現(xiàn)代通信技術(shù)課件第8章傳送網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)

1、第8章 傳送網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)第9章 光纖通信技術(shù)第10章 無線通信技術(shù)第11章 綜合業(yè)務(wù)接入技術(shù)第8章 傳送網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ) 8.1 傳送網(wǎng)概述 8.1.1 傳送與傳輸 所謂傳送網(wǎng)，是指在不同地點的各點之間完成轉(zhuǎn)移信息傳遞功能的一種網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然傳送網(wǎng)也能傳遞各種網(wǎng)絡(luò)控制信息。傳送(Transport)與傳輸(Transmission)不一樣，傳送是從信息傳遞的功能過程來描述；而傳輸是從信息信號通過具體物理媒質(zhì)傳遞的物理過程來描述。 8.1.2 傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu) 8.2.1 SDH傳送網(wǎng)產(chǎn)生背景 以往傳送網(wǎng)采用準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH: Plesiochronous Digital Hierarchy)已落后，現(xiàn)

2、采用同步數(shù)字體系(SDH: Synchronous Digital Hierarchy)PDH的特點與存在的主要問題1.PDH主要面向話音技術(shù)，有兩種基礎(chǔ)速率(2.048Mbit/s和1.544Mbit/s)(表8.1)。PDH采用的是準(zhǔn)同步復(fù)接，即每個復(fù)接點的時鐘與復(fù)接進入的時鐘有較小的差別。其目的是復(fù)接時需要增加一些控制信息比特，從而使復(fù)接后的速率略高于復(fù)接前的各碼流速率之和。 PDH話音傳輸與復(fù)接等級8.4484=33.79234.3681.5444=6.1766.312nPDH存在的主要問題是：l面向話音業(yè)務(wù)：現(xiàn)代通信的趨勢是多業(yè)務(wù)、寬帶化、智能化和個人化。l點對點傳輸連接：缺乏網(wǎng)絡(luò)拓

3、撲的靈活性，很難實現(xiàn)良好的自愈功能。l傳輸標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：存在相互獨立的兩大類標(biāo)準(zhǔn)，互不兼容。l準(zhǔn)同步復(fù)用方式：基群同步復(fù)用，高次群準(zhǔn)同步復(fù)用，需逐級復(fù)用/解復(fù)用l接口標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范：缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，無法實現(xiàn)橫向兼容。l系統(tǒng)管理能力弱：有限的網(wǎng)管比特開銷。2. SDH的產(chǎn)生 美國貝爾通信研究所的科學(xué)家們針對社會上出現(xiàn)的非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的大量滋生蔓延，提出了所謂同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)的概念和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其基本思想是采用一整套分級的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字傳送結(jié)構(gòu)組成同步網(wǎng)絡(luò)，可在光纖上傳送經(jīng)適配處理的電信業(yè)務(wù)。 1986年SONET成為美國數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，歐洲和日本等國也提出了自己的意見。 1988

4、年，國際電報電話咨詢委員會CCITT（現(xiàn)改組為ITU-T，即國際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化組織）經(jīng)充分地討論協(xié)商，接受了SONET的概念，并進行了適當(dāng)?shù)匦薷模匦旅麨橥綌?shù)字體系(SDH)。使之不僅適于光纖，也適于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制。SDH和SONET網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口的標(biāo)準(zhǔn)速率SDH概念和特點所謂SDH，是指一套可進行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字信號的結(jié)構(gòu)等級。而SDH網(wǎng)絡(luò)則是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成，在傳輸媒質(zhì)上進行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)，它具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI）。SDH是完全不同于PDH的新一代傳輸網(wǎng)體制，主要有以下特點：（1）新型的復(fù)用映

5、射方式，（2）兼容性好，（3）接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，（4）網(wǎng)絡(luò)管理能力強，（5）先進的指針調(diào)整技術(shù)，（6）獨立的虛容器設(shè)計，（7）組網(wǎng)與自愈能力強，（8）系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范8.2.2 SDH幀結(jié)構(gòu)與段開銷 幀結(jié)構(gòu)的分區(qū)SDH的幀結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)SDH網(wǎng)絡(luò)諸多功能的基礎(chǔ)，對它的基本要求是既能滿足對支路信號進行同步數(shù)字復(fù)用、交叉連接和交換，也能使支路信號在一幀內(nèi)的分布是均勻、規(guī)則和可控的，以便于接入和取出。SDH技術(shù)中采用的幀 結(jié)構(gòu)屬于塊狀幀結(jié)構(gòu)(如 圖8.3所示)，并以字節(jié)為 基礎(chǔ)(每個字節(jié)含8 bit)。整個幀結(jié)構(gòu)可分成段 開銷,STM-N凈負荷和管 理單元指針3個基本區(qū)域。 （1）段開銷區(qū)域 所謂段開銷（SOH

6、：Section OverHead）是指為保證信息正常、靈活、有效地傳送所必須附加的字節(jié)，它主要用于網(wǎng)絡(luò)的運行、管理、維護及指配（OAMP)。段開銷可分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）兩個部分。如對于STM-1而言，每幀共有576 bit(8 bit/字節(jié)x9字節(jié)行x8行）可用于段開銷，由于幀長定為125s，即每秒傳輸8000幀，所以共有4.608 Mbit/s用于OAMP(如公務(wù)通信、誤碼監(jiān)測、自動倒換信息等）。(2) STM-N凈負荷區(qū)域 所謂信息凈負荷(Payload)指的是可真正用于電信業(yè)務(wù)的比特。另外，在該區(qū)域內(nèi)還存放了少量可用于通道維護管理的通道開銷(POH)字節(jié)。

7、(3)管理單元指針區(qū)域 管理單元指針（AU PTR：Administration Unit Pointer）為一組特定的編碼，其作用是用來指示凈負荷區(qū)域內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置?；驹鞸DH的通用復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，如圖8.11所示。它是由一些基本復(fù)用映射單元組成、有若干個中間復(fù)用步驟的復(fù)用結(jié)構(gòu)。具有一定頻差的各種支路的業(yè)務(wù)信號要想復(fù)用進STM-N幀，都要經(jīng)歷映射、定位校準(zhǔn)和復(fù)用3個步驟。基本單元n容器(C: Container) ：用來裝載各種速率業(yè)務(wù)信號的信息結(jié)構(gòu)，完成碼速調(diào)整功能。n虛容器(VC: Virtual Container)：用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)，SD

8、H中最重要的一種信息結(jié)構(gòu)。包封速率與SDH網(wǎng)絡(luò)同步。n支路單元(TU: Tributary Unit)：提供低階通道和高階通道之間適配功能的信息結(jié)構(gòu)。n支路單元組(TUG) ：由一個或多個在高階VC凈負荷中占據(jù)固定、確定位置的支路單元組成。實現(xiàn)時可把一些不同大小的TU組合成一個TUG，從而增加傳送網(wǎng)絡(luò)的靈活性。n管理單元(AU: Administrative Unit)：提供高階通道層和復(fù)用段層之間適配功能的信息結(jié)構(gòu)。n管理單元組(AUG)：由一個或多個在STM-N凈負荷中占據(jù)固定、確定位置的管理單元組成，1個AUG是由1個AU-4或3個AU-3按字節(jié)間插組合而成。n同步傳送模塊(STM-N)

9、：基本模塊STM-1的信號速率為155.520 Mbit/s，更高階的STM-N模塊（N4,16,64, ）由N個STM-1信號以同步復(fù)用方式構(gòu)成。3. 復(fù)用映射結(jié)構(gòu) 各種信號復(fù)用映射進STM-N幀的過程都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用3個步驟。 映射(Mapping)：一種在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處，把支路信號適配裝人相應(yīng)虛容器的過程。 定位(Alignment)：一種當(dāng)支路單元或管理單元適配到支持層的幀結(jié)構(gòu)時，幀偏移信息隨之轉(zhuǎn)移的過程，它依靠TU PTR和AU PTR功能加以實現(xiàn)。 復(fù)用(Multiplex)：一種將多個低階通道層的信號適配進高階通道層或者把多個高階通道層信號適配進復(fù)用層的過程。8.2.4

10、 SDH網(wǎng)絡(luò)中的基本網(wǎng)元SDH網(wǎng)絡(luò)是基于SDH結(jié)構(gòu)所建立的一種新型網(wǎng)絡(luò)，它與傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)絡(luò)相比，具有控制簡便、生存性強等突出特點。分插復(fù)用器和數(shù)字交叉連接設(shè)備等都可作為SDH網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元而提供組網(wǎng)的靈活性。1分插復(fù)用器 分插復(fù)用器( ADM：Add/Drop Multiplexer ) : SDH網(wǎng)絡(luò)中最具特色，也是應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備。它利用時隙交換實現(xiàn)寬帶管理，即允許兩個STM-N信號之間的不同VC實現(xiàn)互連，并且具有無需分接和終結(jié)整體信號，即可將各種G.703規(guī)定的接口信號(PDH)或STM-N信號(SDH)接人STM-M（MN）內(nèi)作任何支路的能力，因此稱之為分插復(fù)用器。2.數(shù)字交叉連接設(shè)備

11、 數(shù)字交叉連接設(shè)備( DXC : Digital Cross Connecter ): SDH網(wǎng)絡(luò)的重要網(wǎng)絡(luò)單元，是實現(xiàn)傳輸網(wǎng)有效管理、可靠的網(wǎng)絡(luò)保護恢復(fù)以及自動化配線和監(jiān)控的重要手段。 所謂DXC是一種具有一個或多個準(zhǔn)同步數(shù)字體系(G.702)或同步數(shù)字體系(G.707)信號端口并可以在任何端口信號速率（及其子速率）間進行可控連接和再連接的設(shè)備。8.2.5 SDH自愈網(wǎng)原理n自愈的概念：自愈是指通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，無需人為干預(yù)，既可在極短的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)出了故障。其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具備發(fā)現(xiàn)故障并能找到替代傳送路由的能力，在一定時限內(nèi)重新建立通

12、信。SDH自愈網(wǎng)的特點與分類1)網(wǎng)絡(luò)保護與網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)由網(wǎng)絡(luò)的生存性提出的網(wǎng)絡(luò)保護: 一般是指利用節(jié)點間預(yù)先分配的容量實施網(wǎng)絡(luò)保護，即當(dāng)一個工作通路發(fā)生失效事件時，利用備用設(shè)備的倒換動作，使信號通過保護通路仍保持有效。如11保護、m:n保護等。保護倒換的時間很短。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù): 一般是指利用節(jié)點間可用的任何容量實施網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的恢復(fù)，它可大大節(jié)省網(wǎng)路資源，同時又能保證所需的網(wǎng)路資源，其實質(zhì)是在網(wǎng)絡(luò)中尋找失效路由的替代路由，但具有相對較長的計算時間。線路保護倒換的原理與應(yīng)用l基本原理：當(dāng)出現(xiàn)故障時，由工作通道倒換到保護通道，使業(yè)務(wù)得以繼續(xù)傳送。特點：業(yè)務(wù)恢復(fù)時間短(小于50ms)。l應(yīng)用：線路保護倒換的成

13、本較高，因而主要適用于有穩(wěn)定大業(yè)務(wù)量的點到點的應(yīng)用場合。l11方式采用并發(fā)優(yōu)收，即工作段和保護段在發(fā)送端永久地連在一起（橋接），而在接收端根據(jù)故障情況擇優(yōu)選擇接收性能良好的信號。MSA：復(fù)用段適配；MSP ：復(fù)用段保護；MST：復(fù)用段終端；RST：再生段終端；SPI：SDH物理接口l1:N方式 保護段(1個) 由N個工作段共用，當(dāng)其中任意一個出現(xiàn)故障時，均可倒至保護段。l雙局匯接 主要針對匯接節(jié)點故障的保護，即將需要保護的業(yè)務(wù)分成兩部分，分別送到2個匯接局進行匯接（主要針對優(yōu)先級較高的業(yè)務(wù)） 。3. ADM自愈環(huán)的原理與應(yīng)用 自愈環(huán)（SHR：Self-Healing Ring）：節(jié)點間構(gòu)成環(huán)狀

14、網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)以完成自愈功能。 ADM自愈環(huán)：一般是指采用分插復(fù)用器（ADM）作為節(jié)點設(shè)備組成環(huán)型網(wǎng)實現(xiàn)自愈的一種保護方式（見圖8.27）。 按自愈環(huán)結(jié)構(gòu)分類，有通道 保護環(huán)和復(fù)用段保護環(huán)； 按光纖數(shù)量分類，有二纖環(huán) 和四纖環(huán)； 按接收和發(fā)送信號的傳輸方 向分類，有單向環(huán)和雙向環(huán)。目前常用的4種自愈環(huán)結(jié)構(gòu)二纖單向通道保護環(huán)（Two-fiber Unidirectional Path Protection Rings）采用2根光纖實現(xiàn)，其中一根用于傳業(yè)務(wù)信號，稱W1光纖；另一根用于保護，稱P1光纖（見圖8.28）?；驹聿捎?1的保護方式（首端橋接，末端倒換），即利用W1光纖和P1光纖同時攜帶業(yè)務(wù)

15、信號并分別沿兩個方向傳輸，但接收端只擇優(yōu)選取其中的一路。二纖雙向通道保護環(huán)（Two-Fiber Bidirectional Path Protection Rings）仍采用2根光纖，并可分為11和1:1兩種方式，其中11方式與單向通道保護環(huán)基本相同（并發(fā)優(yōu)收），只是返回信號沿相反方向（雙向）而已，其主要優(yōu)點是可利用相關(guān)設(shè)備在無保護環(huán)或?qū)⑼瑯覣DM設(shè)備應(yīng)用于線性場合下具有通道再利用的功能，從而增加總的分插業(yè)務(wù)量。四纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)（Four-fiber MS Shared Protection Rings)在每個區(qū)段（節(jié)點間）采用2根工作光纖（一發(fā)一收，W1和W2）和2根保護光纖（一發(fā)一

16、收，P1和P2），其中W1和W2分別沿順時針和逆時針雙向傳輸業(yè)務(wù)信號，而P1和P2分別開成對W1和W2的兩個反方向的保護環(huán)，在每一節(jié)點上都有相應(yīng)的倒換開關(guān)作為保護倒換之用。二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)（Two-Fiber MS Shared Protection Rings）采用了時隙交換(TSI)技術(shù)，如圖8.31所示。在一根光纖中同時載有工作通路W1和保護通路P2；在另一根光纖中同時載有工作通路W2和保護通路P1。每條光纖上的一半通路規(guī)定載送工作通路(W)，另一半通路載送保護通路(P)，在一條光纖的工作通路(S1)，由沿環(huán)的相反方向的另一條光纖上的保護通路(P1)來保護；反之亦然。 8.3.1

17、 誤碼特性 差錯塊涉及的主要性能參數(shù)有：(1)誤塊秒比（ESR），(2)嚴(yán)重誤塊秒比（SESR），(3)背景誤塊比（BBER）。 8.3.2 抖動特性 抖動是數(shù)字信號傳輸過程中的一種瞬時不穩(wěn)定現(xiàn)象，它的定義是：數(shù)字信號的各有效瞬間對于標(biāo)準(zhǔn)時間位置的偏差。偏差的時間范圍稱為抖動幅度；偏差的時間間隔對時間的變化率稱為抖動頻率。)()()BER(nm傳輸碼流的總碼元數(shù)出現(xiàn)差錯碼元數(shù)誤碼率 8.3.3 可靠性與可用性可靠性 可靠性（R）是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力，常用故障率（）來表征，即：可用性 可用性（A）是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和時間內(nèi)處于良好工作狀態(tài)的概率，其表示式為1.在實際工程中，往往采用下式作為可用性的評價：eRt可用時間不可用時間可用時間100AMTTRMTBFMTBFA習(xí) 題 簡述PDH面對現(xiàn)代信息傳輸所存在的主要問題。什么是SDH?簡述其主要特點。SDH的幀結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？目前使用的SDH信號的速率等級是如何規(guī)定的？SDH中的SOH各字節(jié)的功能是什么？SDH中的POH各字節(jié)的功能是什么？SDH復(fù)接結(jié)構(gòu)中各復(fù)用單元的含義是什么？139 26