自考 光纖通信 第5章 光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)課件

第5章光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1SDH的基本概念5.2SDH中的基本復(fù)用、映射結(jié)構(gòu)5.3SDH光傳輸系統(tǒng)5.4SDH傳送網(wǎng)5.5SDH網(wǎng)絡(luò)中的安全性問(wèn)題5.6SDH網(wǎng)絡(luò)性能5.1SDH的基本概念SDH網(wǎng)是由一些SDH的網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)（SDH網(wǎng)中不含交換設(shè)備，它只是交換局之間的傳輸手段）。SDH網(wǎng)的概念中包含以下幾個(gè)要點(diǎn)：SDH網(wǎng)有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）

SDH網(wǎng)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱(chēng)為同步傳遞模塊STM-N（N=1，4，16，64），并具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)

SDH網(wǎng)有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)SDH網(wǎng)大量采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制

SDH網(wǎng)有標(biāo)準(zhǔn)的光接口

SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)單元有終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器（REG）和數(shù)字交叉連接設(shè)備等5.1.1SDH的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口、速率和幀結(jié)構(gòu)

（1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口圖5-1NNI在網(wǎng)絡(luò)中的位置（2）同步數(shù)字體系的速率。SDH所使用的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)為STM-N同步傳輸模塊，最簡(jiǎn)單的模塊信號(hào)是STM-1，其速率是155.520Mbit/s。其中N是正整數(shù)，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化N的取值為：N=1，4，16，64，256。相應(yīng)各STM-N等級(jí)的速率為

STM-1155.520Mbit/sSTM-4622.080Mbit/sSTM-162488.320Mbit/sSTM-649953.280Mbit/sSTM-25639813.12Mbit/s（3）幀結(jié)構(gòu)

在STM-N幀結(jié)構(gòu)中，共有9行，270×N列，每個(gè)字節(jié)=8比特，幀周期為125μs。圖5-2STM-N的幀結(jié)構(gòu)

由圖5.2可以看出，整個(gè)幀結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)區(qū)域：段開(kāi)銷(xiāo)（SOH）區(qū)、信息凈負(fù)荷區(qū)和管理單元指針。

段開(kāi)銷(xiāo)（SOH）是指SDH幀結(jié)構(gòu)中，為了保證信息正常傳送而供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)所使用的附加字節(jié)，它在STM-N幀結(jié)構(gòu)中的位置是第1-9×N列中的第1-3行和第5-9行。

信息凈負(fù)荷區(qū)域內(nèi)存放的是有效傳輸信息，也稱(chēng)為信息凈負(fù)荷，它是有效傳輸信息加上部分用于通道監(jiān)視、管理和控制的通道開(kāi)銷(xiāo)（POH）組成。

管理單元指針實(shí)際上是一組數(shù)碼，用來(lái)指示凈負(fù)荷中信息起始字節(jié)的位置，這樣在接收端可以根據(jù)指針?biāo)甘镜奈恢谜_的分解出有效傳輸信息。5.1.2SDH網(wǎng)的特點(diǎn)（1）SDH網(wǎng)絡(luò)是由一系列SDH網(wǎng)元組成的，它是一個(gè)可在光纖或微波、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。（2）它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）（3）它有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，被稱(chēng)為同步傳輸模塊STM-N（4）它具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，在幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的管理比特，大大增加可網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理能力（5）它有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)，可以兼容PDH的不同傳輸速率，而且還可以容納B-ISDN信號(hào)，因而具有廣泛的適應(yīng)性5.2SDH中的基本復(fù)用、映射結(jié)構(gòu)

各種信號(hào)復(fù)用映射進(jìn)STM-N幀的過(guò)程，都必須經(jīng)過(guò)映射、定位和復(fù)用三大關(guān)鍵步驟。5.2.1SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)

我國(guó)目前采用的復(fù)用結(jié)構(gòu)是以2Mbit/s系列PDH信號(hào)為基礎(chǔ)的，通常采用2Mbit/s和140Mbit/s之路接口，有時(shí)也可根據(jù)需要采用34Mbit/s之路接口（1）復(fù)用單元。SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)是由一系列復(fù)用單元組成，各復(fù)用單元的信息結(jié)構(gòu)和功能各部相同常用的有容器（C）、虛容器（VC）、管理單元（AU）、之路單元（TU）等。①容器

容器（C）實(shí)際上是一種裝載各種速率業(yè)務(wù)信號(hào)的信息結(jié)構(gòu)，主要完成PDH信號(hào)與VC之間的適配功能。 ITU-T規(guī)定了5種標(biāo)準(zhǔn)容器，我國(guó)的SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)中，僅用了裝載2.048Mbit/s、34.368Mbit/s和139.264Mbit/s信號(hào)的3種容器，即C-12，C-3和C-4，其中C-4為高階容器，C-3和C-12為低階容器。②虛容器

虛容器（VC）是用來(lái)支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)，它是由標(biāo)準(zhǔn)容器C的信號(hào)加上用以對(duì)信號(hào)進(jìn)行維護(hù)與管理的通道開(kāi)銷(xiāo)（POH）構(gòu)成的。虛容器又包括高階虛容器和低階虛容器。

無(wú)論是高階VC，還是低階VC，它們?cè)赟DH網(wǎng)絡(luò)中始終保持獨(dú)立的相互同步的傳輸狀態(tài)，即其幀速度與網(wǎng)絡(luò)保持同步，并在同一網(wǎng)絡(luò)中的不同VC都是保持相互同步的③支路單元與支路單元組

VC出來(lái)的數(shù)字流進(jìn)入管理單元（AU）或支路單元（TU）。TU是為低階通道層和高階通道層提供適配功能的一種信息結(jié)構(gòu)，它是由虛容器和一個(gè)相應(yīng)的支路單元指針構(gòu)成。指針用來(lái)指示虛容器在高一階虛容器中的位置，這種凈負(fù)荷中對(duì)虛容器位置的安排稱(chēng)為定位。一個(gè)或多個(gè)TU組成一個(gè)支路單元組（TUG）。④支路單元與支路單元組

管理單元（AU）是一種在高階通道層和復(fù)用層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)，由高階VC和一個(gè)相應(yīng)的管理單元指針構(gòu)成。一個(gè)或多個(gè)在STM-N幀中占固定位置的AU組成一個(gè)管理單元組（AUG）。管理單元指針的作用是用來(lái)指示該高階VC在STM-N中的位置。⑤同步傳輸模塊

同步傳輸模塊（STM-N）是在N個(gè)AUG的基礎(chǔ)上，加上能夠起到運(yùn)行、管理和維護(hù)作用的段開(kāi)銷(xiāo)構(gòu)成。 ⑥關(guān)于通道、復(fù)用段、再生段的說(shuō)明

在SDH傳輸系統(tǒng)中通道、復(fù)用段、再生段間的關(guān)系如圖5-5所示。其中PT指通道終端，MST指復(fù)用段終端，RST指再生段終端。圖5-5STM-N的幀結(jié)構(gòu)（2）復(fù)用過(guò)程舉例圖5-6STM-N的幀結(jié)構(gòu)

從圖中可以看出：

將139.264Mbit/s的支路信號(hào)送入高階容器（C-4）做適配處理，經(jīng)碼速調(diào)整之后輸出149.760Mbit/s數(shù)字信號(hào)；

在C-4基礎(chǔ)上每幀加9個(gè)字節(jié)的通道開(kāi)銷(xiāo)（POH），從而構(gòu)成VC-4，起輸出的信號(hào)速率為150.336Mbit/s；

在VC-4內(nèi)加上管理單元指針（AU-PTR），構(gòu)成AU-4，則信號(hào)速率為150.912Mbit/s；

當(dāng)N=1時(shí)，由一個(gè)AUG加上段開(kāi)銷(xiāo)后，則STM-1信號(hào)的速率為155.520Mbit/s。5.2.2映射方法

映射：是指能夠在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界與虛容器適配的過(guò)程。5.3SDH光傳輸系統(tǒng) 5.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.點(diǎn)到點(diǎn)鏈狀線(xiàn)路系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由具有復(fù)用和光接口功能的線(xiàn)路終端、中繼器和光纜傳輸線(xiàn)路構(gòu)成，其中中繼器可以采用目前常見(jiàn)的光-電-光再生器，也可以使用摻餌光纖放大器（EDFA），在光路上完成放大的功能 2.環(huán)路系統(tǒng)

環(huán)路系統(tǒng)中，可選用分插復(fù)用器，也可以選用交叉連接設(shè)備作為節(jié)點(diǎn)設(shè)備，它們的區(qū)別在于后者具有交叉連接功能，它是一種集復(fù)用、自動(dòng)配線(xiàn)、保護(hù)/恢復(fù)、監(jiān)控和網(wǎng)管設(shè)備的控制下，對(duì)由多個(gè)電路組成的電路群進(jìn)行交叉連接，因此其成本很高，故通常使用在線(xiàn)路交匯處，而接入設(shè)備則可以使用數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（DLC）、寬帶綜合業(yè)務(wù)接入單元（B-ISDN）5.3.2SDH網(wǎng)元 1.終端復(fù)用器（TM）

TM可提供從G.703接口到STM-1輸出的簡(jiǎn)單復(fù)用功能

在組合信號(hào)中，每一個(gè)支路的信號(hào)保持固定的對(duì)應(yīng)位置，這樣便可利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行信息組合成為一個(gè)STM-M（M>N）信號(hào) 2.分插復(fù)用器（ADM） ADM是在SDH網(wǎng)絡(luò)中使用的另一種復(fù)用設(shè)備。具有能夠在不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用和完全終結(jié)STM-N情況下經(jīng)G.703接口接入各種準(zhǔn)同步信號(hào)的能力。它也可以將STM-N輸入到STM-M（M>N)內(nèi)的任何支路的能力

雖然ADM的輸入、輸出信號(hào)等級(jí)相同，但其中的信息內(nèi)容已經(jīng)發(fā)生了變化。另外由于分插復(fù)用器ADM能在SDH網(wǎng)中具有靈活的插入和分接電路的功能，即通常所說(shuō)的上、下話(huà)路的功能。3.數(shù)字交叉連接器（DXC）

①DXC的基本功能電路調(diào)度功能業(yè)務(wù)的匯集和疏導(dǎo)功能保護(hù)倒換功能 DXC除以上功能外，還有開(kāi)放帶寬業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)、不完整通道段監(jiān)測(cè)、測(cè)試接入等功能②DXC連接類(lèi)型

通常有五種：?jiǎn)蜗?、雙向、廣播式、環(huán)回和分離接入

值得說(shuō)明的是DXC4/1，DXC4/4/1均代表不同配置的DXC設(shè)置。通常在實(shí)際的設(shè)計(jì)中DXC的配置類(lèi)型是用DXCX/Y來(lái)表示，其中X表示接口數(shù)據(jù)流的最高等級(jí)，Y表示參與交叉連接的最低級(jí)別。數(shù)字1-4分別表示PDH體系中的1-4次群速率，其中4也代表參與SDH體系中STM-1，數(shù)字5和6則分別代表SDH體系中的STM-4和STM-16 4.

再生中繼器（REG）

再生器：對(duì)光波進(jìn)行放大、整形的設(shè)備5.4SDH傳送網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)是指能夠提供通信服務(wù)的所有實(shí)體及其邏輯配置。

傳送網(wǎng)是完成信息傳送功能的手段，它是網(wǎng)絡(luò)邏輯功能的集合。

傳輸網(wǎng)是由具體設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。

5.4.1傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)圖5-11通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)圖

分層結(jié)構(gòu)：

最下層就是光傳送層。最上層是業(yè)務(wù)層。

業(yè)務(wù)層直接為電交換/復(fù)用層提供服務(wù)內(nèi)容，最后要通過(guò)光傳送/網(wǎng)絡(luò)層在光域上進(jìn)行信號(hào)傳輸。

各層之間的關(guān)系是下層為上層提供支持手段，上層為下層提供服務(wù)內(nèi)容。

光傳送網(wǎng)又分為核心層、匯接層和接入層。

5.4.2傳送網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)設(shè)備

傳送網(wǎng)是由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、傳輸通道、管理、控制和支撐設(shè)備構(gòu)成。

傳送網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)通常具有下列特點(diǎn)：

網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有功率放大和數(shù)字信號(hào)再生功能。

網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以是業(yè)務(wù)的分插交匯點(diǎn)、交叉連接點(diǎn)，也可以是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的切入點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)以及新技術(shù)的使用都是通過(guò)節(jié)點(diǎn)配置來(lái)體現(xiàn)的，因而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性能同樣是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的性能來(lái)顯現(xiàn)的。

傳送網(wǎng)中常使用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備基本分為兩大類(lèi)： 1、基于電子技術(shù)的復(fù)用設(shè)備 2、基于光層面的光傳送技術(shù)的設(shè)備 1.基于SDH的光傳送網(wǎng)（1）SDH傳送網(wǎng)分層模型

從垂直方向看，SDH傳送網(wǎng)共分為通道層和傳輸媒質(zhì)層，網(wǎng)絡(luò)關(guān)系如圖5-13所示。圖5-13傳送網(wǎng)的分層模型①電路層網(wǎng)絡(luò)

電路層網(wǎng)絡(luò)是面向公用交換業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)

②通道層網(wǎng)絡(luò)

通道層網(wǎng)絡(luò)為電路層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供透明的通道

③傳輸媒質(zhì)層的網(wǎng)絡(luò)

傳輸媒質(zhì)層是指那些能夠支持一個(gè)或多個(gè)通道層網(wǎng)絡(luò)，并能在通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處提供適當(dāng)通道容量的網(wǎng)絡(luò)

段層網(wǎng)絡(luò)又可以進(jìn)一步分為復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)和再生段層網(wǎng)絡(luò)

再生段層網(wǎng)絡(luò)是用于傳遞再生中繼器之間以及再生中繼器與復(fù)用終端之間信息的網(wǎng)絡(luò)

物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)是那些能夠?yàn)橥ǖ缹泳W(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的、能夠以光電脈沖形式完成比特傳送功能的網(wǎng)絡(luò) ④相鄰層網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)系（2）層網(wǎng)絡(luò)的分割①子網(wǎng)的分割②網(wǎng)絡(luò)連接和子網(wǎng)連接的分割5.5SDH網(wǎng)絡(luò)中的安全性問(wèn)題

——保護(hù)與同步

5.5.1SDH網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)

自愈功能是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠在無(wú)需人為干預(yù)的條件下，在極短時(shí)間內(nèi)從失效狀態(tài)中自動(dòng)恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶(hù)感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)了故障。其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具有備用路由和重新確立通行的能力

自愈保護(hù)可以分為線(xiàn)路線(xiàn)路保護(hù)倒換、環(huán)形網(wǎng)保護(hù)、網(wǎng)孔形DXC網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)及混合保護(hù)方式等1.自動(dòng)線(xiàn)路保護(hù)倒換（1）1+1和1：n結(jié)構(gòu)圖5-151+1線(xiàn)路保護(hù)倒換結(jié)構(gòu)（2）保護(hù)倒換的實(shí)現(xiàn)①K1和K2字節(jié)②操作過(guò)程 2.環(huán)路保護(hù)（1）自愈環(huán)結(jié)構(gòu)方式的劃分

按照自愈環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，可分為通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)

按照進(jìn)入環(huán)的支路信號(hào)和由分路節(jié)點(diǎn)返回的支路信號(hào)方向是否相同來(lái)劃分，可分為單向環(huán)和雙向環(huán)兩種

按照一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間所用光纖的最小數(shù)量來(lái)劃分，可分為二纖環(huán)和四纖環(huán)（2）幾種典型的自愈結(jié)構(gòu)①二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)圖5-17二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)(a)圖5-17二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)(b)②四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)圖5-18四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)③二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)圖5-19二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)④二纖單向通道倒換環(huán)圖5-20二纖單向通向倒換環(huán)5.5.2SDH的網(wǎng)同步

所謂網(wǎng)同步是指網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備的時(shí)鐘頻率和相位的偏差都控制在容許的范圍之內(nèi)，這樣可以保證通信網(wǎng)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)的正常交換與傳輸 1.網(wǎng)同步方式國(guó)際上所使用的同步方式有主從同步方式、相互同步方式和準(zhǔn)同步方式，但大多數(shù)國(guó)家普遍采用主從同步方式。

主從同步方式就是要在同步網(wǎng)中設(shè)立一個(gè)最高級(jí)別的基準(zhǔn)主時(shí)鐘，而其他時(shí)鐘均逐級(jí)與上一級(jí)時(shí)鐘保持同步，以此實(shí)現(xiàn)與主時(shí)鐘同步的目的，及具體結(jié)構(gòu)如圖5-11所示。圖5-22我國(guó)同步時(shí)鐘等級(jí)

由圖5-22可知，主從同步網(wǎng)多采用樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)時(shí)鐘通過(guò)同步鏈路逐級(jí)向下傳輸，在各交換節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)鎖相環(huán)將本地時(shí)鐘與接收到的上一級(jí)時(shí)鐘進(jìn)行相位鎖定，從而達(dá)到與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的目的。 2.我國(guó)同步網(wǎng)結(jié)構(gòu)我國(guó)同步網(wǎng)采用分級(jí)的主從同步方式，即同步網(wǎng)中的時(shí)鐘依據(jù)其在網(wǎng)中的位置和重要性被分為四個(gè)等級(jí)，其中基準(zhǔn)時(shí)鐘為第一級(jí)時(shí)鐘，其他三級(jí)依次為轉(zhuǎn)接局、本地局和設(shè)備從時(shí)鐘。每一級(jí)從時(shí)鐘需要和上一級(jí)或同級(jí)保持同步。3.同步時(shí)鐘的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)4.時(shí)鐘電路的工作模式5.6SDH網(wǎng)絡(luò)性能5.6.1光接口、電接口的界定光接口：電接口：5.6.2誤碼性能

是以誤塊秒比（ESR）、嚴(yán)重誤塊秒比（SESR）及背景誤塊比（BBER）為參數(shù)來(lái)表示的。 1.誤塊（EB）

由于SDH幀結(jié)構(gòu)是采用塊狀結(jié)構(gòu)，因而