[计算机硬件及网络]通信网络技术

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1、第2章 传 送 网,传送网（Transport Network）是整个电信网的基础，它为整个网络所承载的业务提供传输通道和传输平台，由于业务需求的不同而有不同的实现方式。这里主要介绍SDH、光纤通信、微波通信和卫星通信等内容。,第2章 传 送 网,电信网的功能基本上可以归纳为传送和控制两类。传送功能和控制功能并存于任何一个物理网络中，传送功能实现任何电信信息从一点到另一点的传递，控制功能实现辅助业务和操作维护功能。 传送网就是完成传送功能的网络，当然也能传递各种网络控制信息。 应注意的是，传送与传输（Transmission）意义不同，传送是从信息传递的功能过程来描述的，而传输是从信息信号通过

2、具体物理媒质传递的物理过程来描述的。因而传送网属于逻辑功能意义上的网络，而传输网是具体到实际设备组成的网络。,SDH传送网分层模型,1.1 SDH产生的技术背景 SDH是什么同步数字传输体制。类似于PDH， 均为数字信号传输体制。 产生的社会背景： 1）信息社会要求： 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。 2）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,1.2 PDH的固有缺陷： 作为传统的数字传输体制，PDH具有以 下固有的缺陷： 1、接口方面 电接口只有地区性的电接口规范，无 世界标准。 PDH有3种速率等级：欧洲和中

3、国（2Mb/s）、日本、北美（1.5Mb/s）。 光接口无光接口规范，各厂家独自开 发。,设备间互连困难,东西放在 哪儿了？,从高速信号插/分低速信号要一级一级进行， 层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输。,3、运行维护功能（OAM）： OAM决定设备维护成本，与信号帧中开销（冗余） 字节的数量有关； PDH信号帧中用于OAM的开销少，OAM功能弱， 系统安全性差 4、无统一的网管接口，无法形成统一的TMN 因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制 应运而升。,2.1 SDH,2.1.1 SDH的基本概念 SDH是由一些光同步数字传输网的网络单元（NE）组成的，在传

4、输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，它具有国际统一的网络接点接口（NNI）。,2.1 SDH,2.1.1 SDH的基本概念 SDH的帧结构是块状的。 同时具备一套灵活的复用与映射结构，允许将不同级别的信号等经处理后放入不同的虚容器（VC）中，利用传输媒质（如光纤、微波等）送到目的地， 因而具有广泛的适应性。 SDH有一套标准化的信息结构等级，称之为同步传送模块。最基本的模块为STM-1，传输速率为155520Mbit/s。更高速率等级的同步数字系列信号是STM-N（N=1，4，16，64，），可通过在STM-1信号进行字节间插入同步信号复接而成，使SDH

5、适合于高速大容量光纤通信系统，便于通信系统的扩容和升级换代。 SDH的基础设备是同步传送模块（STM）。,我国的SDH传送网结构,2.1 SDH,2.1.2 SDH的技术特点 SDH是完全不同于PDH（准数字同步系列）的新一代传输网体制，其特点主要体现在以下方面： （1）灵活的复用映射方式 （2）兼容性好 （3）接口标准统一 （4）网络管理能力强 （5）先进的指针调整技术 （6）独立的虚容器设计 （7）组网与自愈能力强 （8）系列标准规范 SDH最为主要的三大特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一了光接口及复用标准,帧,在数据和数字通信中，按某一标准预先确定的若干比特或字段组成的特定的信息结

6、构。 数据在网络上是以很小的称为帧（Frame）的单位传输的。 “帧”数据由两部分组成：帧头和帧数据。帧头包括接收方主机物理地址的定位以及其它网络信息。帧数据区含有一个数据体。 FLASH中帧就是影像动画中最小单位的单幅影像画面，相当于电影胶片上的每一格镜头。,2.1 SDH,2.1.3 SDH帧结构 SDH技术的基础是它的帧结构，而实现各种网络管理的基础是它的开销。 SDH的帧结构是实现SDH网络诸多功能的基础，对它的基本要求是既能满足对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换，又能使支路信号在一帧内的分布是均匀、规则和可控的，以便于接入和取出。,2.1 SDH,SDH技术中采用的是以字节为

7、基础（每个字节含8bit）的块状帧结构，它由纵向9行和横向270N列字节组成，如图2-1所示。每帧时间为125us。,2.1 SDH,2.1.3 SDH帧结构 SDH帧结构可分成段开销（SOH）、管理单元指针（AUPTR）和STM-N净负荷（Payload）三个基本区域。 段开销是指为保证信息正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，它主要用于网络的运行、管理、维护和管理（OAM）。 管理单元指针用来指出净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净负荷。 信息净负荷区域是存放待传送信息比特的地方，可用于业务传输。另外在该区域内还存放了少量可用于通道维护管理的通道开销

8、（POH）字节。,技术细节,RSOH、MSOH、POH提供了对SDH信号的层层细化的监控功能。 例如2.5G系统，RSOH监控的是整个STM-16的信号传输状态；MSOH监控的是STM-16中每一个STM-1信号的传输状态；POH则是监控每一个STM-1中每一个打包了的低速支路信号（例如2Mbit/s）的传输状态。这样通过开销的层层监管功能，使你可以方便地从宏观（整体）和微观（个体）的角度来监控信号的传输状态，便于分析、定位。,？ 想一想：,此处有两个指针AU-PTR和TU-PTR，为什么要两个？两个指针提供了两级定位功能，AU-PTR使收端正确定位、分离VC4，而VC4可装载3个VC3（想想

9、看为什么是3个？），那么TU-PTR相应的定位每个VC3起点的具体位置。那么，在接收端通过AU-PTR定位到相应的VC4，又通过TU-PTR定位到相应的VC3。,2.1 SDH,2.1.4 SDH复用原理 1复用原理 在SDH技术中，引入了指针调整法，其基本原理是利用净负荷指针来表示在STM-N帧内浮动的净负荷的准确位置。当出现净负荷在一定范围内的频率变化时，只须增加或减小指针数值即可达到目的。 SDH的一般复用结构是由一些基本复用映射单元组成的、有若干个中间复用步骤的复用结构。如图2-2所示。 具有一定频差的各种支路的业务信号要想复用进STM-N帧都要经历映射、定位校准和复用三个步骤。,2.

10、1 SDH,图2-2 SDH的一般复用映射结构,4 个 通 道,诀窍,SDH技术就好比集装箱列车，各种货物(业务)贴上标签(各种开销：Overhead)后装入集装箱。然后小箱子装入大箱子，一级套一级，这样通过各级标签，就可以在高速行驶的列车上准确地将某一包货物取下，而不需将整个列车“翻箱倒柜”(通过标签可准确地知道某一包货物在第几车厢及第几级箱子内)，因此，只有在SDH中，才可以实现简单地上下电路。,2.1 SDH,图2-2 SDH的一般复用映射结构,4 个 通 道,2.1 SDH,2.1.4 SDH复用原理 三大步骤如下： 首先，速率调整进入接口容器C，完成适配功能（主要是速率调整）。 然后

11、，由标准容器出来的数字流间插入通道开销（POH）且形成虚容器（VC），这个过程称为“映射”。VC在SDH网中传输时可以作为一个独立的实体在通道中任意位置取出或插入，以便进行同步复用和交叉连接处理。 最后在N个AUG的基础上，再附加段开销SOH，便形成了STM-N的帧结构。图中的定位校准即是利用指针调整技术来取代传统的125s缓存器，实现支路频差的校正和相位的对准，因此可以说指针调整技术是数字传输复用技术的一项重大革新。,2.1 SDH,2.1.4 SDH复用原理 2基本单元 （1）标准容器（C） （2）虚容器（VC） （3）支路单元（TU） （4）管理单元（AU）,2.1 SDH,2.1.5

12、映射和同步复用 映射是一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。 定位是一种当支路单元或管理单元适配到支持层的帧结构时，帧偏移信息随之转移的过程。 复用是一种使多个低阶通道层信号适配进高阶通道或将多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。 我国采用的基本复用映射结构，如图2-3所示。它保证每一种速率的信号只有唯一的一条复用路线可以到达STM-N帧。,2.1 SDH,图2-3 我国的SDH复用结构,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 SDH设备是智能化的设备，它不仅具有传送信号的物理功能，同时还具有对信号进行处理、监控和管理功能。网络中的每一个SDH的网元（NE）可通过软件

13、控制进行本地或远程操作等。 1SDH网络的基本单元 SDH的基本网络单元有同步光缆线路系统、同步复用器（SM）、终端复用器（TM）、数字交叉连接设备（DXC）、光中继器（REG）、分插复用器（ADM）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等。,常用的SDH网络单元,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 （1）终端复用器（TM） 终端复用器位于网络终端站，如图2-5（a）所示。负责所有信号的复用和解复用，将低速支路信号复用进STM-N帧上的任意位置并转换成光信号，或完成相反的变换。 （2）再生中继器（REG） 如图2-5（b）所示。REG有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长

14、光传输距离；另一种是电再生中继器，属双端口器件，只有两个线路端口。它通过光/电转换、电信号抽样判决再生整形、电/光转换，以达到消除线路噪声积累的目的，保证线路上传送信号波形的完好。,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 （3）数字交叉连接设备（DXC） DXC是SDH网络的重要网络单元，又称为SDXC，如图2-5（c）所示。是一种具有多个STM-N信号端口并能在端口间提供可控VC的透明连接和再连接的设备。 DXC的核心部分是交叉连接功能，参与交叉连接的速率一般等于接入速率。交叉连接速率与接入速率之间的转换需要由复用和解复用功能来完成。,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 （4）分

15、插复用器（ADM） 分插复用器是一个三端口的器件，位于SDH传输网络的转接站点处，如图2-5（d）所示。ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤）。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进两侧线路（即上电路），或从线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号（即下电路）。,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 2SDH传送网的自愈保护 当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障（这是难以避免的，例如土建施工中将光缆挖断），将对整个社会造成极大的损坏。因此

16、网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 2SDH传送网的自愈保护 所谓自愈是指在网络发生故障（例如光纤断）时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内（ITU-T规定为50ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。 自愈不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就象断了的光缆还需人工接好。,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 首先应综合考虑网络的生存性，作为一般性原则，星形和环形适用于用户网，线形和环形适用于中继网，树形和网孔形及其二者的结合适用于长途网。 其次是倒换环的选择 （1）线路保护倒换 线路保护倒换是最简单的自愈形式，其基本原理是当出现故障时，由工作通道（在用）倒换到保护通道（备用），使用户业务得以继续传送。,2.1 SDH,2.1.6 SDH传输网络 （2）环形网保护 目前环形网络的拓扑结构用得最多，因为环形网具有较强的自愈功能。自愈环的分类可按保护的业务级别