、光通信的优点通信容量大，传输距离长；抗电磁干扰强，保密性好；重量轻，资源丰富。光通信概述PDH概述8kHz的抽样速率，以及每个PCM编码的样值用8位（比特，bit）码表示。——也就是125µs的数字传输的基本帧周期，每通路8bit，得出每通路8bit÷125µs=64kbit/s。我国采用PCM30/32路时分多路系统，32个时隙中30个传话音，一个时隙（TS0）用于传送帧同步码，另一个（TS16）用来传送各话路的标志信号码（如拨号脉冲、被叫摘机、主叫挂机等）。每时隙一路信号得出：32×64kbit/s=2048kbit/s，基群速率。PDH概述复用方式：先用比特“塞入”（或调整）调整支路信号至相同步的速率上，形成四个相同步的支路信号，然后用比特间插的方法，将四个支路复用成高一等级的群路信号。以基群为基础，4倍（多一点）关系形成二、三、四次群。（8448kb/s，34368kb/s，139264kb/s)SDH-基本概念SDH传输网：由SDH网络单元组成，在光纤线路或其他传输媒质上，完成同步信息的传输、复用、交叉连接、管理等功能的网络。有世界上统一的网络节点接口，有标准的信息结构等级、帧结构。SDH复用等级：STM-1(155.520Mb/s)、STM-4(622.080Mb/s)、STM-16(2488.320Mb/s)、STM-64(9953.280Mb/s)。4倍的关系。SDH-基本概念STM-N桢结构：块状的桢结构，传送顺序为先左后右、先上后下。9*N261*N1.2再生段开销（RSOH）.3.4管理单元指针（AUPTR）.5STM-1净负荷67复用段开销（MSOH）89STM-1速率＝270×9×8bit/125us=155.520Mb/s125usSDH-基本概念SDH复用单元（1）：容器_n(C_n)：是一种为虚容器提供网络同步信息净负荷的信息结构，每个虚容器有相应的容器。有：C_12，C_3，C_4。每个容器对应于相应PDH标准输入电路，在桢结构中有固定结构、位置。如：2048kb/s对应C_12结构为：子桢结构由4列*9行-2字节结构，子桢周期为125µs，4个子桢构成1个复桢，复桢周期为500µs。虚容器_n(VC_n)：用于支持SDH通道层连接的信息结构，它由信息净负荷（容器）和通道开销（POH）组成的块状桢结构，重复周期为125µs或500µs。由低阶虚容器（VC_12、VC_3）和高阶虚容器（VC_4）。如：VC_12子桢结构由C_12加1字节VC_12POH组成块状结构，即4列*9行-1字节；4个子桢构成1个复桢。*各虚容器在桢结构中按列位置固定，通过列交换可实现任意的交叉连接。SDH-基本概念SDH复用单元（2）：支路单元(TU)和支路单元组(TUG)：是提供低阶通道和高阶通道层之间适配的信息结构，由信息净负荷（低阶虚容器）和支路单元指针组成，支路单元指针用来指示净负荷桢起点相对于高阶虚容器桢起点间的偏移。有：TU_12、TU_3。如：TU_12子桢由VC_12加1字节支路单元指针组成，即4列*9行组成块状结构，4个子桢构成一个复桢管理单元(AU)和管理单元组(AUG)：是提供高阶通道层和复用段层间适配的信息结构，它由信息净负荷（高阶虚容器）和指示净负荷桢起点相对于复用段桢起点间偏移的管理单元指针组成。管理单元AU_4由VC_4加9字节管理单元指针组成，其桢结构为261列*9行+9字节的块状结构组成。在STM-N的净负荷中占有固定位置的一个或多个Au的集合成为管理单元组AUG。SDH-基本概念SDH复用单元（3）：SDH-基本概念SDH复用单元（4）——把各种支路信号变成相应的信息模块，再对这些模块进行适当的处理，通过规定的一些路径最终形成STM-N信息模块，具体为：将支路信号映射进相应的容器和虚容器中，以支路单元（TU）为基础对它们进行桢相位调整；将这些TU复用成TUG；以AU为基础，进一步进行桢相位调整，并复用为AUG，并进行相应指针调整等。基本复用映射结构示意图定位校准映射复用指针处理×3×1×3×SDH-基本概念开销（1）SDH-基本概念开销（2）－－几个重要开销字节（*每字节提供64kb/s通道）公务字节E1、E2：两字节分别提供64kb/s公务通信信道，E1属于RSOH，可在再生器接入，E2属于MSOH，可在复用段终端接入。数据通信通道DCC(D1-D12)：构成SDH管理网(SMN)的传送信道，在网元之间传送操作、管理和维护（OAM）信息。自动保护倒换(APS)信道K1、K2：用作复用段保护倒换的APS信令通道。同步状态S1(b5-b8)：用作同步状态信息（SSM）。SDH-基本概念开销（3）－－指针对于各种VC，均有相应指针指示其（相对）位置。如：AU4PTR，AU3PTR，TU3PTR，TU12PTR等。指针的作用之一是保证复用时各支路信号的同步。指针指示了虚容器在净负荷区中的起始位置，通过调整这个起始位置，可以进行同步信号间的相位校准；由于设置了正、负调整机会，指针还可完成频率校准。网络处于同步状态时，指针进行相位校准；当网络失去同步时，指针用来进行频率和相位校准；指针还用来容纳网络的频率抖动和漂移。SDH-基本概念开销（3）－－指针－AU4PTRH1YYH21*1*H3H3H3-0-186875215224191109270250us125us94负调整机会正调整机会H1YYH21*1*H3H3H3-0-18687521782SDH-基本概念复用实现（1）——复用单元在网络中SDH-基本概念复用实现（2）——复用单元在设备中复用实现:复用过程的比喻SDH-基本概念复用实现（3）——设备中的功能模块完成上述复用在SDH设备中是分别由不同的功能模块实现的：PPI：PDH物理接口，为G.703PDH支路信号提供接口，将PDH的接口信号变换成符合内部逻辑电平的PDH信号及其反过程；LPA：低阶通道适配，使G.703PDH支路信号映射进容器C_n，把PDH信号适配进SDH复用单元C_n；LPT：低阶通道终结，在通道源处产生低阶VC_n的POH并将它加到对应的容器C_n中在通信宿端读出并取去这些POH,完成通道终结。LPC：低阶通道连接，执行某种类型的交叉连接功能，为低阶VC信号提供灵活的互连功能。HPA：高阶通道适配，通过对TU指针处理，把低阶VC(VC_12、VC_3)适配进低阶VC(VC_3、VC_4)。SDH-基本概念复用实现（3）——设备中的功能模块HPT：高阶通道终结，类似LPT。HPC：高阶通道连接，类似LPC。MSA：复用段适配，利用指针把AU-3/4复用进STM-N的净荷中，最终组装成完整的STM-N桢，在接收方反之。MSP：保护时，完成保护切换等。MST：复用段终结，在形成SDH桢的过程中产生MSOH，反方向终结MSOH。RST：再生段终结，在形成SDH桢的过程中产生RSOH，反方向终结RSOH。SPI：SDH物理接口，是STM-N信号与物理媒介相接口。即把内部逻辑电平的STM-N信号变成STM-N信号，或相反之。SDH-基本概念复用实现（3）——设备中的功能模块MCF：消息通信功能，它利用DCC传递内部信息。SEMF：同步设备管理功能，将有关性能和告警的数据变换成面向目标的消息供经由DCC/Q接口传送，或将面向目标的消息变换后经S参考点送给其他管理功能。SETS：同步设备定时源，产生其他功能单元所需的定时基准信号。SETPI：同步设备定时物理接口，为外部同步设备定时信号与SETS之间提供接口，提供同步输出信号供外部设备使用。OHA：开销接入功能。SDH-基本概念复用实现（3）——设备中的功能模块各设备厂家根据自己的技术特点及产品理念，制定设备模块，但其设备完成的功能与上述功能模块对应。SDH-组网设计1、SDH网元同步终端复用器TM，分插复用器ADM、再生中继器REG和同步交叉连接设备DXC。网络管理系统设备NMS。SDH-组网设计1、SDH网元－－同步终端复用器TMTM…G.703STN-MSTN-NMN分2类：一类（Ⅰ型）提供G.703接口到STM－N的复用功能，它代替了PDH中一连串背靠背的复用器。这类复用设备具有VC1／2／3或VC3／4通道连接功能，能将输入支路信号灵活地分配到STM－N帧内的任何位置。另一类（Ⅱ型）是高阶复用器，它将低阶STM信号复用成更高阶的STM信号。现在的TM设备一般均可满足以上两种功能。SDH-组网设计1、SDH网元－－分插复用器ADM标准的ADM是一个三端口设备，具有两个SDH光群路接口，通过第三个端口可以灵活地上／下路复用在STM信号中的低速率信号。可当做是背靠背的TM，构成线性、环型网络。现在有的ADM是集合了部分DXC功能，称为MADM，他有多个光群路口组成。ADMG.703STN-MSTN-NMNSTN-N…SDH-组网设计1、SDH网元－－再生中继器ADM通过O/E/O，实现光信号的放大，延长传输距离。不能上下电路。REGSTN-NSTN-NSDH-组网设计1、SDH网元－－交叉连接器DXCDXC是种兼有复用、配线、保护、监控和网管多功能的传输设备。它能代替配线架，对VC进行交叉连接。动态调整网络，实现半永久连接；DXC还能对业务进行集散：在输入端对业务进行集中，可以提高线路利用率，在输出端可进行业务分离。与ADM可构成环型网。DXCG.703STN-MSTN-NMNSTN-N…......SDH-组网设计1、SDH网元－－网络管理系统网络管理系统设备完成对整个SDH网的管理，它应满足有关电信管理网的规定，并应有各类标准接口以便与各类网络设备连接。在SDH的网络设备中都设有同步设备管理功能(SEMF)，它将性能数据和硬件告警等信号转变成面向目标的消息，并送入DCC或Q接口。SDH-组网设计2、网络类型有线型、星型、树型、环型、网型之分。线型：TMTMADMADM星型：ADMTMADMADMTMTMSDH-组网设计2、网络类型环型：ADMADMADMADM环型网络可实现网络的自愈功能，对业务进行保护。SDH-组网设计2、网络类型网络的组网设计，主要根据控制网元的业务的流向、流量，选择网络的等级，根据网元所处地理位置、业务的等级，选择不同的网络结构。根据网络规