辽宁工业大学SDH光网络设计与实现3概论.docx
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辽宁工业大学SDH光网络设计与实现3概论
光纤通信
课程实训（论文）
样张1
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：
通信工程
学号
学生姓名
专业班级
课程
实训（论文）题目
SDH光网络设计与实现
课程实训（论文）任务
设计内容
根据网络拓扑图，完成设计
性能指标及技术要求
1、建立光网络A、B、C、D、E、F、G七个节点，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-F5个2Mb/s；
A-C2个34Mb/s；
E-G3个2Mb/s。
4、完成系统时钟设计，设B为主时钟源。
5、完成A-C的通道保护。
指导教师评语及成绩
平时成绩：
答辩成绩：
论文成绩：
总成绩：
指导教师签字：
年月日
注：
平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。
摘要
SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字传输体系）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。
SDH可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护等多项功能，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。
系统的开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。
本设计利用中兴公司的ZXMP320传输设备进行基于SDH技术的光网络设计与实现，完成了一个完整的光传输系统的设置的全过程。
本文系统介绍了SDH光网络基本原理，简要介绍了中兴公司的ZXMP320设备，同时，对SDH光网络实训任务中的网络节点建设、单板安装、时钟配置以及复用段保护的一系列过程进行了详细的分析与设计。
关键词：
单板安装；时钟配置；复用段保护
Abstract
SDH（synchronousdigitalhierarchyandsynchronousdigitaltransmissionsystem）isamultiplex,transmissionandexchangefunctiontomergeintoanintegralwhole,andbytheunifiednetworkmanagementsystemoperationoftheintegratedinformationtransmissionnetwork.SDHcanachieveeffectivemanagementofthenetwork,real-timebusinessmonitoring,dynamicnetworkmaintenanceandmanyotherfeatures,cangreatlyimprovethenetworkresourceutilization,reducethemanagementandmaintenancecosts,andrealizeflexibleandreliableandefficientnetworkoperationandmaintenance.
Thesystemdevelopmentmainlyincludestwoaspects:
theestablishmentandmaintenanceofback-enddatabaseandfront-endapplicationdevelopment.ThisdesignbyZTECorporationZXMP320transmissionequipmentarebasedonSDHopticalnetworkdesignandimplementation,thewholeprocessofacompleteopticaltransmissionsystem.ThispaperintroducedthebasicprincipleofSDHopticalnetworkandbrieflyintroducestheZTECorporationZXMP320equipment,atthesametime,theSDHopticalnetworktrainingtaskinbuildinganetworknode,veneerinstallation,clockconfigurationandmultiplexsectionprotectionofaseriesofprocessweredetailedanalysisanddesign.
Keywords：
Singleboardinstallation;clockconfiguration;multiplexsectionprotection
第1章SDH光网络基本原理1
1.1SDH概述1
1.2SDH的帧结构1
1.3SDH的复用结构2
第2章ZXMP320设备简介3
2.1设备概述3
2.2单板介绍3
2.2.1NCP板3
2.2.2交叉板4
2.2.3时钟单板4
2.2.4光接口板4
2.2.5PDH接口板4
2.2.6电源板4
2.2.7勤务板5
第3章SDH光网络实训任务6
3.1创建网元6
3.2单板配置7
3.3光纤拓扑连接8
3.3业务配置9
3.4时钟配置11
3.5复用段保护13
第4章实训总结15
第5章参考文献16
第1章SDH光网络基本原理
1.1SDH概述
SDH全称叫做同步数字传输体制，这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。
SDH是一个将复接、线路传输及交叉连接功能结合在一起并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网络技术。
引入和使用该体系设备组成的网络，可以实现高效、高智能、高灵活性和高生存力的、维护功能齐全、操作运行廉价的通信网络，从而大大提高网络资源的利用率，显著地降低管理和维护费用，给网络运营者和使用者带来极大的好处。
目前，SDH在各个网络层次上都得到广泛的应用。
SDH网是由一些SDH网元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。
1.2SDH的帧结构
SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。
图1.1给出SDH帧一个STMN帧有9行，每行由270×N个字节组成。
这样每帧共有9×270×N个字节，每字节为8bit。
帧周期为125μs，即每秒传输8000帧。
对于STM1而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520Mb/s。
字节发送顺序为:
由上往下逐行发送，每行先左后右。
图1.1SDH的一般结构
SDH帧大体可分为三个部分：
段开销、信息载荷以及管理单元指针。
其中，段开销（SOH）是在SDH帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节，主要用于运行、维护和管理，如帧定位、误码检测、公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。
对于STM-1而言，SOH共使用9×8=72Byte，相当于576bit。
由于每秒传输8000帧，所以SOH的容量为576×8000=4.608Mb/s。
而段开销又细分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），可分别对相应的段层进行监控。
信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种用户信息码块的地方。
信息净负荷区相当于STM-N这辆运货车的车箱，车箱内装载的货物就是经过打包的低速信号--待运输的货物。
为了实时监测货物（打包的低速信号）在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节--通道开销（POH）字节。
POH作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM-N这辆货车上在SDH网中传送，它负责对打包的货物（低阶通道）进行通道性能监视、管理和控制。
管理单元指针位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节，是一种指示符，主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置。
对于STM-1而言，AU-PTR有9个字节相应于9×8×8000=0.576Mbit/s。
采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器（VC）的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。
1.3SDH的复用结构
复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层（例如TU-12（×3）→TUG-2（×7）→TUG-3（×3）→VC-4）或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程（例如AU-4（×1）→AUG（×N）→STM-N）。
复用也就是通过字节间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。
要通过SDH网络传输业务信号，必须先将业务信号复用进STM-N信号帧当中。
ITU-T规定了一整套完整的信号复用结构（也就是复用途径），通过这些途径可将PDH3个系列的数字信号以及其它信号通过多种形式复用成STM-N信号。
ITU-T规定的复用结构如图2.2所示。
图2.2SDH的一般复用结构
第2章ZXMP320设备简介
2.1设备概述
ZXMP 320新一代紧凑的标准型STM-1/STM-4级别综合业务传送平台，支持TDM、IP、ATM等综合接入。
ZXMP 320特别适合于基站业务接入，大客户业务接入，固网IP业务接入等场合，ZXMP 320可与中兴通讯其它各种型号的MSTP设备混合组网，给运营商提供最高性价比的解决方案。
ZXMP 320丰富的多业务提供，为运营商网络发展注入动力，提供丰富的业务接口，支持STM-4、STM-1（光/电口）业务；E3/T3、E1/T1电接口；10M/100M以太网接口；支持155Mbit/sATM业务；支持N×64k业务；支持2/4线音频业务；支持RS232/RS485/RS422透明数据接口等强大全业务特性。
ZXMP 320体积小，结构紧凑，使用灵活，体积小巧、集成度高，价格低廉，仅4U高，可以放置于标准的19英寸机架中。
通过子架中单板的不同配置实现各种网元类型，提供SDH/MSTP设备的各项功能，采用全新的防尘设计方法，不需要单独的防尘插箱。
系统内业务单板可以混插。
ZXMP 320可以作为ZXMP S390、ZXMP S380等设备的扩展子架使用。
2.2单板介绍
2.2.1NCP板
NCP板存在Download和Run两种状态，可通过截铃开关进行设置。
复位孔RST用于执行设备的硬复位。
提供实时时钟以及设备通讯所需的Qx、s和ECC接口，完成消息通信和设备管理功能。
其结构原理图如图2.1所示：
图2.1NCP原理图
2.2.2交叉板
交叉板的主要功能为完成群路到群路、群路到支路、支路到支路的业务调度，并可实现通道和复用段业务的保护倒换功能可实现全交叉功能，不存在空分和时分的区别，存在CSB和CSBE两种版本。
其结构原理图如图2.2所示：
图2.2交叉板原理图
2.2.3时钟单板
时钟单板的主要作用为支持快捕、跟踪、保持、自由振荡四种模式，提供符合G.703标准的外时钟输入/输出，接口网络采用等级主从同步方式，常用版本为SCB。
2.2.4光接口板
光接口板支持STM-1和STM-4两种速率其主要特性如下：
O1B1S/D提供单/双光口的STM-1接口，光纤为FC/PC
STM-4需要采用O4CSS/D
O4CSS/D可以提供STM-4光口和业务的交叉连接功能
O1CSS/D可以提供STM-1光口和业务的交叉连接功能
O4CSS/D和O1CSS/D的安插具有特殊要求
2.2.5PDH接口板
其主要功能为：
完成接口线路的编码、解码，线路码型为HDB3码；完成信号的映射/去映射处理；完成本板总线与背板总线间的复用/解复用处理，复用后的VC-4总线通过背板与系统其它单板相连。
2.2.6电源板
其主要作用是为单板提供＋5V和－5V的电源，同时可以监测电源告警，并上报NCP。
2.2.7勤务板
主要功能有：
支持15个公务方向，并完成开销字节的交叉连接。
根据系统时钟板的时钟产生开销总线的比特定位和帧定位时钟，并向各个单板分配。
支持点呼、群呼、强插三种公务联络方式。
其预期内力图如图2.3所示：
图2.3勤务板原理图
第3章SDH光网络实训任务
3.1创建网元
建立光网络A、B、C、D、E、F、G六个节点，完成IP地址设计。
创建网元需要配置的网元参数如表3-1所示。
表3.1网元参数表
参数
网元A
网元B
网元C
网元D
网元E
网元F
网元G
网元名称
A
B
C
D
E
F
G
网元标识
1
2
3
4
5
6
7
网元地址
192.168.1.18
192.168.2.18
192.168.3.18
192.168.4.18
192.168.5.18
192.168.6.18
192.168.7.18
系统类型
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
网元类型
ATM
ADM
ADM
ADM
ADM
ATM
AGM
网元状态
离线
离线
离线
离线
离线
离线
离线
在客户端操作窗口中，单击右键，选择创建网元，弹出创建网元对话框，通过定义网元的名称、标识、IP地址等参数在网管客户端创建网元。
见图3.1所示：
图3.1创建网元A
3.2单板配置
根据任务书中的网络拓扑图，A、F、G环速率为155Mb/s，所以选择集线路板和交叉板于一体的O1CSS板，除此之外还需NCP、SCB、PWA、OW、ET1、ET3E板如图3.2所示。
图3.2网元A单板配置
B、C、D、E环速率为622Mb/s，所以选择集线路板和交叉板于一体的O4CSD板，其物理子架单板配置如图3.3所示。
图3.3网元B单板配置
3.3光纤拓扑连接
在ZXONME300网管上建立网元A、B、C、D、E、F之间的光连接。
网元A、B、C、D、E、F之间的光连接关系如图3.4所示。
图3.4网元连接关系图
在图3.4中，网元B的O4CSD板的1端口的发送连接网元C的O4CSD板的2端口的接收，网元C的O4CSD板的1端口的发送连接网元D的O4CSD板的2端口的接收，网元E的O4CSD板的1端口的发送连接网元D的O4CSD板的2端口的接收。
网元D的O4CSD板的1端口的发送连接网元B的O4CSD板的2端口的接收。
拓扑结果如图3.5所示：
图3.5拓扑连接图
3.3业务配置
本设计的业务配置任务为：
B-F5个2Mb/s；A-C2个34Mb/s；E-G3个2Mb/s。
在客户端操作窗口中，选择全部网元，单击菜单中的[业务配置]按钮，当网元B为操作对象时，其配置任务为5个2Mb/s，连接示意图如图3.6所示。
图3.6网元B业务配置图
业务配置完成之后，客户端操作窗口中的[图形时隙]相应图形会显示绿色，同时可以通过点击[报表]-[全网业务报表]查看业务配置情况，如图3.7，图3.8和图3.9所示。
图3.7A-D业务报表
图3.8B-E业务报表
图3.9E-G业务报表
图3.7所示的为A-D的业务配置结果，VC3代表34Mb/s的速率等级，端口[1]表示完成了1个34Mb/s的业务配置；图3.8所示的为B-E的业务配置结果，VC12代表2Mb/s的速率等级，端口[1]-[5]表示完成了5个2Mb/s的业务配置；图3.9所示的为B-G的业务配置结果，端口[1]-[3]表示完成了3个2Mb/s的业务配置。
3.4时钟配置
我国采用的数字光纤通信系统的传输体制是以2.048Mb/s为第一级（一次群）基础速率，各次群的话路数按4倍递增，速率的关系略大于4倍，这是因为复接时插入了一些相关的比特。
SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。
最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520Mb/s；4个STM-1同步复接组成STM-4，传输速率为4×155.52Mb/s=622.080Mb/s；16个STM-1组成STM-16，传输速率为2488.320Mb/s，以此类推。
确保SDH网络只有一个时钟源，且时钟不成环。
如图3.1所示的网络拓扑图中，设网元B为主时钟源，为A分别新建外时钟和内时钟；其余均为从时钟源，分别为从时钟源新建两个线路抽时钟和一个内时钟。
主时钟系统见图3.10，从时钟系统见图3.11所示。
图3.10网元B时钟配置
图3.11网元C的时钟配置
其余网元的时钟配置同A。
系统的时钟设计图如图3.12所示：
图3.12系统时钟图
3.5复用段保护
随着人类社会进入信息社会，人们对通信的依赖性越来越大，对通信网络生存性的要求也越来越高，一种称为自愈网（Self-healingNetwork）的概念应运而生。
所谓自愈网，就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络曾出现故障。
其基本原理就是使网络具备发现替代传输路由并重新确立通信的能力。
自愈环结构可分为两大类：
通道倒换环和复用段倒换环。
通道倒换环属于子网连接保护，其业务量的保护是以通道为基础，是否倒换以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定，通常利用通道AIS信号来决定是否应进行倒换。
复用段倒换环属于路径保护，其业务量的保护以复用段为基础，以每对结点的复用段信号质量的优劣来决定是否倒换。
通道保护保护的是业务，所以也称业务保护，防止BCED节点的光缆被切断发生故障，为保证BCED间业务信号不会丢失，需建立BCED的复用段保护，实现保护作用。
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，在保护组列表中增加新建保护组的信息，保护组网元树中显示新建保护组的名称，如图3.13所示。
图3.13新建保护组信息
单击下一步，进入复用段保护关系配置对话框，双击左、右侧树的节点，展开节点下的端口节点，将两端口连接起来，单击确认按钮，保存配置。
单击应用按钮，下发配置命令，连线变成绿色连线，如图3.14所示。
图3.14下发网元B的配置命令
第4章实训总结
SDH网是由SDH网元设备通过互连而成的，网络节点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状网、星形网、树形网以及环形网等。
网络的有效性、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。
本次设计模拟的便是环形网的配置与管理。
本次实训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有了一定的了解，对光传输通信系统的设计有了一个全面的训练，对光通信网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ZXMP320，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。
ZXMPS320是一个标准型STM-16综合业务的传送平台，体积小巧、功能强大、性价比高，适用于系统容量较大、多种业务同时存在的场合。
ZXMPS320设备采用先进的技术和设计思想，继承中兴通讯在SDH领域的技术积淀，结合网络业务的多样化和网络结构变化所赋予的技术内涵，可与中兴通讯其他所有传输系统配合使用，提供完善的光传输解决方案。
通过学习中兴基于ZXMP320的SDH光网络网管软件，建立光网元A、B、C、D、E、F、G并设计相应的IP地址，根据网络拓扑图中环的速率，选择线路板O4CSD完成单板的配置，进一步掌握了SDH光网络的结构，协议规则，接口技术，学会了SDH业务配置及实现、SDH光网络系统公务电话设计及实现、SDH复用段保护设计及实现和SDH光网络系统时钟设计及实现，同时，也增强了分析问题解决问题的能力。
第5章参考文献
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