辽宁工业大学SDH光网络设计与实现.docx

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辽宁工业大学SDH光网络设计与实现

光纤通信

课程实训（论文）

SDH光网络设计与实现

院（系）名称

电子与信息工程学院

专业班级

学号

学生姓名

指导教师

起止时间：

课程实训（论文）任务及评语

院（系）：

电子与信息工程学院教研室：

通信

学号

学生姓名

专业班级

课程实训（论文）任务

要求：

根据网络拓扑图，完成以下设计

1、建立光网络A、B、C、D、E五个节点，完成IP地址设计；

2、根据环速率，完成单板选择及安装；

2、建立拓扑连接；

3、完成业务配置：

B-E6个2Mb/s；

A-E2个34Mb/s；

C-D3个2Mb/s。

4、完成B_E通道保护设计。

5、完成系统复用段保护。

指导教师评语及成绩

平时：

报告：

答辩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

平时表现，占总成绩30％；课程实训报告，占总成绩50％；答辩，占总成绩20％。

摘要

SDH组建的网络是一个高度统一的、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。

并且由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。

本设计利用中兴公司的ZXMPS320传输设备进行基于SDH技术的光传输实验，完成一个完整的光传输系统的设置的全过程，全面了解一个完整的光传输通信系统的构成，对光通信网络核心的核心结构有一个完整的认识。

掌握光传输设备的实际操作，能够对电路业务进行熟练配置，着重掌握光传输设备的使用和维护，获得初步的工程时间实验。

关键词：

SDH；ZXMPS320；光传输系统；

Abstract

SDHnetworkformationisahighlyintegrated,standardized,intelligentnetwork.Itusesglobalunifiedinterfaceformulti-vendorenvironmentscompatibledevicesinthewholenetworkrangeforefficientmanagementandoperationcoordinated,flexiblenetworkingandservicescheduling,networkself-healingfunction,improvenetworkresourceutilization.Andduetomaintenanceenhancementsgreatlyreducestheequipmentoperationandmaintenancecosts.ThisdesignusesZTE'sZXMPS320technologybasedonSDHtransmissionequipmentforopticaltransmissionexperiments,completethewholeprocessofacompletesetofopticaltransmissionsystem,acomprehensiveunderstandingtoformacompleteopticaltransmissioncommunicationsystem,thecoreofthecoreofopticalcommunicationsnetworkstructurehasacompleteunderstanding.Practicalgraspofopticaltransmissionequipment,itispossibletoconfigurethecircuitbusinessofskilled,focusedmastertheuseandmaintenanceofopticaltransmissionequipment,receivedpreliminaryengineeringtimeexperiment.

Keywords：

SDH；ZXMPS320；OpticalTransmissionSystem；

目录

第1章SDH光网络基本原理1

1.1SDH的基本概念和特点1

1.2SDH的速率等级和帧结构2

1.2.1同步数字体系的速率2

1.2.2SDH帧结构3

第2章ZXMPS320设备简介4

2.1交叉板CSB功能4

2.2系统时钟板SCB功能4

2.3NCP板功能4

2.4电源板PWA/PWB4

2.5勤务版OW的功能5

2.6STM-1光接口板OIB1功能5

2.7STM-4全交叉板O4CS5

2.8STM-1全交叉板O1CS5

2.9ET1单板功能5

2.10ET3单板功能6

第3章SDH光网络实训任务7

3.1创建网元7

3.2安装单板7

3.3连接网元9

3.4业务配置10

3.5通道保护配置13

3.5.1自愈网13

3.5.2通道保护14

3.6复用段保护配置14

第4章实训总结17

参考文献18

第1章SDH光网络基本原理

1.1SDH的基本概念和特点

光同步数字传送网是由一些SDH网元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传送、复用和交叉连接的网络。

它具有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程；它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-1、STM-4、STM-16，并具有一种块状帧机构，允许安排丰富的开销比特（即网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM；它的基本网元有终端复用器TM、分插复用器ADM和同步数字交叉连接设备SDXC等等，其功能各异，但都有统一的光接口，能够在基本光缆段上实现横向兼容性，即允许不同厂家设备在光路上互通；它有一套特殊的复用结构，允许现存准同步系统、同步数字体系和B-ISDN信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性；它大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适于将来的不断发展。

作为一种全新的传送网体制，光同步数字传送网主要有下列特点：

（1）使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字系统（3个地区性标准）在STM-1等级上获得统一。

今后，数字信号在跨越国界通信时，不再需要转换成另一种标准，实现了数字传输体制上的世界性标准。

（2）采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。

因而只需要软件就可以使高速信号一次直接分插出低速支路信号，这样既不影响别的支路信号，又不需要对全部高速信号进行解复用，省去了全套背靠背复用设备，使网络结构得以简化，上下业务十分容易，也使数字交叉连接（DXC）功能的实现大大简化。

利用同步分插能力还可以实现自愈环形结构，改进网络的生存性。

此外，背靠背接口的减少还可以改善网络的业务透明性，便于端到端的业务管理，使网络易于容纳和加速各种新的宽带业务的引入。

（3）SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（大约占信号的5％），因而使网络的OAM能力（诸如故障检测、区段定位、端到端性能监视等）大大加强。

此外，由于SDH中的DXC和ADM等一类网元是智能化的，通过嵌入在SOH中的控制通路可以使部分网络光路功能分配到网元，实现分布式光路和单端维护，减少了物理链路和安装运行成本，还使新特性和新功能的开发比较容易。

（4）由于将标准光接口综合进各种不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线拥挤。

此外还可以减少光纤网络的成本。

（5）SDH网具有信息净负荷的透明性。

即网络可以传送各种净负荷及其混合体而不管其具体信息结构如何。

净负荷与SDH网的接口仅仅在边界上才有，一旦净负荷装入虚容器后，网络内部所有设备只需处理虚容器即可，从而减少了光路实体数量，简化了网络管理。

（6）SDH网还具有定时透明性。

从理论上说，SDH是作为同步网工作的，网元连接至高精度基准时钟，这样可减少调整频率和改善网络性能。

各种互通的网元可能属于不同的业务提供者，这样尽管在每一业务提供者范围内（同步岛）是同步的，但不同范围内却是伪同步的。

SDH采取了指针调整技术使得净负荷可以在不同同步岛之间传送而不影响业务质量。

换言之，SDH网的这种定时透明性使其能在伪同步状态下很好地工作，并有能力经受定时基准的丢失。

（7）由于用一个光接口代替了大量电接口，因而SDH网中所传输的业务信息，可以不必经由常规准同步系统所具有的一些中间背靠背电接口而直接经光接口通过中间节点，省去了大量相关电路单元和跳线光缆，使网络可用性和误码性能都得到改善。

而且，由于电接口数量锐减导致运行操作任务的简化及备件种类和数量的减少，使运营成本大大减少。

（8）SDH信号结构的设计，已经考虑了网络传输和交换应用的最佳性，因而在电信网的各个部分（长途、中继和接入网）中都能通过简单、灵活和经济的信号互连和管理，使得传统电信网各个部分的差别正在渐渐消失，彼此的直接互连变得十分简单和有效，从而在电信网中可能出现一个单一的SDH／SONET基本网络设施。

此外，由于有了唯一的网络节点接口标准，因此各个厂家的产品可以直接互连互通，从而可能使电信网最终工作于多厂家产品并实现互操作。

（9）SDH／SONET网与现有网络能完全兼容，即可兼容现有准同步体系的各种速率。

同时，SDH网还能容纳各种新的业务信号，如FDDI、ATM、TCP／IP等。

简言之，SDH／SONET网具有完全的前向和后向兼容性。

1.2SDH的速率等级和帧结构

1.2.1同步数字体系的速率

同步数字体系信号最基本也是最重要的模块信号是STM-1，其网络节点接口的速率为155.520Mbit/s，相应的光接口信号也只是STM-1信号经扰码后的电／光变换结果，因而速率不变。

更高等级的STM-N信号是将基本模块STM-1以字节交错间插的方式同步复用的结果，其速率是155.520Mbit/s的N倍，目前SDH支持的N＝1、4、16和64。

表1.1中列出了建议G.707所规范的标准速率值。

表1.1SDH的标准速率

SDH

等级

速率（Mbit/s）

STM-1

155.520

STM-4

622.080

STM-16

2488.320

STM-64

9953.280

1.2.2SDH帧结构

SDH网的一个关键功能是要求能对支路信号（2/34/140Mbit/s）进行同步的复用、交叉连接和交换，因而帧结构必须能适应所有这些功能。

同时也希望支路信号在一帧内的分布是均匀的、有规律的，以便进行接入和取出，还要求帧结构能对1.5Mbit/s和2Mbit/s系列信号同样方便和实用。

为此ITU-T采纳了一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构，其结构安排如图1.1所示。

它由270×N列和9行字节组成，每字节8比特。

对于STM-1而言，帧长度为270×9＝2430字节，相当于19440比特。

若用时间表示，对于任何STM等级，其帧长或帧周期均为125μs。

帧结构中字节的传输是从左到右按行进行的，首先由图中左上角第1个字节开始，从左到右、由上而下按顺序进行，直至整个字节都传完，再转入下一帧。

如此一帧一帧地传送，每秒共传8000帧。

图1.1STM-N帧结构

第2章ZXMPS320设备简介

2.1交叉板CSB功能

CSB板的功能如下：

1．实现多方向之间的业务互通，向外提供88个VC-4容量的业务接入能力。

2．完成复用段APS保护倒换。

3．监视各个方向AU的告警信息，完成通道保护倒换。

4．监视各业务板的状态，完成单板1:

N（N≤5）保护。

5．对于没有配置的业务，支持插入AU-AIS信号或未装载的VC-4数据。

6．支持2 M业务叠加功能，即将多个2  M电业务板的业务合成为一组AU-4 

信号。

7．支持1+1备份工作。

2.2系统时钟板SCB功能

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。

SCB提供两个BITS时钟输入，6路8K线路时钟输入接口，5路可选支路时钟输入基准，并提供2路外时钟输出接口。

2.3NCP板功能

NCP板有以下功能：

1．完成网元的初始配置。

2．通过对外提供的Qx/F和Q3接口 ，接受网管的命令。

3．通过S口对各个单板发布指令， 单板会依据命令执行相应的操作，同时单板也可以通过S口向NCP板上报单板的信息，NCP板再将单板的信息转发给网管。

4．ECC协议处理。

2.4电源板PWA/PWB

电源板PWA/PWB为各单板提供工作电源：

-PWA:

-48V电源；-PWB：

+24V电源。

2.5勤务版OW的功能

公务电话功能：

利用E1、E2可提供2路公务电话。

开销交叉功能：

完成6个光口的空闲开销与支路音频/数据板的HW总线进行36*36的64kbit/s全交叉。

2.6STM-1光接口板OIB1功能

提供一路或两路的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。

单光口：

OIB1S

双光口：

OIB1D

2.7STM-4全交叉板O4CS

STM-4全交叉板O4CS为STM-4提供光线路处理功能：

O4CSS：

提供一路光接口；

O4CSD：

提供两路光接口；

2.8STM-1全交叉板O1CS

STM-4全交叉板O4CS为STM-4提供光线路处理功能：

O1CSS：

提供一路光接口；

O1CSD：

提供两路光接口；

2.9ET1单板功能

ET1可以完成8路或16路E1信号经TUG-2至VC-4的映射和去映射。

其对外连接是通过背板接口区连接相应型号的支路插座板实现。

ET1从E1支路信号抽取时钟并供系统同步定时使用。

ET1完成对本板E1支路信号的性能和告警分析并上报，但对支路信号的内容不作任何处理。

在配置支路倒换板后，可以实现ET1支路板的1：

N（N≤4）保护。

2.10ET3单板功能

ET3可以完成1路E3/DS3信号经TUG-3至VC-4的映射和去映射。

其对外连接是通过背板接口区连接相应型号的支路插座板实现。

ET3单板兼容E3信号（.34Mbit/s）和DS3信号（45Mbit/s）,对应于E3信号的ET3E板型号表示为ET3E，对应于DS3信号的ET3板型号表示为ET3D。

第3章SDH光网络实训任务

3.1创建网元

在客户端操作窗口中，单击【设备管理创建网元】选项，弹出创建网元对话框。

通过定义网元的名称、标示、IP地址等参数，点击应用。

如图3.1所示。

图3.1网元创建

网元A的IP地址设定为：

192.168.1.18，系统类型选择为ZXMPS320，网元类型设置为TM。

如图3.1所示。

网元B、C、D、E的IP地址设定分别为：

192.168.2.18，192.168.3.18，192.168.3.18，192.168.4.18，系统类型选择为ZXMPS320，网元类型设置为ATM。

3.2安装单板

在客户端操作窗口中，双击拓扑图中的网元标示。

根据待安装单板的类型，在单板类型选择区单击相应的板按钮，版按钮变亮显示。

同时，模拟子架区中可以安装该类型单板的空间槽位变成亮黄色，单击某个黄色槽位，该单板安装完毕。

如图3.2，图3.3，图3.4所示。

图3.2网元A的单板选择

图3.3网元B的单板选择

图3.4网元CDE的单板选择

网元A与网元B之间传输155Mb/s业务，网元A只需一个接口，所以选择OICSS单板。

对于网元B在此处业务既有155Mb/s业务，也有622Mb/s业务，需要三个接口，所以同时选择OIB1S和O4CSD单板。

对于网元C、D、E，由于只传送622Mb/s业务，只需两个接口，所以选择O4CSD单板即可。

3.3连接网元

在客户端操作窗口中，选择SDH网元，单击网元连接配置快捷键，弹出如图3.5所示的连接配置对话框，增加网元连接关系。

图3.5网元链接

最终得到的拓扑连接如图3.6所示。

图3.6拓扑连接

3.4业务配置

业务配置是指传输设备可以完成PDH-SDH的交叉，以及SDH-SDH的交叉。

在客户端操作窗口中，选择SDH网元，单击业务配置快捷按钮，弹出业务配置对话框。

完成B-E6个2Mb/s的业务配置，具体业务配置过程如图3.7,图3.8,图3.9所示。

图3.7B-E6个2Mb/s网元B业务配置

图3.

8B-E6个2Mb/s网元C业务配置

图3.9B-E6个2Mb/s网元E业务配置

在如图3.7，图3.8，图3.9的业务配置完成后，点击【报表全网业务报表】，在弹出的对话框中点击确定。

然后会弹出如图3.10所示的业务。

图3.10B-E6个2Mb/s业务

完成A-E2个34Mb/s，C-D3个2Mb/s的业务配置，具体过程与配置B-E6个2Mb/s业务相似。

如图3.11，图3.12所示为分别完成A-E2个34Mb/s，C-D3个2Mb/s的业务配置后最终的业务报表。

图3.11A-E2个34Mb/s业务

图3.12C-D3个2Mb/s业务

3.5通道保护配置

3.5.1自愈网

近几年来，一种自愈网（Self-healing network）的概念应运而生，SDH网络在全程范围内实现了网络自愈的功能，所谓自愈网是指当网络发生故障时，无需人为干预，网络就能在极短的时间内（ITU-T规定在50ms以内），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除了故障。

其基本原理是使网络具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。

自愈网的概念只设计重新确立通信，而不管具体失效元部件的修复或更换，后者仍需人为干预才能完成。

3.5.2通道保护

业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号的某个VC（某一路PDH信号），倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否进行倒换。

例如：

收端收到第4VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将通道切换到备用信道上去。

在客户端窗口中，单击业务配置快捷按钮，在弹出的对话框中，按照上文中提到的B-C-E的6个2Mb/s业务配置的方法，再做一次B-D-E的6个2Mb/s的业务配置，注意在此处所应用的6个2Mb/s的接口应该跟B-C-E的6个2Mb/s接口相同，这样才能保证成环。

最终查看业务报表结果如图3.13所示。

图3.13B-E通道保护设计结果

3.6复用段保护配置

复用段保护是以复用段为基础的，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。

倒换是由K1K2字节所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务都切换到备用信道上。

复用段保护条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC（复用段误码过量）告警信号。

在客户端窗口中，单击复用段保护快捷按钮，在弹出如图3.14所示的对话框中单击新建按钮，弹出复用段保护配置对话框，选择复用段保护类型为二纤双向共享（不带额

外业务），单击确定，再返回至复用段保护对话框，在保护组列表中按照B、C、E、D顺序增加保护组信息，单击增量下发按钮，单击下一步，在弹出的对话框中再点击下一步，此时会弹出如图3.15所示的对话框，如图3.15所示，分别对B、C、E、D进行连线，单击确定应用，关闭该对话框。

单击业务配置快捷按钮，发现如图3.16所示的现象，则证明复用段保护完成。

图3.14复用段保护配置

图3.15复用段保护连接

图3.16复用段保护完成

第4章实训总结

SDH网是由SDH网元设备通过光纤互连而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。

常见的网络结构有链形网、星形网、树形网、环形网、网孔形、环带链、环相切、环相交等。

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，所以在建设网络时，首先要确定采用何种网络结构。

本次课程设计模拟的便是环形网的配置与管理。

本次课程设计完成了一个完整的光传输系统的设置，通过实验对一个完整的光传输通信系统的构成有了一定了解，对光传输系统的设计有了一个全面的训练，对光通信网络的核心结构有了一个整体的认识，同时，利用中兴通讯光传输设备ZXMPS320,掌握了光传输设备的实际操作，能够对电路业务进行熟练配置，并能够在实际设备上验证所配置业务是否正确，并着重掌握光传输设备的使用和维护，获得了初步的工程实践经验。

通过此次实训，也增强了分析问题解决问题的能力，加强了理论与实际相结合的能力，提高了实践动手能力，为将来从事通信方面的科研、生产工作打下了一定的基础，为适应现代信息科学技术发展提供了支撑。

本人签字：

参考文献

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[2]孙学康,毛京丽.SDH技术[M].人民邮电出版社，2001.

[3]杨洪军.光传输综合实验系指导书[M].2012.

[4]徐先波.同步复用设备的分析与设计[J].中国科技信息,2008.

[5]蓝宇冰.论SDH的基本原理及传输网设计[J].广东科技2008.