通信学论文-SDH光学传输系统在广域网中的实践与应用.doc

通信学论文-SDH光学传输系统在广域网中的实践与应用摘要该文简要介绍SONET/SDH的基本原理以及利用SDH实现海关广域网传输的具体方案，并给出了相关的网络配置，为SDH光学传输系统的应用提供了一种参考。关键词SDH，光学传输，广域网1背景传输系统是广域网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着广域网的发展。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。由于传统的PDH（准同步数字传输体制）在信号复用、接口标准、运行维护等方面存在的种种缺陷，使其越来越不适应传输网的发展，于是美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步光学网络（SONET）体制，CCITT于1988年接受了SONET概念，并重命名为同步数字体系（SDH），使其成为不仅适用于光学传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。本文主要讲述SDH体制在青岛海关关区广域网中的应用。2SONET/SDH原理简介2.1、速率标准SONET和SDH是为了互连来自不同供应商的光学传输设备而开发的标准。在SONET标准中，基础信号称为同步传输信号一级（STS-1），其速率为51.84Mb/s。更高级信号则是STS-1信号速率的整数倍，从而构成STS-N信号，其中N=1，3，12，48，192和768。一个STS-N信号是由N个字节交织的STS-1信号组成的。相应于STS-N信号的光学信号称为OC-N（N级光学载波）。SDH体系的帧和信号称为N级同步传输模块（STM-N），其中N=1，4，16，64和256。STS-N与STM-N的速率对应关系如下表所示。2.2、字节间插复用SONET/SDH是基于时分多路复用（TDM）的一种技术。具体讲SDH体制有一套标准的速率等级，基本的信号传输等级是STM-1，高等级的信号系列STM-4、STM-16等，都是将低速率的STM-1通过字节间插同步复用而成，复用的个数是4的倍数。所谓字节间插复用，可以下面的例子来说明。有三个信号，帧结构各为每帧3个字节，即A帧：A1A2A3，B帧：B1B2B3，C帧：C1C2C3。若将这三个信号通过字节间插复用方式复用成信号D，那D就应该是一个9字节的帧，结构为：A1B1C1A2B2C2A3B3C3。SDH的这种同步复用方式的优势还体现在确保PDH网向SDH网的顺利过渡。现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号是同步的，其它速率的信号都是异步的。因此也可将PDH低速支路信号（例如2Mbit/s）通过字节间插同步复用进SDH信号的帧中去（STM-N）。这样就使得低速支路信号在STM-N中的位置也是固定、有规律，即可预见，于是通过在SDH的主干道（光纤上）传输后，接收端就可以从STM-N信号中直接拆分出低速支路信号。2.3、SDH帧结构ITU-T规定了STM-N的帧是以字节为单位的矩形块状帧结构，如图一所示。从图中看出STM-N的信号是9行270N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致。表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行270列的块状帧。需要说明的是，上面将信号的帧结构等效为块状，仅仅是为了分析的方便，STM-N信号在线路上传输时也遵循按比特的传输方式，即：帧结构中的字节从左到右，从上到下一个字节一个字节的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。图1SDH帧结构图从图中看出，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销（SOH），包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。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。需要特别说明的是，为了实时监测货物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（低速信号）进行通道性能监视管理和控制。段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行管理和维护使用的字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控，而POH的作用是当车上有货物损坏时通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。简单的讲二者的区别在于监管的范围不同。举个简单的例子，若光纤上传输的是2.5G信号，那么RSOH监控的是STM-16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM-1的性能情况。SDH能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号（例如2Mbit/s），这是因为低速支路信号在高速SDH信号帧中的位置有预见性，而预见性的实现就在于SDH帧结构中存在着管理单元指针（AU-PTR）。AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符，以便收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负荷。指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR，支路单元指针（TU-PTR）的作用类似于AU-PTR只不过所指示的信息更加具体。2.4、复用方式SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。限于篇幅，只讲述第二种情况。图二是ITU-T规定的复用路线（ITU-TG.709标准）的子集，可以看到图中从一个有效负荷到STM-N的复用路线不是唯一的，有多条路线，例如：2Mbit/s的信号有两条复用路线，也就是说可用两种方法复用成STM-N信号。我国的光同步传输网技术体制选用AU-4的复用路线。图2STM-1复用体系在最低级别上，PDH的E1信号被映射进容器（C），然后加上填充位的C被映射进虚容器（VC），创建一个具有公共速率的VC负载，从而成为同步多路复用。接着VC在支路单元（TU）里通过指针进行排列，这样TU就可以被同步复用进支路单元组（TUG）。3个TU-12可以被复用进一个TUG-2。TUG接着复用进更高一级的VC，该VC叫做高阶VC，它有自己的独立报头，TUG作为它的负载。然后每个VC依次进入管理单元（AU），AU通过加上一个AU指针被复用进一个AUG（AUgroup），来自AUG的最终负载在加上一个包含复用段开销（MSOH）和再生段开销（RSOH）的报头后组成了最终的STM-N帧。3应用实践3.1、网络接口卡PA-MC-STM-1SMI在青岛关区广域网骨干改造项目中，我们在CISCO7507路由器上配置了“PA-MC-STM-1SMI”接口卡来实现与网通的SDH骨干网连接，其外型如图三所示。现对该卡做一简要介绍。图3PA-MC-STM-1SMI网络接口卡此卡适用于Cisco7200VXR和Cisco7500等高端路由器，它是一个单口多通道高速STM-1端口适配卡，可以把它当作能够配置63条独立E1链路的多通道E1STM-1接口。每一条E1链路既可以当作纯E1链路也可以当作CE1链路来配置，不过最多同时只可以配置256个channel。需要注意的是，它适合于所有7500系列路由器上的VIP4-80模块，而较早的VIP2模块不支持它，路由器的IOS版本号最好选用12.3以上。3.2、网络拓扑结构如图四所示网络拓朴结构，青岛海关核心路由器为Cisco7507，配置一块PA-MC-STM-1SMI网络模块。通过光纤连至网通622M光端机上，进入全省SDH骨干网。各隶属海关入网方式为：2M光纤接PDH光端机，光端机直接出G.703电缆接路由器E1模块。若隶属海关无E1模块，采取光端机出G.703电缆接E1/V.35协议转换器，通过转换器，将信号转成V.35类型，接路由器V.35模块。协议转换器参数设置注意选择非成帧（unframed）、线路时钟等方式。核心模块PA-MC-STM-1SMI可以划分出多达63个2M时隙电路，每条时隙对应一个隶属海关。图4网络拓扑3.3、SDH配置参数限于篇幅，我们只给出部分时隙和接口的配置，下述配置结合图二STM-1的复用体系不难理解，在此不再给出具体解释。controllerSONET4/1/0framingsdhclocksourceclockaugmappingau-4au-41tug-31modec-12tug-21e11unframedtug-21e12channel-group0timeslots1-31tug-21e13unframed.tug-27e11channel-group1timeslots1-31tug-27e12unframedtug-27e13channel-group3timeslots1-31interfaceSerial4/1/0.1/1/1/1:0ipaddress10.27.252.1255.255.255.252encapsulationppp4结论本文简要叙述了SDH光学传输系统的工作原理和在青岛海关关区广域网中的实践应用。以往SDH只是作为服务运营商的骨干资源，一般给用户使用的接入方式还是DDN、FrameRelay等传统专线类型。但是随着近两年网络应用的飞速发展，特别是光学网络技术的发展正推动整个网络向可支持更多业务的“全光”网络前进，服务供应商为适应市场需求的快速增长，开始向用户提供PDH光传输接入。相比较DDN、FrameRelay等专线，SDH在带宽、开销、传输透明性等方面具有较强的优势。青岛海关核心通过使用一块STM-1卡，在中心端仅需一对光纤做路由器和光端机之间的连接，即可实现与全省20个隶属海关的网络连接，同时又极大地