传送网技术基础.ppt

第6章 传送网技术基础,郭 勇,邮箱 电话:0451-86417732,-2-,6.1.1 传送网概述,现代通信网结构,垂直观点的网络结构图,为用户提供各种通信业务，主要包括：模拟与数字音视频业务、数据通信业务和多媒体通信业务等。,为各种信息应用提供实现手段，根据不同的要求，有不同的实现方式。可由采用不同交换技术的节点交换设备来形成不同类型的业务网。,为业务网提供各种接入与传送手段的基础设施，根据不同的需要有不同的实现方式。,-3-,传输网技术-学习目标,掌握传送网的概念掌握SDH网的基本概念掌握SDH主要网元及结构理解数字复接技术SDH自愈网原理及自愈网种类传输网主要性能技术指标了解我国SDH网络结构,学习完本课程，您应该能够：,-4-,传送网技术,6.1 传送网概述6.2 PDH和SDH网的基本概念6.3 数字复接技术6.4 SDH自愈网原理6.5 传送网主要性能技术指标6.6 我国SDH网络结构,-5-,6.1.1 传送网概述,什么是传送网?是指在不同地点的各点之间完成信息传递功能的一种网络。传送与传输的区别传送网(G.805定义):在不同地点之间传递用户信息的网络的功能资源，即逻辑功能的集合 传送是从信息传递的功能过程来描述，是网络逻辑功能的描述；传输网：在不同地点之间传递用户信息的网络的物理资源，即基础物理实体的集合。传输是从信息通过具体物理媒质传递的物理过程来描述，是网络物理实现的描述。,-6-,6.1.1 传送网概述(续),传输网在电信网中的位置,传输网位于交换设备之间，为各种专业网提供透明传输通道。接入网位于交换设备与用户之间，为交换设备和用户提供连接通道。,-7-,6.1.1 传送网概述(续),低速电信号,高速电信号,复用,光发送单元,解复用,光接收单元,光信号,光信号,高速电信号,低速电信号,高速电信号,复用,光接收单元,解复用,光发送单元,光信号,光信号,高速电信号,低速电信号,低速电信号,数字光纤传输系统组成示意图,-8-,6.1.1 传送网概述(续),传送网的分层结构,电路层,通道层,段层,物理层,传输媒质层,传送层,电路层网络是面向公用交换业务的网络，例如电路交换网、分组交换网、ATM交换网。其主要设备是交换机或交叉连接设备,通道层网络为电路层网络节点（如交换机）提供透明的通道（即电路群）。,分为复用段层和再生段层。复用段层用于传送复用段终端之间信息的网络。再生段层网络是用于传递再生中继器之间以及再生中继器与复用终端之间信息的网络。,涉及实际的传输媒质，如光纤、双绞线、同轴电缆或无线，并支持段层网络。,-9-,6.1.2 通道、复用段、再生段,通道:在一个SDH网络中，终端与终端之间的链路复用段:复用器与复用器（不管是终端复用器还是分插复用器）之间的链路再生段:再生器和其他网元之间的网络,TM：终端 MST：复用段终端 RST：再生段终端,-10-,6.1.2 通道、复用段、再生段(续),TM指通道终端，它是虚容器的组合分解点，完成对净负荷的复用和解复用，并完成对通道开销的处理。MST指复用段终端、完成复用段的功能，其中如产生和终结复用段开销（MSOH）。相应的设备有：光缆线路终端、高阶复用器、宽带交叉连接器等。RST指再生段终端。它的功能块在构成SDH帧结构过程中产生再生段开销(RSOH)，在相反方向则终结再生段开销。由图还可以看出，通道、复用段、再生段的定义和分界。,-11-,6.1.3 同步数字传送网,同步数字传送网技术是当今世界在传输技术方面的发展和应用热点。在数字通信系统中：通常采用时分复用（TDM：Time Division Multiplexing）实现多路传输。传送网技术目标是，建立一个高速、高质量、具有保护倒换能力、网管统一的传送网络要求：各支路信号的比特率完全相同。,-12-,6.1.3 同步数字传送网(续),传送网时钟来源及分类：同一时钟：各支路的速率相同各支路时钟独立：时钟不会绝对相等，复接后的信号可能会出现重迭和错位。解决：同步复接,数字流同步就是将各个支路比特速率略有差异的数字信号调整为数字速率完全相同的数字信号的过程。分类：PDH，SDH下面具体介绍一下PDH和SDH。,-13-,传输网技术,6.1 传送网概述6.2 PDH和SDH网的基本概念6.3 数字复接技术6.4 SDH自愈网原理6.5 传送网主要性能技术指标6.6 我国SDH网络结构,-14-,6.2.1 PDH传输系统简介,准同步概念：PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)即准同步数字系列复用在一起的各支路信号的时钟不是来自同一个时钟源，尽管各支路信号码速率的标称值相同，但却存在一定容差，这种传输方式称准同步传输。复用/解复用是数字信号传输的重要部分复用：将低速信号按照一定的规则变成高速信号解复用：将收到的高速信号恢复成原来的低速信号PDH经复用后的基群信号为 2Mb/s 信号,-15-,6.2.1 PDH传输系统简介(续),异步复用按比特复用采用正码速调整4路低速信号复用成1路高速信号基群信号可依次复用成二次群信号、三次群信 号、四次群信号各次群信号均有国际统 一标准,PDH复用原理,-16-,6.2.1 PDH传输系统简介(续),PDH复用原理(续)PDH各次群信号速率、接口及容量,-17-,6.2.1 PDH传输系统简介(续),O D F,端局4,D D F,交换机,端局2,O D F,端局1,D D F,交换机,O D F,传输转接点,O D F,交换机,D D F,DDF,140Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,端局3,O D F,交换机,DDF,2Mb/s,140Mb/s,140Mb/s,140Mb/s,DDF(digital distribution frame)：数字配线架 可以是2M/8M/34M.155M/.等跳线ODF(optical distribution frame)：光纤配线架,PDH 星形网组网举例,-18-,6.2.2 SDH光同步传输网简介,SDH（同步数字系列）,光同步传输网的产生：随着电信网的发展和用户要求的提高，基于点对点传输的准同步（PDH）系统暴露出其固有的弱点（详见SDH与PDH的比较）。另一方面，现代电信网要求能迅速地、经济地为用户提供电路和业务，甚至最终希望能对电路带宽和业务提供在线实时控制。为了适应电信网的发展和满足用户的要求，产生了一种新的传输技术体制光同步传输网。,-19-,6.2.2 SDH光同步传输网简介(续),SDH网概述SDH是英文字母Synchronous Digital Hierarchy的缩写，即同步数字系列。是ITU-T在美国同步光网络（SONET，Synchronous Optical Network）体制的基础上提出来的。SDH为物理层技术，用来传输和复用，传输速率可高达10Gbps，是国际电联（ITU）标准。而SONET是美国标准委员会（ANSI）的标准，两者只是在复用机制上有所不同，而其余技术均相似。SDH采用一套标准化的信息结构等级，称之为同步传送模块STM-N（N=1,4,16）,-20-,6.2.2 SDH光同步传输网简介(续),采用WDM（波分复用）技术，实现更高速率的信号传输。（如10Gb/s系统）目前国际上采用WDM技术已研制出400Gb/s系统。,同步数字系列的速率,-21-,6.2.2 SDH光同步传输网简介(续),SDH网络定义 是由一些基本网络单元（NE）组成，在传输媒质上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，它具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。SDH网络中的基本网元 主要包括：终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生器（RG）、数字交叉连接设备（DXC）,-22-,6.2.2 SDH光同步传输网简介(续),SDH与 PDH 的比较,-23-,6.2.2 SDH光同步传输网简介(续),上下电路过程示意图,SDH与 PDH 的比较(续),-24-,6.2.3 SDH网络中的基本网元,终端复用器（TM:Termnal Multiplex）终端复用器是把多路低速信号复用成一路高速信号，或者反过来把一路高速信号分接成多路低速信号的设备。,TM,234140/155155,终端复用器,单位MBit/s,STM-N,-25-,6.2.3 SDH网络中的基本网元(续),分插复用器（ADM:add/drop multiplexer）分插复用器是在高速信号中分接（或插入）部分低速信号的设备。,ADM,2 Mbps,STM-N,STM-N,分插复用器符号：,2Mb/s,2Mb/s,STM-N高速光信号,STM-N高速信号,STM-N高速信号,-26-,6.2.3 SDH网络中的基本网元(续),再生器（RG）再生器位于网络传输链路中途，是能够接收STM-N信号，并经过适当的处理，使信号按规定的幅度、波形和定时特性继续向前传输的设备。,REG,STM-N,STM-N,再生器,-27-,6.2.3 SDH网络中的基本网元(续),数字交叉连接设备（DXC）数字交叉连接设备是具有一个或多个信号端口，可以对任意端口之间的信号进行可控连接（包括再生）的设备，它具有复用、配线、保护/恢复、监控和网络管理等多项功能。,1:m解复用,N个输入,1:m解复用,交叉连接矩阵,m:1复用,N个输出,m:1复用,DXC简化结构,-28-,6.2.3 SDH网络中的基本网元(续),数字交叉连接设备（DXC）,STM-1,STM-1,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,STM-1,STM-1,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,DXC 设备,-29-,6.2.3 SDH网络中的基本网元(续),SDH 星形网举例,-30-,6.2.4 SDH的帧结构及开销字节,SDH采用了一种矩形块状结构。STM-N信号的帧结构是由9（行）270N字节组成，帧周期为125s（对应于帧频率为8kHz）。STM-1的速率为：155.520Mbit/s其它各高等级信号的速率为155.520Mbit/s的N倍。,-31-,6.2.4 SDH的帧结构及开销字节(续),9270N字节,9270N字节,9270N字节,STM-N净负荷（含POH）,RSOH再生段开销,AUPTR,MSOH复用段开销,9N,261N,传输方向,125s,123459,AUPTR：管理单元指针区,管理再生段,管理复用段,管理单元指针，指示净负荷区域内的信息首字节在帧内的位置。,POH：通道开销,-32-,6.2.5 SDH网的特点及应用的若干问题,SDH网的特点新型的复用映射方式:同步复用兼容性好接口标准统一:全世界统一网络管理能力强先进的指针调整技术独立的虚容器设计:虚容器一种支持通道层连接的信息结构。组网与自愈能力强系列标准规范,-33-,6.2.5 SDH网的特点及应用的若干问题(续),SDH应用的若干问题频带利用率：不如PDH高抖动性能：SDH/PDH多次转接后，信号损失严重软件权限：软件权限过大定时信息的传送：难于确定最适于作网络定时的2.048Mbit/s的信号IP业务对SDH传送网结构的影响：网络IP业务量大小不可预测，对底层的SDH传输网结构有重大影响,-34-,传输网技术,6.1 传送网概述6.2 PDH和SDH网的基本概念6.3 数字复接技术6.4 SDH自愈网原理6.5 传送网主要性能技术指标6.6 我国SDH网络结构,-35-,6.3.1 数字复接技术简介,引言：为了提高信道的利用率和信息传输速率可以采用TDM。但是：设语音信号，每秒取样8000次，即 fs=8000HZ，则 Ts=125us（帧周期Ts=1/fs=125us）。32路时分复用的路时隙宽度Tc=125/32=3.9s,128路则每个时隙实际1s480路则每路信号的处理时间更短。要在如此短暂的时间内完成大路数信号的PCM复用，对电路及元器件的精度要求就很高，在技术上实现起来也比较困难。但对于大路数的信号而言，PCM复用在理论上是可行的，而实际上难以实现。如何解决？,-36-,6.3.1 数字复接技术简介(续),数字复接技术概念：将低速数字信号合并成一个高速数字信号流，以便在高速宽带信道中传输。数字复接技术就是实现PCM信号由低次群到高次群的合成技术。比如对30路电话进行PCM复用（采用8位编码）后，通信系统的信息传输速率为80008322048 kb/s，即形成速率2048 kb/s的数字流（比特流）。现在要对 120 路电话进行时分复用，即把4个这样的2048 kb/s的数字流合成为一个高速数字流，就必须采用数字复接技术才能完成。,-37-,6.3.1 数字复接技术简介(续),复接设备：数字复接器和数字分接器。发端：用数字复接器合并信号。它由定时、码速调整和复接单元等组成。收端：数字分接器,是把已合路的高次群数字信号分解成原来的低次群数字信号，它由帧同步、定时、数字分接和码速恢复等单元组成。,-38-,6.3.1 数字复接技术简介(续),两类数字速率系列和数字复接等级,-39-,6.3.1 数字复接技术简介(续),-40-,6.3.1 数字复接技术简介(续),码速调整,复接单元,数字分接,码速恢复,定时,合路,定时,同步,外时钟,支路,支路,123n,123n,数字复接器,数字分接器,同步数字复接原理,-41-,6.3.2 数字复接种类,被复接的各支路数字信号彼此之间必须同步并与复接器的定时信号同步方可复接。根据此条件划分的复接方式可分为三种。复接方式：同步复接异源（准同步）复接异步复接三种,-42-,6.3.2 数字复接种类(续),同步复接:支路之间以及与复接器之间均是同步无需进行码速调整异源（准同步）复接:各输入支路之间不同步，并与复接器的定时信号也不同步 输入支路的标称速率相同，也与复接器要求的标称速率相同需要进行码速调整,-43-,6.3.2 数字复接种类(续),异步复接:输入支路之间及与复接器的定时信号之间均是异步的，其频率变化范围不在允许的变化范围之内必须进行码速调整方可进行复接由以上可见，异源和异步复接方式都必须进行码速调整，满足复接条件后方可复接。,-44-,6.6.3 同步数字复接设备举例,保密机,HDP377数字复接设备,保密机,HDP377,HDP377,1E12E13E14E1,8M,8M,8M,8M,二次群微波,1E12E13E14E1,同步数字复接设备,-45-,6.3.4 数字复接方法,根据每个时间间隔传送的码字的多少，可以分为以下三种方式：按位复接按字复接按帧复接,-46-,6.3.4 数字复接方法(续),两种复接方式示意图,-47-,传输网技术,6.1 传送网概述6.2 PDH和SDH网的基本概念6.3 数字复接技术6.4 SDH自愈网原理6.5 传送网主要性能技术指标6.6 我国SDH网络结构,-48-,6.4.1 自愈网的概念及分类,自愈网的概念所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障。其基本原理就是使网络具有备用路由，并重新恢复通信能力。,-49-,6.4.1 自愈网的概念及分类(续),自愈网分类以网络物理拓朴分自动线路保护倒换环形网保护网状网保护以网络功能结构分类路径保护子网连接保护DXC保护混合保护,-50-,6.4.2 自愈网的保护方式,自动线路保护倒换原理 当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备将主信号自动转至备用光纤系统传输，从而使接收端在倒换完成后仍能接收到正常信号而感觉不到网络已出故障该保护方式业务恢复时间很快，通常可短于50ms，对于网络节点的光或电的元部件失效故障十分有效主要适用于两点间有稳定的大业务量 的点到点应用场合主要包括：1+1结构1n结构,-51-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),自动线路保护倒换1+1结构发送端永久地与主用、备用信道相连接，正常工作情况下，选择来自主用信道的信号作为输出信号。一旦主用信道出现故障，则MSP(复用段保护功能)会自动从备用信道中选取信号作为接收信号。,其中：MSA:复用段适配器，MST:复用段终端，RST:再生段终端，SPI:SDH物理接口,-52-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),自动线路保护倒换1n结构备用信道由多个主用信道共享,一般n值范围为114。,MSA：复用段适配 MST:复用段终端 RST：再生段终端 SPI：SDH物理接口,-53-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),环形网保护所谓自愈环（SHR），是指采用分插复用器（ADM）组成环型网实现自愈的一种保护方式。结构种类按支路信号在环中流动的方向来分，可以分为单向环和双向环；按保护倒换的层次来分，可以分为通道倒换环和复用段倒换环，按环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分，可以划分为二纤环和四纤环。,-54-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),环形网保护ADM自愈环,ADM,ADM,ADM,ADM,2Mbit/S,光纤1,光纤2,-55-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),环形网保护二纤单向通道保护环,分插复用器,D,B,A,C,CA AC,CA AC,W1,P1,传业务信号,用于保护,D,B,A,C,CA AC,CA AC,W1,P1,-56-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),DXC数字交叉连接保护DXC 保护是指利用DXC设备在网孔形网络中进行保护的方式。原理:假设从A到D节点，有12个单位的业务量（假设为12140155Mbit/s），当AD之间的光缆被切断后，DXC 可以从网络中发现图中所示的3条替代路由来共同承担这几个单位的业务量。从A经E到D分担6个单位，从A到B和E 到D 为2个单位，从A经B，C和F到D4个单位。,-57-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),原理图,-58-,6.4.2 自愈网的保护方式(续),混合保护所谓混合保护是采用环形网保护和DXC保护相结合，这样可以取长补短，大大增加网络的保护能力。,-59-,6.4.2 自愈网性能比较,线路保护倒换：配置容易，管理简单，恢复时间短(50ms),但成本高，用于重要的光纤连接。自愈环：具有很高的生存性，恢复时间短(50ms)，有良好的业务疏导能力，网络规划难。DXC方式：具有很高的生存性，恢复时间长，可能造成重要数据丢失。,-60-,传输网技术,6.1 传送网概述6.2 PDH和SDH网的基本概念6.3 数字复接技术6.4 SDH自愈网原理6.5 传送网主要性能技术指标6.6 我国SDH网络结构,-61-,6.5 传送网主要性能指标,为保证正常通信，必须对传送网中的通信系统性能提出具体、合理的指标要求。模拟光纤通信系统用信噪比表示系统的性能。数字通信系统：误码率抖动特性可靠性与可用性,-62-,6.5 传送网主要性能指标(续),误码特性抖动特性定义：数字信号的各有效瞬间对于标准时间位置的偏差。偏差的时间范围称为抖动幅度；偏差的时间间隔对时间的变化率称为抖动频率。抖动是数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定现象10Hz以下的长期相位变化称为漂移，10Hz以上的相位变化称为抖动。,-63-,6.5 传送网主要性能指标(续),可靠性(R):指产品在规定的条件下和时间内，完成规定功能的能力，常用故障率（）来表征，即基准单位：10-9/h故障率():工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。可用性(A):指产品在规定的条件下和时间内处于良好工作状态的概率，其表示式为,-64-,6.5 传送网主要性能指标(续),在实际工程中，往往采用下式作为可用性的评价：其中：MTBF:平均无故障时间MTTR：平均故障修复时间,-65-,传输网技术,6.1 传送网概述6.2 PDH和SDH网的基本概念6.3 数字复接技术6.4 SDH自愈网原理6.5 传输网主要性能技术指标6.6 我国SDH网络结构,-66-,6.6 我国SDH网络结构,第一级干线:主要用于省会、城市间的长途通信,第二级干线主要用于省内的长途通信。,第三级干线主要由用于长途端局与市话之间以及市话局之间通信的中继网构成,第四级为用户网，也可称为接入网。业务量较低，而且大部分业务量汇聚于一个节点（交换局）上,-67-,6.6 我国SDH网络结构(续),我国SDH基本复用映射结构 特点是采用了AU4路线，主要考虑目前PDH中应用最广的2Mbit/s和140Mbit/s支路接口，如有需要也可提供34Mbit/s的支路接口。一般情况不用 34Mbit/s支路信号，因一个STM1只能映射进三个34Mbit/s支路信号，不如将四个34Mbit/s复用成140Mbit/s后再映射进 STM1来的经济。因此目前提供了2、34、140Mbit/s的支路接口。今后对与某些应用。例如国际租用业务可能需要提供1.544Mbit/s的 透明支路，可用C-11，到C-12再到TU-12的方式映射进去；对图像业务和局域网业务，因目前图像的压缩编码技术尚未最后定论，大约在434之 间，而SDH可以为其提供VC-2，VC-2的级联方式来传输。,-68-,Thank You!,