第五章SDH传送网络结构和自愈网1Word格式.docx
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通道层和传输媒质层的关系：
下一层为上一层提供服务支持，上一层为下一层提供服务内容。
通道层——如图5-3所示，若下面一个特定通道层网络为VC-12，那么上面一个特定通道层网络便是VC-3/VC-4，VC-12通道层为VC-3/VC-4通道层提供服务。
通道层又是为电路层提供服务的。
VC-3/4
VC-12
（2）SDH传送网分层模型
SDH传送网共分为通道层和传输媒质层。
网络关系：
符合顾主与服务者的关系，即在每两层网络之间连接节点处，下层为上层提供透明服务，上层为下层提供服务内容。
①电路层网络
电路层网络是面向公用交换业务的网络
业务：
例如电路交换业务、分组交换、租用线业务和B-ISDN虚通路等。
不同的电路网络层提供的业务。
组成：
电路层网络是由各种交换机和用于租用线业务的交叉连接设备以及IP路由器构成。
②通道层网络
通路层网络为电路层网络节点（如交换机）提供透明的通道（即电路群）。
即为电路层网络节点例如，VC-11/VC-12可以看作电路层节点间通道的基本传送容量单位，而VC-3/VC-4则可以看作局间通信的基本传送单位。
通道层网络能够与多种业务网络相连。
通道建立的连接：
是由交叉连接器设备负责，能提供较长的使用时间。
使各种类型的电路层网络都能按要求的格式将各自电路层业务映射进复用段层，从而共享通道层资源。
同时通道层网络与其相邻的传输媒质层保持相互独立的关系。
③传输媒质层网络
所谓传输媒质层网络是指那些能够支持一个或多个通道层网络，并能在通道层网络节点处提供适当通道容量的网络。
传输媒质层网络又是由段层网络和物理媒质层网络组成的。
段层网络主要负责通道层任意两节点之间信息传递的完整性，
物理媒质层则主要负责确定具体支持段层网络的传输媒质。
（如光缆或无线。
）
段层网络
段层网络又可以进一步分为复用段层网络和再生段层网络。
复用段层网络是用于传送复用段终端之间信息的网络。
向通道层提供同步信息和复用功能，同时完成有关复用段开销的处理和传递等项工作。
再生段层网络是用于传递再生中继器之间以及再生中继器与复用终端之间信息的网络。
例如负责定帧扰码、再生段误码监视以及再生段开销的处理和传递等项工作。
物理媒质层
物理媒质层网络是指那些能够为通道层网络提供服务的、能够以光电脉冲形式完成比特传送功能的网络，它与段开销无关。
实际上物理媒质层是传送层的最底层，无需服务层的支持，因而网络连接可以由传输媒质支持，
④相邻层网络间的关系
相邻层网络间的关系必须满足客户与服务提供者之间的关系，而客户与服务提供者进行联系的地方正是服务层网络中为客户层网络提供链路连接的地方。
从图5-5可以清楚地看出，电路层网络中的链路连接又是由传输媒质层网络来完成的。
（3）分割的概念
分割：
每一层网络可以在水平方向上按照其内部结构分割为若干部分，因而分层与分割的关系相互正交的。
每一部分有具体特定功能。
①子网的分割
如果从地域上来进行分割，一个层网络又可划分为国际部分子网和国内部分子网。
国内部分子网又可以进一步细分为转接部分和接入部分（即本地网部分）。
②网络连接（NC）和子网连接（SNC）的分割
网络连接可划分为若干个子网连接和链路连接的组合体，而每个子网连接又可进一步分割成若干个子网连接和链路连接（LC）的组合体。
以此下去，正常情况下逐级分解的极限将出现在基本连接矩阵的单个连接点上，因此也可以认为网络连接和子网连接实际上是由许多子网连接和链路连接按特定次序组合成的传送实体。
（4）引入分层与分割概念的好处
简化设计和运行方案、
便于TMN的实现、便于拓展新技术和采用新的拓扑网络。
规定管理界限：
通常每一层网络被分为若干个子网和链路连接。
若从地域上来划分可将其细分为国际网、国内网和地区网，每一网络部分均独立地行使其管理权。
显然在同一层网络中，可由不同的网络运营者共同提供端到端的通道，而每个网络运营者负责管理本区段中的网络和链路。
之所以能够如此，正是因为在每一层网络中采用了分割的概念，从而可对管理界限进行规定。
网络生存性优势
在传统的以点到点方式构成的光纤传输网中，如果物理层传输链路或节点出现故障，则会使电路层业务遭到破坏，从而直接影响正常通信。
而由于在SDH网络中引入了分层结构。
当物理层出现故障时，则由物理层内部进行处理，其上层的通道层和电路层可与其隔离，因而使网络运行者可以按用户的不同需求，为其提供不同等级的业务生存性。
二、SDH网络拓扑结构
网络的拓扑结构是指网络的形状，即网络节点设备与传输线路的几何排列。
1．SDH网络的基本拓扑结构
在SDH网络中，通常采用点对点链状、星形、树形、环形构等网络结构，下面分别进行介绍。
1点到点链状网络结构
点到点链状拓扑即为线形拓扑，它将各网络节点串联起来，同时保持首尾两个网络节点呈开放状态的网络结构。
链状网络的两端节点上配备有终端复用器，而在中间节点上配备有分插复用器。
因而它是由具有复用和光接口功能的线路终端、中继器和光缆传输线构成的。
ADM
特点；
这种网络结构简单，一次性投资小，容量大，便于采用线路保护方式进行业务保护。
但可靠性差。
DXC
②星形网络结构
所谓星形网络拓扑结构是指图5-6（b）的网络结构，即其中一个特殊网络节点（即枢纽点）与其它的互不相连的网络节点直接相连，这样除枢纽点之外的任意两个网络节点之间的通信，都必须通过此枢纽点才能完成连接。
因而一般在特殊点配置交叉连接器（DXC）以提供多方向的互联，而在其它节点上配置终端复用器（TM）。
特点：
这种网络结构简单，它可以将多个光纤终端统一成一个终端，从而提高带宽的利用率，同时又可以节约成本，但在枢纽节点上业务过分集中，并且只允许采用线路保护方式，因此系统的可靠性能不高。
③树形网络结构
树形网络是由星形结构和线形结构组合而成的网络结构，因而所谓树形网络结构是指将点到点拓扑单元的末端点连接到几个枢纽点时的网络结构，如图5-6（c）所示。
在这种网络结构中，连接三个以上方向的节点应设置DXC，其它节点可设置TM或ADM。
这种网络结构适合于广播式业务，而不利于提供双向通信业务，同时也存在枢纽点可靠性不高和光功率预算问题，但这种网络结构仍在长途网中使用。
④环形网络结构
所谓环形网络是指那些将所有网络节点串联起来，并且使之首尾相连，而构成的一个封闭环路的网络结构，如图5-6（d）所示。
在此网络中，只有任意两网络节点之间的所有节点全部完成连接之后，任意两个非相邻网络节点才能进行通信。
在环形网络结构中的各网络节点上，可选用分插复用器，也可以选用交叉连接设备来作为节点设备。
这种网络结构的一次性投资要比线形网络大，但其结构简单，而且在系统出现故障时，具有自愈功能，即系统可以自动地进行环回倒换处理，排除故障网元，而无需人为的干涉就可恢复业务的功能。
可见可靠程度高。
⑤网孔形结构
所谓网孔形结构是指若干个网络节点直接相互连接时的网络结构，如图5-6（e）所示。
这时没有直接相连的两个节点之间仍需利用其它节点的连接功能，才能完成互通，而如果网络中所有的网络节点都达到互通，则称之为理想的网孔形网络结构。
在业务密度较大的网络中的每个网络节点上均需设置一个DXC，可为任意两节点间提供两条以上的路由。
这样一旦网络出现某种故障，则可通过DXC的交叉连接功能，对受故障影响的业务进行迂回处理，以保证通信的正常进行。
这种网络结构的可靠性高，但由于DXC设备价格昂贵，如果网络中采用此设备进行高度互联，则会使光缆线路的投资成本增大，从而一次性投资大大增加，故这种网络结构一般在SDH技术相对成熟、设备成本进一步降低、业务量大且密度相对集中时采用。
2.SDH网络规划原则
（1）SDH的组网原则
在进行SDH网络规划时，应该参照原邮电部1994年制定的《光同步传输技术体制》的相关标准和有关规定，并结合具体情况，确定网络拓扑结构、设备选型等项内容。
在此过程中还应注意以下问题。
1SDH传输网络的建设应有计划地分步骤实施。
一级干线中，一般可先建立线形网络，最终方向—→网孔形网络。
保证网络的生存性
实现大容量地
机动灵活地话路业务的上下，
二级干线一般可先建立线形和环形混合结构。
当资金、业务量和技术等条件均成熟之后，再逐步向更为完善的网络结构（网孔形网络）过渡。
②SDH网络规划应跟上各地通信需求的变化。
③SDH网络规划应考虑两个层的合理衔接。
即一级干线网）与二级干线网之间的合理衔接。
④从业务的角度，除考虑电话业务之外，还应兼顾如数据、图文、视频、多媒体、租用线路等业务的传输要求。
考虑到网络支持支撑网的要求。
网络安全性的要求
同时还要充分考虑网络安全性问题，以此根据网络拓扑和设备配置情况，确定网络冗余度、网络保护和通道调度方式。
⑤我国的SDH网络支持2Mbit/s，34Mbit/s，140Mbit/s三种支路信号。
由于34Mbit/s信号的频率利用率最低，故而建议使用2Mbit/s，140Mbit/s接口。
如需要可经主管部门批准后，可使用34Mbit/s接口。
⑥SDH与PDH网之间的互连，应尽量减少互连的次数以避免抖动的影响。
（2）网络拓扑的选择
在选择SDH传输网的拓扑结构时，应考虑到以下几方面的因素。
1从经济角度考虑不同地区、不同时期的业务增长需求的不平衡性
网络现状——最大限度地利用现有的网络设备。
②干线——选用网孔形或环形这种拓扑结构，辅之以线形，网络结构要根据具体情况逐步形成。
③环形网具有自愈功能。
但不同的速率系统对接入节点数的要求不同。
当环的节点设备速率为STM-4时，一般接入节点在3～5个为宜，
当ADM的速率为STM-16时，接入节点数则不宜超过10个。
⑤对于边远、业务量需求较小的节点，可采用线形结构，将其与主干网进行连接。
⑥根据具体业务分布情况和经济条件，选择适当的保护方式。
3．我国SDH网络结构
我国SDH网络结构上采用四级制，如图5-7所示。
第一级干线：
省会、城市间的长途通信。
速率：
STM-64，STM-16，
汇接节点：
DXC4/4设备
网络结构：
网孔形结构——可靠性高
第二级干线：
省内的长途通信
STM-4，或STM-16，
主要城市采用DXC4/4或DXC4/1设备
网孔形、环形辅以少量线形结构
第三级干线:
长途端局与市话之间以及市话局之间通信的中继网。
STM-1或STM-4
ADM或DXC4/1
环形
第四级网络：
最低层——用户网或接入网。
业务量低
STM-1或STM-4，根据业务量需求而定。
ADM或TM、OLC（光纤用户环路系统）
接口：
STM-1光/电接口
PDH体系的2Mbit/s、34Mbit/s和140Mbit/s接口、
普通电话用户接口、小交换机接口、2B+D或30B+D接口以及城域网接口等。
接入网要求：
宽带化、多样化和智能化
接入方式：
光纤到路边（FTTC）和光纤到户（FTTM）
综上所述，我国的SDH网络结构具有以下的特点：
（1）具有四个相当独立而又综合一体化的层面。
（2）简化了网络规划设计。
（3）适应现行行政管理体制。
（4）各个层面可独立实现最优化。
（5）具有体制和规划的统一性、完整性和先进性。
三、SDH网络的安全性措施
网络要求：
要求网络的信息传输容量以及速率越来越高，因而对通信网络传递信息的及时性、准确性的要求也越来越高。
如果一旦通信网络出现线路故障，那么将会导致局部甚至整个网络瘫痪，因此网络安全性问题是通信网络设计中必须加以考虑的重要问题。
因而人们提出一种新的概念——自愈网。
1、自愈网的概念
自愈网就是无需人为干预网络就能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障。
这就要求网络具有备用路由，并有重新确立通信能力。
但具体失效元部件的修复与更新，而后者仍需人为干预才能完成。
在SDH网络中的自愈保护可以分为线路保护倒换、环形网保护、网孔形DXC网络恢复及混合保护方式等。
2、自动线路保护倒换
自动线路保护倒换是最简单的自愈形式，其结构有两种；
即1十1和1：
n结构方式。
（1）1+1结构
保护倒换结构：
图5-8中给出了1+1线路保护倒换结构
保护原理：
由于发送端永久地与主用、备用信道相连接，因而STM-N信号可以同时在主用信道和备用信道中传输，在接收端其MSP（复用段保护功能）同时对所接收到的来自主、备用信道的STM-N信号进行监视，正常工作情况下，选择来自主用信道的信号作为输出信号。
一旦主用信道出现故障，则MSP会自动从备用信道中选取信号作为接收信号．
操作功能块：
接收端MSP（复用段保护功能）
（2）1：
n结构
在图5-9中给出1：
n线路保护倒换结构．
工作原理：
从图中可以看出，在1：
n结构中，备用信道由多个主用信道共享，一般n值范围为1~14．……
保护倒换的实现：
利用节点之间K1，K2字节的操作协议，由发送与接收端MSP（复用段保护功能）完成
3、环形网的保护
自愈功能：
所谓自愈是指无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障，因而环形网络具备发现替代传输路由，并重新确立通信的能力。
（1）自愈环结构方式的划分
按照自愈环结构来划分：
通道倒换环和复用段倒换环。
通道倒换环是指（通道终端之间的）业务量的保护，它是以通道为基础的保护，它是利用通道AIS信号决定是否应进行倒换，倒换信号VC-12，VC-4。
复用段倒换环是指业务量的保护，它是以复用段为基础的保护，当复用段出故障时，复用段的业务信号都转向保护环。
倒换信号至少STM-1。
按照进入环的支路信号和由分路节点返回的支路信号方向是否相同来划分
可分为单向环和双向环两种。
所谓单向环是指所有的业务信号在环中按同一方向传输；
双向环是指进入环的支路信号和由此支路信号分路节点返回的支路信号的传输方向相反。
按照一对节点之间所用光纤的最小数量来划分
可分为二纤环和四纤环：
二纤环是指节点间是由两根光纤实现，而四纤环是四根光纤。
（2）几种典型的自愈结构
综上所述尽管可组合成多种环形网络结构，但目前多采用下述五种结构的环形网络．
1二纤单向复用段倒换环
结构：
图5-10（a）给出了二纤单向复用段倒换环结构
保护信号等级——至少STM-1复用终端之间的保护
正常工作情况下
当BC节点间的光缆出现断线故障时
2四纤双向复用段倒换环
四纤双向复用段倒换环的工作原理如图5-11（a）所示，
图5-11四纤双向复用段倒换环
当B，C节点之间四根光纤同时出现断纤现象时
3二纤双向复用段倒换环
图5-11（a）给出二纤双向复用段倒换环
当B，C节点问出现断纤故障时
④二纤单向通道倒换环
二纤单向通道倒换环的结构如图5-13（a）所示，可见它采用l十1保护方式．
保护信号等级——VC-12或VC-3/4通道终端之间的保护
⑤二纤双向通道倒换环
在二纤双向通道倒换环上既可以采用1+1保护方式，也可以采用1：
1保护方式。
、1+1方式的二纤双向通道倒换环
在图5-14（a）中给出了采用1+1方式的二纤双向通道倒换环的结构示意图。
当B、C节点之间的两根光纤同时出现断纤故障时
、1：
1方式的二纤双向通道倒换环
1：
1方式的二纤双向通道倒换环的结构与图5-14（a）相似，只是插入的信息仅在主用光纤中传输。
（3）保护功能的实现
利用节点之间K1，K2字节的操作协议，由环网中各节点的MSP（复用段保护功能）完成。
其与点到点链状通信系统的保护方式的区别在于利用自动保护倒换字节K1，K2进行操作过程ADM必须在所发出K1和K2字节中，明确指示该字节是由环上的哪一个ADM来接收，这样K1，K2字节便会透明地通过其他ADM．
（4）自愈环的性能比较
二纤单向通道
倒换环
二纤双向通道
四纤双向复用段
二纤双向复用段
节点数
K
高速线路速率
STM-N
最大业务容量
K×
（K/2）×
节点成本
低
高
中
APS变化
不要求
要求
系统复杂性
最简单
简单
复杂
二纤双向复用段倒换环是四纤双向复用段倒换环的简化结构。
由于它只利用了一半的时隙，因而环的最大业务量也只为其一半，即（K/2）×
STM-N。
4、DXC保护
结构：
如图5-16所示
工作原理：
出现故障时
5、混合保护
混合保护的概念：
混合保护是采用环形网保护和DXC保护相结合的方式。
这样可以互相取长补短，大大增加网络的保护能力。
混合保护结构如图5-17所示。
6、各种自愈网的比较
线路保护倒换方式（采用路由备用线路）配备容易，网络管理简单，而且恢复时间很短（50ms以内），主要适用于两点间有稳定的大业务量的点到点应用场合。
环形网结构具有很高的生存性，故障后网络的恢复时间很短（小于50ms），具有良好的业务量疏导能力，在简单网络拓扑条件下，环形网的网络成本要比DXC保护方式低很多，环形网主要适用于用户接入网和局间中继网。
其主要缺点是网络规划较困难，开始时很难准确预计将来的发展，因此在开始时需要规划较大的容量。
DXC保护同样具有很高的生存性，但在同样的网络生存性条件下所需附加的空闲容量远小于网孔形网络。
通常，对于能容纳15%～50%增长率的网络，其附加的空闲容量足以支持DXC保护的自愈网。
DXC保护最适于高度互连的网孔形拓扑，例如用于长途网中更显出DXC保护的经济性和灵活性，DXC也适用于作为多个环形网的汇接点。
DXC保护的一个主要缺点是网络恢复时间长，通常需要数十秒到数分钟。
混合保护网的可靠性和灵活性较高，而且可以减少对DXC的容量要求，降低DXC失效的影响，改善了网络的生存性，另外环的总容量由所有的交换局共享。
小结
本章从分层和分割的概念开始，就传送网的概念、SDH的网络结构和SDH网络的安全性措施等方面进行了详细分析。
其中的要点如下：
1、传送网的基本概念
传输网是以信息信号通过具体物理媒质传输的物理过程来描述。
它是由具体设备组成的网络。
2、分层与分割的概念
SDH传送网的分层模型（电路层网络、通道层网络、传输媒质层网络）
3、层网络分割
子网分割、网络连接与子网连接分割
4、SDH网络拓扑结构
点对点链状、星形、树形、环形构等网络结构，
5、SDH网络规划原则
6、我国SDH网络结构
7、自愈网的概念
所谓自愈网就是无需人为干预网络就能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障。
基本原理就是使网络具有备用路由，并重新确立通信能力。
8、线路保护倒换
线路保护自愈形式：
n保护方式;
1+1保护方式
线路保护的实现
9、环路保护
环路保护自愈形式：
二纤单向复用段倒换环；
四纤双向复用段倒换环；
二纤双向复用段、通道倒换环；
二纤单向通道倒换环。
环路保护的实现
10、DXC保护
DXC保护形式是指利用DXC设备在网孔形网络中进行保护的方式。
11、混合保护
混合保护形式是指采用环形网保护和DXC保护相结合的方式
《SDH技术》——第五章教材勘误表
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