毕业论文-SDH技术在接入网中的应用研究.doc

SDHSDH技术在接入网中的应用研究技术在接入网中的应用研究1概述概述21.1接入网的发展21.2SDH技术在接入网的引入21.3研究SDH技术在接入网中应用的重要意义42SDH相关的标准及应用相关的标准及应用52.1我国技术体制中SDH基本复用结构52.2接口功能的简化52.3网络性能62.4设备类型62.5SDH传送网结构72.6SDH传送网的保护和恢复82.6.1SDH传送网的保护和恢复概念82.6.2网络的自愈82.7关于SDH子速率的标准化进程92.7.1有关SDH子速率的概念92.7.2有关SDH子速率的标准讨论103SDH设备在接入网中的应用和实现方式设备在接入网中的应用和实现方式123.1接口和协议123.1.1开销的处理123.1.2子速率设备的开发123.2设备处理业务的能力123.3组网能力143.4网管能力153.5网络的保护方式153.6网络的扩容和演变能力163.7传输和接入更加融合的趋势174我省在接入网中应用我省在接入网中应用SDH技术应注意的问题技术应注意的问题194.1积极在接入网中引入SDH传输技术194.2SDH的应用应适应接入网环境特点204.3网络结构的考虑214.3.1城市接入网214.3.2农村接入网234.3.3自愈网的应用244.4接入网同步问题的解决25SDH技术在接入网中的应用研究3SDHSDH技术在接入网中的应用研究技术在接入网中的应用研究11概述概述1.11.1接入网的发展接入网的发展电信网的基本结构正在不断发生变化，骨干网业务节点朝着少局点、大容量，网络结构日趋简单的方向发展。而随着社会经济的发展，需要由电信网提供综合的、多速率的各种业务，电信网传统的用户线概念逐步发展而产生了接入网的概念，大量光纤的敷设使得光纤传输在这个领域得到了应用，并且原来属于骨干传输网的其中一些部分在骨干网络优化中有可能下移到接入网。接入网是电信网中一个十分重要的部分，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%。自从接入网的概念提出后，得到了电信界的普遍关注，各国都在这个领域投入了大量的人力物力，厂家积极开发各种各样的产品，运营单位开展接入网应用的研究。我国电信界从1996年开始的接入网的全面试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需要，立足现有需求，面向未来发展，探索一条建设的道路。我省正在进行轰轰烈烈的接入网建设，带状光缆已沿着城市的主要街道敷设，城郊与乡村也结合交换网网络优化的需要，与原有的局间中继网络统筹考虑敷设光缆。光纤正以它在一、二级干线网和中继网中所表现出的巨大优势逐步在接入网中取代传统的铜缆接入。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并面向未来宽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和同步数字系列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。各本地网正陆续引进各种接入网设备，以求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的接入网。1.21.2SDHSDH技术在接入网的引入技术在接入网的引入我省在接入网应用中，目前主要以光纤接入为主，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。首先，是对接入网传输体制的考虑。对此，我们可以从以下方面考虑：是采用现有的数字传输体制，还是重新创造一种接入网的传输体制？现有体制中有准同步系列PDH和同步系列SDH。PDH在我国电信网上发展的时间较长，早已经成为我国电信传输网上的重要体系。我省早期在传输网上也曾大量地引入PDH设备，网络有一定的规模，至SDH技术在接入网中的应用研究4今，PDH在骨干网上仍然发挥着重要的作用。但PDH存在着固有的缺点，使得网络的经济性、灵活性以及可靠性得不到进一步的提高和改善：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：1.SDH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。2.SDH以155Mbs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2Mbs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。4.STM1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。5.SDH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。6.SDH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，这对于接纳新出现的电信业务就很方便。7.SDH具有多种设备的组合，包括终端复用器、分插复用器、交叉连接设备和中继器。这些设备相配合，使得SDH具有灵活有效的网络组建功能，便于网络的调度。SDH体系中使用光纤构成的环形结构借助于路径保护确保信道的可靠性；通过使用特定的保护准则，还可以实现动态的路由选择。8.SDH能支持异步转移模式（ATM）、窄带的和宽带的综合业务数字网。SDH的这些优点是具有极大的吸引力的。然而它也有不足之处，例如频带的利用率不如PDH系统，由于采用指针调整和大量使用软件而使设备变得复杂等。近年来有些厂家又综合PDH和SDH的优势，开发基于带有一些SDH特点的PDH，厂家称之为SPDH或APDH。这是指基于PDH的码速调整原理，又尽可能采SDH技术在接入网中的应用研究5用SDH组网的一部分技术，在SDH和PDH的国标或ITUT建议之外设置帧结构、码速等。这类似于是在PDH系统引入SDH的一些优点，使其在上下电路的灵活性、网管的完善性方面有明显的进步。虽然PDH在技术上没有SDH先进，但就其经济性而言，在窄带业务为主的情况下，在经济并不十分发达、电信业务量较小的场合，改进的PDH系统仍然具有较高的使用价值。比较这三种方式，如果采用现有体制，则可以充分利用现有体制的成果，引入其优点，可以加快接入网发展的进程。由于从传输网的总体发展来说，今后PDH将不再作为发展的方向，基于PDH体制传送的接入网，不便于引入SDH的优点，从而限制了接入网的长远发展。SPDH能带来一定的经济好处，但是无法向一个统一的标准靠拢。而基于SDH体制传送的接入网，可以在接入网可以接受的价格水平上引入SDH的先进性，将有利于接入网的长期发展，并有利于统一整个传输体制的标准。光同步数字传输技术既是综合业务数字网的重要组成，又是其发展的“促进剂”，特别是对于宽带综合业务数字网（BISDN）具有更加特殊的作用。因为SDH组建的网是一个高度统一的标准化智能网和具有极高可靠性的自愈网。而这些功能都是BISDN所必需的。随着用户对新业务和带宽需求的增加，接入节点是否有足够的容量和管理能力，网络是否灵活安全已成为将来能否满足电信发展需要的关键，因此SDH也将是宽带接入网的必不可少的组成部分。由此可见，基于SDH体制来标准化接入网的传输，在技术上有更大的优势。1.31.3研究研究SDHSDH技术在接入网中应用的重要意义技术在接入网中应用的重要意义SDH的引入首先在干线网开始，从ITUT制定建议开始，有关SDH的标准、规范就主要是考虑了骨干网应用的需要。如果直接将目前在干线网中SDH的应用方法照搬进接入网，也会带来一些不便：现有许多SDH设备主要是应用于骨干传输网的，由于复杂干线的需要而使SDH设备具有的复杂性，对于大多数接入网而言往往是不必要的，也是不经济的。接入网需要网管，但目前不一定要求达到SDH子网管理系统的水平，不一定要那样完整的管理能力。SDH规范的STMN的码率并不完全适用于接入网，接入网还需要一些更低的规范速率。对设备、系统、网络的功能要求及性能要求而言，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。由于业务流量流向的相异，SDH应用于接入网，其网络的组织及保护措施都应有别于骨干网。骨干网中的子网数量相对少但子网间互相联系多，接入网中子网数量多但子网间几乎相互独立。与骨干网中SDH设备都设置于优良的环境条件相比，接入网中SDH设备还应适应恶劣的环境。由此可见，如选用SDH作为接入网的传输体制基础，就需要对SDH的个别标准在接入网使用时（也仅仅在接入网使用时）作某些补充和简化，以期降低设备成本，方便接入网组网，并且还能保持SDH的优点，紧靠SDH已有标准。SDH技术在接入网中的应用研究622SDHSDH相关的标准及应用相关的标准及应用2.12.1我国技术体制中我国技术体制中SDHSDH基本复用结构基本复用结构在1994年5月，我国根据ITUT有关建议，制定了适合我国情况的光同步传输网技术体制，其中规定了我国SDH基本复用结构，如图2.1（a）所示，从而保证了每一种速率的信号只有唯一的一条复用路线可以到达STMN帧。（a）（b）图2.1基本复用映射结构在94年版的光同步传输网技术体制中，只允许三种映射接口，其中34368Kbs接口注明在干线上采用时应经上级主管部门的批准。随着我国在SDH网的建设和运行上经验的积累和ITUT对SDH标准化工作的进展，去年，我国的光同步传输网技术体制第一次进行了修订。从其征求意见稿上可以看到，我国将开放多种速率业务的映射接口，其中增加了用于互联网络（Internet）的44736Kbs映射接口，用于图象业务传送MPEG信号的VC2mc映射接口。开放国际租用业务的1544Kbs映射接口。这些速率的映射接口均作为体制的选项根据需要选用。2.22.2接口功能的简化接口功能的简化对于SDH在接入网中的应用，电信总局也投入了很大的力量进行研究。STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-12VC-12C-12C-4x3x7x3x1xN指针处理复用定位校准映射TU-3VC-3C-3x1139284kbs34368kbs2048kbs注：在干线采用34368Kbs时应经上级主管部门批准STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2C-4x3x7x3x1xN指针处理复用定位校准映射TU-3VC-3C-3x1139284kbs44736kbs34368kbsTU-12VC-12C-122048kbsTU-2VC-2VC-11C-111544kbs注：在干线采用34368Kbs时应经上级主管部门批准供VC2级联用选项SDH技术在接入网中的应用研究7在接入网中，主要应用STM1（155520Kbs）和STM4（622080Kbs）等级的速率。SDH的特点之一就是其块状帧结构允许安排丰富的开销比特（即网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM总体而言，SDH的段开销、高阶和低阶通道开销字节应满足光同步传送网技术体制（G.707建议）的要求。但是对于接入网用的SDH可以使用简化功能的段开销，该简化功能的段开销不同于G.707建议的局内简化接口，如表2.2.1所示。表2.2.1简化功能的SDH接口字节光电备注A1，A2需要需要J0，Z0C1选用不用B1选用不用B1、B2区别主要在中继器，由于接入网很少需要中继，B1有误码时，B2也能知道，故B1只列为选用项。E1选用选用F1选用不用D1D3需要需要B2需要需要K1，K2（APS）选用不用K1、K2字节一般只在复用段保护环里用，对于通道保护环不需要K1、K2字节，而接入网里最常用的是通道保护环。K2（MSAIS）选用不用K2（MSRDI）需要需要D4D12选用不用由网管的复杂性决定是否选用。S1需要不用同步字节，表示上游时钟等级质量，接入网里SDH网络需要传输定时信号，为避免出现定时环，S1字节不可少。M1需要选用E2选用不用根据有无公务联络选用。其他字节不用不用2.32.3网络性能网络性能在我国SDH传输体制中，假想数字段全程全网按照6900Km，其中骨干网为6500Km，本地中继网为150公里，接入网为50Km，如图2.2所示。图2.2通道模型对于接入网中网络性能指标的要求，电总的考虑是适当降低要求，以使之降低成本，加快SDH在接入网里的应用。2.42.4设备类型设备类型目前在接入网中应用得较多的是STM14的终端复用器TM、上下复用器ADM。接入网节点间距离较短，一般不会用到中继器。另外，由于接入网子网间业务联系较少，子网几乎相互独立，无论从业务需求和经济上来考虑，DXC在接入网的应用市场都是不大的。长途市话市话长途6500Km150Km150Km50Km50Km用户用户SDH技术在接入网中的应用研究8对于终端复用器TM，群路侧则为STMN光接口。设备的支路侧为G.703接口，对于STM4系列，还应具备STM1光接口电接口，并且PDH四次群接口和STM1支路接口在支路侧应可以进行任意设置，在改变和增减支路口时不应对其他支路的业务产生任何影响。对于分插复用器ADM，应提供直接分插STMN信号内任何支路信号的能力。群路侧则为STMN光接口。设备的支路侧为X个G.703接口和Y个STM1光接口或电接口。设备内交叉连接方向应不少于：群路到支路、支路到群路、群路到群路，连接类型为单向、双向、广播式。STM1的ADM应具有低阶VC交叉连接功能，即LPC功能，无阻塞交叉连接能力应不少于X个VC12；上述X、Y值根据需要来确定。STM4的ADM应具有高阶VC和低阶VC交叉连接功能，即HPC和LPC功能，无阻塞交叉连接能力高阶矩阵不少于Y个VC4，低阶矩阵不少于X个VC12。SDH设备的支路接口在支路侧应可以进行任意配置，在改变和增加支路口时不应对其他业务产生任何影响。2.52.5SDHSDH传送网结构传送网结构我国的SDH传送网在物理结构和逻辑连接上采用了分层结构：省际一级干线、省内二级干线、中继网、接入网。从网络的拓扑来看，各层有不同的特点，如图2.3所示。这种分层结构简化了网络规划设计，适应行政管理体制，使各个层面的规划建设具有一定的独立性并可在层内最优化。图2.3SDH传送网目标结构最高层面为省际干线网，就是我们通常所讲的“八纵八横”网络。第二层面为省内干线网，我省采用了网格形结构。第三层面为本地中继网，一般按区域划分为若干个环，由ADM组成速率为STM4STM16的自愈环，主要是复用段倒换环方式。在部分业务量足够DXC44DXC44DXC44DXC44DXC41DXC41ADMDXC41ADMDXC41ADMDXC41ADMADMADMADMDXC41DXC41ADMADMADMTMADMADMTMTMSTM-1664STM-416STM-1416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SDH技术在接入网中的应用研究9大的地方在环间采用DXC41沟通，完成业务量疏导和其他管理功能，同时也可以作为长途网与中继网之间以及中继网和接入网之间的网关或接口。第四层面为用户接入网，是从业务节点到用户终端或用户内部网之间的这部分网络，处于电信网络的边界处。其特点是：节点数多，每节点容量小，业务容量要求低，且大部分业务量汇集于一个节点（端局）上，其他节点间没有业务联系，业务的流向呈现出星形的状态。因而通道倒换环或星形网都十分适合于该应用环境，所需设备除STM1STM4（个别地区有可能会用到STM16）复用设备（TM和ADM）外，还有就是光用户环路载波系统。光接口速率为155Mbs或622Mbs，用户接口能适应多种业务，包括普通电话用户接口、用户小交换机、2Mbs、34Mbs、140Mbs、155Mbs、2BD或30BD接口、基带数据以及城域网接口（IEEE802.D）等。2.62.6SDHSDH传送网的保护和恢复传送网的保护和恢复2.6.12.6.1SDHSDH传送网的保护和恢复概念传送网的保护和恢复概念为了提高业务传送的可靠性，SDH传送网提供了一整套保护和恢复策略。保护和恢复概念的区别在于：保护只能利用传送节点间预先安排的容量，一定的备用容量为一定的主用容量所用，备用资源无法在网络大范围内共享。最简单的体系是每个工作实体有一个专用的保护实体（11）。最复杂的体系是n个工作实体共用m个保护实体（m：n）。而恢复则可以利用节点间的任何可用容量，当主用通道失效时，网络可以利用算法为业务重新选择路由，当使用恢复功能时，传送网容量会保留百分之几用于再选路工作业务量。恢复策略可以使网络资源大大节省，同时还能保证所需的网络生存率。网络恢复通过在网络中设置交叉连接设备利用交叉连接设备的动态路由配置能力实现。在接入网中，主要涉及的是网络的保护。随着接入网光纤化的进一步发展，网络的保护具有重要的意义。SDH传送网的保护策略大致可以分为以下几种：1.线路系统的复用段保护：一般有两种方式，即11保护和1：N保护。2.复用段保护环（二纤双向或四纤双向）。3.通道保护环（二纤单向或二纤双向）。4.子网连接保护：SDH设备一般都具有子网连接保护功能，即对某一子网连接预先安排专用的保护路由。2.6.22.6.2网络的自愈网络的自愈最简单的自愈网形式就是传统PDH系统采用的线路保护倒换方式。即当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备将主信号自动转至备用光纤系统传输，从而使接收端仍能接收到正常的信号而感觉不到网络已出故障。这种保护方式的业务恢复时间很快，可短于50ms，它对于网络节点的光或电元部件失效故障十分有效。但是，当光缆被切断时，往往是同一根光缆里的所有光纤一起被切断，这种保护方式就无能为力了。进一步的改进是采用地理上的理由备用。这样，当主通道路由光缆被切断时，备用通道路由上的光缆不受影响，仍能将信号安全的传输到对端。这种路由备用方法配置容易，网络管理很简单，仍保持了快速恢复业务的能力。但该方案需要至少双份的光纤光缆和设备，而且通常备用路由往往较长，因而成本较高。此外，该保护方法只能保护传输链路，无SDH技术在接入网中的应用研究10法提供网络节点的失效保护，因此主要适用于点对点应用的保护。对于两点间有稳定的较大业务量的场合，例如在接入网中对于业务量较大的大客户及重要用户，路由备用线路保护仍为一种较好的保护手段。将网络节点连成一个环形，可以进一步改善网络的生存性，降低成本。由于在接入网中主要是提倡以环形网组网为主，因此接入网的保护方式也主要地是以SDH自愈环保护为主。对于SDH自愈环，主要划分为两大类：即通道倒换环和复用端倒换环（或称线路倒换环）。对于通道倒换环，其业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否按离开环的每一个别通道信号质量的优劣而定，通常利用简单的通道AIS信号来决定是否应进行倒换；对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否根据每一对节点间的复用段信号质量的优劣而定。当复用段出现问题时，整个节点间的复用段业务信号都转向保护环。通道倒换环与复用段倒换环的一个重要区别是前者往往使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用。而后者往往使用公用保护，即正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。据此又分为专用保护环和公用保护环。典型的SDH自愈环包括：二纤单向通道保护环、二纤双向通道保护环、二纤单向复用段共享保护环、四纤双向复用段共享保护环。2.72.7关于关于SDHSDH子速率的标准化进程子速率的标准化进程2.7.12.7.1有关有关SDHSDH子速率的概念子速率的概念同步数字体系SDH是一整套可以进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字传送结构等级，用于在物理传输网上传送经适配的净荷。SDH传送信息的结构是同步传送模块STM，其最基本的也是最重要的模块信号是STM1，速率为155520Kbs，相应的光接口线路信号只是STM1信号经扰码后的电光转换结果，因而速率不变。更高阶的STMN模块由N个STM1按同步复用方式产生。目前ITUT建议已确定的N值仅有1，4，16，相应地对应了SONET标准的STS3、STS12、STS48。SONET所允许的速率等级很多，其基本模块信号STS1的速率为51840Kbs，相应的线路速率也是同一数值，有时也把STS1的速率视为STM0的速率。SDH的应用已经从传送网的大节点扩展到小节点，特别是用到接入网和用户驻地网（CPN）。SDH的基本速率是155520Kbs，而不少情况下，业务需求并不需要这么高的传输速率。一些网络运营者已经考虑如何使用SDH子速率接口，例如：为无线系统提供到蜂窝基站的中继，用在基于金属线的XDSL系统为用户提供业务（包括住宅的宽带接入）以及发展低容量的光纤系统。为了促进广泛的应用SDH，SDH的复用结构必须能支持低于STM1的接口速率。这些接口速率并不一定代表SDH的一个等级，也不是网络节点接口的速率。由此在1996年再版G.707时增加了第6、7节，允许使用STM1的子速率51840Kbs，同时在附录A中给出了所推荐的51840Kbs接口信号的帧结构。但建议中指出，这一速率并不表示SDH的传送模块或网络节点接口NNI的速率。可是由于在SONET中的STS1正好对应于51840Kbs，所以在应用过程中，为了方便起见，人们逐渐把51840Kbs这一速率称为STM0。在G.861建议中也有STM0的提法。由此，STM0基本上已成为一种SDH的NNI。但是，在应用中还需要比51840Kbs更低的接口速率。ITUT网络总体SDH技术在接入网中的应用研究11研究组（SG13）在1998年11月召开的19972000年研究期的第2次会议中也涉及到SDH子速率接口的问题，并且为了与建议G.861一致，将原术语SubSTM-1改为SubSTM-0。2.7.22.7.2有关有关SDHSDH子速率的标准讨论子速率的标准讨论ITUT传送网系统和设备研究组（SG15）接着也讨论了有关STM0的子速率及其帧结构的新建议（G.SSI）。G.SSI中主要地描述了有关STM0及其子速率（sSTM）的复用路径和帧结构。有关STM0及其子速率的复用路径如图2.4（a）、（b）所示。STM0是由AU3构成的，对于不采用AU3复用路径的国家，可以直接将VC3组成STM0的帧结构。对于STM0子速率的复用路径，我国只能从VC12复用。图2.4STM-0的复用路径当STM0子速率接口具体所指为sSTM2n接口时，是包含1个或多个TUG2的SDH接口。包括净荷、通道开销和指针，每帧每个TUG2为108字节加一列9个字节的复用段开销。该接口可适用于光纤、金属线和无线传送技术。当n1时sSTM帧由一列9个字节的开销和12列108字节的净荷组成，因此信号速率为7488Kbs。当n2时sSTM帧由一列9个字节的开销和24列216字节的净荷组成，因此信号速率为14400Kbs。当n4时sSTM帧由一列9个字节的开销和48列432字节的净荷组成，因此信号速率为28224Kbs。sSTM接口是分层的，有物理层、段层和通道层。物理层的特性将由其他建议另行规定，在段层处理跨越物理层的段开销，以保证sSTM或TU帧的可靠传送。sSTM的VC通道层符合G.707中的定义。另外，子速率的研究也引起了一些论坛的注意，例如ATM论坛也发起了讨论这一方面的标准，在其有关反向复用器的的标准Inversemultiplexingfor（a）STM-0及其子速率复用路径STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2C-4x3x7x3x1xN指针处理复用定位校准映射TU-3VC-3x1139284kbsTU-12VC-12C-122048kbsTU-2VC-2VC-11C-111544kbs注：ITU-RREC.F.750定义非NNI。k=1，2，4，8，16；n=1，2，4。NNISTM-0AUGAU-3VC-4C-3x144736kbs34368kbsRR-E1x7TU-3C-26312kbsRR-STMx3TUG-2nTUG-2nx4x1sSTM-2nsSTM-1kVC-12C-122048kbsTUG-2sSTM-2nsSTM-1kn=124k=124816x3（b）简化的STM-0子速率复用路径SDH技术在接入网中的应用研究12ATM（AFspecification版本1.0AFPHY0086.00019977）中就涉及了这方面的内容。国内一些专家也开展了有关子速率方面的研究。目前比较认可的子速率有：1.51840Kbs容差4.610-6的51840Kbs（STM-1的13速率）的支路进入STMN，将它携带的净荷装入STMN帧。也可以此速率的干线组成接入网，将接入网净荷或34Mbs、2Mbs等装入。51840Kbs已纳入ITUTG.707的附件。2.7488Kbs容差4.610-6的7488Kbs构成51Mbs、155Mbs、622Mbs等的支路，可以将接入网净荷或2Mbs等装入。7488Kbs携带的净荷装入STMN。的支路进入STMN，将它携带的净荷装入STMN帧。也可以此速率的干线组成接入网，将接入网净荷或34Mbs、2Mbs等装入。对于速率7488Kbs，ITUT已在讨论当中。3.25MbsATM论坛提出的25Mbs也可能作为子速率的一种考虑。在子速率下的帧结构，仍然遵循SDH的帧结构格式，从而方便了电路设计和芯片开发。对于接入网应用来说，SDH子速率接口的标准化有着重要意义。虽然目前ITUT还没有正式形成相关建议，这种应用有多大的好处也还应进一步探讨，但我们应加强对相关标准的研究及相关设备的跟踪。关于SDH子速率接口的研究才开始不久，许多问题还在讨论之中，例如接口及开销命名的问题；接口的类型及其应用问题；帧结构、帧周期以及帧定位的问题；扰码的问题；信号标签、复用段踪迹问题等等。SDH技术在接入网中的应用研究1333SDHSDH设备在接入网中的应用和实现方式设备在接入网中的应用和实现方式3.13.1接口和协议接口和协议3.1.13.1.1开销的处理开销的处理从原理上，在接入网中，对于一些开销字节进行简化，可以使芯片得以简化，使得SDH设备既满足接入网的应用需要，又经济实惠。但开销字节是否需要在一定程度上与运营单位要求相关，而厂家在开发接入网用的简单开销字节的SDH设备时所用的芯片往往与骨干网用的芯片一样，实际上节省的费用有限。由于SDH标准的颁布已经多年，不论是国外技术雄厚的大公司，还是国内后起之秀，厂家在跟踪消化SDH标准方面都是积极的。已在我省传输网中占据了重要份额的朗讯（Lucent）、西门子（Siemen）及接入网设备厂家华为、中兴都积极地开发接入网用的SDH传输设备。厂家出于对网管、设备经济性等方面的关注，在开发产品时有不同的考虑。老牌的传输设备厂家由于已形成了优良的开发环境，产品开发水到渠成，最多只是将应用于骨干网的传输设备稍为改良使之方便应用于接入网环境（或者基本不作改动），它们一般对于ITUT定义的开销字节都进行处理，同时又对尚未定义的字节保留其灵活性，例如Lucent的ADM155CSynchronousAccessMultiplr设备。接入网设备公司则强调适合在接入网里应用，保留标准的光接口、帧结构外，对于大部分IUTT规定的开销字节进行处理，甚至还利用开销字节中一些未定义的字节，为用户提供多种数据和音频接入功能，例如中兴公司的ZXA10S1。3.1.23.1.2子速率设备的开发子速率设备的开发为适应接入网环境的应用，部分厂家已着手开发带有STM1子速率的传输系统。如韩国的三星公司开发了基于51M传输的光接入网；马可尼（Marconi）（GPT）公司开发了带有STM1子速率的传输系统VCTS（扩展器），其光通道为34Mbs，每个光通路支持8个或14个VC12。VC-TS包括两个模块：VC接入模块（VCAM），插入GPT现有同步复用器内；VC-TS远端模块（VCTM），可以集成到GPT接入复用器C-MUX2上，或者单独放置来提供2Mbs。VCTS系统的帧结构具备段开销及通路开销的设置，能够将SDH环境，包括全部SDH网管功能延伸至用户端。随着V5接口的推广应用，业务节点与接入网之间采用以2M速率为基础的V5.1V5.2接口后，应用SDH技术去处理，将会使组网得到简化。1997年2月ITU-TSGXIII组的汉城会议上已决定，研究加强V5.1、V5.2的功能使之可直接用于SDH结构的接口。3.23.2设备处理业务的能力设备处理业务的能力从运营单位的角度来看，业务的接入能力是至为重要的。SDH传输设备最基本的网元就是终端复用器TM、上下复用器ADM，由于接入网传输距离不长，一般来说用不上中继器。原来应用于骨干网上的SDH传输设备，其支路板的2Mbs接口数目都比较大，例如每支路板可到21或16个2Mbs，而接入网往往在一个点上下的2Mbs接口数目达不到这个级别，从而使得这种类型的设备在接入网上应用不够SDH技术在接入网中的应用研究14经济。针对这种状况，厂家也推出小容量的支路板，例如华为的SBS155622A设备，支路单元板类型既有162Mbs支路单元板、322Mbs支路单元板，又包括42Mbs支路单元板、82Mbs支路单元板，用户可根据不同网络结构和业务需要，灵活选用不同的支路板。又如GPT公司VCTS每个光通路可支持8个2Mbs。为提高通道利用率，我国SDH传输体制已增加了45Mbs接口。许多厂家已注意到中国市场的这个趋势，同时提供34Mbs及45Mbs两种接口，并考虑将两种接口做在一块板上，让用户根据需要选用。在SDH设备中，最低的支路速率为2Mbs。在实际应用中，需要对不同的业务流量具有疏导和集散功能，要求重组2Mbs中的64kbs通道。疏导功能最典型的例子是不同特性的64kbs信息流的分离，例如专线和普通电话业务通过疏导送到不同的业务平台；而在2Mbs容量未满时通过集中功能可以提高通道装载率和带宽的利用率，减少对传输通道容量的需求，也减少了物理接口的数量，延缓对容量升级的要求。疏导和集散如图3.2.1所示。图3.2.1疏导和集散示意图对64kbs进行疏导和集中若通过外接数字交叉连接设备DXC10实现，无疑增加了网络建设费用，网络配置也复杂，使用起来不方便。已有厂家开发了集成在ADM中的对64kbs通道的内置数字交叉功能，例如GPT公司的PSWITCH，只需要在ADM支路卡的位置插入PSWITCH卡，就能完成64kbs通道的数字交叉连接。另外，接入网中传输还必须负担起传送接入设备的网管信息、信令信息的作用，以将这些分散布放的接入节点的相应信息传送到局端进行处理。即SDH的业务处理能力还应包含网管等信息的处理，由于传输只提供标准的2M通道给每一个远端光节点，并不管它里边的时隙用于传什么信息，如何利用传输通道传网管信息应由接入设备控制。通常的做法是：接入网远端设备的维护管理利用SDH2M中的某一时隙来传送网管、公务信息，例如华为利用2M通道里的16时隙传送网管信息，在局端的OLT主控板上再将其中的接入设备的网管信息取出来送到网管系统。与a与与与与b与与与与c与与与与与与SDH技术在接入网中的应用研究153.33.3组网能力组网能力由于接入网对于传输设备的要求有别于骨干网，厂家也针对接入网的环境提供多种组网的可能性。基本上，现有的设备都能按要求提供点到点的链路、环形网应用等。针对接入网网络节点分布形式多样、业务提供方式丰富的应用特点，有些厂家还设计得比较灵活，一个设备配置多个光口，支持多种网络应用，网络运营商可以根据需要灵活组网。例如华为的内置SDH设备SBS155622A，一个设备可配置16对155M或3对622M光口。接入网中SDH组网应用，一般分为以下几种情况：图3.3.1接入网SDH组网应用1.点到点应用：主要用于大容量的ONU和E1租用线多的点。如图3.3.1（a）。2.链形网应用：用于业务量呈链形分布的通信网，以及链形分支网络，例如农村的沿途下线的应用。如图3.3.1（b）。3.星形网应用：当用户分布在多个路由方向时，可以利用设备的多个STM1光接口组成星形网结构，即一套设备支持多个方向的分支网络，使汇接点设备投资降低，大大降低网络成本，如图3.3.1（c）。4.环形网应用：适于网元分布可以组建环形的网络。设备本身一般能LEOLTONU（a）点到点应用LEOLTONUONUONU（b）链形网应用OLTONUONUONUONUONUONUONUONUONUONUONUONU（c）星形网应用OLTONUONUONUONUONUONU（d）环形网应用OLTONUONUONUONUONUONUONUONUONUONUONUONU（e）树形网应用SDH技术在接入网中的应用研究16组成多种环形自愈网，包括：二纤单向通道倒换环、二纤双向复用段倒换环、四纤双向复用段倒换环。如图3.3.1（d）。5.树型结构组网：对于用户分布比较复杂的场合，还可将星形网应用与链形网应用结合成为树型组网，满足比较复杂的网络拓扑。如图4.3.1（e）。3.43.4网管能力网管能力接入网管理系统的运行系统功能包括：端口及核心功能运行系统功能实体（PCFOSF）、传送功能运行系统功能实体（TFOSF）、接入网网络管理层运行功能实体（ANNOSF）。TFOSF对AN中的传送功能TF进行管理，其功能和TF使用的具体技术（如PON、SDH、DLC等）有关。由于接入网中传送功能TF与端口和核心功能是相对独立的，在具体实现时有可能接入网中SDH传输与用户接入部分不是一个厂家的产品。但不论如何，接入网中SDH的传输网管系统应承担接入网网络中其传输部分各网络单元的管理，并提供部分网络管理功能，当无上一级管理系统时，监视整个接入网传输网络。SDH网络单元管理系统的管理功能一般都应具有：1.故障管理：故障诊断、故障定位、故障隔离、故障改正，以及路径测试功能。2.性能管理：对系统的性能指标进行监测，包括高阶通道、低阶通道、复用段、再生段所有终端点的性能监视。3.配置管理：对网络拓扑的管理，高低阶通道的建立与否、网元的配置等。4.安全管理：包括操作级别划分、管理区域划分、操作记录、安全检查、安全告警。各种传输设备、接入设备不能统一管理，是困扰电信运营者的一大难题。不同管理台的应用，造成了管理困难和较高的运营成本。当SDH传输系统与接入设备分别由两个厂家来提供时，上述有关SDH的管理功能由SDH传输系统提供；若两者为同一厂家设备，厂家一般可以做到综合在一个网管平台，例如华为、中兴公司。如果是采用在接入设备中用插板式的传输方式，两者间网管系统一般采用系统内部接口。3.53.5网络的保护方式网络的保护方式网络的保护方式主要有以下几种：1.线路保护倒换：这是PDH系统常采用的一种方法。其工作原理是当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度后，通信线路系统在很短时间里（约50ms）自动倒换到备用系统，以保证正常的通信。2.环形网保护：将网络节点连成一个环形可以进一步改善网络的生存性和成本。利用ADM的分插能力和智能构成自愈环是SDH的特色之一。自愈环包括通道倒换环和复用段倒换环。从进入环的的支路信号与该支路信号分路节点返回的支路信号方向是否相同来区分，又可以将自愈环分为单向环和双向环。单向环中所有业务信号按同一方向在环中传输（顺时针或逆时针）；而双向环中进入环的支路信号按同一个方向传输，而由该支路信号分路节点返回的支路信号按相反方向传输。若按照一对节点间所用光纤的最小数量来区分，还可以划分为二SDH技术在接入网中的应用研究17纤环和四纤环。3.DXC保护：主要应用在业务量高度集中的长途网中，利用DXC44的快速交叉连接特性可以比较迅速地找到替代路由并恢复业务。4.混合保护：适合于市话中继网，在某些场合下可用环形网保护与DXC保护，取长补短。目前的接入网网络相对简单，可以采取前面两种方式。对于环形网来说，2纤单向通道保护自愈环是技术上最成熟、无须使用APS协议、设备配置最简单经济的方案。它的特点是环上所有节点分插业务的总量等于环上线路传输的速率，对环上节点数目灵活无限制，节点间的业务分布状况无要求，因而最适合于接入网中多半是星形的业务分布。目前主要采用155Mbs环，业务量特别大时也可考虑622Mbs环。复用段保护一般是针对高阶通道（VC4）来考虑的，低速率设备（例如155M设备）一般只考虑通道保护方式，例如Lucent的ADM155C在环应用中只提供了通道保护方式（点对点的应用仍然提供复用段保护。)。厂家在设计接入网用的SDH设备时也考虑到网络的安全性，设计网络的保护倒换功能。例如中兴公司的ZXA10S1能提供二纤单向通道倒换环和双二纤单向通道倒换环，前者实现通道的11保护，后者则相当于两个单独的单向通道倒换环。3.63.6网络的扩容和演变能力网络的扩容和演变能力电信发展的趋势是把越来越多的带宽资源移近用户，以及对系统实施更加完善的网络管理，因此，SDH在接入网中的应用在最近的将来将会起重要的作用。随着因特网接入和一些业务新功能需求的增加，用户及业务的发展，要求网络具有扩容及演变的能力。在接入网中，SDH网络的扩容包括三种情况：单个节点分插业务的增加、网络节点数目的增加和网络线路传输速率的升级。1）单个节点分插业务的增加是在网络总业务量尚有余量的前提下，只须在相应节点的ADM设备上，或者更换容量更大支路插板，或者采用多块插板即可实现。由于用户是逐步发展的，每节点业务容量也逐渐增高，利用SDH灵活配置的能力，在单节点增加分插业务量，满足接入网业务动态变化的要求。2）网络节点数的扩充也较容易实现，理论上子网保护自愈环上的节点数不受限制。但随着节点数增多，每节点能摊到的业务量将变少而变得不经济，环的可靠性也将降低。因此作为接入网，环上节点以4-8个，最多不超过12个为宜。由于城市规划、用地性质变化或者用户变迁等因素的影响，接入网节点的分布不是一成不变的，利用在SDH网上增加节点的功能就能解决节点变化的要求。3）当一个网络需要安排较多的节点数时，可以分别组织成具有同物理路由的两个或多个子网，例如图4.6.6中，每个SDH自愈环用一对光纤贯穿所属的节点，所有环的光纤对同属于一条光缆，构成同缆分纤的物理结构。当节点数发展到一定程度，就可由单环裂变为双环或多环。对于接入网应用，这些环一般是相对独立的，相对于骨干网中为了提高可靠性，多个环之间安排有共用的交叉节点来说，子网之间的关系简单得多。SDH技术在接入网中的应用研究18ADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADMADM图3.6.1具有同物理路由的一个环演变为两个或多个环4）SDH自愈环线路容量从155Mbs向622Mbs甚至更高速率的升级，只须更换有关的SDH设备，某些厂家产品甚至只须更换有关的插架便可以实现。更换下来的设备还可移往他处使用，不会造成浪费。5）随着WDM技术的成熟商用，将来还可利用WDM方式进行网络的扩容。3.73.7传输和接入更加融合的趋势传输和接入更加融合的趋势1）内置式传输设备的发展，给简化网络、光纤进一步向用户侧推进提供了极大的方便。将来，有可能是接入设备与接入网里的传输更加密切的结合，内置的SDH传输向插板式方向发展。2）为适应日益增长的综合业务传送需要，尤其是高速的数据接入、楼内计算机网的应用，有些厂家（例如RELTEC公司）在将以太网接口、同步V.35系列接口等做进了SDH设备里，用户的数据终端设备（如LAN路由器或会议电视设备等）可以直接被接入SDH设备而无需任何外部接入设备，运营商也可以象监测E1、E3信号那样方便地对LAN服务进行监测，充分保证LAN的安全。如图3.7.1所示。SDH技术在接入网中的应用研究19图3.7.1综合了高速数据接口的SDH设备的应用DSUCustomerLANNetwork10100MbEthernetCustorLANFirewallMultipleE1orE3TraditionalSDHMUXRouterCarriermanagementSNMPManagementCarrierNetworkCustomerNetworkCustomerLANNetwork10100MbEthernetCustorLANFirewallCarriermanagementandProvisioningCarrierNetworkCustomerNetwork(a)常规SDH提供的LAN业务(b)综合高速数据接口的SDH提供的LAN业务厂家：瑞达公司SDH技术在接入网中的应用研究2044我省在接入网中应用我省在接入网中应用SDHSDH技术应注意的问题技术应注意的问题4.14.1积极在接入网中引入积极在接入网中引入SDHSDH传输技术传输技术接入网使用SDH技术，可以使得网络运营者能更有效地向用户提供所须的短期或长期的业务需求；对于要求有高质量、高可靠的业务大户，可提供理想的网络环境和业务可靠性；可非常方便地增加传输带宽；由于SDH大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适于将来的发展，网管能力得到提高，从而简化维护工作；结合V5接口的应用，将V5的功能直接用于SDH结构的接口，简化网络的组织。1)把SDH传输技术引入到接入网，使它的功能和接口尽可能靠近用户，从根本上缩短骨干网和接入网在技术层次上存在的巨大鸿沟，对未来ATM交换技术的采用，逐步发展成为宽