光纤通信SDH光传输设备.docx

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光纤通信SDH光传输设备

项目一SDH传输网的构建

1.光纤通信概述

1）光纤通信的概念

　　光纤通信是以光纤作为传输介质，以光波作为信息载体的通信方式（即在发射端把信息调制到光波上，通过光纤把调制后的光波信号传送到接收端；接收端经过光／电转换和解调以后，从光波信号中分离出传输的信息）。

2）光纤通信系统的组成

　　光纤通信系统主要由光发送设备、光接收设备、光传送设备（光纤、光缆、中继器）组成。

3）光纤通信系统的特点

（1）传输频带宽，通信容量大。

（2）中继距离远。

　（3）抗电磁干扰能力强，无串话。

　（4）光纤和光缆的重量轻，体积小。

　（5）制造光纤和光缆的资源丰富，可节省有色金属和能源。

（6）均衡容易。

（7）经济效益好。

　（8）抗腐蚀、防潮性好。

4）当前光纤通信的发展现状

光传输网络在通信网中用于信息的“搬运”。

目前光纤通信中最常采用的调制方式是直接强度调制，光纤通信的三个低损耗窗口依次为850nm、1310nm、1550nm，光纤通信系统早已完成PDH向SDH的过渡，光纤通信系统的传输速率进一步提高，SDH+DWDM已成为提高光纤通信系统传输速率和实现“光纤到户”的主要方式。

2．PDH、SDH、WDM简介

1）PDH：

在进行复接时，如传输设备的各支路码位不同步，在复接前必须调整各支路码速，使之严格相等，这样的复接系列就称为准同步数字复接系列即PDH。

国际上主要有两大PDH复接系列：

即日本／北美的PCM基群24路/1.5M系列，中国／西欧的PCM基群30/32/2M系列。

我国PDH复接系列的常见速率等级如下：

（1）基群（一次群）：

30个中继话路，速率为2Mb/s即2.048Mb/s。

（2）二次群：

120个中继话路，速率为8Mb/s即8.448Mb/s。

（3）三次群：

480个中继话路，速率为34Mb/s即34.368Mb/s。

（4）四次群：

1920个中继话路，速率为140Mb/s即139.264Mb/s。

2）SDH：

在进行复接时，若传输设备的各支路码位是同步的，只需将各支路码元直接在时间上压缩、移相后进行复接就行了，这样的复接系列就称为同步数字复接系列即SDH。

我国SDH复接系列的常见速率等级如下：

（1）同步传送模块一（STM-1，基本模块）：

1920个中继话路，速率为155.520Mb/s。

（2）同步传送模块四（STM-4）：

7680个中继话路，速率为622.080Mb/s。

（3）同步传送模块一十六（STM-16）：

30720个中继话路，速率为2488.320Mb/s，约为2.5Gb/s。

（4）同步传送模块六十四（STM-64）：

122880个中继话路，速率为9953.280Mb/s，约为10Gb/s。

3）WDM：

WDM（WavelengthDivisionMultiplexing，波分复用）是指在1根光纤上承载多个波长（信道）系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，每条虚拟纤独立工作在不同波长上。

由于WDM系统技术的经济性与有效性，使之成为当前光纤通信网络最广泛使用的光

WDM通常有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长的波分复用、粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）。

（1）1310nm和1550nm波长的波分复用

这种复用方式利用WDM技术实现单纤双窗口（1310nm和1550nm）的传输，可将线路容量提高1倍，这是最初的波分复用的使用情况。

（2）粗波分复用（CWDM）

CWDM技术是指相邻波长间隔较大的WDM技术，相邻信道的间距一般大于等于20nm，波长数目一般为4波或8波，最多16波。

CWDM使用1200nm~1700nm窗口。

（3）密集波分复用（DWDM）

简单的说，DWDM技术是指相邻波长间隔较小的WDM技术，工作波长位于1550nm窗口，可以在一根光纤上承载8~160个波长。

主要应用于长距离传输系统。

3．SDH传输线路组成

SDH传输线路由光纤和光缆、光接口、无源器件、有源器件、DDF、ODF等组成。

如图1-1-2所示。

图1-1-2SDH传输线路的构成

1）光纤的结构及特性

光纤和光缆的作用是传送光信号。

（1）光纤的结构

光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外分别为纤芯、包层、涂覆层，如图1-1-3所示。

图1-1-3光纤的基本结构

其中纤芯由高度透明的材料制成，是光波的主要传输通道；包层也由透明材料制成，其折射率略小于纤芯，为光波的传输提供反射面和光隔离面，使光波的传输性能相对稳定；涂覆层能保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤，同时又增加光纤的柔韧性，延长光纤的寿命，此外，光纤涂覆层上的色标对光缆的熔接具有重大意义。

（2）光纤的导光原理

光纤的导光特性基于光射线在纤芯和包层界面上的全反射，从而使光线限定在纤芯中传输。

如图1-1-4所示。

图1-1-4光纤导光原理示意图

2）无源器件与有源器件

光无源器件包括光纤活动连接器、光耦合器、光隔离器与光环行器、光衰减器、光开关等，它们起着光学连接、光信号的衰减、隔离和波分复用、光路切换等作用。

（1）光纤活动连接器

光纤与光纤的连接有两种形式，一种是永久性连接，另一种是活动性连接。

永久性连接有胶接法、熔接法。

目前普遍采用熔接法，熔接在专用的熔接机上进行。

光纤活动连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件，主要用于光纤与光端机之间、光纤与光线路之间或其它光无源器件之间的连接。

光纤活动连接器的种类如表1-1-2所示。

表1-1-2尾纤接头种类

连接器

型号

描述

外形图

连接器

型号

描述

外形图

FC/PC

圆形光纤接头/微凸球面研磨抛光

FC/APC

圆形光纤接头/面呈8º角并作微凸球面研磨抛光

SC/PC

方形光纤接头/微凸球面研磨抛光

SC/APC

方形光纤接头/面呈8º角并作微凸球面研磨抛光

ST/PC

卡接式圆形光纤接头/微凸球面研磨抛光

ST/APC

卡接式圆形光纤接头/面呈8º角并作微凸球面研磨抛光

MT-RJ

卡接式方形光纤接头

LC/PC

卡接式方形光纤接头/微凸球面研磨抛光

活动连接器的主要技术指标是插入损耗，插入损耗分为内耗和外耗两部分。

活动连接器的内耗值约为0.5dB，活动连接器的外耗值约为0.5dB。

（2）光耦合器

光耦合器是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出的光无源器件。

一般用于光信号的分配或分路以及波分复，其典型器件为波分复用器。

用波分复用器是将多个不同波长的光信号合为一个组合的光信号；或将一个组合波长的光信号分为多个不同波长的光信号

（3）光隔离器

　　光隔离器是一种只允许光波向一个方向传输，阻止光波向其它方向特别是反向传输的光无源器件。

（4）光衰减器

　　光衰减器是一种在光信息传输过程中对光功率进行可控衰减的光无源器件，常见的光衰减器有固定衰减器和可变衰减器两种。

　　固定衰减器外形与法兰盘一模一样，但其上刻有衰耗值，一般为5dB、10dB、15dB等。

可变光衰减器上有两个衰减旋钮，通过调节衰减旋钮来改变衰减值。

（5）光有源器件

光有源器件能将接收的光信号进行放大并继续传送。

最常见的光有源器件就是光中继器，光纤通信系统中的光中继器主要有两种：

一种是传统的光中继器（即光—电—光中继器），另一种是全光中继器。

其中，全光中继器也就是光放大器，它省去了光—电转换过程，可以对光信号直接进行放大。

因此结构比较简单，有较高的效率，在DWDM系统中广泛应用。

最常见的光放大器是掺铒光纤放大器（EDFA）。

3）DDF与ODF

（1）DDF（DigitalDistributionFrame）即数字配线架，又称高频配线架。

DDF主要用于光纤通信设备之间、光纤通信设备与其他通信设备之间的相同速率数字电信号的连接和人工调度。

一般情况下，一个DDF架上有若干个DDF数字配线模块。

单个DDF数字配线模块的外形如图1-1-6所示。

图1-1-6数字配线模块

（2）ODF（OpticalDistributionFrame）光纤配线架。

ODF主要用于光纤通信设备之间、光纤通信设备与光缆线路之间的光信号的连接和人工调度。

一般情况下，一个ODF架上有若干个ODF光配线模块。

在图1-1-7所示的ODF局部图中，可看到6个ODF光配线模块。

图1-1-7ODF局部图

4．SDH网络结构

1）SDH的常见网元类型

SDH传输网是由不同类型的网元设备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。

在SDH网中常见的网元类型主要有TM、ADM、REG。

（1）TM——终端复用器

TM终端复用器位于网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是具有二个侧面的设备，如图1-1-8所示。

图1-1-8TM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。

（2）ADM——分/插复用器

ADM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节点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元设备，它是一种具有三个侧面的设备，如图1-1-9所示。

图1-1-9ADM模型

ADM有两个线路侧面和一个支路侧面。

ADM的作用是实现低速支路信号从干线光纤线路的上下；另外，还可将上游、下游线路侧的STM-N信号进行交叉连接，延长传输距离。

（3）REG——再生中继器

REG的最大特点是不上下（分/插）电路业务，只放大或再生光信号。

REG是双侧面的设备，每侧与一个线路端口——w、e相接。

如图1-1-10所示。

图1-1-10再生中继器

2）SDH的组网方式

SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点设备（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，如图1-1-11所示。

（1）链形网

链形网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。

这种拓扑的特点是较经济，在SDH网的早期用得较多，主要用于专网（如铁路网）中。

（2）星形网

星形网络拓扑是将网中一网元做为中心节点设备与其他各网元节点相连，其他各网元节点之间互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接（即一点对多点通信）。

（3）树形网

树形网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在中心节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。

图1-1-11基本的网络拓扑图

（4）环形网

环形网络拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。

这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈功能较强。

环形网常用于本地网（接入网和用户网）、局间中继网等。

（5）网孔形网

将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络。

这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠更强，不存在瓶颈问题和失效问题。

但是由于系统的冗余度高，必会使系统有效性降低，成本高且结构复杂。

网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。

6．SDH网络设备ZXMPS32O介绍

1）ZXMPS320设备结构组成

ZXMPS320的设计采用了大量的贴片元件和ASIC芯片，整个设备结构紧凑，体积小巧，设备安装灵活方便，其结构组成如图1-1-12所示。

ZXMPS320设备由固定有后背板的机箱、插入机箱内的功能单板以及一个可拆卸、可监控的风扇单元组成，单板与风扇单元间设有尾

纤托板作为引出尾纤的通道。

①机箱②单板③尾纤托板④风扇单元⑤安装支耳⑥前出线组件

图1-1-12ZXMPS320设备结构组成示意图

ZXMPS320的PDH2M/1.5M，34M/45M电支路出线均从设备后背板接口引出，尾纤由光板上的光接口引出，也可以经机箱内风扇单元上面的走线区顺延到机箱背板的尾纤过孔引出，数据、音频业务接口在各单板的面板上，设备背板的接口分布如图1-1-13所示。

ZXMPS320背板的各个接口说明如下：

①POWER：

-48V（+24V）电源插座。

②Qx：

以太网接口，RJ45插座，SMCC的本地管理设备接口。

③f（CIT）：

操作员接口（CraftInterfaceTerminal），符合RS232C规范，采用DB9插座，可以接入本地维护终端（LMT）对设备进行监控。

④SWITCHINGINPUT：

开关量输入接口，采用DB9插座，能接收4组TTL电平标准开关量作为监控告警输入，可将温度、火警、烟雾、门禁等告警信号传送到网管中进行监视。

⑤ALARM：

告警输出接口，DB9插座，用于连接用户提供的告警箱，输出设备的告警信息。

⑥BITS：

时钟接口区，各插座定义如下：

R1：

第一路时钟输入接口，采用非平衡75Ω同轴插座；

T1：

第一路时钟输出接口，采用非平衡75Ω同轴插座；

R2：

第二路时钟输入接口，采用非平衡75Ω同轴插座；

T2：

第二路时钟输出接口，采用非平衡75Ω同轴插座。

⑦OW：

勤务话机接口，采用RJ11插座，用于连接勤务电话机。

⑧支路接口区：

采用5组插座，配合支路插座板，提供最多63路2M或64路1.5M信号接口，带支路保护的34M/45M接口也由这个接口区提供。

①电支路出线接口

图1-1-13ZXMPS320背板接口区排列图

2）系统总体结构

ZXMPS320采用模块化设计，将整个系统划分为不同的单板，每个单板包含特定的功能模块，各个单板通过机箱内的背板总线相互连接。

这样就可以根据不同的组网需求，选择不同的单板配置来构成满足不同功能要求的网元设备，不仅提高了设备配置应用的灵活性，同时也提高了系统的可维护性。

3）单板功能简介

（1）电源板（PWA，PWB）

电源板主要提供各单板的工作电源即二次电源，一块电源板相当于一个小功率的DC/DC变换器，能为ZXMPS320设备内的各个单板提供其运行所需的+3.3V，+5V，-5V和-48V直流电源。

为满足不同的供电环境，ZXMPS320提供了PWA和PWB两种电源板，分别适用于一次电源为-48V和+24V的情况。

（2）网元控制处理板（NCP）

NCP作为整个系统的网元级监控中心，向上连接子网管理控制中心（SMCC），向下连接各单板管理控制单元（MCU），收发单板监控信息，具备实时处理和通信能力。

NCP完成本端网元的初始配置，接收和分析来自SMCC的命令，通过通信口对各单板下发相应的操作指令，同时将各单板的上报消息转发网管。

NCP还控制本端网元的告警输出和监测外部告警输入，NCP可以强制各单板进行复位。

（3）系统时钟板（SCB）

SCB的主要功能是为SDH网元提供符合ITU-TG.813规范的时钟信号和系统帧头，同时也提供系统开销总线时钟及帧头，使网络中各节点网元时钟的频率和相位都控制在预先确定的容差范围内，以便使网内的数字流实现正确有效的传输和交换，避免数据因时钟不同步而产生滑动损伤。

（4）勤务板（OW）

OW板利用SDH段开销中的E1字节和E2字节提供两条互不交叉的话音通道，一条用于再生段（E1），一条用于复用段（E2），从而实现各个SDH网元之间的语音联络。

（5）增强型交叉板（CSBE）

CSBE在系统中主要完成信号的交叉调配和保护倒换等功能，实现上下业务及带宽管理。

（6）STM-1光接口板（OIB1）

OIB1板对外提供1路或2路的STM-1标准光接口，实现VC-4到STM-1之间的开销处理和净负荷传递，完成AU-4指针处理和告警检测等功能。

提供一路光接口的OIB1表示为OIB1S，提供两路光接口的OIB1表示为OIB1D。

（7）全交叉STM-4光接口板（O4CS）

O4CS对外提供1路或2路STM-4的光接口，完成STM-4光路/电路物理接口转换、时钟恢复与再生、复用解复用、段开销处理、通道开销处理、支路净荷指针处理以及告警监测等功能。

提供一路光接口的O4CS表示为O4CSS，提供两路光接口的O4CS表示为O4CSD。

（8）电支路板（ET1,,ET3）

①ET1单板

ET1可以完成8路或16路E1信号（2Mbit/s）经TUG-2至VC-4的映射和去映射，支路信号的对外连接通过背板接口区连接相应型号的支路插座板实现。

②ET3单板

ET3可以完成1路E3/DS3信号经TUG-3至VC-4的映射和去映射，支路信号的对外连接通过背板接口区连接相应型号的支路插座板来实现。

1.1.2任务实施

A、B、C、D四个站组成二纤链形网，链路速率为STM-1，各站之间的距离均在40-80km之间，各站业务均采用SDH系统进行传输。

A站为中心站，设置为网元头、时钟和网管监控中心。

1.业务分析

（1）各站所需要的业务类型及数量：

A站上下的业务：

10条E1业务，其中对B站有3条E1业务，对C站有3条E1业务，对D站有4条E1业务。

B站上下的业务：

对A站有3条E1业务；B站直通的业务：

7条E1业务，其中有3条是A到C的E1业务，4条A到D的E1业务。

C站上下的业务：

对A站有3条E1业务；C站直通的业务：

有4条A到D的E1业务。

D站上下的业务：

对A站有4条E1业务。

（2）各站所需要的光接口数量：

A、D为STM-1单光方向，各需1个光口，设备可配置成ADM或TM类型；B、C为中间网元，各需2个光口，设备可配置程ADM或REG类型。

2.各站设备及单板的选择

由于是链形网络，并且链路的速率为STM-1，所以各站均可选用ZXMPS320设备。

根据各站业务类型和数量，列出各站所需的单板类型及数量，如表1-1-3所示：

表1-1-3各站配置明细表

站名

单板类型及数量

A

B

C

D

网元控制处理板（NCP）

1

1

1

1

电源盘（PowerB）

1

1

1

1

交叉板（CSB）

系统时钟板（SCB）

1

1

1

1

2M电业务板（ET1）

1

1

1

1

STM-1光接口板（OIB1S）

1

1

STM-1光接口板（OIB1D）

1

1

3.根据链网业务需求配置硬件并组网

第一步：

打开ZXONM-E300网管软件，输入用户名“root”，密码为空，点击“登陆”，出现如图1-1-14所示的界面。

（注：

root是具有最高权限的用户，可完成设备所有的操作）。

图1-1-14系统界面

第二步：

创建网元。

单击“设备管理”→“创建网元”，或单击工具条中的

按钮，弹出创建网元对话框。

在出现的界面中按如下信息输入网元名称、网元标识、网元状态、网元地址、系统类型、设备类型、网元类型、速率等级等选项。

如图1-1-15所示。

图1-1-15A站的创建

第三步：

配置各网元的单板。

单击A站小图标，出现如图1-1-16所示的设备硬件配置框图界面。

对于中兴ZXMPS320设备，配置单板时，网元控制板（NCP）必须是首先进行配置的，对于其他厂商的设备则不一定这样。

图1-1-16ZXMPS320设备硬件配置框图

单击上图右边单板列表框中的“NCP”板，此时设备框可以插入该板的位置区（1号板位），该位置区将变成黄色。

单击黄色区域，即可完成NCP板的配置。

按照上述方法安装各站其他单板。

如果不小心安装错单板，可先单击右边列表框中第一个手形图标

，然后在错误的单板上右击鼠标，选择“拔板”，即可重新安装配置。

所有板安装完成后，A站的硬件配置示意图如图1-1-17所示。

图1-1-17A站配置示意图

当网络中各站设备类型一致且硬件配置差别不大时，可通过复制网元，局部修改业务单板来进行设备的硬件配置，即可较为快捷的完成各站的创建和单板配置。

第四步：

完成各站之间的光纤连接。

在进行光纤连接之前，最重要的准备工作是做好光接口连接的规划，在本任务中，可按照如图1-1-18所示进行连接。

图1-1-18网元间连接示意图

用鼠标拖选全部网元，单击菜单栏“设备管理”→“公共管理”→“网元间连接配置”，或单击快捷图标

，出现图1-1-19所示界面。

图1-1-19网元间连接配置

单击“增加”→“应用”，即完成A站与B站之间的连接。

如果连接错误，可选定错误的连接，单击“删除”→“应用”即可。

重复上述操作即可完成其余站点的连接，完成连接后出现如图1-1-20所示的界面。

图1-1-20网络组网示意图

任务2环形SDH网络的构建

◆教学目标

知识教学目标

STM-N的帧结构；

技能培养目标

1.能够根据工程具体业务需求，选择合适传输设备构建环＋链混合网络；

2.能够根据各站之间的业务类型及业务数量，确定业务板的数量；

3.能够熟练使用E300网络管理软件，配置各种功能、业务单板。

◆任务描述

某光传输网如图1-2-1所示：

站A、B、C、D构成二纤环形光传输网，速率为STM-4；站D、E构成二纤链形光传输线路，速率为STM-1。

图1-2-1工程组网示意图

业务说明：

●A站为中心站。

●A站与B站需要传输一路以太网业务（透明传输）加50路电话。

●A站与C站需要通过E3接口传输一路图像数据，以及80路电话。

●D站是该区域移动网基站控制中心BSC所在地，与A站有10条E1业务，与E站的BTS之间通过4条E1进行连接，考虑到网络以后的发展，要求E、D两站之间亦能通过以太网相连，故配置了一块以太网数据板为以后升级用。

1.2.1知识准备

1.2.2任务实施

A、B、C、D四个站组成二纤环网，链路速率为STM-4，各站之间的距离均在45-80km之间，各站业务均采用SDH系统进行传输。

D站和E站是STM-1二纤链型网，本次任务暂不考虑网络和业务的保护方式；A站为中心站，设置为网元头、时钟和网管监控中心。

1.业务分析

（1）各站所需要的业务类型及数量：

A站上下的业务：

电话130路，采用64kb/s的PCM编码。

其中对B站50路，需要2×2M接口。

对C站80路，需要3×2M接口；与D站有10条E1进行连接；共计15×2M；以太网数据1路。

B站上下的业务：

电话50路，采用64kb/s的PCM编码，需要2×2M接口；与A站通信的以太网数据1路。

C站上下的业务：

电话80路，采用64kb/s的PCM编码，需要3×2M接口；与A站进行图像数据传输1路，需要1×E3接口。

D站上下的业务：

与E站通信需要4×E1，与A站有10条E1进行连接，共计14×E1；为了便于今后3G升级，另配置一条以太网数据接口。

E站上下的业务：

与D站通信需要4×2M；为了便于今后3G升级，另配置一条以太网数据口。

（2）各站所需要的光接口数量:

A、B、C、D四个站构成了一个环网，每个站至少有2个光方向，所以网元类型均为ADM。

注意：

D和E站还分别有一个STM-1光支路信号，因而在D站需提供一个STM-1光接口。

E站为STM-1单光方向，设备可配置成ADM或TM类型。

2.各站设备及单板的选择

各站均选用ZXMPS320设备。

3.根据环网业务需求配置硬件并组网

第一步：

启动Z