SDH光网络系统设计报告

课程设计班级：通信13-2姓名：学号：指导教师：成绩：SDH光网络传输系统设计电子与信息工程学院信息与通信工程系11．SDH光网络系统构成原理SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N(SynchronousTransportMode)N=1，4，6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-6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270×N列字节组成每个字节含8bit整个帧结构分成段开销(SectionOverHeadSOH)区、STM-N净负荷区和管理单元指针(AUPTR)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(RegeneratorSectionOverHeadRSOH)和复用段开销(MultiplexSectionOverHeadMSOH)；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。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(TUPTR)或管理单元指针(AUPTR)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用层的过程。图1-1SDH网元基本结构2图1-2实际的SDH设备（OSN3500光端机）线路接口：完成线路信号STM-N的光-电转换；进行管理开销的处理。支路接口：完成上、下业务信号。PDH：2M、34M、45M、140M；SDH：155M、622M、2.5G。交叉矩阵：按需求对线路信号、支路信号中的VC进行交叉连接，实现线路-线路、线路-支路、支路-支路间的交叉连接；满足上、下电路等功能。定时电路：对内：向设备的各单元提供定时信号；对外：外定时；提取定时；保持/自由运行方式；定时基准倒换。通信与控制：采集设备各单元的数据；通过DCC通道传到网关；接收网管系统的命令并执行。公务：提供公务联络电话。图1-3多个SDH网元连接3在实际应用中，把各个SDH网元使用光缆连接起来，如图1-3所示，SDH支路接口提供上下行业务，可以组成SDH光网络系统。2.SDH光网络系统硬件组成2.1光端机本设计采用华为OSN3500光端机华为OSN3500光端机子架尺寸为722mm×497mm×295mm，单子架具备15个业务板位，16个接口板位。华为OSN3500光端机设备采用统一交换架构，满足现有用户对于传统业务的需求，同时解决日益增长的分组业务承载要求。华为OSN3500光端机产品特性：OSN3500光端机智能光传输设备是华为开发的新一代智能光传输设备，用统一交换架构，可做为基于MPLS/MPLS-TP技术的分组设备和TDM设备使用;配合华为其他设备，OSN3500支持不同组网应用：纯分组模式应用、混合组网应用(分组模式和TDM模式叠加组网)和纯TDM模式应用，实现数据业务和传统SDH业务的最处理。华为OSN3500光端机实现了在同一个平台上高效地传送语音和数据业务。华为OSN3500光端机支撑3G/LTE移动承载：在3G/LTE移动承载的需求下，华为设备可基于分组域提供完善的传送解决方案，实现整个无线网络在核心层的业务汇聚与调度。内置波分技术，灵活组网：OptiX华为OSN3500光端机支持内置WDM技术，实现单根光纤中多个波长的传送，可实现和波分设备对接的灵活组网方案。2.2光无源器件2.2.1光纤连接器又称光纤活动连接器—俗称活接头。它是广播传输系统中使用最多的器件。主要作用是将需要连接起来的单根或多根光纤芯端面相互对准、贴紧、并能够多次使用。光纤连接器--光纤连接器按传输媒介的不同可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器；按结构的不同可分为FC、SC、ST、MU、LC、MT等各种形式；按连接器的插针端面形式可分为FC、PC(UPC)和APC；按光纤芯数可分为单芯、多芯。对接耦合式（近场型）和透镜耦合式（远场型）。光纤连接器的结构1)结构：光纤连接是由两个配合插头(插针体)和一个耦合管(珐琅盘)三部分组成。4两个插头装进两根光纤尾端，耦合管起对准套管的作用。2)原理：通过光纤连接器，将光纤穿入并固定在插针中，在耦合管中实现对准。插针的外组件采用金属或非金属的材料制作。插针的对接端必须进行研磨处理，另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软缆以释放应力。耦合管一般是由陶瓷，青铜等材料制成的两个合成的、紧固的圆筒形构件做成的，多配有金属或塑料的珐琅盘，以便于连接器的安装固定。为尽量精确地对准光纤，对插针和耦合管的加工精度要求很高。常见光纤连接器a.FC型光纤连接器在光纤广播传输系统中，用的最多的连接器，就是FC型连接器一圆形带螺纹。它的外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。常用的FC型连接器中，两根光纤分别被固定在毛细管部件的轴心处，前部和毛细管一起被磨平抛光，且与轴线垂直，然后插入套管的孑L内，依靠套筒的高精度圆筒外面与接续插头的开缝套管的内面为基准来实现轴心的对准和两根光纤的紧密接触，保证相连两根光纤具有最小的横向错位和角度倾斜，并利用螺扣来紧固。但要注意使用FC连接器前，接头端面和套筒孔内非常清洁，并要注意对准定位销。b．LC型连接器LC型连接器采用操作方便的模块化插孔闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通Fc所用尺寸的一半，为1.25ram，这样可以提高光配线架中光纤连接器的密度。c．SC型连接器sc型连接器其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与Fc型完全相同，其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式，紧固方式采用插拔销闩式，不需要旋转。SC型连接器，价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。d.sT型光纤连接ST型光纤连接器其外壳呈圆形，采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与Fc型连接器完全相同，插针的端面多采用PC型或APC型研磨方式，紧固方式为螺丝扣。它适用于各种光纤网络，操作简便，并且具有良好的互换性。e.透镜耦合式光纤连接器透镜可分两大类：厚度分布和折射率指数分布。厚度分布是透镜的厚度随离开光轴的距离而变化的透镜；如球或柱透镜。折射率指数分布是透镜的折射率指数随离开光轴的距离而变化的透镜；如自聚焦棒透镜。可变光衰减器的结构及原理1)结构：可变光衰减器是由透镜、步进衰减圆盘、连续可调衰减片组成。其中，光衰减片可调整旋转角度，改变反射光与透射光比例来改变光衰减的大小。可变衰减器带有光纤连接器，通常是分档进行衰减的，改变金属发膜厚度，也可以让衰减量连续变化，衰减范围5可达60dB以上，精度达0.1dB。2)原理：光纤输入的光经自聚焦透镜变成平行光束，平行光束经过衰减片再送到自聚焦透镜耦合到输出光纤中去，衰减片通常是表面蒸镀了金属吸收膜的玻璃基片，为减小反射光，衰减片与光轴可以倾斜放置。图2-1光连接器2.2.2固定光衰减器同定光衰减器通过吸收一部分光信号，产生衰减作用。它在光线轴线上设置半透明的掺杂化合物即衰减膜，在一定的光带内，光在吸收带内被吸收，产生衰减。同定光衰减器造成的功率衰减值是固定不变的，一般用于调节传输线路中某一区间的损耗。图2-2固定光衰减器2.2.3光耦合器光耦合器又称光定向耦合器，是对光信号实现分路、合路、插人和分配的无6源光器件。定向耦合器有多种形态，但最基本的是四端口定向耦合器，它是由两根光纤熔融做成的四端口定向耦合器。除了四端口定向耦合器外，在分配网络中还会用到多端口定向耦合器，其端口数可以是1×Ⅳ，也可以是NXN。一般将l×N耦合器称为树形耦合器，而将N×N耦合器称为星形耦合器。定向耦合器的参数有插入损耗、隔离度、分光比等。图2-3光耦合器2.2.4光隔离器光隔离器是保证光信号只能正向传输的无源光器件。用以避免光通路中由于种种原因而产生的反射光再次进入光源，而使光源工作不稳定，影响其性能。在光隔离器中，起偏器和检偏器的透光轴成45。对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉第旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45。并恰好低损耗通过与起偏器成45度，放置的检偏器。对于反向光，出检偏器以后线偏振光经过旋转介质时，偏振方向再旋转45度。从而使反向光的偏振方向刚好与起偏器方向正交，阻断了反向光的传输。可见，光隔离器是一种非互易的光器件，它许正方向传播的光通过，却不允许反向传播的光通过。图2-4光隔离器73.光缆本设计采用OPGW光缆，OPGW光缆产品特性：兼具地线与通信光缆的双重功能，免去了重复架设与维护的巨大费用；安装在电力架空线杆塔顶部，无需考虑最佳挂点与电腐蚀等因素；老线路改造过程中，光缆的外径、拉力单重比另一根地线能好地匹配；传输容量大，通信质量高、可靠性好；具有优越的机械及电气性能；安全性能好，使用寿命长，不易遭到破坏性枪击。OPGW光缆:（OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire，也称光纤复合架空地线）结构一般采用铝管型、铝骨架型和（不锈）钢管型结构，48芯OPGW光缆的结构是将48根250μm光纤套入由不锈钢制成的套管中，套管周围绕铝包钢线（AS线），外层包裹铝合金线（AA线）层绞成缆。4.SDH光网络系统分层设计城域传输网一般按核心层、汇聚层和接入层三层建设。建设规模较小的传输网，可以适当减少层次。(1)核心层核心层由传输核心节点组成，是传输网的核心部分，负责提供核心节点间的局间中继电路。核心层应具有大容量的业务调度能力和多业务传送能力，以及较高的安全、可靠性。(2)汇聚层汇聚层由汇聚节点与核心节点之间的网络组成，负责一定区域内的业务汇聚和疏导。汇聚层节点是业务区内所有接入层网络的汇聚中心，为转接和汇聚区内所有业务接入节点提供通路。汇聚层应有较大的业务交叉能力和汇聚能力，使网络有良好的可扩展性。(3)接入层接入层由多个业务接入节点组成，可采用多种接入技术，能完成多种业务的接入和传送。接入层应有丰富的业务接口，如2M,10/100M,ATM等，有建设速度决、可靠性高、成本低和对业务质量提供保证的特性等。考虑到传输网承载的业务会逐步由以话音为主向以数据为主转变，因此对传输网络结构的优化应考虑到数据业务的需求，统筹兼顾。应根据业务的流量流向，合理组织网络，提高传输通道的利用率，同时要逐步增加大颗粒通路组织管理的比例，让通道转接尽8可能在较高的速率中实现。重要节点和调度频繁、跨环业务较多的节点应尽量采用多光口的SDH设备。为便于网络组织及支撑将来业务的发展，对中继层面通路的安排应以155MbitJs颗粒为主，同时，要根据需要，选择1到2个核心(或汇聚)节点进行通路的汇聚。4.1SDH光网络拓扑结构SDH基本拓扑机构有链形、星形、树形、环形和网孔形。（1）链形网图4-1SDH链形网特点：简单经济投入少，容量大；适用于长途骨干网。（2）星形网图4-2SDH星形网特点：光纤终端合为一个节约成本，枢纽节点安全性差；适用本地网。（3）树形网图4-3SDH树形网ADMTMREGTMDXCTMTMDXCADMTMDXCADMTMTMADMREGTM9特点：不利于提供双向业务，枢纽节点可靠性不高。（4）环形网图4-4SDH环形网特点：当前用的最多的具有自愈功能。常用本地网，局间中继网。（5）网孔形网图4-5SDH网孔形网特点：可靠性更高，但是结构复杂。常用国家骨干网。4.2核心层建设方案核心层由核心节点组成，一般有交换局、长途局、数据中心及关口局等，负责核心节点间大容量中继电路，与省/本地长途网