毕业论文-光传输在接入网中的应用（定稿）

学号鹤壁职业技术学院电信系毕业设计（论文）题目光传输在接入网中的应用专业电子信息工程技术（3G方向班级10级电信2班指导教师XXXX职称工程师2013年5月摘要最近几年，SDH传输体制在全世界范围内广泛的发展，现在，几乎世界上所有的数字电信传输网络都将采用SDH技术。但在几年前，SDH还是被集中用于主干网上，在接入网中应用的较少，其原因是在本地环路上使用SDH显得过于昂贵。但如今SDH应用在接入网中的时机已经成熟，点播电视、多媒体业务和其它宽带业务如雨后春笋纷纷出现，都为SDH应用在接入网中提供了广阔的空间。用户的需求正是SDH进入接入网的可靠保证和市场推动力。由于光通信技术的进步，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。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与局端之间，其完善的环保护功能为“最后一公里”提供安全保障。在接入网中采用SDH传输体制，不仅在接入网可以接受的价格水平上引入了SDH传输体制的优越性，如同步复用、标准的光接口和强大的网管能力等，而且有利于整个传输体制的统一标准，将在整个接入网的长期发展中明显受益。关键词环路、复用、光接口、网管能力目录第1章引言511课题研究背景512课题研究的意义5第2章光传输技术概述621通信系统结构622传输网分层结构623光纤通信发展概述724光网络在通信网中的地位和作用7第3章SDH光传输931SDH概述932SDH帧结构和复用9321SDH帧结构9322复用步骤10323一个E12M信号在PDH复用成SDH信号举例1233SDH的组网方式1534SDH的自愈网保护方式17341自愈的概念17342自愈环的分类18343二纤单向通道保护环18344二纤单向复用段环2035SDH的光接口2236定时与同步22361同步方式22362SDH网络常见的定时方式24第4章接入网2541接入网的定义2542接入网的特征2743接入网的结构2744接入网的重要性27441业务发展的必然要求27442降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节28443优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革28444电信市场竞争的需要28第5章SDH光传输在接入网中的应用2951SDH中接入网的引入2952接入网中SDH的应用之开销3153接入网中SDH的应用之速率3254接入网中SDH的应用之业务处理3255接入网中SDH的应用之组网3456接入网中SDH的应用之保护3557接入网中SDH的应用之网管36第6章接入网中的SDH的发展方向3761接入网中有SDH是一个发展趋势3762SDH应用在接入网中要解决的问题37致谢39参考文献40第1章引言11课题研究背景SDH（SYNCHRONOUSDIGITALHIERARCHY同步数字体系）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并统一网管操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电话电报咨询文员会（CCITT）现（ITUT）于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅使用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠的网络运行维护，因此当今世界信息领域在技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。接入网是电信网中一个非常重要的部分，它涉及千家万户，是普及电信服务，开拓新的电信业务的关键，而且其规模非常巨大，投资几乎是电信总投资的50。我国电信界从1996年开始的接入网的全面实验加深了人们对接入网建设的紧迫性和重要性的认识，各省都在结合自己的网络及实际用户的需要，立足现有需求，面向未来发展，探索一条建设的道路。12课题研究的意义随着光纤传输技术的不断进步和成本不断下降，高速可靠的光纤系统正逐步成为满足目前窄带业务的理想接入方案。无论是传统的PDH，还是各种新技术，如无源光网络PON，综合数字环路载波IDLC和数字同步体系SDH等，在接入网中正以光纤到路边、到大楼或者光纤到户等形式提供各种综合业务接入。各本地网正陆续引入各种接入网设备，以及提供一个具有竞争力的、灵活安全、既满足现有业务接入，又方便将来网络升级的新型接入网。对设备、系统、网络的功能要求及性能的要求而言，SDH在接入网与在骨干网中的应用要求不一样，为了给接入网环境提供一个更经济的传输方案，有必要研究SDH在接入网中的应用内容。第2章光传输技术概述21通信系统结构CPNCPN用户网络用户网络接入网接入网交换网交换网传输网（传送网）分配网分配网分支网分支网核心网图21通信系统结构图交换设备网络的节点（NODE）传输设备网络的链路（LINK）终端设备网络的终端22传输网分层结构图22传输网分层结构示意图DXC4/DXC4/DXC4/DXC4/DXC4/1DXC4/1ADMDXC4/1ADMDXC4/1ADMDXC4/1ADMADMADMADMXC4/1DXC4/1ADMADADMTADMTMTMSTM16/4STM4/16ST1/46第1层省际干线网第2层省内干线网第3层中继网第4层接入网23光纤通信发展概述光纤通信技术是近40年来迅速发展起来的新技术，给世界通信技术乃至经济、国防事业及人民的生活带来了重大的变革，然而社会需求和科学技术的发展有促进了光纤通信技术的发展。我国的光纤通信技术的研究始于70年代初光纤通信系统的实用化则始于80年代初。综上所述，光纤通信的发展可分为四个阶段第一阶段（1880年1969年）光话系统的发明与光通信理论的提出，这时光通信处于探索初创阶段。第二阶段（1970年1979年），光纤与半导体激光器的研制成功使光纤通信进入了实用化，1976年，美国亚特兰大的光纤市话局间中继系统是世界上第一个实用的光纤通信系统。第三阶段（1979年1989年），光纤技术取得进一步的突破，光纤衰耗率下降到05DB/KM以下，光纤类型由多模向单模转移，由短波长向长波长转移。数字通信系统的速率不断提高，光纤连接技术与器件寿命问题都得到解决，光纤传输系统与光缆线路建设逐渐进入高潮。第四阶段（1989年至今）光纤通信系统由PDH向SDH过渡，光纤通信系统的传输速率不断提高，1989年掺铒光纤放大器（EDFA）的问世给光纤通信技术带来巨大变革，EDFA的应用解决了长途光纤传输信号的放大问题。随着各种新技术、新器件、新工艺的深入研究，光纤通信技术将进入光发大、光交叉连接和光交换的全光网时代。尤其是20世纪90年代以来，通信技术的告诉迅猛发展，移动通信、卫星传输和光纤通信将通信演变为高速、大容量、数字化和综合的多媒体业务。在国际电信联盟的推动下，光纤通信的一系列标准纷纷制定，有PDH、SDH、WDM等。美国最先提出建立国家信息高速公路的想法，即国家信息基础建设，后续其他国家陆续制定相关计划，并一起推动全球的信息技术建设计划。目前光纤通信逐步向用户方向延伸，众所周知的光纤到路边（FTTC）、光纤到公寓（FTTA）、光纤到大楼（FTTB），直到光纤到用户（FTTH）。24光网络在通信网中的地位和作用光传输的地位相当于“高速公路”。主要体现在以下几点第一传输系统是通信网的重要组成部分，是各通信网元间连接的纽带；第二系统性能的好坏直接制约着通信网的发展；第三提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，是传输技术发展的不断追求。光传输的作用是纽带和桥梁。主要体现在以下几点第一它连接各通信网元，完成各网元间的信息传递；第二它是一个承载网，承载各通信网元之间的信息流；第三它是一个平台，完成各通信网元之间长/短距离的连接。第3章SDH光传输31SDH概述SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，是构成综合业务数字网（ISDN），特别是宽带综合业务数字网（BISDN）的重要组成部分那么怎样理解这个概念呢因为与传统的PDH体制不同，按SDH组建的网是一个高度统一的、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，由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。32SDH帧结构和复用321SDH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31给出SDH帧一个STMN帧有9行，每行由270N个字节组成。这样每帧共有9270N个字节，每字节为8BIT。帧周期为125S，即每秒传输8000帧，对于STM1而言，传输速率为927088000155520MB/S。字节发送顺序为由上往下逐行发送，每行先左后右。图31帧结构示意图SDH帧大体可分为三个部分1段开销SOH。段开销是在SDH帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节每字节含64KB/S的容量，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STM1而言，SOH共使用98第4行除外72BYTE相应于576BIT。由于每秒传输8000帧，所以SOH的容量为57680004608MB/S。根据传输通道连接模型，段开销又细分为再生段开销SOH和复接段开销LOH。前者占前3行，后者占59行。2信息载荷PAYLOAD。信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信息的部分。对于STM1而言，PAYLOAD有92612349BYTE,相应于234988000150336MB/S的容量。在PAYLOAD中包含少量字节用于通道的运行、维护和管理，这些字节称为通道开销POH。3管理单元指针AUPTR。管理单元指针是一种指示符，主要用于指示PAYLOAD第一个字节在帧内的准确位置相对于指针位置的偏移量。对于STM1而言，AUPTR有9个字节第4行，相应于9880000576MB/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。322复用步骤各种信号复用映射进STMN帧的过程都要经过映射、定位和复用3个步骤。（1）映射映射是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器的过程。象我们经常使用的将各种速率（140MBIT/S、34MBIT/S、2MBIT/S）信号先经过码速调整，分别装入到各自相应的标准容器中，再加上相应的低阶或高阶的通道开销，形成各自相对应的虚容器的过程。为了适应各种不同的网络应用情况，有异步、比特同步、字节同步三种映射方法与浮动VC和锁定TU两种模式。（2）定位定位（ALIGNMEM）是把VCN放进TUN或AUN中，同时将其与帧参考点的偏差也作为信息结合进去的过程。通俗讲，定位就是用指针值指示VCN的第一个字节在TUN或AUN帧中的起始位置。（3）复用复用（MULTIPLEX）是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，即指将多个低速信号复用成一个高速信号。其方法是采用字节间插的方式将TU组织进高阶VC或将AU组织进STMN。复用过程为同步复用，复用的路数参见图32。如1STM11AUG1AU41VC43TUG321TUG263TU1263VC12图32G707复用映射结构SDH基本复用单元有容器、虚容器、支路单元、支路单元组、管理单元、管理单元组、（1）信息容器（C）容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，其基本功能是完成PDH信号与VC之间的适配（即码速调整）。ITUT规定了5种标准容器，C11、C12、C2、C3和C4，每一种容器分别对应于一种标称的输入速率，即1544MBIT/S、2048MBIT/S、6312MBIT/S、34368MBIT/S和139264MBIT/S。（2）虚容器（VC）虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成，即VCNCNVCNPOH（3）支路单元（TU）支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构，是传送低阶VC的实体，可表示为TUN（N11，12，2，3）。TUN由低阶VCN和相应的支路单元指针（TUNPTR）组成，即TUN低阶VCNTUNPTR（4）支路单元组（TUG）支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。有TUG3和TUG2两种支路单元组。1TUC23TU121TUG37TUG221TU121VC43TUG363TU125管理单元（AU）管理单元是一种提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构，是传送高阶VC的实体，可表示为AUN（N3，4）。它是由一个高阶VCN和一个相应的管理单元指针（AUNPTR）组成，AUN高阶VCNAUNPTR。6管理单元组（AUG）管理单元组是由一个或多个在STMN净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组成。例如1AUG1AU4。（7）同步传送模块（STMN）N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上SOH就构成了STMN信号（N4，16，64，），即NAUGSOHSTMN。323一个E12M信号在PDH复用成SDH信号举例当前运用的最多的复用方式是2MBIT/S信号复用进STMN信号，它也是PDH信号复用进SDH信号最复杂的一种复用方式。图33映射复用过程1首先，将2MBIT/S的PDH信号经过速率适配装载到对应的标准容器C12中，为了便于速率的适配采用了复帧的概念，即将4个C12基帧组成一个复帧。C12的基帧帧频是8000帧/秒，那么C12复帧的帧频就成了2000帧/秒。2从C12映射为VC12为了在SDH网的传输中能实时监测任一个2MBIT/S通道信号的性能，需将C12再打包加入相应的通道开销（低阶通道开销），使其成为VC12的信息结构，如图3所示。此处LPPOH（低阶通道开销）是加在每个基帧左上角的缺口上的，一个复帧有一组低阶通道开销，共4个字节V5、J2、N2、K4。因为VC可看成一个独立的实体，因此我们以后对2MBIT/S的业务的调配是以VC12为单位的。一组通道开销监测的是整个复帧在网络上传输的状态，一个C12复帧装载的是4帧PCM30/32的信号，因此，一组LPPOH监控的是4帧PCM30/32信号的传输状态。图34低阶通道开销结构图3从VC12到TU12为了使收端能正确定位VC12的帧，在VC12复帧的4个缺口上再加上4个字节的TUPTR这时信号的信息结构就变成了TU12。TUPTR指示复帧中第一个VC12的起点在TU12复帧中的具体位置。4从TU12到TUG23个TU12基帧经过字间插复用合成1个TUG2。注意3个TU12是指3路2M信号合成的3个VC12复帧相同基帧合成的3个TU12。如第1路2M的第1基帧会合成第1个TU12基帧，同样，第2、3路2M的第1基帧会合成第2、3个TU12基帧，这3个TU12基帧经字节间插复用合成第1个TUG2。依此类推。TUG2是9行12列。（5）从TUG2到TUG37个TUG2经过字节间插复用合成TUG3的信息结构。请注意7个TUG2合成的信息结构是9行84列，为满足TUG3的信息结构9行86列，则需在7个TUG2合成的信息结构前加入两列固定塞入比特。注意第1组3个2M信号会合成第1个TUG2，同样，第27组的每组3个2M会合成第27个TUG2，这7个TUG2经字节间插复用合成1个TUG3。也就是说21个2M的PDH会合成1个TUG3。（6）从TUG3到VC43个TUG3通过字节间插复用方式，将要复合成C4信号结构。因为TUG3是9行86列的信息结构，所以3个TUG3通过字节间插复用方式复合后的信息结构是9行258列的块状帧结构。而C4是9行260列的块状帧结构。于是在3TUG3的合成结构前面加两列塞入比特，使其成为C4的信息结构。为了能够对140MBIT/S的通道信号进行监控，要在C4的块状帧前加一列通道开销字节（高阶通道开销VC4POH），信号即成为VC4结构。VC4是与140MBIT/S的PDH信号对应的标准的虚容器。（7）从VC4定位到AU4在VC4的前面加一个管理单元指针（AUPTR），VC4就成了管理单元AU4。（8）从AU4复用到AUG一个或多个在STM帧中占用固定位置的AU组成AUG管理单元组。对于15552MBIT/S的信号来说，AUG的速率就是AU4的速率。（9）从AUG到STM1AUGSOH就合成了STM1信号。N个STM1信号通过字节间插复用合成STMN。从2MBIT/S复用进STMN信号的复用步骤可以看出3个TU12复用成一个TUG2，7个TUG2复用成一个TUG3，3个TUG3复用进一个VC4，一个VC4复用进1个STM1，也就是说2MBIT/S的复用结构是373结构。由于复用的方式是字节间插方式，所以在一个VC4中的63个VC12的排列方式不是顺序来排列的。头一个TU12的序号和紧跟其后的TU12的序号相差21。图35STM1速率变换过程33SDH的组网方式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，如图36所示。链形网此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济，在SDH网的早期用得较多，主要用于专网（如铁路网）中。星形网此种网络拓扑是将网中一网元做为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其它网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。特殊节点的作用类似交换网的汇接局，此种拓扑多用于本地网（接入网和用户网）。A链形B星形C树形D环形E网孔形TMTMTTMTMTMTMTMTMTMADMADADMADMADMADMADMADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADMDXC/ADM图36基本网络拓扑图树形网此种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。环形网环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈功能较强。环形网常用于本地网（接入网和用户网）、局间中继网。网孔形网将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络拓扑。这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠更强，不存在瓶颈问题和失效问题。但是由于系统的冗余度高，必会使系统有效性降低，成本高且结构复杂。网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。本节主要讲述链网的组成和特点和环网的几种主要的自愈形式（自愈环）的工作机理及特点。34SDH的自愈网保护方式传输网上的业务按流向可分为单向业务和双向业务。以环网为例说明单向业务和双向业务的区别。如图37所示。ABCD图37环形网络若A和C之间互通业务，A到C的业务路由假定是ABC，若此时C到A的业务路由是CBA，则业务从A到C和从C到A的路由相同，称为一致路由。若此时C到A的路由是CDA，那么业务从A到C和业务从C到A的路由不同，称为分离路由。我们称一致路由的业务为双向业务，分离路由的业务为单向业务。常见组网的业务方向和路由如表38所示。表38常见组网的业务方向和路由表组网类型路由业务方向链形网一致路由双向环形网双向通道环一致路由双向双向复用段环一致路由双向单向通道环分离路由单向单向复用段环分离路由单向341自愈的概念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（ITUT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。自愈仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就象断了的光缆还需人工接好。342自愈环的分类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。下面讲讲通道保护环和复用段保护环的区别。对于通道保护环，业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STMN信号中的某个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TUAIS信号来决定该通道是否应进行倒换。例如在STM16环上，若收端收到第4VC4的第48个TU12有TUAIS，那么就仅将该通道切换到备用信道上去。复用段倒换环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K1、K2（B1B5）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STMN或1/2STMN的业务信号都切换到备用信道上。复用段保护倒换的条件是LOF、LOS、MSAIS、MSEXC告警信号。343二纤单向通道保护环二纤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39（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AC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。CACACCS1PACDBP1S1STMN图39（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39（B）。CACAACCS1P1ACDBP1S1STMN图39（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BC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BC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CA的业务传不过来，这时网元A的支路板就会收到S1环上TUAIS告警信号。网元A的支路板收到S1光纤上的TUAIS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CA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（华为的设备是10分钟左右）未发现TUAIS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11保护。倒换速度快（华为公司设备倒换速度15MS），业务流向简捷明了，便于配置维护。缺点是网络的业务容量不大。二纤单向保护环的业务容量恒定是STMN，与环上的节点数和网元间业务分布无关。为什么举个例子，当网元A和网元D之间有一业务占用X时隙，由于业务是单向业务，那么AD的业务占用主环的AD光缆段的X时隙（占用备环的AB、BC、CD光缆段的X时隙）；DA的业务占用主环的DC、CB、BA的X时隙（备环的DA光缆段的X时隙）。也就是说AD间占X时隙的业务会将环上全部光缆的（主环、备环）X时隙占用，其它业务将不能再使用该时隙（没有时隙重复利用功能）了。这样，当AD之间的业务为STMN时，其它网元将不能再互通业务了即环上无法再增加业务了，因为环上整个STMN的时隙资源都已被占用，所以单向通道保护环的最大业务容量是STMN。二纤单向通道环多用于环上有一站点是业务主站业务集中站的情况。344二纤单向复用段环前面讲过复用段环保护的业务单位是复用段级别的业务，需通过STMN信号中K1、K2字节承载的APS协议来控制倒换的完成。由于倒换要通过运行APS协议，所以倒换速度不如通道保护环快，华为SDH设备的复用段倒换速度是25MS。下面我们讲一讲单向复用段保护倒换环的自愈机理，如图310（A）所示。CACACCS1PACDBP1SBCACACCS1PACDBP1SASTMN图310二纤单向复用段倒换环若环上网元A与网元C互通业务，构成环的两根光纤S1、P1分别称之为主纤和备纤，上面传送的业务不是11的业务而是11的业务主环S1上传主用业务，备环P1上传备用业务；因此复用段保护环上业务的保护方式为11保护，有别于通道保护环。在环路正常时，网元A往主纤S1上发送到网元C的主用业务，往备纤P1上发送到网元C的备用业务，网元C从主纤上选收主纤S1上来的网元A发来的主用业务，从备纤P1上收网元A发来的备用业务（额外业务），图56中只画出了收主用业务的情况。网元C到网元A业务的互通与此类似，如图310（B）所示。在CB光缆段间的光纤都被切断时，在故障端点的两网元C、B产生一个环回功能，见图542。网元A到网元C的主用业务先由网元A发到S1光纤上，到故障端点站B处环回到P1光纤上，这时P1光纤上的额外业务被清掉，改传网元A到网元C的主用业务，经A、D网元穿通，由P1光纤传到网元C，由于网元C只从主纤S1上提取主用业务，所以这时P1光纤上的网元A到网元C的主用业务在C点处（故障端点站）环回到S1光纤上，网元C从S1光纤上下载网元A到网元C的主用业务。网元C到网元A的主用业务因为CDA的主用业务路由业中断，所以C到A的主用业务的传输与正常时无异只不过备用业务此时被清除。通过这种方式，故障段的业务被恢复，完成业务自愈功能。二纤单向复用段环的最大业务容量的推算方法与二纤单向通道环类似，只不过是环上的业务是11保护的，在正常时备环P1上可传额外业务，因此二纤单向复用段保护环环的最大业务容量在正常时为2STMN（包括了额外业务），发生保护倒换时为1STMN。二纤单向复用段保护环由于业务容量与二纤单向通道保护环相差不大，倒换速率比二纤单向通道环慢，所以优势不明显，在组网时应用不多。35SDH的光接口光接口是同步光缆数字线路系统最具特色的部分，由于它实现了标准化，使得不同网元可以经光路直接相连，节约了不必要的光/电转换，避免了信号因此而带来的损伤（例如脉冲变形等），节约了网络运行成本。按照应用场合的不同，可将光接口分为三类局内通信光接口、短距离局间通信光接口和长距离局间通信光接口。不同的应用场合用不同的代码表示，见表311。表311光接口代码一览表应用场合局内短距离局间长距离局间工作波长NM13101310155013101550光纤类型G652G652G652G652G652G653传输距离KM2154060STM1I1S11S12L11L12L13STM4I4S41S42L41L42L43STM16I16S161S162L161L162L163代码的第一位字母表示应用场合I表示局内通信；S表示短距离局间通信；L表示长距离局间通信。字母横杠后的第一位表示STM的速率等级例如1表示STM1；16表示STM16。第二个数字（小数点后的第一个数字）表示工作的波长窗口和所有光纤类型1和空白表示工作窗口为1310NM，所用光纤为G652光纤；2表示工作窗口为1550NM，所用光纤为G652或G654光纤；3表示工作窗口为1550NM，所用光纤为G653光纤。36定时与同步361同步方式解决数字网同步有两种方法伪同步和主从同步。伪同步是指数字交换网中各数字交换局在时钟上相互独立，毫无关联，而各数字交换局的时钟都具有极高的精度和稳定度，一般用铯原子钟。由于时钟精度高，网内各局的时钟虽不完全相同（频率和相位），但误差很小，接近同步，于是称之为伪同步。主从同步指网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局（即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准），并且逐级下控，直到网络中的末端网元终端局。一般伪同步方式用于国际数字网中，也就是一个国家与另一个国家的数字网之间采取这样的同步方式，例如中国和美国的国际局均各有一个铯时钟，二者采用伪同步方式。主从同步方式一般用于一个国家、地区内部的数字网，它的特点是国家或地区只有一个主局时钟，网上其它网元均以此主局时钟为基准来进行本网元的定时，主从同步和伪同步的原理如图312所示。MSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMS图312伪同步和主从同步原理图为了增加主从定时系统的可靠性，可在网内设一个副时钟，采用等级主从控制方式。两个时钟均采用铯时钟，在正常时主时钟起网络定时基准作用，副时钟亦以主时钟的时钟为基准。当主时钟发生故障时，改由副时钟给网络提供定时基准，当主时钟恢复后，再切换回由主时钟提供网络基准定时。我国采用的同步方式是等级主从同步方式，其中主时钟在北京，副时钟在武汉。在采用主从同步时，上一级网元的定时信号通过一定的路由同步链路或附在线路信号上从线路传输到下一级网元。该级网元提取此时钟信号，通过本身的锁相振荡器跟踪锁定此时钟，并产生以此时钟为基准的本网元所用的本地时钟信号，同时通过同步链路或通过传输线路（即将时钟信息附在线路信号中传输）向下级网元传输，供其跟踪、锁定。若本站收不到从上一级网元传来的基准时钟，那么本网元通过本身的内置锁相振荡器提供本网元使用的本地时钟并向下一级网元传送时钟信号。362SDH网络常见的定时方式1时钟源的种类外部时钟源由SETPI功能块提供输入接口。线路时钟源由SPI功能块从STMN线路信号中提取。支路时钟源由PPI功能块从PDH支路信号中提取，不过该时钟一般不用，因为SDH/PDH网边界处的指针调整会影响时钟质量。设备内置时钟源由SETS功能块提供。同时，SDH网元通过SETPI功能块向外提供时钟源输出接口。2定时方式SDH网络是整个数字网的一部分，它的定时基准应是这个数字网的统一的定时基准。通常，某一地区的SDH网络以该地区高级别局的转接时钟为基准定时源，这个基准时钟可能是该局跟踪的网络主时钟、GPS提供的地区时钟基准（LPR）或干脆是本局的内置时钟源提供的时钟（保持模式或自由运行模式）。那么这个SDH网是怎样跟踪这个基准时钟保持网络同步呢首先，在该SDH网中要有一个SDH网元时钟主站，这里所谓的时钟主站是指该SDH网络中的时钟主站，网上其它网元的时钟以此网元时钟为基准，也就是说其它网元跟踪该主站网元的时钟，那么这个主站的时钟是何处而来因为SDH网是数字网的一部分，网上同步时钟应为该地区的时钟基准时，该SDH网上的主站一般设在本地区时钟级别较高的局，SDH主站所用的时钟就是该转接局时钟。我们在讲设备逻辑组成时，讲过设备有SETPI功能块，该功能块的作用就是提供设备时钟的输入/输出口。主站SDH网元的SETS功能块通过该时钟输入口提取转接局时钟，以此作为本站和SDH网络的定时基准。若局时钟不从SETPI功能块提供的时钟输入口输入SDH主站网元，那么此SDH网元可从本局上/下的PDH业务中提取时钟信息（依靠PPI功能块的功能）作为本SDH网络的定时基准。此SDH网上其它SDH网元是如何跟踪这个主站SDH网时钟呢可通过两种方法，一是通过SETPI提供的时钟输出口将本网元时钟输出给其它SDH网元。因为SETPI提供的接口是PDH接口，一般不采用这种方式（指针调整事件较多）。最常用的方法是将本SDH主站的时钟放于SDH网上传输的STMN信号中，其它SDH网元通过设备的SPI功能块来提取STMN信号中的时钟信息，并进行跟踪锁定，这与主从同步方式相一致。下面以几个典型的例子来说明此种时钟跟踪方式，见图313。ABCDTMADMADMADMWWWWEESTMN图313网络图上图是一个链网的拓扑，B站为此SDH网的时钟主站，B网元的外时钟（局时钟）作为本站和此SDH网的定时基准。在B网元将业务复用进STMN帧时，时钟信息也就自然而然的附在STMN信号上了。这时，A网元的定时时钟可从线路W侧端口的接收信号STMN中提取（通过SPI），以此作为本网元的本地时钟。同理，网元C可从西向线路端口的接收信号提取B网元的时钟信息，以此作为本网元的本地时钟，同时将时钟信息附在STMN信号上往下级网元传输；D网元通过从西向线路端口的接收信号STMN中提取的时钟信息完成与主站网元B的同步。这样就通过一级一级的主从同步方式，实现了此SDH网的所有网元的同步。当从站网元A、C、D丢失从上级网元来的时钟基准后，进入保持工作模式，经过一段时间后进入自由运行模式，此时网络上网元的时钟性能劣化。第4章接入网41接入网的定义所谓接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为“最后一公里“。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入、光纤接入、光纤同轴电缆（有线电视电缆）混合接入、无线接入和以太网接入等几种方式。传统的接入网主要以铜缆的形式为用户提供一般的语音业务和少量的数据业务。随着社会经济的发展，人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求日益增加，一系列接入网新技术应运而生，其中包括应用较广泛的以现有双绞线为基础的铜缆新技术、混合光纤/同轴HFC技术和混合光纤/无线接入技术、无线本地环路技术WLL/DWLL及以太网到户技术ETTH光纤到路边、光纤到大楼、光纤到ANYWHERE的统称ETTHETHERNETTOTHEHOME。1双绞线为基础的铜缆新技术。当前，用户接入网技术主要是由多个双绞线构成的铜缆组成。耗资较大，怎样发挥其效益，并尽可能满足多项新业务的需求，是用户接入网发展的主要课题，也是电信运营商应付竞争、降低成本、增加收入的主要手段。发展新技术，充分利用双绞线，是电信界始终关注的热点。所谓铜线接入技术，是指在非加感的用户线上，采用先进的数字处理技术来提高双绞线的传输容量，向用户提供各种业务的技术，主要有数字线对增益DPG、高比特率数字用户线HDSL、不对称数字用户线ADSL、甚高数据速率用户线VDSL等技术。2混合光纤/同轴HFC网。混合光纤/同轴网是一种基于频分复用技术的宽带接入技术，它的主干网使用光纤，采用频分复用方式传输多种信息，分配网则采用树状拓扑和同轴电缆系统，用于传输和分配用户信息。HFC是将光纤逐渐推向用户的一种新的经济的演进策略，可实现多媒体通信和交互式视象业务。目前，包括ITUT在内的很多国际组织和论坛正在对下一代的结合MPEG2和ATM的数字HFC系统进行标准化，这必将会进一步推动其发展。3FTTXETTH。FTTHETRH是一种光纤到楼、光纤到路边、以太网到用户的接入方式。它为用户提供了可靠性很高的宽带保证，真正实现了千兆到小区、百兆到到楼单元和十兆到家庭，并随着宽带需求的进一步增长，可平滑升级实现了百兆到家庭而不用重新布线。完全实现多媒体通信和交互式视象业务等业务。如海军莲宝二里生活小区宽带接入系统采用此技术。4无线用户环路接入网。无线用户环路又可称为“无线用户接入”，它是采用微波、卫星、无线蜂窝等无线传输技术，实现在用户线盲点偏远地区和海岛的多个分散的用户或用户群的业务接入的用户接入系统。它具有建设速度快、设备安装快速灵活、使用方便等特点。在使用无线的情况下，用户接入的成本对传输距离、用户密度均不敏感。因此对于接入距离较长，用户密度不高的地区非常适用。42接入网的特征1接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。2接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点中。3接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限的标准化的接口与业务节点相连。4接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统通过标准化的接口连接TMN，TMN实施对接入网的操作、维护和管理。43接入网的结构1总线形结构。指以光纤作为公共总线、各用户终端通过耦合器与总线直接连接的网络结构。其特点是共享主干光纤，节约线路投资，增删节点容易，动态范围要求较高，彼此干扰效小。缺点是损耗积累，用户接受对主干光纤的依赖性强。2环形结构。指所有节点共用一条光纤链路，光纤链路首尾相连自成封闭回路的网络结构。特点是可实现自愈，即无需外界干预，网络可在较短的时间自动从失效故障中恢复所传业务，可靠性高。缺点是单环所挂用户数量有限，多环互通较为复杂，不适合CATV等分配型业务。3星形结构。这种结构实际上是点对点方式，各用户终端通过位于中央节点具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息交换。特点是结构简单，使用维护方便，易于升级和扩容，各用户之间相对独立，保密性好，业务适应性强。缺点是所需光纤代价较高，组网灵活性较差，对中央节点的可靠性要求极高。4树形结构。类似于树枝形状，呈分级结构，在交接箱和分线盒处采用多个分路器，将信号逐级向下分配，最高级的端局具有很强的控制协调能力。特点是适用于广播业务。缺点是功率损耗较大，双向通信难度较大。44接入网的重要性441业务发展的必然要求用户对宽带新业务的需求干线网上的SDH和ATM技术的推广应用要求接入网路提供宽带传输通道铜缆用户网路容量小，频带窄，不易扩容和数字化，已成为实现电信网的瓶颈电信业务的发展方向是通信网的数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化业务需求的宽带化、数字化和综合化与目前落后的接入手段之间的矛盾已成为电信网络建设中的主要矛盾之一。442降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节交换机程控化、中继传输光缆化电话局到用户（接入网）仍为模拟传输接入网是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公里”，投资比重占电信网总投资的50左右模拟传输质量不好，承载业务有限，消耗大量有色金属铜电缆价格逐步提高，光纤传输系统价格呈下降趋势V5接口的提供和实用化，接入系统造价将进一步降低维护费用比采用铜缆节省很多大力、全面发展接入网也是经营成本核算的必然要求。443优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革建设新一代接入网，将光纤敷设到离用户最近的地方（小区、大厦）拆点并网，建大局，优化网路结构集中维护人员，集中监控和维护444电信市场竞争的需要网络贴近用户，快速提供多种业务，拥有市场主动性邮电独家垄断的局面已经被打破两个优势一是人才优势，二是网络优势扩大和保持网络优势，大力发展接入网是电信网络建设发展的战略举措。第5章SDH光传输在接入网中的应用51SDH中接入网的引入在接入网的应用中，目前主要以光纤介入为主，并且发展以开放接口V5接入交换机的有源光纤接入网为主。接入网一旦组成之后，将会影响今后十年甚至更长远的时间，如果考虑不周，要纠正起来则是十分困难的事情。随着交换局容量的增加、局点的减少、每交换局服务范围的扩大，接入网的网络变得越来越庞大复杂，其中传输的作用不可忽视，如是，接入网中传输方式就是一个需要重点考虑的因素。现有体制中有准同步系列PDH和同步系列SDH。对于PDH标准性差，互通困难这点，在接入网里还不是主要问题，但是，其复用结构缺乏灵活性，系统配置复杂，使数字通信设备的利用率低、通信线路中途上下话路困难。与接入网要求网络能灵活组网、配置相去甚远，无形中增加网络的运营成本。另外，PDH的维护管理信息量少，使维护和管理能力得不到提高，增加接入网网络、应用管理的复杂性，从而使整个网络的可靠性也不能得到进一步的改善。同步数字系列SDH是当今世界通信领域在传输技术方面的一个重要突破。SDH具有明确的信息结构等级、帧结构、光接口标准、设备功能、传输网结构等重要内容，并以其灵活的上下电路、完善的网管功能等方面的优势，给光纤传输技术带来了一次革命，其在骨干传输网上的地位是不可动摇的，我省现在的传输网也是以SDH体制为主来发展。而将SDH应用于接入网，又可以为开发光纤传输网的经济效益、管理性能以及提高网络的可靠性和灵活性等方面开辟新途径。总体来说，SDH应用于接入网具有以下主要特点1SDH能容纳三大准同步数字系列，统一了帧结构、光接口标准和网络管理功能等，具有横向兼容性。2SDH以155MB/S为基本模块，采用指针调整新技术和同步复接方式，简化了数字复接分接过程，避免了准同步系列复用、解复用过程固有的分插过程，消除了传统通信网中所采取的大量的接口转换过程和背靠背连接方式。按照同步数字体系的标准复用方案，在SDH环境中，支路可方便的插入和分出。SDH通信网较传统的网络更经济更可靠。3由于TU12内每2MB/S都自带时钟信号，因而分布在全国及全世界各地的企业办事处可以经济地互相连接，并可更加灵活及动态地为通信业务选择路由。4STM1采用字节复用，适合于数字交换要求；SDH标准的体系结构便于清晰的模块化设计，从而简化了扩展升级，具有面向网络发展的升级能力。5SDH所提供足够的开销，明确的层次，满足了网络管理和维护的各种需要，为网络运营者带来更大的灵活性，从而提高网络效益与服务质量，并能适应将来电信管理网智能化的发展。6SDH的信息“容器”可以灵活地组合，例如可将几个容器合并成一个容器来使用。SDH可以动态地改变网络配置和宽带，及时适应用户对新业务的需求，这对于