通信工程-传输培训.ppt
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1、传输基础知识及工程设计介绍,传输网的概念,1、传输网在通信网络中的位置 顾名思义,传输网就是为提供不同信息节点之间提供传输通道的网络。,传输网就像连接不同城市之间的公路、铁路、水运航路以及航空航路。,传输网的概念,2、传输网的基本分类 有线传输:光纤传输(PDH、SDH)无线传输:微波、红外 重点:有线SDH传输网络,3、传输网的发展,2002年以后,传输网的概念,3、传输网的发展,传输网的概念,1)发展阶段 随着计算机技术的完善、互联网和移动业务的高速发展,用户对业务的需求结构发生了重大变化。传输网络将向着宽带化、多业务以及智能化方向演进。传输网的演进主要分三个阶段。第一阶段为传统传输网阶段
2、,由于语音业务占据主导地位,它对实时性的要求必然导致采用SDH技术。第二阶段网络发展成为以提供多业务传送能力为主的多业务综合传送网。第三阶段传输网将发展成具有动态带宽管理能力、自动拓朴发现和路由功能的智能光网络阶段。,3、传输网的发展,传输网的概念,2)发展原则 目前传输网络正处于第二阶段,即由语音业务向多业务发展的演进阶段。由于数据业务的发展速度远远超过语音业务的发展速度,并且为满足未来NGN、移动网络、大客户等业务的需求,必然要求传输网从提供单一TDM业务向提供宽带多业务方向演变。随着SDH网向多业务传送网演进已进入全面实施阶段,应着重考虑现有网络的实际情况以及从充分利用原有投资出发,结合
3、MSTP和城域波分等新技术的发展情况和建设成本,“以业务需求推动网络建设”为原则发展和建设传输网。,3、传输网的发展,传输网的概念,3)发展目标 传输网演进的第三阶段是智能光网络阶段(ASON),它的核心技术是在现有SDH技术上增加了一个控制平面,引入了路由功能,实现通道的动态连接,并满足各类业务需求(如OVPN,大带宽出租等)。它的发展经历如下过程:第一步是现阶段的大容量多光口SDH设备(后向兼容ASON功能),具有超强的调度能力和网络的平滑演进;第二步经历光层ASON阶段,光层以OADM、OXC等设备组成光自愈环,并实现光网状网结构;第三步引入智能化光子交叉机PXC,提供更大颗粒的业务交叉
4、能力和光层控制技术,进一步实现光通路的动态分配和通路选择。,4、传输网的网络结构,传输网的概念,我国的SDH网络结构分为四个层面,最高层面为长途一级干线网,主要由省会城市及业务量较大的汇接节点城市之间组成一个大容量、高可靠的网孔形国家骨干网结构;第二层面为二级干线网,主要由汇接节点城市组成省内网状或环形骨干网结构;第三层面为中继网,由城市长途端局与市局之间以及市话局之间组成的网络;第四层面为用户接入网。也可简单的划为长途干线网(一级干线网和二级干线网)和本地传输网(中继层和接入层)。,第一章:SDH基础知识第二章:SDH组网技术第三章:SDH设备及配套设备介绍第四章:传输工程的勘察设计(案例介
5、绍),课程主要内容,第一章:SDH基础知识,1、SDH概念2、SDH信号帧结构和复用步骤3、SDH开销和指针4、SDH网络中的基本网元5、定时与同步6、光接口类型和参数7、传输性能,SDH的基本概念,是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。,SDH产生的社会背景,通信网传输、交换、处理大量信息,向数字化、综合化、智能化、个人化发展。作为通信网的承载体传输网要求:宽带化信息高速公路规范化世界性统一的标准接口,PDH的基本概念,“准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy)。准同步数字系列(PDH)的系统,就是在数字通信网的每个
6、节点上都分别设置高精度的时钟,这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高,但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量,要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此,这种同步方式严格来说不是真正的同步,所以叫做“准同步”。,在以往的电信网中,多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展,点到点的直接传输越来越少,而大部分数字传输都要经过转接,因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系,PDH固有的弱点,世界上存在三种不同地区的数字体制标准,三者互不兼容,造成国际互通
7、困难。没有统一的标准光接口规范。复用结构多数采用异步复用,难以从高速信号识别和提取低速支路信号,使设备硬件结构复杂,上下业务费用高。信号帧结构中网络运行,管理和维护(OAM)的比特比较少,已成为进一步改进网络OAM能力的主要障碍,无法适应不断演变的电信网的要求。该技术体制是建立在点对点传输的基础上的,复用结构缺乏灵活性,无法提供最佳的路由选择。,PDH固有的弱点,三个不同的地区标准传输速率 欧洲 北美 日本基群 2Mb/s 1.5Mb/s 1.5Mb/s二次群 8Mb/s 6.3Mb/s 6.3Mb/s三次群 34Mb/s 45Mb/s 32Mb/s四次群 140Mb/s Nx45Mb/s 1
8、00Mb/s 中国采用欧洲标准,难以从高速信号中识别低速信号,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,与PDH相比SDH具有的优势 使三个地区性数字体制在STM-1等级以上获得统一,真正实现数字传输体制上的世界性标准。其复用结构使不同等级的码流在STM帧结构内的排列是有规律的,可用软件从高速信号中一次分插出低速信号,上下业务十分容易。帧结构中安排了丰富的维护管理比特,网管能力大大加强。光接口成为开放型接口,光路上横向兼容。SDH信号结构上已考虑了网络传输和交换的最佳化,可以提供简单,经济和灵活的信号互联和管理。SDH网和PDH网能完全兼容,同时还能容纳各种新的业务信号如ATM、FDDI、DQD
9、B等,即具有完全的后向兼容性和前向兼容性。,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,1)低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号:通过字节间插复用方式来完成,例如4STM-1STM-4,4STM-4STM-162)低速支路信号复用成SDH信号STM-N:例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s,SDH:同步数字传输体制 SDH接口速率等级,SDH复用结构(复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程),复用就是小流汇成大河。,SDH在应用上存在的主要问题 频带利用率不如传统的PDH系统。因为采用了指
10、针调整技术,增加了设备的复杂性,必须采用亚微米CMOS超大规模集成电路。由于指针调整会产生较大的相位跃变,使得SDH/PDH边界的抖动性能较难满足网络性能的要求,需要采取特殊的措施如自适应的比特泄露技术等)。由于大规模采用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉连接点上,使软件几乎可以控制所有网络中的设备。这虽然使网络管理更加方便,功能更加强大,但也带来了新的问题,如果网络层上人为的错误、软件故障、电脑病毒侵入等,就可能导致网络的瘫痪。这就需要选用高可靠性的网络拓扑和对软件进行严格的测试,以及加强管理和提高维护和操作人员的素质。IP业务对SDH传送网结构的影响,网络IP业务量大小的不可预
11、测性、网络IP业务量变动的不可预测性、IP业务量的多跳性等特征,对底层的SDH传送网结构将会产生重大的影响。,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,SDH的工作方式,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,SDH的特点,接口方面,电接口STM-1是SDH的第一个等级,又叫基本同步传送模块,比特率为155.520Mb/s。STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块,比特率是STM-1的N倍(N=4n=1,4,16,64,256)。光接口仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码,采用世界统一的标准扰码。,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,复用方式同步复用和灵活的映射结构低阶SDH高阶S
12、DH。,例如:STM-1STM-4。采用字节间插复用方式,4xSTM-1STM-4。,SDH的特点,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,复用方式同步复用和灵活的映射结构PDHSDH通过指针定位预见低速信号在帧中位置,使收端可直接下低速信号。,SDH的特点,1、SDH概念,第一章:SDH基础知识,帧结构,帧结构,帧结构,由横向270XN列和纵向9行字节(一个字节为8比特)组成。字节传输从左上角第一个字节开始,从左到右,自上而下按顺序传送,直至整个9X270个字节传完后转入下一帧,每秒传8000帧。STM-1,每秒传送速率=9X270X8X8000=155.52Mb/sSTM-4=155.52
13、X4=622.08Mb/sSTM-16=155.52X16=2488.32Mb/s,STM-N帧中放置各种业务信息的地方。2M/34M/140M等PDH信号、ATM信号、IP信息包等打包成信息包后,放于其中。然后由STM-N信号承载,在SDH网上传输。若将STM-N信号帧比做一辆货车,其净负荷区即为该货车的车厢。在将低速信号打包装箱时,在每一个信息包中加入通道开销POH,以完成对每一个“货物包”在“运输”中的监视。,帧结构-信息净负荷(9行261列),段开销完成对STM-N整体信号流进行监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。再生段开销(RSOH)完成对STM-N整体
14、信息结构进行监控复用段开销(MSOH)完成对STM-N中的复用段层信息结构 进行监控RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制二者区别:宏观(RSOH)和微观(MSOH),帧结构段开销,低阶SDH高阶SDH:同步字节间插复用方式PDH信号STM-N:同步复用和灵活的映射140MSTM-N34MSTM-N2MSTM-N复用是依复用路线图进行的,ITU-T规定的路线图有多种,但通常一个国家或地区仅使用一种。,复用步骤(复用方式、复用结构),STM-256,STM-64,AUG-256,AUG-64,STM-16,AUG-16,STM-4,AUG-4,STM-1,AUG-1,STM-0,
15、AU-3,AU-4,AU-4-4c,AU-4-16c,AU-4-64c,AU-4-256c,VC-4-256c,VC-4-64c,VC-4-16c,VC-4-4c,VC-4,VC-3,TUG-3,TUG-2,TU-2,VC-2,C-2,TU-12,VC-12,C-12,TU-11,VC-11,C-11,TU-3,VC-3,C-3,C-4,C-4-4c,C-4-16c,C-4-64c,C-4-256c,x1,x1,x4,x4,x1,x3,x7,x7,x3,x4,T1540590-00(108449),Pointer processingMultiplexingAligningMapping,x4
16、,x4,x1,x1,x1,x1,x1,x1,x1,x1,x1,x1,x3,复用步骤-G.707新的SDH复用路径图,STM-N,AUG-1,AU-4,VC-4,TU-3,VC-3,C-3,C-4,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,TUG-3,N,139264kbit/s,34268kbit/s,44736kbit/s,2048kbit/s,指针处理,映射,定位,复用,AUG-N,1,3,7,3,1,复用步骤-中国的SDH基本复用映射结构,在将低速支路信号复用成STM-N信号时,要经过3个步骤:映射、定位、复用。,C-12容器12;与2M相对应的标准信息结构,完成2M信号速率适配,4
17、个基帧组成一复帧。VC-12虚容器12;与2M相对应的标准信息结构,完成对某路2M信号实时监控。TU-12支路单元12;与VC-12相对应的标准信息结构,完成对VC-12的一级指针定位。,复用步骤-2M复用,TUG-2支路单元组2;TUG-3支路单元组3。2MC-12VC-12TU-12;3TU-12TUG-2;7TUG-2TUG-3;3TUG-3VC-4STM-1。STM-1可装入373=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。,复用步骤-2M复用,4个C-12基帧组成一个复帧。基帧、复帧装入的是同一路2M信号。基帧装入2M信号的125us时间段的信息;复帧装入2M信号500us时间段
18、的信息,复帧的概念,复用步骤-2M复用,开销,开销的功能是完成对SDH信号提供层层细化的监控管理功能,监控的分类可分为段层监控、通道层监控。段层的监控又分为再生段层和复用段层的监控,通道层监控分为高阶通道层和低阶通道层的监控。例如对2.5G系统的监控,再生段开销对整个STM-16信号监控,复用段开销细化到其中16个STM-1的任一个进行监控,高阶通道开销再将其细化成对每个STM-1中VC4的监控,低阶通道开销又将对VC4的监控细化为对其中63个VC12的任一个VC12进行监控,由此实现了从对2.5Gbit/s级别到2Mbit/s级别的多级监控手段。,3、SDH开销和指针,第一章:SDH基础知识
19、,指针的作用就是定位,通过定位使收端能正确地从STM-N中拆离 出相应的VC,进而通过拆VC、C的包封分离出PDH低速信号,也 就是说实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。指针有两种AU-PTR和TU-PTR,分别进行高阶VC(这里指VC4)和低阶VC(这里指VC12)在AU-4和TU-12中的定位。管理单元指针AU-PTR定位VC-4在AU-4中的位置支路单元指针TU-PTR定位VC-12在TU-12中的位置与定帧字节一起完成从高速信号STM-N中直接下低速信号,指针,3、SDH开销和指针,第一章:SDH基础知识,终端复用器-TM,4、SDH网络中的基本网元,第一章:SDH基础知识
20、,TM的作用是将低速支路信号PDH、STM-N(MN)交叉复用成高速线路信号STM-N。,4、SDH网络中的基本网元,第一章:SDH基础知识,分插复用器-ADM,ADM的作用是将低速支路信号(PDH、STM-M)交叉复用到东/西向线路的STM-N信号中,以及东/西线路的STM-N信号间进行交叉连接。,SDH网同步 采用主从同步方式:网中最高一级的时钟称为基准主时钟(PRC)。第二级为转接局从时钟。第三级为端局从时钟。第四级为SDH网元时钟。从时钟工作模式正常工作模式保持工作模式自由运行工作模式同步方式同步-所有时钟都始终跟踪网络唯一的主时钟伪同步-两个以上基准时钟,形成几个同步网准同步-时钟进
21、入保持模式或自由运行模式异步-网络节点时钟出现大的频率偏差,主时钟,从时钟,从时钟,从时钟,从时钟,从时钟,从时钟,5、定时与同步,第一章:SDH基础知识,SDH同步时钟链路,最长的基准链路所包含的G.812从时钟数不能超过K个,包括转接局和本地局从时钟。节点间网元数N也是受限的。在限制SDH网元时钟(G.813)数不超过60个时,极端情况下K=10,N=20,因此串接的网元数要尽可能少。,5、定时与同步,第一章:SDH基础知识,SDH时钟同步时钟源的获得有以下两种 1)外部时钟大楼时钟系统(BITS)的输出时钟信号引接.由同一机房的高一级或同一级的传输设备的时钟输出口上引接外部时钟 2)线路
22、定时传送时钟基准应注意几个问题:1)在同步时钟传送时不应存在环路;2)尽量减少定时传递链路的长度,避免由于链路太长影响传输的时钟信号的质量;3)站时钟要从高一级设备或同一级设备获得基准;4)应从分散路由获得主、备用时钟基准,以防止当主用时钟传递链路中断后,导致时钟基准丢失的情况;5)选择可用性高的传输系统来传递时钟基准。,5、定时与同步,第一章:SDH基础知识,案例,5、定时与同步,第一章:SDH基础知识,说明:工程计划从黄木岗传输机房BITS时钟输出板提取一主一备二路2048Kbit/s时钟信号作为主用时钟向环中各站发送时钟信号,从信息枢纽传输机房BITS时钟输出板提取一主一备二路2048K
23、bit/s时钟信号作为备用时钟。信息枢纽扩展设备ADM16/1的同步时钟跟踪LambdaUnite的外部时钟输出口,发生故障时转为自身内部时钟。,光信号波长光纤传输中有3个传输“窗口”适合用于传输的波长范围:850nm、1310nm、1550nm。其中850nm窗口只用于多模传输,用于单模传输的窗口只有1310nm和1550nm两个波长窗口。中继距离较短的局间宜选用1310nm的工作波长局间中继距离较长、工作速率较高时刻选用1550nm的工作波长,6、光接口类型和参数,第一章:SDH基础知识,光接口类型,6、光接口类型和参数,第一章:SDH基础知识,传输系统的性能对整个通信网的通信质量起着至关
24、重要的作用。影响SDH传输网传输性能的主要传输损伤包括误码、抖动和漂移。误码性能 误码是指经接收、判决、再生后,数字码流中的某些比特发生了差错,使传输的信息质量产生损伤。抖动漂移性能 抖动和漂移与系统的定时特性有关。定时抖动(抖动)是指数字信号的特定时刻(例如最佳抽样时刻)相对其理想时间位置的短时间偏离。所谓短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化。而漂移指数字信号的特定时刻相对其理想时间位置的长时间的偏离,所谓长时间是指变化频率低于10Hz的相位变化。抖动和漂移会使收端出现信号溢出或取空,从而导致信号滑动损伤。,7、传输性能,第一章:SDH基础知识,第一章:SDH基础知识第二章:SDH组
25、网技术第三章:SDH设备及配套设备介绍第四章:传输工程的勘察设计(案例介绍),课程主要内容,第二章:SDH组网技术,1、网络结构2、网络容量3、网络安全及保护4、网络通路组织5、网管系统6、深圳本地传输网介绍,1、网络结构 SDH网络结构SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的,网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形,当前用得最多的网络拓扑是链形和环形,通过它们的灵活组合,可构成更加复杂的网络。,第二章:SDH组网技术,1、网络结构 本地传输网层
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