SDH 原理介绍

SDH基础理论1、光纤通信基本概念2、SDH基本概念3、帧结构与段开销4、复用与映射5、同步复用设备6、数字交叉连接设备7、SDH传送网8、网络管理系统内容提要电端机光接收机光纤通信系统方框图电端机光发送机一、光纤通信基本概念何谓光纤通信？利用光纤来传输携带通信信息的光波，以实现通信的目的再生器模拟信息模拟信息光纤光纤光纤通信优点1、传输容量巨大理论上一根光纤可同时传输100亿个话路。现在工程中已实现12万个话路（TDM10G），实验室已实现50万个话路（TDM40G）2、传输距离长现已实现100公里无中继；使用EDFA可实现640KM无中继传输；使用拉曼放大器可实现2000-4000KM无中继传输。3、保密性能好光在纤芯中传输，无泄露。4、适用能力强不怕外界电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲性好。5、体积小、重量轻、便于施工与维护敷设方式灵活：直埋、架空、管道、水底等6、原材料来源丰富、价格低廉2、常用光纤种类.G.652光纤1310nm性能最佳光纤（色散未移位光纤）。它有二个波长工作区：1310nm与1550nm。1310nm波长：色散最小（未移位），小于3.5ps/nm·km；但损耗较大，为0.3~0.4dB/km。1550nm波长：色散较大，为20ps/nm·km；但损耗很小，为0.15~0.25dB/km。.G.653光纤1550nm性能最佳光纤（色散移位光纤）。它主要用于1550nm波长工作区。在1550nm波长，色散较小（色散移位），为3.5ps/nm·km；损耗也很小，为0.15~0.25dB/km。但它不能用于WDM方式，因会出现四波混频效应（FWM）。.G.654光纤1550nm损耗最小光纤。它主要用于1550nm波长工作区，其损耗为0.15~0.19dB/km；主要用于海缆通信。.G.655光纤它是为克服G.653光纤的FWM效应而设计的新型光纤。其性能与G.653光纤类似，但既能用于WDM，又能传输TDM方式的10G。理想情况：A）、低色散：2～6ps/nm.km；B）、色散斜率小于0.05ps/nm2·km，便于色散补偿；C）、大的有效面积，可避免出现非线性效应。3、各种光纤应用状况.G.652光纤在我国占99%以上。虽称1310nm性能最佳光纤，但绝大部分却用于1550nm，其原因是在1310nm无实用化光放大器。它可传输2.5G或以2.5G为基群的WDM系统；但传输TDM的10G，面临色散受限的难题（色度色散与PMD）。.G.653光纤因FWM效应而被冷落。.G.655光纤因既可传输TDM的10G，又可传以2.5G或10G为基群的WDM系统；所以近年倍受青睐。但理想的G.655光纤无法实现，因在在光纤的有效横截面积与色散斜率二方面难以均衡。目前，G.655光纤尚无国际统一规范。—大的有效面积，会有效地避免非线性效应，但将导致色散斜率的增加。—小的色散斜率将会便于色散的补偿；但其有效面积却减小。一、PDH缺点—没有国际统一的速率标准2M系列：2M、8M、34M、140M、565M；1.5M系列：北美：1.5M、6.3M、45M、274M；日本：1.5M、6.3M、32M、100M；—没有国际统一的光接口规范（多种码型变换方案）—上下电路需大量硬件、结构复杂、成本高：需要用硬件进行逐级复用与解复用（背靠背）；—网络的OAM能力差：无足够的开销字节。SDH基本概念二、SDH特点优点：—速率统一：155M、622M、2.5G、10G；—光接口与帧结构统一：STM-N（N=1、4、16、64）；—一步复用特性：可从高速信号中直接提取/接入低速信号—强大的OAM&P能力实现了网络管理的智能化：丰富的开销（码流量的5%）、强大的软件技术；—组网灵活、网络的生存性强：可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级；—前、后向兼容。缺点：—带宽利用率稍低，如155M仅包括63个2M或3个34M。SDH基本概念(二）三、SDH基本概况1、等级与速率等级STM-1STM-4STM-16STM-64速率（Mb/s）155.520622.0802488.3209953.2806325210084032含2M数量SDH基本概念(三）2、SDH设备.终端复用器TM在线形网的端站，把PDH/SDH支路信号复用成SDH线路信号，或反之。PDH支路信号SDH支路信号OAM线路信号STM-NTMSDH基本概念(四）.分插复用器ADM设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。STM-NSTM-N西侧线路信号PDH支路信号SDH支路信号OAM东侧线路信号ADMSDH基本概念(五）.再生器REG设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下电路。OAM东侧线路信号西侧线路信号STM-NSTM-NREGSDH基本概念(六）.数字交叉连接设备DXC兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能的SDH设备。STM-NSTM-NPDH支路信号SDH支路信号DXCSDH基本概念(七）3、SDH网络拓扑.线形网TMADMADMTMREG.树形网TMADMADMTMREGADMTMSDH基本概念(八）.环形网ADMADMADMADMSDH基本概念(九）.枢纽网TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTMSDH基本概念(十）.网状网ADMADMADMADMSDH基本概念(十一）SOH：段开销AUPTR：管理单元指针POH：通道开销9×270×N字节13459SOHSTM-N净负荷(含POH)传输方向9×N261×N270×N列SOHAUPTRT=125s帧结构与段开销一、STM-1SOH字节安排9列A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU-PTR(管理单元指针)B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2RSOHMSOH9行传输方向T=125s国内使用字节传输媒质指示字节空格：国际使用字节帧结构与段开销(二）一、SDH复用特点1、字节间插复用各支路信号按字节顺序进行间插排列以形成更高速率的信号；各支路信号在帧中的位置固定，可直接提取/接入。2、净负荷指针技术用软件指针指示净负荷在帧中的位置；允许支路信号速率有差异（可进行速率调整）；不使用125s缓存器，避免滑动损伤。复用与映射(一）二、我国规范的SDH复用与映射结构C4校准AUGTUG-2VC-3C-3TU-12VC-12C-12（140M）（34M/45M）（2M）指针处理映射复用×N×7×3×3TUG3STM-NAU-4VC-4TU-3×1×1C-4复用与映射(二）四、字节间插复用各支路信号按字节顺序进行间插排列，形成更高速率信号。2b12313123cacbaTU-12aTU-12bTU-12cTUG-2444复用与映射(三）一、同步复用设备的种类1、终端复用设备TM从PDH/SDH支路信号到SDH线路信号的复用；或反之。线路信号PDH支路信号SDH支路信号OAMSTM-NTM同步复用设备(一）2、分插复用设备ADM在不分接和终结线路信号的条件下，可将任何支路信号接入或解出。东侧线路信号ADMPDH支路信号SDH支路信号OAM西侧线路信号STM-NSTM-N同步复用设备(二）3、再生设备REG在无须上下电路的局站，对因长距离传输而衰减的SDH线路信号进行整形、定时、数据再生。REGOAM东侧线路信号西侧线路信号STM-NSTM-N同步复用设备(三）同步复用设备(四）二、同步复用设备的特点1、一步复用可直接提取/接入低速支路信号（如从2.5G提取2M）。2、较强的交叉连接能力能对支路信号进行交叉处理，以实现线路-线路、线路-支路、支路-支路间的交叉连接。3、强大的OAM能力利用丰富的开销字节，对网络与设备的运行、管理与维护方面进行管理。同步复用设备(五）4、灵活的组网能力可组成线形网、树形网、枢纽网、环形网、网状网等。其中最富有代表性的是环形网；而且进一步可组成相交环、相切环、环带链、环带子环等更复杂网络。5、网络具有很强的生存性当组成环形网时（包括相交环、相切环、环带链、环带子环等），网络具有自愈能力。网络可在线升级。同步复用设备(六）四、同步复用设备的系统结构定时通信与控制公务PDH&SDH支路接口线路接口线路接口交叉矩阵同步复用设备(七）1、线路接口完成线路信号STM-N的光-电转换；进行管理单元的指针处理；生成/终结段开销。2、交叉矩阵按需求对线路信号或支路信号中的高阶VC或低阶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。、交叉矩阵容量交叉矩阵的容量一般与线路信号的级别有关。、交叉性能一般应具有高阶交叉与低阶交叉能力。交叉连接还有时分与空分之别。同步复用设备（八）3、支路接口在局站完成上、下业务信号。支路接口有2M、34M、45M、140M、155M等种类；对于SDH支路接口还有光、电之分。4、定时单元对内：向设备的各单元提供定时信号。对外：或跟踪外同步定时信号；或从线（支）路信号中提取定时；或以保持/自由运行方式提供定时。同步复用设备(九）同步复用设备(十）5、通信与控制单元采集设备各单元的数据；通过DCC通道传到网关，然后由网关提供给网管系统；另一方面，接收网管系统的命令并执行。6、公务单元提供公务联络电话。数字交叉连接设备(一）一、DXC概念1、定义拥有一个或多个准同步或同步数字端口，并可以对其任意端口的速率信号（和/或子速率信号）和其它端口的速率信号（和/或子速率信号）进行可控透明的连接与再连接。数字交叉连接设备(二）2、规范化表示：DXCx/yx：DXC端口的速率最高等级；y：可进行交叉连接的最低速率等级；1：VC-12、2M信号；3：VC-3、34/45M信号；4：VC-4、140M、155M信号；5：STM-4（622M）信号；6：STM-16（2.5G）信号。如：DXC4/1，其端口最高速率为155M，可进行交叉连接的信号有VC-12、VC-3、VC-4。数字交叉连接设备(三）3、交叉连接方式.单向连接被交叉连接的端口只能作为输出。.双向交叉连接交叉连接的端口既可接入输出信号，也可以接入输入信号。.广播方式输入的VC信号可以和一个以上的VC信号（可属于不同端口）相连接。数字交叉连接设备(四）.环回方式输出信号和本端口的输入信号相连接。.分离接入方式把端口的输入信号就地终结,把某些辅助信号插入进去,然后再利用单向连接功能把它们交叉连接到其它端口。数字交叉连接设备(五）4、DXC的系统结构公务定时通信与控制接口板交叉矩阵接口板接口板接口板接口板接口板数字交叉连接设备(六）5、DXC的应用1、多种网络的网关可作SDH网与PDH网的网关,长途网与中继网的网关，中继网与用户网的网关等。2、电路调度在多个网络的汇接点，用DXC实现网络之间的业务流动或电路调度。SDH传送网(一）一、传送网结构1、分层结构.电路层直接为用户提供通信业务，其节点设备是交换机等。.通道层支持一个或多个电路层网络，为电路层节点设备提供电路群（通道），如VC-12、VC-4等。.传输媒质层支持一个或多个通道层网络，如光缆等。SDH传送网(二）非SDH客户VC-12VC-12VC-4复用段再生段物理层低阶高阶段层通道层传输媒质层电路层分层模型：SDH传送网(三）2、拓扑结构.线形网网络中的所有节点一一相连，并且首尾开放，又称链型网。结构简单、经济。.星型网网络中的某一点（枢纽）与其它个节点直接相连，而其它各点之间不再直接相连。优点是除枢纽点外，所有节点都可配成终端；缺点是安全问题是瓶颈。.树形网可视为线形网与星型网的结合。SDH传送网(四）.环形网所谓环形网，就是把线形网的首尾相接,从而使任何一点都不对外开放。环形网结构在SDH传送网中应用非常广泛，因它具有自愈能力，使网络具有很强的生存性。.网孔型网网络中的任何二个节点都能直接相连。它能为二点间的通信提供多种路由可选，因而网络的可靠性高；但结构