SDH传输网设计方案.docx

1、SDH传输网设计方案哈尔滨市本地SDH传输网设计方案一 概述SDH一、 SDH传输体制的产生SDH是同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy)的缩写，根据ITU-T的建议定义，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。SDH是一种新的数字传输体制。它将称为电信传输体制的一次革命。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

2、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)。 图1-1SDH网络现状二、 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)特点 SDH技术同传统的PDH技术相比，有下面几个明显的优点：1、统一的比特率：在PDH中，世界上存在着欧洲、北美及日本三种体系的速率等级。而SDH中实现了统一的比特率。此外还规定了统一的光接口标准，因此为不同厂家设备间互联提供了可能。2、极强的网管能力：在SDH帧结构中规定了丰富的网管字节，可提供满足各种要求的能力。3、自愈保护环：在SDH设备还可组成带有自愈保护能力的环网形式，这样可有效地防止传输

3、媒介被切断，通信业务全部终止的情况。4、SDH技术中采用的字节复接技术：若把SDH技术与PDH技术的主要区别用铁路运输类比一下的话，PDH技术如同散装列车，各种货物(业务)堆在车厢内，若想把某一包特定货物(某一项传输业务)在某一站取下，即需把车上的所有货物先全部卸下，找到你所需要的货物，然后再把剩下的货物及该站新装货物一一堆到车上，运走。因此，PDH技术在凡是需上下电路的地方都需要配备大量各次群的复接设备。而SDH技术就好比集装箱列车，各种货物(业务)贴上标签(各种开销：Overhead)后装入集装箱。然后小箱子装入大箱子，一级套一级，这样通过各级标签，就可以在高速行驶的列车上准确地将某一包货

4、物取下，而不需将整个列车“翻箱倒柜”(通过标签可准确地知道某一包货物在第几车厢及第几级箱子内)，因此，只有在SDH中，才可以实现简单地上下电路。2、 SDH的缺陷所在凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺牲其他方面为代价的。1. 频带利用率低我们知道有效性和可靠性是一对矛盾，增加了有效性必将降低可靠性，增加可靠性也会相应的使有效性降低。例如，收音机的选择性增加，可选的电台就增多，这样就提高了选择性。但是由于这时通频带相应的会变窄，必然会使音质下降，也就是可靠性下降。相应的，SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了（运行维护的自动化程度高），这是由于在SDH的信号STM-N帧中加入了大量

5、的用于OAM功能的开销字节，这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带（传输速率）要比SDH信号所占用的频带（传输速率）窄，即PDH信号所用的速率低。例如：SDH的STM-1信号可复用进63个2Mbit/s或3个34Mbit/s（相当于482Mbit/s）或1个140Mbit/s（相当于642Mbit/s）的PDH信号。只有当PDH信号是以140Mbit/s的信号复用进STM-1信号的帧时，STM-1信号才能容纳642Mbit/s的信息量，但此时它的信号速率是155Mbit/s，速率要高于PDH同样信息容量的E4信号（140Mbit/s），也就是说STM-1所占用的传输频

6、带要大于PDH E4信号的传输频带（二者的信息容量是一样的）。2. 指针调整机理复杂SDH体制可从高速信号（例如STM-1）中直接下低速信号（例如2Mbit/s），省去了多级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，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从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。可以说指针是SDH的一大特色。但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。最重要的是使系统产生SDH的一种特有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），其频率低、幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种

7、抖动的滤除会相当困难。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，这也意味着软件在系统中占用相当大的比重，这就使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。另外，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。这样，系统的安全性就成了很重要的一个方面。SDH体制是一种在发展中不断成熟的体制，尽管还有这样那样的缺陷，但它已在传输网的发展中，显露出了强大的生命力，传输网从PDH过渡到SDH是一个不争的事实。因此，可以肯定地说，即将实现的信息高速公路将基本上由SDH设备构成，只有同高速公路(SDH)相连的支路、叉路将仍保留部分PDH

8、设备。传统的数字通信制式是异步(或称准同步)数字系列(PDH)。所谓异步是指各级比特率相对其标称值有一个规定容限的偏差,而且是不同源的。在数字通信发展初期,异步数字系列起到很大作用,使数字复用设备能先于数字交换设备得到开发。但在数字网技术迅速发展的今天,这种基于点对点的体制正暴露出一些固有的弱点。SDH的问世之所以被称为是通信传输体制上的重大变革,皆因其具有许多PDH所不及的优点。第二章 SDH本地传输网络规划 传输网络作为各综合业务网的承载平台，其网络规划的好坏直接影响到各种业务的发展。同步数字体系（SDH）网络规划是指在原有传输网络的基础上，以满足预期的传输电路需求为目的，综合考虑网络的可

9、靠性、可持续发展能力及工程成本等因素，对传输网络的未来建设作出一个合理的安排和估计。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。 1、本地传输网的规划 1.1对传输网现状的分析 首先应对本地传输网的现状及存在的问题作一具体、全面的分析，并根据网络的现状，给出网络的物理路由图和组织逻辑图。 1.2确定传输需求的总业务量 1.2.1业务预测 业务预测包括基础资料的收集和信息资源的充分利用、预测基础量和派生量的选

10、择确定、预测结果所处范围合理性的审定及预测结果的修正等几个方面。由于业务预测是整个规划的定量数据和定性发展的基础和依据，因此这种预测的准确程度将直接影响规划的可行性，所以说业务预测在网络规划中是非常重要的一步。特别是现在竞争加剧，建设资金紧缺，为合理有效地利用宝贵的资源，企业不仅要能够对情况变化作出快速的反应，而且对未来发展要有比较准确的预见。 1.2.2将业务量需求变换为传输网的电路需求 除统计各种业务网的传输电路需求外，还应附加足够的余量，以确保未来例如宽带的应用、综合业务的发展等电路需求，以此作为整个传输网规划的定量的基础。 1.3根据传输需求确定网络组织的初步方案 组织方案应继承现有的

11、网络，并以本地目标网结构为基础，综合考虑网络的可靠性、网络的平滑发展及建设成本等因素，结合撤点并网、网络优化和接入网的建设通盘来进行规划，确定SDH传输网的网络组织方案，包括网络的分层、组网方式和环的线速率等，并建立逻辑组织图和物理路由图。 1.3.1网络的分层 作为传输网的目标网，沿垂直方向一般分为骨干层和汇聚层两个层面，以与汇接局和端局两级相对应；对于覆盖面积大，潜在用户较多的本地网，可考虑分为骨干层、汇聚层和边缘层3个层面。对于移动、联通等以集中型业务为主的运营商，在经济不太发达的地级市，网络的传输容量需求不大，还没有组成真正的骨干层，可先分为汇聚层和边缘层两个层面，等网络容量扩大后，再

12、划分为骨干层、汇聚层和边缘层3个层面。 1.3.2网络的组网方式 根据本地网传输距离短等特点，为保证网络安全可靠，网络拓扑应以分插复用器（ADM）设备组成自愈环为主，辅以少量的线形、星形结构。自愈环之间的交叉点应尽量采用2个衔接点。 1.3.2.1SDH自愈环 自愈网是指无需人为干预、能够在短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务的网络。其保护类型有：线路倒换保护、环形网保护和数字交叉连接（DXC）恢复保护。线路保护方式适用于两点间有较大业务量的场合；环形网保护的适用范围十分广泛，从国家级干线网到接入网都可大量采用；DXC恢复保护适用于业务量高度集中的长途网。 自愈环有两种最常用的形式：二纤单

13、向通道环和二纤双向复用段保护环。两者的适应面是不同的，可从以下几方面作比较： 换环中最简单的，由于不涉及自动保护倒换（APS）的协议处理过程，因而业务倒换时间最（1）业务容量（仅考虑主用业务）。二纤单向通道保护环的最大业务容量是STM-N；二纤双向复用段保护环的业务容量为M2STM-N（M是环上的节点数）。 （2）复杂性。二纤单向通道保护环无论从控制协议，还是操作上来说，都是各种倒短。二纤双向复用段保护环的控制逻辑则是各种倒换环中最复杂的。 （3）兼容性。二纤单向通道保护环仅使用已经完全规定好了的通道告警指示信号（AIS）来决定是否需要倒换，与现行SDH标准完全相容，因而也容易满足多厂家产品的

14、兼容性要求。 另外，对于四纤双向复用段保护环，由于所需的设备和光纤是二纤复用环的2倍，因此成本也大约是二纤复用环的2倍。尽管其容量是二纤复用环的1.5-1.9倍，且支持跨段保护，有很强的生存性，但只有容量较大且为均匀型业务时，才是最经济的。 自愈环的选择应该从网络的业务量分布、保护恢复时间、工程初始成本、升级或增加节点的灵活性、易于操作运行和维护等方面综合考虑。对于联通、移动等运营商的传输网络，由于多为集中型业务（业务量分布主要集中在交换中心），各种环的容量是相同的，因此，二纤通道倒换环是最经济的。但对于2.5Gbit/s以上速率的系统，从网络的平滑发展等方面考虑，建议采用二纤复用段保护环。

15、1.3.2.2环的线速率 自愈环的线速率目前有155、622Mbit/s、2.5和1OGbit/s等几种。以目前设备容量费用比来说，2.5Gbit/s的设备是最高的，从经济性和网络的可持续发展的角度看，2.5Gbit/s设备是最合算的，可以适当超前采用2.5Gbit/s环。至于10Gbit/s设备，目前虽然已进入成熟和商业化阶段，但价格较贵，只宜在较大城市的核心层上应用。 1.3.2.3自愈环上合理的节点数量 对于二纤通道保护环，节点数量不超过16个，从方便电路调配来考虑，8-10个为宜；对于二纤复用段保护环，线速率在STM-4时，以36个节点为宜；STM-16系统以4-8个节点为宜。 1.4

16、分配业务流量 在对业务流量进行分配计算时，一般遵循最短路由和负荷分担的原则。在组织双向环时，应同时考虑各环路的容量的平衡性，以便于网络的电路调度和扩容。如果所组织的网络不能满足分摊到线路段上的业务量，则需对原组织的网络进行多次调整。 1.5进行网络的冗余度和生存性计算 冗余度是指系统提供的供出现故障情况时调动使用的容量与总容量之比。 生存性是指系统保护和恢复的能力。业务恢复时间和业务恢复的范围是度量生存性的最重要的指标。 对于大城市，一般全网冗余度取在50%以上，一般城市取30%以上较合适。本地网SDH骨干层建成后，生存性应达到100%，第2层到第3层则可适当降低。对大城市本地网，建议全网总的

17、生存性应在70%以上；中小城市本地网应在50%以上为宜。此外，对于汇接局、移动局、ATM骨干节点和IP骨干节点等，无论采用何种网络拓扑结构，都应保证有两个不同的物理路由。 1.6进行设备配置 应根据网络结构、光缆情况、业务流量需求和分布特点，并综合考虑现有的传输设备，选择合适的保护方式和系统容量，对各环或段进行设备配置。每一个传输的线速率都应满足传输业务分摊到该段的需求，另外还应有一定的冗余量。 设计再生段距离是进行设备配置较为重要的一步，光纤参数和光接口规范是进行设计计算的重要依据，由于篇幅有限，这里就不展开论述。设计方法一般分为最坏值设计和统计法设计。下面简单介绍一下最坏值设计法。 最坏值

18、设计法就是在设计再生段距离时，将所有参数值都按最坏值选取，而不管其具体分布如何。这是SDH线路系统传输设计的基本方法，其好处是可以为网络规划设计者和制造厂家分别提供简单的设计指导和明确的元部件指标，而且不存在先期失效问题。在排除人为和自然界破坏因素后，按最坏值设计的系统在寿命终了、富余度用完且完全处于极端温度的条件下仍能100%地保证系统性能要求。但是，各项最坏条件同时出现的概率极低，因而系统正常工作时有相当大的富余度，而且各项光参数的分布相当宽，只选用最坏值设计会使结果太保守，再生段距离太短，系统总成本偏高。 为了更好地实现基本光缆段上的横向兼容，在用最坏值法设计时，设备富余度与未分配的富余

19、度都不再单独进行规范，而是分散到发送机和光缆线路设施上。 再生段距离设计可以分为两种情况来讨论。第1种情况是损耗受限系统，即再生段距离由S和R点之间的光通道损耗决定；第2种情况是色散受限系统，即再生段距离由S和R点之间的光通道总色散决定。 （1）损耗受限系统 对于损耗受限系统，首先要根据S和R点之间的所有光功率损耗和光缆富余度来确定总的光通道衰减值，再由此确定ITU-T G.957、G.691光接口规范中适用的系统代码和相应的一整套光接口参数。 损耗受限系统的实际可达再生段距离可用下式来估算： L1=（Pt-Pr-2Ac-Pp）/（Af+AsLf+Mc）（1） 式中，Pt为发送光功率（单位：d

20、Bm）；Pr为接收灵敏度（单位：dBm）；Ac为系统配置时可能需要的活动连接器损耗（单位：dB）；Pp为光通道功率代价（单位：dB）；Af为再生段平均光缆损耗系数（单位：dB/km）；As为再生段平均接头损耗（单位：dB）；Lf是单盘光缆的长度（单位：km）；Mc是光缆的富余度（单位：km）。 （2）色散受限系统 对于色散受限系统，设计时应先确定再生段的总色散（ps/nm），再据此选择合适的系统分类代码及相应的一整套光参数。 色散受限系统的实际可达再生段距离可用下式来估算： Ld=Dsr/Dm（2） 式中，Dsr为S和R点之间允许的最大色散值；Dm为允许工作波长范围内的最大光纤色散系数值。 实

21、际系统设计时，首先根据式（1）算出损耗受限的距离，再根据式（2）算出色散受限的距离，其中较短的一个即为最大再生段距离。 不过，对于2.5Gbit/s及以上的色散受限系统，色散预算还需综合分析自相位调制（SPM）色散补偿距离、光源的均方根谱宽和单纵模半导体激光器（SLM-LD）的-20dB谱宽等。 1.7网络同步问题 为传送数字网的同步定时信号，SDH系统应能实现系统自身的定时和传送定时信号的功能。SDH同步网的规划应遵循下列原则：（1）在同步网内不应存在环路；（2）尽量减少定时传递链路的长度，满足滑动性能指标的分配原则；（3）应从分散路由获得主、备用基准时钟；（4）局内采用BITS分配定时时，

22、应采用2Mbit/s或2MHz专线；（5）局间宜首选从STM-N提取时钟信号，不宜采用支路信号来定时。 1.8网络建设和分步实施规划 在完成网络的大体规划工作后，还需对网络的建设及分步实施作出具体的计划，计算新增线路和设备的数量和容量，并进行投资估算等经济分析工作。 第三章 XXX市SDH传输网络结构设计 1、 同步数字体系(SDH)是当今世界通信领域在传输技术方面的一个发展热点，是传输技术上 的重大革命。SDH以它灵活复接，交叉和线路保护功能结合统一网管系统进行管理，使维护 和 管理手段更加先进，使传输网络实现高效、高智能、高灵活性和高生存性，是目前广为采用 的重 要传输手段。尤其是SDH自

23、愈环结构不仅在中继网和接入网中获得了广泛的应用，而且在长 途网中也得到了大量应用，并且将在以SDH为基础的新一代传输网中扮演越来越重要的角色 。相比之下传统的PDH传输设备就逊色得多。因此，我国在传输网的建设上已明确指出大力 发展SDH系统，限制PDH的发展，最终淘汰PDH。在此原则基础上，全国从干线传输网、本地 网到传输网的新建、扩建传输工程均采用SDH设备，已经初具规模。为了实现哈尔滨市通信网的数字化，从1986年开始引进程控交换机和光传输设备，用了8 年时间完成了交换机程控化，局间中继光缆化。到1996年年底，哈尔滨市已拥有程控交换机 近 102万门，敷设光缆240.8公里，引进PDH光

24、传输设备250多端。随着程控交换机的不断扩容 ，移动通信连年扩建和非话业务的增加，现有的PDH已不能满足对传输系统的需要。另由于P DH设备点对点开放的特点，部分局间剩余2Mbps系统无法异地利用，从维护管理方面考虑，现有PDH型号太多，无法统一集中管理，所以传输网络扩容势在必行。在哈尔滨市电信局领导和相关技术人员对当前最先进 的传输技术设备进行广泛的考察和论证后，一致认为向局间中继网中引入SDH设备。但要充 分 考虑电信业务及支撑网的传输要求，也要考虑到整个传输网络的安全性和可靠性，要以提高 网 络灵活性，减少工程投资，方便维护管理，满足新业务要求，增强网络生存能力，提高经济 效益，适应形势

25、发展为基本原则。即要建成一个高效、高智能、高灵活性和高生存能力的SD H传输网，覆盖全市各市话端局及长途局，满足哈尔滨市电信业务的发展。建设项目确定以后，我局组织相关技术人员与很多厂家进行技术交流，进行技术性能和技 术 方案比较。最后引进了SDH设备。现已安装完毕，正在测试过程中。2组网方案根据哈尔滨SDH传输网2002年的发展规划，结合哈尔滨通信的现状，对诸多方面因素进行 分析后，确定了适合哈尔滨通信发展的SDH传输网络。2.1哈尔滨市市话容量分析 哈尔滨市1996年底拥有市话交换机容量为102.24万线，有28个独立的市话端局，其中市 话 汇接局3个，长途局1个。从容量上看超过6万线的局有

26、4个，5万线的有4个，4万线的有1 0个，其余都在3万线以下，长途局(TS)容量为5.8万线。局间中继方式以高效直达为主，汇 接为辅。按用户话务量 0.2 erl计算，总局间中继系统为方4 390个(含有其它业务量)，总 计 2 Mb/s端口8 780个。从各局所需 中继数量上看，三个汇接局(含市话用户交换局)所占2 Mb/ s端 口在1 000个以上，TS占1 700个，三个汇接局和TS的端口量占全网端口的52%。从这些统计 数字中看出，汇接局和TS在SDH网中的位置是很重要的。2.2光路由哈尔滨市市话局的建设首先从市内较中心地带的几个老局向外延伸发展，目前已达到28 个局。其中三个汇接局地

27、处市内交通和光缆路由枢纽处，对多个端局有光缆连接，传输通畅 。并且在建设中每个端局至少要有二条以上出局光缆路由，能够与三个汇接局之一实现光路 由连通，从而就形成以三个汇接局为光路由转接点的光缆网，也为建设SDH环提供了条件。2.3网络组织由于SDH最突出的优势就在于它的自愈功能，这也是中继网中所需要的，因此，整个网络 均采用SDH自愈环结构。通过对各局的业务量进行分析后，确定出全网需要SDH环的数量。全 网共建10个同等地位的自愈环，其中2.5 Gbps环6个，622 Mbps环4个。结合节点业务量在 临近局间吸引系数较大的特点和光缆路由分布，在每个环都留有适当容量的情况下，做出每 个环所含节

28、点的数量。但由于各节点到汇接局和TS业务量较大，因此，各环均经过二个汇接 局和TS，把这部分业务量在环内消化。系统结构如图1所示。在转接业务方面，通过对局间话务矩阵的分析，得出过环业务量较大，这些业务如用SDH 的ADM设备直接转接，需要增加很多设备，并且不利于今后的发展。因此，在三个汇接局各 安装一台大容量数字交叉机(DXC4/10 Gbps)，来完成环与环间业务量的转接，业务的汇聚和 疏导，PDH和SDH的网关，传输网和本地网的网关，完成DXC网络保护等功能，使复杂的SDH城 域网具有了灵活性。在SDH网运行中网管系统是不可缺少的，但鉴于目前哈尔滨市电信局的网络管理和日常维 护是异地设置，

29、一套网管系统工作不方便，考虑设二套网管设备，即操作维护中心和网管调 度中心各一套，且能互为备用。由于SDH设备对时钟同步要求较高，因此，SDH设备的主时钟从TS节点的BITS上直接提取， 汇接局节点作为备用，如图3所示。在网络保护方面，除线路保护外，应该考虑有适当的设备保护措施，即在网络结构上应充分考虑网络的安全性和经济性，在设备配置上既考虑先进性又兼顾灵活性。下面就哈尔滨传输网SDH的网络结构，网管系统，网络保护方式及同步等实际情况作简单 的介绍。图3-1哈尔滨SDH传输网管结构图3网络结构(1)哈尔滨市内有市话端局20个，其中市话汇接局3个(中山，尚志，和兴)，长途局(TS)1 个 ，结合

30、现有局间中间光缆路由和业务流向，经过这20个节点建了6个2.5 Gbps的环，采用FL X-2500A，FLX-600A，FLX-150/600和FLX150T设备，环上节点名称和数量分别为：环一上 为3个汇接局，环二上有6个节点(尚志，TS，中山，宣化，花园，奋斗)，环三上有6个节点( 尚 志，TS，和兴，乡政，河图，安国)，环四上有7个节点(尚志，TS，和兴，和平，学府，教 化，抚顺)，环五上有6个节点(尚志，TS，中山，东直，仁里，南马)，环六上有7个节点(TS ，中山，和兴，进乡，香顺，公滨，长江)。各环(除环一，环十外)均经过TS。为保证过环 转接双路由，各环分别经过两个汇接局，以1

31、55 Mbps电口经DXC或直接转接。(2)远离市区节点与TS和三个汇接局组成4个622 Mbps环，具体结构为：环七有5个节点(中山，TS，和兴，新发，王岗)，环八有5个节点(中山，TS，和兴，新疆，平房)，环九有5个节点(中山，TS，尚志，太阳岛，松蒲)，环十有4个节 点(中山，尚志 ，先锋，东风)，过环转接业务在汇接局经DXC进行。图3-2哈尔滨SDH传输网同步系统图(3)在三个汇接局(中山，尚志，和兴)各安装一台大容量数字交叉机(DXC4/1 10 Gb ps)，来完成环与环间业务量的转接。4网管系统具备技术先进、灵活的网管系统是SDH技术得以发展的关键，随着通信新技术、新业务容 量的不断增加，传输网络越来越复杂。因此，SDH传输网对网络管理系统的依赖性就越来越 强，传输设备的网管建设也显得越来越重要。图2-1网络管理系统模型在哈尔滨SDH传输网中，SDH设备设两套网管，网管设备主机均采用SUN Sparc20，一套设 于操作维护中心，另一套设于高级网络管理和调度中心。SDH网管结构如图2所示。它由设 在TS和尚志节点的HUB，路由器和网管工作站组成，各环与TS和尚志节点的HUB相连，在TS和 尚志节点经路由器2 Mbps专线连至维护中心，从而形成了网管信息传送的