北京市SDH传输网扩容设计.docx
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北京市SDH传输网扩容设计
摘要
随着通信业务的发展，数据通信也有了新的进步，其主要表现在应用种类的增加，宽带使用率的急速上升，这使得北京市大兴区现有的传输网络无法适应这种需求，为更好的满足人们的需要，必须有一新的技术代替原有的技术，实现网络的互联。
美国贝尔实验室提出了SDH并逐步成为当今世界通信领域在传输技术方面的一个发展热点，SDH的出现完全改变了光通信的接入方式。
本文是以北京市大兴区为例，通过调查大兴区传输网现在的情况，又结合了SDH新技术，从而提出了网络传输的改建方案，此方案中结合了MTSP技术，对现有网络进行优化与扩充，并对改建后的网络应用了网络的保护及同步方式，提高传输的可靠性。
关键词：
SDH；SNCP；MSTP；设备；网络结构；定时；保护
ABSTRACT
Alongwiththedevelopmentofcommunicationservices,datacommunicationhavethenewprogressintheapplication,andthemainperformance,thenumberofcategoriesofthebroadbandadoptionrapidlyincrease,whichmakesBeijingdaxingdistrictexistingtransmissionnetworkcan'tadapttothisdemand,tobettersatisfypeople'sneeds,theremustbeanewtechnologyinsteadoftheoriginaltechnologytorealizenetworkinterconnection.AmericanbellLABSproposesSDHandgraduallybecomecommunicationsfieldintheworldtodayintransmissiontechnology,adevelopmenttheemergenceofSDHhotcompletelychangedtheaccesswayoptical.
ThispaperinBeijing'sdaxingdistrictasanexample,throughinvestigationoftransmissiondaxingdistrict,andnownewtechnologycombiningSDHnetworktransmission,thusputsforwardtherebuildingscheme,thisschemecombinesMTSPtechnology,tooptimizetheexistingnetwork,andthereconstructionandexpansionofnetworkapplicationafterthenetwork'sprotectionandsynchronizationmethod,improvethereliabilityofthetransmission.
Keywords:
SDH;MSTP;SNCP;equipment;timing;networkstructure;protection
摘要I
北京市大兴县黄村SDH传输网扩容设计1
1．北京市大兴区网络传输概况2
1.1北京市大兴区网络传输现状2
1.2北京现有传输网中存在问题3
1.3北京SDH传输设备的故障分析4
2．SDH网络的原理及特点5
2.1SDH网络概述5
2.2SDH技术的传输原理6
2.3SDH网络的常见网元7
2.4北京传输网的网管结构10
2.5SDH网络的特点及与PDH相比的优点11
2.6SDH的前景13
3.北京市SDH传输网扩容设计14
3.1设计工程概况14
3.3北京SDH网络扩容的设计18
3.3.1SDH网络传输方案18
3.3.2光缆类型和参数取定20
3.3.3其他技术要点：
22
3．4局间中继电路的计算与分配31
3.4.1各站点之间业务量预测31
3.4.2局间中继距离的计算31
4SDH传输网络保护方式33
4.1SDH传输网络保护的基本方式33
4.2北京市SDH网络保护方式34
5SDH网络同步原理36
5.1网络同步的必要性36
5.2SDH同步定时36
5.3SDH网络的定时方式37
5.4SDH网络同步定时分配结构38
5.5SDH网络同步方式40
5.6SDH网同步基准信号的分配及传送原则40
5.7北京市SDH网络同步方式41
6结论42
致谢：
43
参考文献：
44
北京市大兴县黄村SDH传输网扩容设计
互联网从产生到现在，逐步成为现代社会最重要的信息基础设施之一，成功实现了数据、语音和视频等多业务的统一承载，为人们生活各个方面带来了极大的便利。
据2006年统计，全球互联网用户数首次超过10亿，普及率达到了16.6％。
CNNIC的数据显示，截至到2006年12月31日，中国的网络用户已经达到了1.37亿。
随着互联网用户数增加的，业务的激增，使得互联网的网络结构也在发生着历史性的变革。
从最初的网页浏览、网络聊天、E-mail等简单的数据业务，到今天除了资源共享、网上银行、在线交易、网络游戏、搜索引擎等业务外，互联网还承载了多媒体的业务，例如视频会议、VoIP、视频点播、IPTV、NGN、3G大客户专线等。
作为全国政治经济中心，北京市对互联网的业务需求更大。
到06年12月为止，CNNIC的数据显示，北京市互联网使用数为510万户，占全国总数的3.86%，平均普及率为28.6%，其中宽带接入为346.2万户，并且这些数据都在不停的上升。
这对北京市传输网络是一个严峻的考验，为了更好的满足大众的需求，必须对现有网络进行规划与改革。
因此，如何扩大传输网的容量设计，提高传输速率，已经是个十分重要的课题。
高速率，高带宽、远距离传输的光纤，逐步用做为PSTNISDNSDH等现代网络的主要物理传输介质，但是，要想实现快速，有效的、准确的传输仅使用光缆连接是不够的，我们还需要各种网络协议来规范传输的规则。
减少传输冲突。
由此我们便想到了SDH传输网，它最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出，称之为同步光网络（SynchronousOpticalNETwork,SONET）。
它是由一整套分等级的标准传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷（即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分）在物理媒质如光纤、微波、卫星等上进行传送。
该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。
国际电信联盟标准部（ITU-T）的前身国际电报电话资询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念，并与美国标准协会（ANSI）达成协议，将SONET修改后重新命名为同步数字系列（SynchronousDigitalHierarchy,SDH）,使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。
由于以上所述的SDH的众多特性，使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。
电信、联通、网通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于SDH的骨干光传输网络。
利用大容量的SDH环路承载IP业务、ATM业务或直接以租用电路的方式出租给企、事业单位。
而一些大型的专用网络也采用了SDH技术，架设系统内部的SDH光环路，以承载各种业务。
而北京要扩展其通信系统容量，也离不开SDH网络技术的运用。
1北京市大兴区网络传输概况
1.1北京市大兴区网络传输现状
北京本地传输网现状
一、ＰＤＨ网
在北京本地ＰＤＨ网的建设使用中陆续引进过比利时ＩＴＴ、法国Ａｌｃａｔｅｌ、美国ＡＴ＆Ｔ和德国西门子等ＰＤＨ传输系统。
比利时及法国的设备已基本退出服务，ＰＤＨ网上运行着的设备主要是美国ＡＴ＆Ｔ公司（现朗讯公司）和德国西门子公司的设备。
目前ＰＤＨ网约有１４０Ｍｂｉｔ／ｓ光电传输设备１４００端，其中西门子设备２１８端（１５％）；３４Ｍｂｉｔ／ｓ光电传输设备３６８端（基本上都是朗讯公司的设备）。
相应的ＰＤＨ监测系统是ＴＲＡＮＳＶＵ－ＩＩ（朗讯）、ＮＳＵ（西门子），主要完成ＰＤＨ网的实时监测和网络管理。
ＰＤＨ网多采用点对点连接方式和光纤保护方式。
二、ＳＤＨ网
１、朗讯ＳＤＨ网
北京朗讯ＳＤＨ网始建于１９９５年，几次扩容后容量为２４０００条２Ｍｂｉｔ／ｓ电路。
主要设备包括数字交叉机（ＤＡＣＳⅥ，９台），终端型２．５Ｇ光端机（ＳＬＭ－１６ＴＭ，７４端），上下电路型２．５Ｇ光端机（ＳＬＭ－１６ＡＤＭ，９端），６２２Ｍ同步复用设备（ＩＳＭ－４，４１０端），１５５Ｍ同步复用设备（ＩＳＭ－１，２４５）以及网络级管理系统ＤＡＣＳｃａｎ和网元级管理系统Ｉ－２０００，目前在此网上已开通了２Ｍ电路１４０００条。
朗讯公司已经与北京电信签定了三期合同，采用１０Ｇｂｉｔ／ｓ的ＴＤＭ设备将在２０００年安装。
（１） 网络结构
朗讯ＳＤＨ网逻辑结构如图１所示，包括骨干层、交叉连接层和子环（网）层。
骨干层为８０多端２．５Ｇ的ＳＬＭ－１６设备组成的网状网；交叉连接层由安装在市话８个汇接局的９台数字交叉机ＤＡＣＳⅥ（其中四区局２台）全连接构成；子环层是由ＩＳＭ设备组成大量的６２２Ｍ光纤子环及一些１５５Ｍ的光环和直达通路。
骨干网层和子环层通过汇接局中的交叉机连接，其物理接口为１５５Ｍ电口。
由于汇接局之间直达的２Ｍ中继业务量很大，考虑到维护方便和经济因素及尽量少占用ＤＡＣＳⅥ资源，使用了一定数量的终端型ＩＳＭ－１设备，接到ＳＬＭ－１６设备，使大量的汇接局之间的直达２Ｍ电路不是通过ＤＡＣＳⅥ而是直接通过骨干网点到点地传送。
（２）网络管理
网管系统结构见图２，由网络管理层（ＮＬ）和网元管理层（ＮＥＬ）组成。
网络管理层由一台主机及多台工作站等组成，其主要功能是对网中的９台ＤＡＣＳⅥ进行系统配置和性能、故障及安全方面的管理，并对本地网的１１个网元管理层Ｉ－２０００进行集中式网络管理及监控。
（３）网络安全保骨干网及各ＩＳＭ－４子环采用不同光路由的１＋１线路保护。
数字交叉机采用设备本身的主备用自动倒换。
子环网采用通道保护和设备本身电路板保护相结合的方式。
２、马可尼ＳＤＨ网
北京电信先后五期购买了马可尼公司的ＳＤＨ设备。
目前网上使用的电路数已超过８０００个２Ｍ。
主要设备主要有ＳＭＡ－１、ＳＭＡ－４、ＳＭＡ－１６、ＳＭＡ－１６Ｃ＋。
（１）网络结构
马可尼ＳＤＨ网逻辑结构见图３，由安装在汇接局的ＳＭＡ－１６Ｃ＋设备组成若干２．５Ｇ主干环，环间采用共用的２．５Ｇ设备相连。
该网络中没有单独的数字交叉连接机，而是采用主干环上具有一定交叉能力的ＳＭＡ－１６Ｃ＋（２．５Ｇ设备）与子环（６２２Ｍ）相连，构成环状网络。
（２）网管系统
马可尼ＳＤＨ网管采用两层结构，由网络管理层ＮＬ）和网元管理层（ＮＥＬ）组成。
该系统管理相对独立组网的五期系统，其结构与朗讯网管结构相似，在此不再一一赘述。
（３）网络的互通
从工程规模和业务需求考虑，两个ＳＤＨ网相互独立，地理位置都不能做到全覆盖，因此在需要时要完成两个网络的互联互通，目前采用的方式是朗讯的数字交叉机和马可尼分叉复用设备的１５５Ｍ端口进行连接，迄今为止开通了１８套１５５Ｍ电路。
但由于两套设备网管独立，在网络维护中会带来一定的困难。
由北京市通信管理局今年2月作出的一分调查可知：
截至2010年06月，北京市电话用户总数超过1721.8万户，其中固定电话用户达到1312.3万户，移动电话用户达到1609.5万户。
固定电话普及率达到75.8线/百人，移动电话的普及率高达95.5部/百人。
互联网用户达到710万户，占全国互联网总数的5.86%，普及率达到28.6%，其中宽带网接入为346.2万户。
而这些数字还在继续以令人惊讶的速度在增长。
近日，北京电信正计划将原先的POP点下移，以便更能接近用户，从而提供更加高速的网络数据服务。
所谓POP点即网络服务提供点（或称局端），通常POP点越近则线路信号损耗越小，可为连接用户提供的带宽保障越高。
而原先北京电信只有数百个老POP点（也称传统业务接入点），且这些点的覆盖距离在四、五公里左右；今天北京电信计划将POP点的数量大大提高，并将覆盖距离缩短到1公里以内。
而在将来的发展计划中，要想得到更高速更宽的系统容量，只有靠发展SDH技术结合光通信网。
1.2北京现有传输网中存在问题
现有传输网存在问题
根据对传输网考量的四个因素分析，目前典型的本地传输网存在以下问题。
网络的可靠性方面：
个别网络结构安全性差，结构合理性需提高；骨干设备尤其是中心局房设备关键板件存在不安全隐患；电路运行负荷分担不均衡，个别设备业务过于集中；同步链路的传送主备用链路规划欠合理，存在过长同步链路，造成同步质量欠佳。
光缆线路仍存在大的故障点，如存在关键节点单路由引入、较长链状结构等；
网络的可控性方面：
由于分期建设和设备招标等诸多因素的影响，存在不同厂家相互对接的情况，虽不影响电路的开通，但在电路调度、运行维护的可控性方面存在不足，并影响到了数据等新业务的接入，即设备环境欠佳。
网管系统的ECC网络欠规划，使网管信息传送、开销字节的传送解读等速度欠佳，造成管理的时效性低。
对电路的通道规划缺乏对电路等级的分级管理考虑，实现SLA的电信服务较为困难。
网络的高效性方面：
网络通道利用率偏低，特别是综合业务运营商存在不同业务网的不同传输网时，通道大量闲置；因前期设备性能的局限造成的对新业务接入能力的不足，也是通道利用不高的原因；通道使用缺少整体规划或在整体规划下由于电路的紧急开通，而造成的电路运行混乱，致使电路调配日益复杂，局端上下电路难度增加，交叉矩阵浪费严重且使用不均衡，电路运行的清晰度低；线路纤芯的规划分配不合理，限制了设备组网的灵活性，存在大范围纤芯迂回的现象；管理不到位，纤芯使用混乱。
网络的扩展性方面：
网络结构的整体规划不彻底或达不到长远发展演进的需求，网络的延续建设性差；通路的安排和使用欠合理，新电路的开通接入维护复杂；个别设备性能升级扩展性差，对接入新技术、新业务的适应能力差。
1.3北京SDH传输设备的故障分析
故障分析的前期准备和定位原则1.前期准备快速定位和及时排除光传输系统的故障,对维护人员的业务技能、操作规范等都有很高的要求。
首先,要求维护人员应有如下专业技能:
①熟练掌握SDH的基本原理。
②熟练掌握传输系统告警信息流及告警产生的机理。
③熟练掌握常见告警信号的处理。
④熟练掌握传输常用设备的基本操作。
其次,要熟悉组网情况、业务配置及设备运行情况,能按时做好工程文档的维护工作。
最后,能及时采集并保存故障现场的设备告警性能事件、网元及单板配置数据、网元及单板的运行状态数据及网管操作日志。
2.定位原则①先定位外部,后定位传输。
②先定位单站,后定位单板。
③先线路,后支路。
④先分析高级告警,后分析低级告警。
二、故障分析的基本方法1.告警与性能分析法当SDH系统发生故障时,一般会伴有大量的告警和性能事件信息,通过分析,可判断出所发生故障的类型和位置。
获取告警和性能事件信息的方式有两种:
①通过传输设备机柜和单板的运行灯、告警灯的状态,了解设备当前的运行状态。
2SDH网络的原理及特点
2.1SDH网络概述
同步数字系列（SynchronousDigitalHierarchy，简称SDH）的构想起始于20世纪80年代中期，由同步光纤网演变而成，是当今世界通信领域在传输技术方面的一个发展热点，SDH技术的出现完全改变了光通信的方式。
同步光纤网常称SONET（SynchronousOpticalNetwork）,是美国Bellcore公司首先于20世纪80年代提出的。
美国国家标准协会（ANSI）通过一系列有关SONET标准,尔后国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念,并重新定名为同步数字系列,使之成为不仅适于光纤也适于微波和卫星传输手段，并且使原有人工配线的数字交叉连接手段可有效地按动态需求方式改变传输网络拓扑，充分发挥网络构成的灵活性与安全性，而且在网络管理功能方面大大增强。
SDH与SONET（SynchronousOpticalNetwork）,即同步光纤网相当。
它将复接、线路传输及交换功能结合在一起并由统一网络管理系统进行管理操作的综合宽带信息网。
它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。
传统的数字通信制式是异步（准同步）数字的系列（PDH）。
所谓异步是指各级比特率相对其标称值有一个规定容限的偏差,而且是不同源的。
在数字通信发展初期,异步数字系列起到很大作用,使数字复用设备能先于数字交换设备得到开发。
但在数字网技术迅速发展的今天,这种基于点对点的体制正暴露出一些固有的弱点。
例如逐级复用，难以实现两大传输系列的互通兼容等。
SDH的帧结构克服了PDH的不足，与传统的PDH比较有如下优点：
1．统一的比特率：
在PDH中，世界上存在着欧洲、北美及日本三种体系的速率等级。
而SDH中实现了统一的比特率。
此外还规定了统一的光接口标准，因此为不同厂家设备间互联提供了可能。
2．强大的网管能力：
SDH的帧结构中有足够的开销比特，如段开销和通道开销，并有进一步扩展的余地，满足用户的不同需求。
3．强大的自愈能力：
在SDH设备还可组成带有自愈保护能力的环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止的情况。
4．SDH有标准的光接口规范，如图2-1，不同厂家的设备可以再光路上互联，真正实现横向兼容。
图2-1光接口速率等级图
5.SDH具有后向兼容和前向兼容性。
所谓后向兼容性是指SDH的STM-1既可复用2Mbit/s系列的PDH信号，又可复用1.5Mbit/s的PDH系列信号，使两大系列得到统一，便实现国际互通，也便于顺利的从PDH到SDH的过渡，而前向兼容性是指SDH的标准有长远的考虑，它兼容宽带综合业务数字网中异步传递模式信号。
2.2SDH技术的传输原理
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（SynchronousTransport，N=1，4，16，64），它的第一级为STM－1，它实际上是一个带有线路终端功能的准同步数字复用器，接口速率为155.520Mbit/s，为了获得更高的速率，可将四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个STM－4同步复用构成STM－16；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由9行270×N列字节组成，每个字节含8bit。
整个帧结构分成再生段开销（SectionOverHead，SDH）区、复用段开销区（MSOH）、STM－N信息净负荷区和管理单元指针（AUPTR）区四个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM－N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。
SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输（1／125）×1000000帧。
原理图如图2-2
1
3SOHSTM-N净负荷
（含POH）传输方向4AUPTR5
9SOH 9xN261xN
270xN列
图2-2SDH传输模块图
SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：
映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。
图2-3为STM-16的段开销结构图
图2-3STM-16的段开销结构图
2.3SDH网络的常见网元
SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的，通过不同的网元完成SDH网的传送功能：
上/下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。
下面我们讲述SDH网中常见网元的特点和基本功能。
TM--终端复用器
终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件，如图2-4所示。
图2-4TM终端复用器模型
它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号。
请注意它的线路端口输入/输出一路STM-N信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。
在将低速支路信号复用进STM-N帧（将低速信号复用到线路）上时，有一个交叉的功能，例如：
可将支路的一个STM-1信号复用进线路上的STM-16信号中的任意位置上，也就是指复用在1~16个STM-1的任一个位置上。
将支路的2Mbit/s信号可复用到一个STM-1中63个VC12的任一个位置上去。
对于华为设备，TM的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。
ADM--分/插复用器
分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如下图2-5所示。
图2-5ADM分叉复用器模型
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），为了描述方便我们将其分为西（W）向、东向（E）两个线路端口。
ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。
另外，还可将东/西向线路侧的STM-N信号进行交叉连接，例如将东向STM-16中的3#STM-1与西向STM-16中的15#STM-1相连接。
ADM是SDH最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：
一个ADM可等效成两个TM。
REG--再生中继器
光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。
此处讲的是后一种再生中继器，REG是双端口器件，只有两个线路端口--W、E。
如图2-6所示：
图2-6电再生中继器
它的作用是将w/e侧的光信号经O/E、抽样、判
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