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)絡中的安全性問題5.6SDH網(wǎng)絡性能5.1SDH的基本概念SDH網(wǎng)是由一些SDH的網(wǎng)絡單元（NE）組成的，在光纖上進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡（SDH網(wǎng)中不含交換設備，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要點：SDH網(wǎng)有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）

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

SDH網(wǎng)有一套特殊的復用結(jié)構(gòu)SDH網(wǎng)大量采用軟件進行網(wǎng)絡配置和控制

SDH網(wǎng)有標準的光接口

SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡單元有終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、再生中繼器（REG）和數(shù)字交叉連接設備等5.1.1SDH的網(wǎng)絡節(jié)點接口、速率和幀結(jié)構(gòu)

（1）網(wǎng)絡節(jié)點接口圖5-1NNI在網(wǎng)絡中的位置（2）同步數(shù)字體系的速率。SDH所使用的信息結(jié)構(gòu)等級為STM-N同步傳輸模塊，最簡單的模塊信號是STM-1，其速率是155.520Mbit/s。其中N是正整數(shù)，目前國際標準化N的取值為：N=1，4，16，64，256。相應各STM-N等級的速率為

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，整個幀結(jié)構(gòu)可以分為三個區(qū)域：段開銷（SOH）區(qū)、信息凈負荷區(qū)和管理單元指針。

段開銷（SOH）是指SDH幀結(jié)構(gòu)中，為了保證信息正常傳送而供網(wǎng)絡運行、管理和維護所使用的附加字節(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。

信息凈負荷區(qū)域內(nèi)存放的是有效傳輸信息，也稱為信息凈負荷，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銷（POH）組成。

管理單元指針實際上是一組數(shù)碼，用來指示凈負荷中信息起始字節(jié)的位置，這樣在接收端可以根據(jù)指針所指示的位置正確的分解出有效傳輸信息。5.1.2SDH網(wǎng)的特點（1）SDH網(wǎng)絡是由一系列SDH網(wǎng)元組成的，它是一個可在光纖或微波、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)上進行同步信息傳輸、復用和交叉連接的網(wǎng)絡。（2）它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）（3）它有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)等級，被稱為同步傳輸模塊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)絡的維護管理能力（5）它有一套特殊的復用結(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，因而具有廣泛的適應性5.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)

各種信號復用映射進STM-N幀的過程，都必須經(jīng)過映射、定位和復用三大關(guān)鍵步驟。5.2.1SDH復用結(jié)構(gòu)

我國目前采用的復用結(jié)構(gòu)是以2Mbit/s系列PDH信號為基礎的，通常采用2Mbit/s和140Mbit/s之路接口，有時也可根據(jù)需要采用34Mbit/s之路接口（1）復用單元。SDH的復用結(jié)構(gòu)是由一系列復用單元組成，各復用單元的信息結(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）實際上是一種裝載各種速率業(yè)務信號的信息結(jié)構(gòu)，主要完成PDH信號與VC之間的適配功能。 ITU-T規(guī)定了5種標準容器，我國的SDH復用結(jié)構(gòu)中，僅用了裝載2.048Mbit/s、34.368Mbit/s和139.264Mbit/s信號的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）是用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)，它是由標準容器C的信號加上用以對信號進行維護與管理的通道開銷（POH）構(gòu)成的。虛容器又包括高階虛容器和低階虛容器。

無論是高階VC，還是低階VC，它們在SDH網(wǎng)絡中始終保持獨立的相互同步的傳輸狀態(tài)，即其幀速度與網(wǎng)絡保持同步，并在同一網(wǎng)絡中的不同VC都是保持相互同步的③支路單元與支路單元組

VC出來的數(shù)字流進入管理單元（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相應的支路單元指針構(gòu)成。指針用來指示虛容器在高一階虛容器中的位置，這種凈負荷中對虛容器位置的安排稱為定位。一個或多個TU組成一個支路單元組（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用層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)，由高階VC和一個相應的管理單元指針構(gòu)成。一個或多個在STM-N幀中占固定位置的AU組成一個管理單元組（AUG）。管理單元指針的作用是用來指示該高階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AUG的基礎上，加上能夠起到運行、管理和維護作用的段開銷構(gòu)成。 ⑥關(guān)于通道、復用段、再生段的說明

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

在C-4基礎上每幀加9個字節(jié)的通道開銷（POH），從而構(gòu)成VC-4，起輸出的信號速率為150.336Mbit/s；

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

當N=1時，由一個AUG加上段開銷后，則STM-1信號的速率為155.520Mbit/s。5.2.2映射方法

映射：是指能夠在SDH網(wǎng)絡邊界與虛容器適配的過程。5.3SDH光傳輸系統(tǒng) 5.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.點到點鏈狀線路系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由具有復用和光接口功能的線路終端、中繼器和光纜傳輸線路構(gòu)成，其中中繼器可以采用目前常見的光-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，可選用分插復用器，也可以選用交叉連接設備作為節(jié)點設備，它們的區(qū)別在于后者具有交叉連接功能，它是一種集復用、自動配線、保護/恢復、監(jiān)控和網(wǎng)管設備的控制下，對由多個電路組成的電路群進行交叉連接，因此其成本很高，故通常使用在線路交匯處，而接入設備則可以使用數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（DLC）、寬帶綜合業(yè)務接入單元（B-ISDN）5.3.2SDH網(wǎng)元 1.終端復用器（TM）

TM可提供從G.703接口到STM-1輸出的簡單復用功能

在組合信號中，每一個支路的信號保持固定的對應位置，這樣便可利用計算機軟件進行信息組合成為一個STM-M（M>N）信號 2.分插復用器（ADM） ADM是在SDH網(wǎng)絡中使用的另一種復用設備。具有能夠在不需要對信號進行解復用和完全終結(jié)STM-N情況下經(jīng)G.703接口接入各種準同步信號的能力。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、輸出信號等級相同，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，即通常所說的上、下話路的功能。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)務的匯集和疏導功能保護倒換功能 DXC除以上功能外，還有開放帶寬業(yè)務、網(wǎng)絡恢復、不完整通道段監(jiān)測、測試接入等功能②DXC連接類型

通常有五種：單向、雙向、廣播式、環(huán)回和分離接入

值得說明的是DXC4/1，DXC4/4/1均代表不同配置的DXC設置。通常在實際的設計中DXC的配置類型是用DXCX/Y來表示，其中X表示接口數(shù)據(jù)流的最高等級，Y表示參與交叉連接的最低級別。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：對光波進行放大、整形的設備5.4SDH傳送網(wǎng)

網(wǎng)絡是指能夠提供通信服務的所有實體及其邏輯配置。

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

傳輸網(wǎng)是由具體設備組成的網(wǎng)絡。

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)務層。

業(yè)務層直接為電交換/復用層提供服務內(nèi)容，最后要通過光傳送/網(wǎng)絡層在光域上進行信號傳輸。

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)點和節(jié)點設備

傳送網(wǎng)是由網(wǎng)絡節(jié)點、傳輸通道、管理、控制和支撐設備構(gòu)成。

傳送網(wǎng)中的節(jié)點通常具有下列特點：

網(wǎng)絡中的節(jié)點具有功率放大和數(shù)字信號再生功能。

網(wǎng)絡中的節(jié)點可以是業(yè)務的分插交匯點、交叉連接點，也可以是網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的切入點。

網(wǎng)絡升級以及新技術(shù)的使用都是通過節(jié)點配置來體現(xiàn)的，因而網(wǎng)絡技術(shù)性能同樣是通過網(wǎng)絡節(jié)點設備的性能來顯現(xiàn)的。

傳送網(wǎng)中常使用的網(wǎng)絡節(jié)點設備基本分為兩大類： 1、基于電子技術(shù)的復用設備 2、基于光層面的光傳送技術(shù)的設備 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

電路層網(wǎng)絡是面向公用交換業(yè)務的網(wǎng)絡

②通道層網(wǎng)絡

通道層網(wǎng)絡為電路層網(wǎng)絡節(jié)點提供透明的通道

③傳輸媒質(zhì)層的網(wǎng)絡

傳輸媒質(zhì)層是指那些能夠支持一個或多個通道層網(wǎng)絡，并能在通道層網(wǎng)絡節(jié)點處提供適當通道容量的網(wǎng)絡

段層網(wǎng)絡又可以進一步分為復用段層網(wǎng)絡和再生段層網(wǎng)絡

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

物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡是那些能夠為通道層網(wǎng)絡提供服務的、能夠以光電脈沖形式完成比特傳送功能的網(wǎng)絡 ④相鄰層網(wǎng)絡間的關(guān)系（2）層網(wǎng)絡的分割①子網(wǎng)的分割②網(wǎng)絡連接和子網(wǎng)連接的分割5.5SDH網(wǎng)絡中的安全性問題

——保護與同步

5.5.1SDH網(wǎng)絡的保護

自愈功能是指當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，能夠在無需人為干預的條件下，在極短時間內(nèi)從失效狀態(tài)中自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網(wǎng)絡已出現(xiàn)了故障。其基本原理就是使網(wǎng)絡具有備用路由和重新確立通行的能力

自愈保護可以分為線路線路保護倒換、環(huán)形網(wǎng)保護、網(wǎng)孔形DXC網(wǎng)絡恢復及混合保護方式等1.自動線路保護倒換（1）1+1和1：n結(jié)構(gòu)圖5-151+1線路保護倒換結(jié)構(gòu)（2）保護倒換的實現(xiàn)①K1和K2字節(jié)②操作過程 2.環(huán)路保護（1）自愈環(huán)結(jié)構(gòu)方式的劃分

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

按照進入環(huán)的支路信號和由分路節(jié)點返回的支路信號方向是否相同來劃分，可分為單向環(huán)和雙向環(huán)兩種

按照一對節(jié)點之間所用光纖的最小數(shù)量來劃分，可分為二纖環(huán)和四纖環(huán)（2）幾種典型的自愈結(jié)構(gòu)①二纖單向復用段倒換環(huán)圖5-17二纖單向復用段倒換環(huán)(a)圖5-17二纖單向復用段倒換環(huán)(b)②四纖雙向復用段倒換環(huán)圖5-18四纖雙向復用段倒換環(huán)③二纖雙向復用段倒換環(huán)圖5-19二纖雙向復用段倒換環(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)絡的所有設備的時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)字信號的正常交換與傳輸 1.網(wǎng)同步方式國際上所使用的同步方式有主從同步方式、相互同步方式和準同步方式，但大多數(shù)國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)中設立一個最高級別的基準主時鐘，而其他時鐘均逐級與上一級時鐘保持同步，以此實現(xiàn)與主時鐘同步的目的，及具體結(jié)構(gòu)如圖5-11所示。圖5-22我國同步時鐘等級

由圖5-22可知，主從同步網(wǎng)多采用樹型拓撲結(jié)構(gòu)，基準時鐘通過同步鏈路逐級向下傳輸，在各交換節(jié)點上，通過鎖相環(huán)將本地時鐘與接收到的上一級時鐘進行相位鎖定，從而達到與基準時鐘同步的目的。 2.我國同步網(wǎng)結(jié)構(gòu)我國同步網(wǎng)采用分級的主從同步方式，即同步網(wǎng)中的時鐘依據(jù)其在網(wǎng)中的位置和重要性被分為四個等級，其中基準時鐘為第一級時鐘，其他三級依次為轉(zhuǎn)接局、本地局和設備從時鐘。每一級從時鐘需要和上一級或同級保持同步。3.同步時鐘的等級標準4.時鐘電路的工作模式5.6SDH網(wǎng)絡性能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）、嚴重誤塊秒比（SESR）及背景誤塊比（BBER）為參數(shù)來表示的。 1.誤塊（EB）

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