SDH传输网南邮毕业设计论文.docx

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SDH传输网南邮毕业设计论文

第一章SDH传输网的概述

1.1SDH的基本概念

SDH是SynchronousDigitalHierarchy的缩写，中文含义是同步数字体系。

SDH是世界公认的新一代宽带传输体制，它针对更高速率的传输系统制定出全球统一的标准，规范了数字信号的传输速率等级、帧结构，复用方式和光接口特性等，并且整个网络中各设备的时钟来自同一个及精确的时间标准，没有准同步系统中各设备定时存在误差的问题。

采用SDH的系统，在进行复接时，如传输设备的各支路码位是同步的，只要将各支路码元直接进行在时间压缩、移相后进行复行了。

它为不同速度的数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括覆用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。

我们可将信息高速公路同目前交通上用的高速公路做一个类比：

公路将是SDH传输系统（主要采用光纤作为传输媒介，还可采用微波及卫星来传输SDH）信号，立交桥将是大型ATM交换机，SDH系列中的上下话量复用器（ADM）就是一些小的立交桥或叉路口，而在“SDH高速公路”上跑的“车”，就将是各种电信业务（语音、图像、数据等）。

1.2什么是SDH传输网

SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。

如图1-1所示，SDH传输网的拓扑结构，它由SDH终端复用器TM、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的物理链路构成。

SDH终端的主要功能是复接/分接和提供业务适配，例如将多路E1信号复接成STM1信号及完成其逆过程，或者实现与非SDH网络业务的适配。

ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：

一部分直接转发，另一部分卸下给本地用户。

然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。

DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。

图1-1TM、ADM和DXC的功能框图

1.3SDH传输网的特点

1.3.1SDH的优势

SDH的核心理念是要从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，它是构成综合业务数字网，特别是宽带综合业务数字网的重要组成部分。

SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围内实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。

（1）电接口方面

接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。

SDH体制对网络节点接口作了统一的规范。

规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复用方法、线路接口和监控管理等，于是就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说，在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现横向兼容性。

SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。

它基本的信号结构等级是同步传输模块——STM-1，相应的速率是155Mbit/s。

高等级的数字信号系列可通过将基础速率等级的信息模块（例如STM-1）通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数。

（2）光接口方面

线路接口（光接口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。

扰码的标准是世界统一的，这样对终端设备仅需通过标准的解扰码器就可与不用厂家SDH设备进行光口互连。

扰码的目标是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。

由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路光信号速率与SDH电口标准信号速率相同，这样就不会增加光通道的传输带宽。

目前ITU-T正式推荐SDH光接口的统一码型为加扰的NRZ码。

（3）复用方式

由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号的帧中的位置是均匀的、有规律性的、也就是说是可预见的。

SDH综合了软件和硬件的优势，实现了从低速PDH支路信号至STM-N之间的“一步到位”的复用，是维护人员仅靠软件操作就能便捷地实现灵活的实时业务调配。

而且SDH的这种复用方式使数字交叉连接功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于网络运营者按需动态组网。

（4）运行维护方面

SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护管理功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大提高。

SDH具有丰富的开销字节，它占用整个帧结构所有宽带容量的1/20，大大加强了OAM功能。

这样就有利于降低系统的维护费用，而在通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分。

（5）兼容性

SDH具有很强否认兼容性，这也就是意味着当组建SDH传输网是，原有的PDH设备或系统仍可使用，这两种传输网可以共存，也就是说可以用SDH传送PDH业务。

SDH信号的基本传输模块可以容纳多种速率的PDH支路信号和ATM、FDDI、分布式队列双总线（DQDB）等其他数字信号，从而体现了SDH的前向兼容性和后行兼容性。

1.3.2SDH的缺陷

SDH体系并非完美无缺，它大致具有如下3点不足之处：

（1）频带利用率低

SDH一个很大的优势是系统的可靠性增强了，运行维护管理的自动化程度提高率，这是由于在SDH的STM-N帧中加入了大量的开销字节，这样必然会增加传输速率，是在传输同样有效信息的情况下，PDH信号所占用的传输速率要比SDH信号所占用的传输速率低，即PDH信号所占用的带宽窄。

（2）指针调整机理复杂

SDH体制可以“一步到位”地从高速信号中直接下低俗信号，省去了逐级复用/解复用过程，而这样功能的实现是通过指针调整机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了SDH从高速信号中直接分支低速功能的实现。

但是指针功能的实现增加了系统的的复杂性，重要的是是系统产生SDH特有的一种抖动——由指针调整引起的结合抖动。

这种抖动多发于网络边界处（SDH/PDH），起频率低，幅度大，会导致低速信号在分支拆离后传输性能劣化，这种抖动的滤除有比较困难。

（3）软件的大量使用对系统安全性的影响

SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这意味着软件在系统占用相当大的比重。

一方面，这是系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。

另一方面，在网络层上人为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的。

也就是说，SDH系统对软件的依赖很大，这样SDH系统运行的安全性就成了很重要的课题。

SDH体制尽管还有多种缺陷，但它已在传输网的发展中显露了强大的生命力。

1.3.3SDH的网络节点接口、速率和帧结构

我们可以认为一个庞大的传输网是由传输设备和网络节点两种基本设备构成的。

传输设备可以是光缆线路系统或是微波接力系统，而网络节点种类则很多，要规范一个统一的NNI，首先要统一接口速率等级和帧结构安排。

（1）网络节点接口（NNI）

网络节点接口是指网络节点之间的接口，具体也可以看作是传输设备和网络节点之间的接口。

（2）同步数字体系的速率

STM-1是同步数字体系信号最基本、最重要的模块信号，其速率为155.520Mb/s，STM-1信号经扰码后的电/光转换变为相应的光接口线路信号后，速率不会改变，更高等级的STM-N信号速率是STM-1速率的整数倍。

目前的SDH只能支持一定的N值，即N可取1、2、4、16、64和256。

相应各STM-N等级速率为：

STM-1155.520Mbit/s

STM-2622.080Mbit/s

STM-42488.320Mbit/s

STM-649953.280Mbit/s

STM-25639813.12Mbit/s

（3）帧结构

①ITU-T采用一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构用于SDH网，主要是基于SDH网的如下要求：

1）要求对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换，因而帧结构必须能适应所有这些功能。

2）为了便于接入和取出，要求支路信号在帧内的部分是均匀的、有规律的。

3）要求帧的结构能够兼容1.5Mbit/s系列和2Mbit/s系列信号。

图1-2帧结构

②帧结构

如图1-2所示，一个STM-N帧结构由９行、列字节的二维结构组成，每个字节为８bit。

这种结构是按从左到右、自上而下的顺序进行字节传输的。

③帧结构可分为以下三个区域：

1）段开销（SOH）区域

STM帧结构中附加了一些字节，以保证信息能够正常地传送，我们把这些字节称为段开销。

由图1-2可知：

第1至第9行中，除第4列外的其余8行的前列（一共个字节）都属于段开销，可供网络运行、管理和维护使用。

2）净荷区域

帧结构中存放各种信息的地方即为净荷区域。

图1-2中的1至9行里的第至列都分配给净荷区域，共个字节。

其中包含少量的通道开销字节作通道性能监视、管理和控制之用。

3）管理单元指针（AUPTR）区域

AUPTR是用来指示信息净荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置以便在接收端正确的分解的一种码组。

图1-2中第4行的前个字节即为AUPTR。

第二章传输网的结构

2.1网络基本结构

SDH网是有SDH网元设备通过光缆互连而成的，网元和传输线路的几何排列就构成了网络的结构。

网络的有效性、可靠性和经济性在很大程度上与其结构有关。

网络的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形。

（1）链形网

链形网是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。

这种结构的特点是较经济，在SDH网的早期用的比较多，主要用于专网中，如铁路网，如图2-1所示：

图2-1链形网

（2）星形网

星形网是将网中一网元作为中心节点设备与其他网元节点相连，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。

这种网络结构的特点是可通过中心节点来同意管理其他网络节点，利用分配带宽，节约成本，但存在中心特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。

中心节点的作用类似交换网的汇接局,此种结构多用于本地网，如图2-2所示：

图2-2星形网

（3）树形网

树形网可看成是链形网和星形网的结合，也存在中心节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题，如图2-3所示：

图2-3树形网

（4）环形网

环形网实际上是指将链形网首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络结构形式。

这是当前使用最多的网络结构形式之一，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈功能较强。

环形网常用语本地网、局间中继网等，如图2-4所示：

图2-4环形网

（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。

这种网络结构为两网元节点间提供多个传输路由，是网络的可靠性更强，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，如图2-5所示：

图2-5网孔形网

当前用的最多的网络结构是链形和环形

2.2网络复杂结构

通过链形和环形的灵活结合，可以构成一些复杂的网络结构。

下面对组网中要经常用到的几种结构进行介绍。

（1）T形网

T形网实际上是一种树形网，下图所示。

设干线上为STM-16系统，支线上为STM-4系统，t形网的作用是将支路的业务STM-4通过网元A分支/插入到干线STM-16系统上去。

此时支线接在网元A的支路上，直线业务作为网元A的低速支路信号，通过网元A进行分支/插入。

图2-6T形网

（2）环带链

环带链有环形网和链形网两种基本结构组成，结构图如下。

连接在网元A处，链的STM-4业务作为网元A的低速支路业务，并通过我网元A的分支/插入功能上、下环。

图2-7环带链

（3）环形子网的支路跨接