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通信技术毕业设计

自愈双环光纤传输系统

专科毕业设计（论文）

（2011届）

学院（部）：

电子与电气工程系

专业：

通信技术

学生姓名：

··

班级：

通信技术0831

学号：

指导老师：

·····老师

第一章摘要

在信息化时代移动通信已越来越为人们所关注,因此移动通信技术的发展及移动通信技术前景的发展越来越显得重要。

本课题主要研究的是移动通信技术中的自愈双环光纤传输系统，分析了其系统结构和原理。

第二章前言

我们知道当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。

传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。

当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的传输光纤网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。

同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户随时随地便捷地通信。

传统的由PDH传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，因此在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。

在这种情况下SDH传输机制也就应用而生。

SDH全称叫做同步数字传输体制，是从PDH中进化过来的，也可以将SDH当作PDH的一个二代产品。

不过其在PDH的基础上，做了很多改进。

SDH在实际工作中应用的也比较广泛了。

如综合业务数字网、宽带综合业务数字网络中都可以看到SDH的身影。

相比PDH传统的传输机制而言，SDH的优势主要体现在以下几个方面：

优势一：

能够提供比加高的冗余功能优势二：

维护更加的方便优势三：

提供很好的兼容性基于SDH相对PDH的上述诸多优势，SDH同步数字传输体制成为当今主流的通信光传输网络体制。

所以，本次我的设计内容就是基于SDH的自愈双环光传输系统。

第三章正文

1．系统设计

1.1系统设计原则和依据

系统设计原则：

所组建的网络必须是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。

能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。

并且能提供强大的维护功能从而能大大降低设备的运行维护费用。

而SDH传输网络相对于PDH传输网络而言，在电接口方面：

SDH体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。

规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。

这就使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，体现了横向兼容性；在光接口方面，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；在复用方式上，由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，使数字交叉连接（DXC）功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实现灵活的业务调配；在运行维护方面，SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）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加强；在兼容性方面，SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。

系统设计依据：

SDH光纤通信传输系统的设计目前有最坏值设计法和统计设计法两种。

虽然统计设计法确定了足够小的系统先期失效概率，使得中继段的距离增长，但由此可能影响到系统的横向兼容性实现。

因此本设计确定系统采用最坏值设计法，在设计中继段距离时，将所有参数都按最坏值选取，使本系统能在系统寿命终了、富裕度用完且处于极端温度条件下仍能100%地保证系统性能要求，避免系统先期失效。

根据光纤通信传输系统的要求：

（1）敷设的光缆附加损耗应控制在0.02dB/km以下，固定接头损耗不大于0.1dB/个，活动接头损耗系数为0.5dB/个；

（2）光纤损耗包括接头损耗应在0.4dB/km以下。

故发射-接收点（S-R）的光通道损耗值为（afm+asm/Lf+Mc）×L=（0.4+0.1）×41＝20.5dB式中afm为单盘光缆衰减系数最坏值；asm为单个光纤接头的损耗最坏值；Lf为单盘光缆长；Mc为光缆富裕度；L取为两个站点间的距离为41km。

参照光接口参数规范表2的S-R点光通道衰减值，符合10～28dB衰减范围[1]。

故次所设计的光纤通信传输系统的等级可选为STM-1或STM-4，根据本次所设计的光纤通信传输系统容量需求的统计，其传输系统要能实现2Mb/s口的需求，故STM-1等级SDH光纤通信传输系统已完全能满足其业务传输对容量的需求。

当今后容量扩大时，可根据实际的情况更换各通信分中心的光群路盘，将整个系统扩容为STM-4。

1.2环境分析

随着光通信技术的进步，接入网已由普通模拟用户环路逐步演变成光接入网OAN，另一方面，由于SDH技术的成熟性和先进性，也使其逐步由长途网到中继网，最后在接入网上得到广泛应用。

传输网络是所有业务层包括支撑层的平台，而SDH技术是这个平台的灵魂。

在接入网中，为满足组网的灵活性和电路的实时调配，SDH技术广泛应用于用户端与局端之间，以完善的环保护功能为“最后一公里”提供安全保障。

目前看来，无论是PSTN网络还是移动的基站传输，接入网传输系统仍然以提供TDM业务传输为主。

到目前为止，还没有出现可完全替代SDH的新技术，有的只是现有SDH技术的发展和补充，这也证明了SDH强大的生命力，SDH在城域网中仍将继续发展，主要理由如下：

（1）我国的电路交换网在5年左右的时间内仍将继续发展；SDH本身高低端的发展潜力（高于40Gb/s，低于155Mb/s）SDH通道级联功能与多种数据业务映射结构的支持，增强了支持ATM／IP的能力，正由新的ITU-T建议予以支持，有效地支持了多业务传输能力。

未来的超大容量的核心光传送网由DWDM垄断，从带宽颗粒度与成本上考虑，SDH转移到网络边缘，接入网需要更多的SDH接入设备。

（2）SDH近期仍然是可靠性和生存性最高的传送网技术。

IETF及IEEE802.17已经推出及即将推出的标准，为SDH上高效、可靠的IP传输奠定了坚实的基础。

（3）基于SDH／SONET的多业务传送平台有两类发展趋势：

一种方案是在SDH除提供TDM的E1等接口外，利用其它带宽提供以太网口、ATM接口、POS接口等，为宽带数据设备提供传输通道，利用SDH的50ms自愈能力提供保护。

此方案是一种实现较易与原始的方案，也是宽带网建设初期各运营商最愿意采用的方案，而且目前也是大量采用的方案。

第二种方案就是数据优化的多业务传送平台（MSTP）。

它的优势是非常明显的，能够兼容目前大量应用的TDM业务，又满足日益增长的数据业务（IP、ATM）的要求；SEGAM公司动态带宽调整方案的性能仿真报告表明，该技术比第一种方案平均带宽利用率提高8倍。

MSTP采用了目前最为成熟的SDH组网和保护技术，却又吸收了ATM和IP自身所具有流量控制与保护属性，实现了多业务的高效传输。

采用动态时隙分配技术与弹性分组环技术的解决方案日趋成熟。

总之，采用环状组网结构，提供IP优化的综合业务传输平台，在城域网汇聚层与接入层将是最好的选择。

1.3系统结构

SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，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。

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。

通过分析，我们得出，具有自愈功能的环形网（自愈环）具有很强的生存性，这使得它成为当前使用最多的网络拓扑形式。

当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。

随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障（这是难以避免的，例如：

土建施工中将光缆挖断），将对整个社会造成极大的损坏。

因此网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。

所谓自愈是指在网络发生故障（例如光纤断）时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内（ITU-T规定为50ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。

其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。

替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。

由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。

目前环形网络的拓扑结构用得最多，因为环形网具有较强的自愈功能。

自愈环的分类可按保护的业务级别、环上业务的方向、网元节点间光纤数来划分。

按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两大类；按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）；按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类。

在本次设计中，我选择了在普通移动通信基站使用最广，技术最成熟的二纤通道保护环做为本次光通信系统设计的网络结构。

二纤单向通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环——S1；一个为备环——P1。

两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的，也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S1、备环P1上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务，如图5-4（a）所示。

若环网中网元A与C互通业务，网元A和C都将上环的支路业务“并发”到环S1和P1上，S1和P1上的所传业务相同且流向相反——S1逆时针，P1为顺时针。

在网络正常时，网元A和C都选收主环S1上的业务。

那么A与C业务互通的方式是A到C的业务经过网元D穿通，由S1光纤传到C（主环业务）；由P1光纤经过网元B穿通传到C（备环业务）。

在网元C支路板“选收”主环S1上的A→C业务，完成网元A到网元C的业务传输。

网元C到网元A的业务传输与此类似。

图5-1（a）二纤单向通道倒换环

当BC光缆段的光纤同时被切断，注意此时网元支路板的并发功能没有改变，也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。

如图5-4（b）所示。

图5-4（b）二纤单向通道倒换环

我们看看这时网元A与网元C之间的业务如何被保护。

网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上，其中S1业务经光纤由网元D穿通传至网元C，P1光纤的业务经网元B穿通，由于B—C间光缆断，所以光纤P1上的业务无法传到网元C，不过由于网元C默认选收主环S1上的业务，这时网元A到网C的业务并未中断，网元C的支路板不进行保护倒换。

网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上，其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A，S1环上的C到A业务，由于B—C间光纤断所以无法传到网元A，网元A默认是选收主环S1上的业务，此时由于S1环上的C→A的业务传不过来，这时网元A的支路板就会收到S1环上TU-AIS告警信号。

网元A的支路板收到S1光纤上的TU-AIS告警后，立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务，于是C→A的业务得以恢复，完成环上业务的通道保护，此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态——切换到选收备环方式。

网元发生了通道保护倒换后，支路板同时监测主环S1上业务的状态，当连续一段时间（中兴的设备是10分钟左右）未发现TU-AIS时，发生切换网元的支路板将选收切回到收主环业务，恢复成正常时的默认状态。

二纤单向通道保护倒换环由于上环业务是并发选收，所以通道业务的保护实际上是1＋1保护。

倒换速度