交換原理課件：第4章光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)

1、2022/7/151第四章 光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)4.1 傳送網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)4.2 同步數(shù)字傳送網(wǎng)技術(shù)SDH PDH的缺陷 SDH的基本概念與特征 SDH的速率 SDH幀結(jié)構(gòu) SDH的復(fù)用原理 SDH的傳輸設(shè)備 SDH的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信網(wǎng)的基本組成終端設(shè)備：電話機(jī)、數(shù)據(jù)終端交換設(shè)備：程控交換機(jī)傳輸設(shè)備：PCM高次群、SDH等設(shè)備通信網(wǎng)的基本功能對(duì)終端的業(yè)務(wù)進(jìn)行交換、傳輸實(shí)現(xiàn)終端與終端之間的通信2022/7/152通信網(wǎng)概述2022/7/1534.1 傳送網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)傳送網(wǎng)包括：傳輸媒體、傳輸系統(tǒng)和傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸媒體 提供傳遞信號(hào)的通道，包括：有線：電纜、光纖無線：微波、通信衛(wèi)星 傳輸系統(tǒng) 傳輸系統(tǒng)主要包括發(fā)

2、送、接收設(shè)備 實(shí)現(xiàn)將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成線路碼，信號(hào)的復(fù)用/分解 常用的復(fù)用有：FDM、TDM和CDM傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備，包括: 配線架 電分插復(fù)用器（ADM)、電交叉連接設(shè)備(DXC) 光分插復(fù)用器（OADM)、光交叉連接設(shè)備(OXC)2022/7/1544.2 同步數(shù)字傳送網(wǎng)技術(shù)SDHSDH：Synchronous Digital Hierarchy一種當(dāng)今世界電信網(wǎng)普遍采用的傳送網(wǎng)技術(shù)由于PDH的缺陷，促使了SDH的產(chǎn)生與發(fā)展2022/7/155PDH的缺陷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，彼此互不兼容，不能互通 北美標(biāo)準(zhǔn)：1.5Mbit/s6.3Mbit/s45Mbit/sN*45Mbit/s 日本標(biāo)準(zhǔn)：1.5Mbit

3、/s6.3Mbit/s32Mbit/s100Mbit/s400Mbit/s 歐洲標(biāo)準(zhǔn)：2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范 互通必須轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)G.703接口，無法在光路上直接通信2022/7/156PDH的缺陷同步復(fù)雜，上下電路困難低速信號(hào)(一次群)采用同步復(fù)用，高速信號(hào)（高次群）采用異步復(fù)用（插入比特）此方式造成上下電路必須一步一步復(fù)用或解復(fù)用，硬件設(shè)備多，費(fèi)用高OAM (Operation Administration Maintenance )比特缺乏，主要依靠人工完成難以支持新一代網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，不靈活使數(shù)字通道設(shè)備利用率低無法提供最

4、佳路由選擇2022/7/157SDH的基本概念SDH是一套可以進(jìn)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(hào)的結(jié)構(gòu)等級(jí)體系SDH網(wǎng)由復(fù)用器、數(shù)字交叉連接設(shè)備等組成。SDH主要功能是對(duì)PDH信號(hào)（2Mbps，34Mbps，140Mbps）進(jìn)行同步數(shù)字傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換2022/7/158SDH的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)與速率信息結(jié)構(gòu)等級(jí)也稱之為同步傳送模塊STM-N (N1，4，16，64）不同的結(jié)構(gòu)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的速率STM-1：155.520Mbit/sSTM- 4：622.080Mbit/sSTM-16：2488.320Mbit/s（2.5Gbit/s）STM-64：9953Mbit/s（

5、10Gbit/s）2022/7/159SDH的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一提供全球統(tǒng)一的信息等級(jí)體系STM-N與PDH兼容（不同等級(jí)的PDH可接入SDH)統(tǒng)一的光接口，能在光路上實(shí)現(xiàn)互通一步復(fù)用功能（不同PDH等級(jí)可直接一次復(fù)用）支持組網(wǎng)，靈活SDH具有定時(shí)透明性相同業(yè)務(wù)提供者（網(wǎng)元）是同步的不同業(yè)務(wù)提供者之間是偽同步采用指針調(diào)整技術(shù)使得凈負(fù)荷在不同業(yè)務(wù)之間傳送不影響業(yè)務(wù)質(zhì)量幀結(jié)構(gòu)中有豐富的OAM（占5%），網(wǎng)管功能強(qiáng)大2022/7/1510SDH與PDH信號(hào)分、插比較PDH信號(hào)的分插（硬件實(shí)現(xiàn)）分離：逐級(jí)解復(fù)用插入：逐級(jí)復(fù)用光/電電/光光信號(hào)光信號(hào)解復(fù)用140/34Mbit/s解復(fù)用34/8解復(fù)用8/

6、2復(fù)用2/8復(fù)用8/34復(fù)用34/140Mbit/s2Mbit/s2022/7/1511SDH與PDH信號(hào)分、插比較SDH信號(hào)的分插（軟件實(shí)現(xiàn)）分、插一步完成SDH分插復(fù)用器（ADM）2Mbit/s155Mbit/s155Mbit/s2022/7/1512SDH幀格式SDH的幀格式由ITU-T建議G.709規(guī)定是一種矩形塊狀STM-N幀結(jié)構(gòu)幀組成：270n列和9行字節(jié)幀時(shí)長(zhǎng)：125us，8000幀/sSTM-1一幀位數(shù)：270198=19440STM-1的速率：927088000155.52（Mbps）SOHAU PTRSOHSTM-N凈負(fù)荷（含SOH）1459傳輸方向9*N261*N270*

7、N9*270*N字節(jié)2022/7/1513SDH幀格式段開銷（SOHSection OverHead）屬附加字節(jié)，起維護(hù)和管理作用主要有誤碼監(jiān)視、 幀定位、數(shù)據(jù)通信、公務(wù)通信和自動(dòng)保護(hù)倒換字節(jié)等功能開銷為89=72字節(jié)=576bit。信息凈負(fù)荷（Payload）區(qū)域用于電信業(yè)務(wù)的部分。共2619=2349字節(jié)包括各支路信息及少量通道監(jiān)視、管理等信息管理單元指針（AU PTRAdministration Unit Pointer）區(qū)域指示符，表示凈負(fù)荷的第一字節(jié)在STM-N幀中的位置完成復(fù)用同步和幀定位功能，便于提取各支路信息對(duì)STM-1來說有9個(gè)字節(jié)2022/7/1514SDH基本復(fù)用原理基本

8、概念標(biāo)準(zhǔn)容器C用于傳遞同步信號(hào)的一種信息結(jié)構(gòu)主要完成速率調(diào)整等適配功能需要傳送的電路層信號(hào)在容器中經(jīng)過碼速調(diào)整后變換為同步信號(hào)經(jīng)過容器后信號(hào)的速率將會(huì)變化G.707建議中規(guī)定了5種標(biāo)準(zhǔn)容器標(biāo)準(zhǔn)容器CC-11C-12C-2C-3C-4對(duì)應(yīng)PDH類型T1E1T2E3E4對(duì)應(yīng)速率（Mbps）1.5542.0486.31234.368139.2642022/7/1515SDH基本復(fù)用原理基本概念虛容器VC支持通道層連接的一種信息結(jié)構(gòu)由C+POH(通道開銷)組成VC在SDH傳送中保持完整不變（獨(dú)立的信息單元）VC可以在通道的任何一點(diǎn)取（分）或插入，以便同步復(fù)用、交叉連接處理支路單元TU（Tributar

9、y Unit）一種為低階通道層和高階通道層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)由低階VC加TU指針組成VC在TU中的起始位置是浮動(dòng)的，由TU指針指明一個(gè)或多個(gè)TU經(jīng)字節(jié)交叉復(fù)用組成TUG2022/7/1516SDH基本復(fù)用原理基本概念管理單元AU（Administration Unit）和管理單元組AUG（ Administration Unit ）AU對(duì)高階VC和復(fù)接段層進(jìn)行適配由高階VC加上AU指針構(gòu)成AU經(jīng)AUG復(fù)接后成為STM-1幀結(jié)構(gòu)的組成部分AUG本身又可以復(fù)接成高階同步傳遞模塊2022/7/1517SDH基本復(fù)用原理映射結(jié)構(gòu)STM-NAUGVC-4AU-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2T

10、U-2TU-12VC-2VC-12C-2C-12C-4C-3C-11TU-11VC-113TU-3VC-3139264Kbit/s44736Kbit/s6312Kbit/s34368Kbit/s2048Kbit/s1544Kbit/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射N13177134低階通道層電路層149760Kbit/s高階通道層復(fù)接層2022/7/1518我國(guó)的SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)(3-7-3)STM-NAUGVC-4AU-4TUG-3TUG-2TU-12VC-12C-12C-4C-3TU-3VC-3139264Kbit/s34368Kbit/s2048Kbit/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射N13173低

11、階通道層電路層149760Kbit/s高階通道層復(fù)接層2022/7/1519SDH的映射與復(fù)用過程描述將各支路PDH碼流送入標(biāo)準(zhǔn)容器C將C適配成VC對(duì)于高階VC直接進(jìn)入AU（高階VC：VC-3，VC-4）對(duì)于低階VC:先進(jìn)入TU（VCTUOTR指針）一個(gè)或多個(gè)TU組合成TUG（支路單元群）TUG+POH形成高階VC高階VC再進(jìn)入AU（管理單元）一個(gè)或多個(gè)相同的AU組成AUG（管理單元群）AUG+SOH形成最后的STM-N幀結(jié)構(gòu)2022/7/1520SDH的映射與復(fù)用示例一C-4C-4C-4VC-4 POHVC-4149.760Mbit/s139.264Mbit/sVC-4AU-4 PTRAU-

12、4VC-4VC POHAUGAUGAUGSOHSTM-N150.336Mbit/s150.912Mbit/s150.912Mbit/sN 155.520Mbit/s2022/7/1521SDH的映射與復(fù)用示例二由63個(gè)PCM一次群復(fù)用為STM-12.048MbpsC-12VC-12TU-12TUG-2TUG-3VC-4AU-4AUGSTM-1調(diào)速POHPTR復(fù)接復(fù)接POHPTRSOH37312.224Mbps2.240Mbps2.304Mbps6.912Mbps48.384Mbps150.3Mbps150.9Mbps150.9Mbps155.52Mbps2022/7/1522復(fù)用原理舉例（二）

13、C-1C-1VC-1TU-1 PTRTU-12.240Mbit/s2.048Mbit/sVC-1TU-1 PTRTUG-2TUG-2TUG-3TUG-3TUG-3VC-4 POHVC-42.304Mbit/s6.912Mbit/s49.536Mbit/s150.336Mbit/sC-1VC-1 POHVC-1VC-1TU-1 PTRTUG-2VC-4AU-4 PTR150.912Mbit/sVC-4AU-4 PTR150.912Mbit/sAUGSTM-NN * 155.520Mbit/sAUGSOHAU-4AUG2022/7/1523C、VC、TU、AU關(guān)系圖CVC POH低階VCTU PT

14、RTU信息碼速調(diào)整TU PTRTU PTRTUGVC POH高階VCAU PTRAUAU PTRAU PTRAUG映射指針處理復(fù)用復(fù)用指針處理復(fù)用2022/7/1524信號(hào)裝入SDH幀的三個(gè)過程映射所謂映射(Mapping)是指在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處，把支路信號(hào)適配裝入相應(yīng)虛容器的過程。為了使信號(hào)能與相應(yīng)的VC包封同步，以使VC成為能獨(dú)立進(jìn)行傳送、復(fù)用和交叉連接的實(shí)體。 異步映射不要求信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)同步，只通過以后的各級(jí)TU指針、AU指針處理將PDH信號(hào)接入SDH中。 同步映射要求信號(hào)先經(jīng)過一個(gè)一幀長(zhǎng)度的滑動(dòng)緩沖器，以使信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)同步。好處是信號(hào)在VC凈負(fù)荷中的位置是固定的，無需TU指針，減少了處理過

15、程，并使TU、TUG的所有字節(jié)都可用于傳送信號(hào)，提高了傳輸效率。代價(jià)是加入了時(shí)延和滑動(dòng)損傷。 2022/7/1525信號(hào)裝入SDH幀的三個(gè)過程復(fù)用組裝TUG和AUG、從TUG到高階VC、以及AU到STM-N的過程。復(fù)用最基本的原則是字節(jié)間插復(fù)用，即復(fù)用時(shí)按順序從各支路中讀取一個(gè)字節(jié)。 A1A2A3A4TU12 AB1B2B3B4TU12 BC1C2C3C4TU12 CA1B1C1A2B2C2A3B3C3A4B4C4TUG22022/7/1526N個(gè)AU復(fù)用進(jìn)STM-N幀#11 91 261#N1 91 261123N 123NSOHSOH123N 123N123N單字節(jié)間插復(fù)用單字節(jié)間插復(fù)用N

16、 * 9N * 261AUGAUG2022/7/1527信號(hào)裝入SDH幀的三個(gè)過程指針處理從VC到TU、AU的過程要進(jìn)行指針處理 。SDH中的AUPTR有兩種 ：AU4PTR，AU3PTR。TU指針有4種：TU3PTR，TU2PTR，TU12PTR，TU11PTR。 利用指針處理可以實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)整(具體頻率調(diào)整方法略)。2022/7/1528SDH傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備分為：SDH終端復(fù)用設(shè)備（TM，Terminal Multiplexing）SDH分插復(fù)用設(shè)備（ADM)數(shù)字交叉設(shè)備（DXC)SDH再生設(shè)備（REG，Regenerator）2022/7/1529SDH終端復(fù)用設(shè)備用于SDH鏈路的終端部

17、分具有復(fù)用、解復(fù)用和保護(hù)功能提供網(wǎng)管接口在線路側(cè)，將STM-N光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)在支路側(cè)，將PDH各級(jí)速率支路信號(hào)映射復(fù)用進(jìn)入STM幀中，也可將SDH低次群復(fù)用進(jìn)入高次群，或完成相逆功能STM-1終端復(fù)用器電源公務(wù)告警TMN接口1.5Mbit/s155 Mbit/s3445140155622022/7/1530SDH終端復(fù)用設(shè)備TMSTM-1TM632Mbps 或140MbpsSTM-1 TM設(shè)備155.52MbpsSTM-4TMn2Mbps 140MbpsSTM-4 TM設(shè)備622Mbps155MbpsSTM-16TMn2Mbps140MbpsSTM-16 TM設(shè)備2.5Gbps155Mbp

18、s622Mbps2022/7/1531SDH分插復(fù)用設(shè)備（ADM）SDH的ADM設(shè)備串接在SDH鏈路中從過路的SDH信號(hào)中，分插沿途局所需支路信號(hào)復(fù)用、解復(fù)用、保護(hù)、網(wǎng)管，還有DXC功能ADM有兩個(gè)線路側(cè)和支路側(cè)每個(gè)線路側(cè)接一對(duì)光纖，用于傳輸主干復(fù)用信號(hào)支路側(cè)用于沿途上下PDH或SDH支路信號(hào)STM-1分插復(fù)用器電源公務(wù)告警TMN接口1.5Mbit/s155 Mbit/s344514015562155 Mbit/s2022/7/1532SDH分插復(fù)用設(shè)備(ADM)STM-1TMSTM-1 ADM設(shè)備155Mbps155.Mbps140Mbps2MbpsSTM-4TMSTM-4 ADM設(shè)備622

19、Mbps140Mbps2Mbps622Mbps155MbpsSTM-16TMSTM-16 ADM設(shè)備2.5Gbps140Mbps2Mbps2.5Gbps155Mbps622Mbps2022/7/1533數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）DXC可看成計(jì)算機(jī)軟件（網(wǎng)管軟件）控制的數(shù)字配線架復(fù)用、解復(fù)用對(duì)SDH信號(hào)進(jìn)行調(diào)度和中轉(zhuǎn)類似鐵路上的貨車中轉(zhuǎn)站可對(duì)整列貨車貨物進(jìn)行中轉(zhuǎn)也可將來自各自方向的貨物分解重組，再按需方向轉(zhuǎn)發(fā)2022/7/1534數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）DXC分類與表示方法按最高進(jìn)出線速率和最低交叉速率分類表示為：DXC 最高進(jìn)出線速率/最低交叉速率為表示方便，用數(shù)字表示速率0：表示64kbp

20、s1：表示2Mbps2：表示34Mbps4：表示155Mbps5：表示622Mbps6：表示2.5Gbps例如DXC 1/0表示：最高進(jìn)出線速率2Mbps，最低交叉速率64kbps2022/7/1535數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）DXC1/0最高進(jìn)出線速率2Mbps，最低交叉速率64kbps即對(duì)2Mbps數(shù)據(jù)流中的各64kps時(shí)隙進(jìn)行調(diào)配線DXC4/1最高進(jìn)出線速率155Mbps，最低交叉速率2Mbps即對(duì)STM-1數(shù)據(jù)幀中的各VC-12通道進(jìn)行調(diào)配線DXC1/0n2Mbpsn2Mbps進(jìn)出線速率2Mbps交叉速率64kbpsDXC4/1n155Mbpsn155Mbps進(jìn)出線速率155Mbps交

21、叉速率2Mbps2022/7/1536SDH的組網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備包括：SDH終端復(fù)用設(shè)備TMSDH分插復(fù)用設(shè)備ADM數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈形星形（樞紐形）環(huán)型（最重要的結(jié)構(gòu)，用得最多）2022/7/1537SDH的組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)到點(diǎn)的結(jié)構(gòu)STM-1終端復(fù)用器STM-1終端復(fù)用器點(diǎn)到點(diǎn)155Mbit/s支路信號(hào)支路信號(hào)2022/7/1538SDH的組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈形結(jié)構(gòu)STM-1終端復(fù)用器STM-1終端復(fù)用器155Mbit/s支路信號(hào)STM-1分插復(fù)用器支路信號(hào)155Mbit/s2022/7/1539SDH的組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形（樞紐形）結(jié)構(gòu)STM-1終端復(fù)用器155Mbit/s支路信號(hào)155Mbit/sSTM-1終端復(fù)用器STM-1終端復(fù)用器STM-1終端復(fù)用器155Mbit/s155Mbit/s樞紐點(diǎn)STM-1終端復(fù)用器2022/7/1540SDH的組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)155Mbit/s支路信號(hào)155Mbit/sSTM-1分插復(fù)用器155Mbit/s155Mbit/s支路信號(hào)STM-1分插復(fù)用器STM-1分插復(fù)用器STM-1分插復(fù)用器DXC2022/7/1541SDH自愈環(huán)形網(wǎng)自愈網(wǎng)概念：無需人工干預(yù)，故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)恢復(fù)自愈環(huán)形網(wǎng)：SDH網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（ADM或DXC）連接成一個(gè)環(huán)型雙向光纖環(huán)自愈環(huán)形網(wǎng)