（计算机应用技术专业论文）接入网误码检测的研究与实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着各种业务需求的不断增长和电信网规模的不断扩大，用户对网络提供 者的要求越来越高，既要求电信网络大容量、高速度地提供经济而及时的服务， 又要求能够对网络运行进行高效的o a m & p 。这样，高速大容量的光纤技术和高 度灵活的智能网技术有机结合，便孕育了一种新的传输体制s d h 同步数字 传输体系( s y n c h r o n o u s d j 西t a lh i e r a r c h y ，简称s d h ) 作为主干传输网的传输体 系，已经称为全球信息化的标准，世界各国的传输体系都采用或正在向其过渡。 虽然它基于旧有的脉冲调制编码( p c m ) 技术，脱胎于准同步数字体系 ( p l e s i n c h r o n o u sd i 每t a lh i e a r c h y , 简称p d h ) ，但由于制定标准时极为前瞻性的 考虑，令s d h 在传输网中成为今天以及今后很长一段时间的主要传输机制。 由于s d h 网络不断的发展和进步，其结构变得越来越复杂，网络需要传送 的净负荷也越来越大，这就对s d h 传输功能的可靠性要求越来越高。而对其传 输质量提供可靠性保证的一项重要工作就是对s d h 传输的误码检测与统计。在 当前的电信网络中，s d h 的测试技术已经较为成熟，测试仪器也比较多。但这 些大都只是针对s d h 传输网的骨干部分，采取了严格的性能监测手段，对于用 户接入这段处于网络边缘的部分，还并未做到其传输性能的完全监测。为了适 应新的技术体制，生产开发出更高性能的网络接入设备，本课题实现了在某些 综合接入设备上的误码统计功能。从而使得这些接入设备运行的传输网在其传 输的整个过程都得到了较好的传输性能保证。 本论文探讨了s d h 传输信号特点以及s d h 传输设备，并在总结其他误 码测试方法优缺点和分析s d h 检测指标的一些共性的基础上，提出了一种基 于我国传输检测标准的设备在线检测误码的方法。主要完成了在华为h o n e t 综合接入设备m d 5 5 0 0 和u a 5 0 0 0 中各e 1 s t m 1 s t m 4 接口的误码统计功能。 在该特性设计中主要完成了：实现业务单板在端口上对误码的检测和统计；在 驱动模块中对性能门限的设置的支持；实现对误码性能统计的使能设置；对实 时传输性能检测数据的查询；对相关时段历史数据的查询：用户命令行和网管 接口的添加：性能越限的告警处理。 关键字：s d h ，误码检测，a t m ，传输网，接入网 武汉理一r ：火学硕士学位论文 a b s t r a c t a st h er e q u i r e m e n t so ft h ec o m m u n i c a t i o n a lb u s i n e s si n c r e a s i n ga n dt h es i z eo f t h et e l e g r a p h i cn e t w o r ke x t e n d i n g ，u s e r s d e m a n do ft h ep r o v i d e ro ft e l e g r a p h i c b e c o m eh i g h e ra n dh i g h e r t h e yn o to n l yd e m a n dt h el a r g ec a p a c i t ya n dh i g h - s p e e d t e l e g r a p h i cn e t w o r k ，b u t a l s od e m a n dh i g h e f f i c i e n c y o ft h eo a m & po ft h e t e l e g r a p h i cn e t w o r k ，t h e nc o m b i n i n gt h eh i g hs p e e da n dc a p a c i t yo p t i o n a l f i b e r t e c h n o l o g y w i t ht h e i n t e l l i g e n t n e t w o r k t e c h n o l o g y , t h es y n c h r o n o u sd i g i t a l h i e r a r c h yc o m e s i n t ob e i n g s d hi sa h i e r a r c h yo f t r u n kt r a n s m i s s i o nn e t ，h a sb e e na c r i t e r i o ni nc o m m u n i c a t i o n g l o b a l i z a t i o n t h ee n t i r ew o r l d h a sa d o p t e di to ri st u r n i n g t oi t s d hi sb a s e do np c ma n dp l e s i n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ( p d h ) ，b u tw i t h t h ef a r - s i g h ti nd e s i g n i n gf o r e p a r t ，s d hw o u l de x i s tt ob et h eh i e r a r c h yc r i t e r i o ni na l o n gt i m e n o w a d a y si t u tc o n t i n u a l l yc o n s t i t u t e sc o m p l e m e n t a r yc r i t e r i o n ，w h i c h m a k e ss d h i m p o r t i n g f o rt h es d hn e t w o r kd e v e l o p m e n t ，i t ss t r u c t u r ei sb e c o m i n gm o r ea n dm o r e c o m p l i c a t e da n d t h ec l e a rb u r d e n t r a n s f e r r i n gi nn e t w o r k b e c o m em o r ea n dm o r e t h e e n t i r ec h a n g em a k e st h es e c u r i t yo ft h es d hn e t w o r kb e c o m em o r es t r i c t l y a n dt h e e r o d e dc o d ec a p a b i l i t yo ft h es d ht r a n s f e rn e t w o r ki so n eo ft h ek e yc a p a b i l i t i e so f t h es d ht r a n s f e rn e t w o r k i nn o w a d a y s ，t h ee r o d e dc h e c kt e c h n o l o g yh a sb e c o m e m a t u r ei ns d ht r a n s f e rn e t w o r k b u ta l lo ft h ee r o d e dc h e c kw o r k sa i ma tt h em a i n l y p a r to f t h et r a n s f e rs d ha n d t h e yd o n tp a y m o r ea t t e n t i o no nt h ep a r to ft h ea c c e s s n e t w o r k f o rt h es a k eo ff i t t i n gt h en e wt e c h n o l o g ys y s t e ma n dp r o d u c i n gh i g h l y e f f i c i e n c y , t h i sd e s i g nh a sr e a l i z e dt h ee r o d e di nt h ea c c e s sn e t w o r k d e v i c e a r e rt h i s r e a l i z a t i o nh a sm a k et h et r a n s f e rn e t w o r kw o r ki nac o m p l e t e l ys e c u r i t yc o n d i t i o n t h i sp a p e rs h o w st h ec h a r a c t e r i s t i co fs d h s i g n a l sa n ds d he q u i p m e n t ，a n di t r a i s e sa p o r t a b l eo n l i n ee r o d e dc h e c k m e t h o db a s e do no u rc r i t e r i o na f t e rt h es u m - u p o fo t h e rd e t e c t o r s c h a r a c t e r i s t i ca n dt h ea n a l y s i so fs d h p a r a m e t e r s c o i n m o n n e s s t h i sp a p e rh a s d e s i g nt h ee r o d e d c h e c kf u n c t i o no f t h ee 1 s t m 一1 s t m - 4i n t e r f a c ei n t h ea c c e s sd e v i c em d 5 5 0 0a n du a 5 0 0 0o ft h eh u a w e i c o m p a n y t h e m a i nw o r k o fm yd e s i g ni nt h ef u n c t i o ns u c ha s ：r e a l i z i n gt h ee r o d e dc h e c kf u n c t i o no nt h e i n t e r f a c eo ft h eb u s i n e s sb o a r d ；s u p p o r t i n gt h er e g e n e r a t o rs e to ft h ep e r f o r m a n c ei n t h ed r i v em o d u l e ；r e a l i z i n gt h ew a r ns e to ft h ee r o d e dc h e c k i n g ；r e a l i z i n gt h eq u e r yo f 儿i 武汉理工人学硕士学位论文 t h ec u r r e n t l ya n dt u s t o r yd a t ao ft h ee r o d e dc h e c k i n g ；o f f e r i n gt h eu s e ri n t e r f a c ef o r t h ee r o d e dc h e e k ；t r e a t i n gw a mo f t h eo u tr a n g eo f t h ee r o d e d c h e c k i n g k e y w o r d ：s d h ，e r o d e d - d e t e c t ，a t m ，t r a n s p o r tn e t w o r k ，a c c e s s i n gn e t w o r k 武汉理上大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 数字传输体系发展历史及其现状 从七十年代后期美国第一次使用光纤作为传输媒介进行通信试验到今天， 传输网已经从传统的电缆过渡到光缆为主要媒介的时代。而传输体系也从准同 步数字体系( p l e s i n c h r o n o u sd i g i t a lh i e a r c h y ，简称p d h ) 过渡到同步数 字体系( s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ，简称s d h ) ，在我国很多地方甚至 跨过多个时代直接进入s d h 时代。 作为数字传输体制基础的脉冲编码调制( p c m ) 是在1 9 3 7 年英国人发明 的“3 ，美国贝尔实验室研制成功第一个完全能够运行的p c m 系统。1 9 6 2 年， 美国将2 4 路p c m 系统t 1 用于局中电话中继，并于1 9 6 5 年制定d s l 标准， 速率1 5 4 4 k b i t s 。此后欧洲提出了以3 0 路p c m 编码的话音信号复用的技术标 准e 1 ，速率2 0 4 8 k b i t s ”1 。由此形成世界上的两种p d h 体系，前者主要用于 北美日本，我国采用了欧洲体系。从d s l 或e 1 向更高速率的复用是把特定数 量的d s i 或e 1 信号组织在一起，成为高次群数字流。欧洲体系比较规范，4 个e 1 构成e 2 ，4 个e 2 构成e 3 ，依次类推，e 5 尚未标准化。北美日本体系不 是以4 为倍数类推，规律性差，而且北美和日本也有不同。 最初p d h 的传输媒质是市话对称电缆，此后有同轴电缆和微波。1 9 6 6 年 英国华裔高锟提出光纤的设想，1 9 7 7 年美国第一次使用多模光纤在0 8 5 um 波长传输d s 3 信号，1 9 8 1 年多模光纤在1 3um 波长传输成功，1 9 8 4 年实 现了单模光纤在1 3pm 波长的传输，8 0 年代后期又用单模光纤在1 5 5um 波长传输成功，这四种传输方式分别是第一、二、三、四代光纤数字通信系统 0 1 。现在光纤数字通信系统已经是全球电信网传输的主流。 从第一个商用p c m 系统出现到标准制定大约经过了3 年“，形成国际标 准则经过了1 0 年。1 9 7 2 年，国际电信联盟( i t u ) 的前身国际电报电话咨询 委员会( c c i t t ) 提出了第一批p d h 建议书：g 7 0 3 ，g 7 1 1 等，最终在1 9 8 8 年形成了完整的p d h 建议体系”“。由于标准滞后于产品，虽然技术上比较完 善，但也因此造成两个体系的共存，许多方面采用了折中方案。等到光纤作为 武汉理工大学硕士学位论文 传输媒质出现，大容量的数字通信成为可能，人们开始研究与之相应的数字传 输系统：既要克服p d h 的固有缺点、与现存系统兼容，也要适应全球通信发 展的新的传输体系。 1 9 8 4 年，贝尔通信研究所首先开始同步信号光传输体系的研究，1 9 8 5 年， 美国国家标准协会( a n s i ) 根据其研究成果委托t 1 x 1 委员会起草相关标准， 并命名为同步光网络( s o n e t ：s y n c h r o n o u so p t i c a le t w o r k ) 。其最初目标只 是为了统一各个供应商产品的光接口，使网络在光路上能互通。但后来的发展 大大超过这个目标，形成了全新的传输体系，从而引出了传送网的概念。1 9 8 6 年c c i t t 开始这方面的研究。1 ，并以s o n e t 为基础制定了名为s d h 的同步数 字体系标准。与p d h 不同的是，提出了体系标准要先于设备研制的思念。希 望以哲学家式的想象力从全网的需求出发制订出一个完美的体系标准，以免以 后留下遗憾。这在通信网的发展史上可以说是首次大胆的尝试。s d h 体系就是 在这样的背景下产生的。c c i t t 于1 9 8 8 年通过了第一批s d h 建议“，对它的 速率系列、信号格式和复用结构等基本内容做出了规范。此后又对设备功能、 光接口、组网方式和网络管理等方面逐步规范，目前已经形成一个完整的全球 统一的光纤数字通信标准。我国从1 9 9 4 年就在主干线的建设上引入s d h 光传 输系统，原有p d h 系统经过改造扩容，也逐步引入s d h ，现在我国骨干网络 基本采用了s d h 。与p d h 相比“1 ，s d h 不仅拥有全球统一的标准，可以实 现全球不同地区不同厂商设备的互通，兼容现在所有p d h 体系，而且具有以下 优点： ( 1 ) 使2 4 路制和3 0 路制两种p d h 数字系列在s t m 速率模块上实现了统一， 形成一套标准化的信息结构等级s t m 一1 ， s t m 一4 ，s t m 一1 6 和s t m - 6 4 等”1 。 ( 2 ) 由于采用同步复用和映射方法，可以直接从高速信号中一次分叉出低 速支路信号，省去了p d h 中全套背靠背数字复用设备及其多次码速调整和变 换。 ( 3 ) 在帧结构中安排了丰富的开销比特，o a m 能力大大增强，而且将部分 网管职能分配到n e ，实现了分布式管理以及高可靠性的自愈环结构。 ( 4 ) 确定了世界统一的光网络接口，可以在光路上实现横向兼容，便于网 络组织和功能扩展，使网络传输投资成本节约1 0 2 0 以上。 ( 5 ) s d h 具有信息净负荷和定时的透明性，即网络可以传送各种净负荷及 它们的组合，而与信息载体的具体结构无关。 2 武汉理j 二大学硕士学位论文 ( 6 ) 有一套特殊的复用和映射结构，使得现存的p d h ，a t m 等信元都能进 入其帧结构，因而具有广泛的适应性。 s d h 网络是一个将复用、线路传输及交换功能融为一体的、由统一网管系 统进行自动化管理的综合信息网，是一种全新的传输网体制。它的问世，使通 信技术告别了传统的以点到点传输为主的p d h 概念，进入了智能化应用的传送 网阶段，开创了电信传输领域的新纪元。 8 0 年代末，国外一些电信设备研究机构及公司就已经开始着手研究s d h 技术并逐步开发相应的s d h 设备和产品。有一定代表性的公司有：l u c e n t ， a 1 c a t e l ，p h i l i p s ，e r i c s s o n ，s i e m e n s e 等公司。可见，世界各大电信产 品制造公司都十分重视s d h 设备的开发和市场的占有。近几年来，国内的一些 知名公司和科研机构才开始着手研究s d h 技术并开发自己的s d h 设备，如国信 朗讯公司、中兴新太公司、e c i 、马可尼等等。但是，这些公司提供的网管系 统只是停留在对单个网元的资源管理，并没有实现对整个网络资源的规划。 目前，随着技术的进步和社会的需求使得各种s d h 网络的结构越来越复 杂，网络需要传送的净负荷也越来越大，这就要求运营商必须提供快速可靠的 传输功能，同时能够充分地利用网络资源，以得到最大的投资回报率。因此， 提供快速安全的可靠的传输系统是通讯发展的要求。 1 2 当前误码统计方面的研究 近年来，随着电信业务( 特别是s d h ) 的快速发展，网络正变得越来越庞大 和复杂，并且网络的运行，管理和维护( o a m ) 成本已大大超过信息网本身( 传输， 交换和用户网设备) 的投资，这样，电信管理网越来越受到有关方面的重视， 而性能管理作为其不可缺少的一部分，亦有必要加以精确论述，这其中u a s 起 到了关键性的作用。 性能管理的作用，性能管理主要提供有关通信设备状况，网络或网络单元 效能的报告和评估。主要作用是收集各种统计数据用于监视网络，网络单元或 设备的状况和效能，并帮助进行分析。其基本点在于各种性能参数的统计和收 集，所以性能参数的精确性就直接关系到性能管理的综合性能，其中误码性能 参数的评估具有重要意义。 性能参数的评估和性能参数的统计收集中，误码的统计起到了关键性的作 武汉理工大学硕士学位论文 用。 误码性能是数字网和数字传输设备最重要的传输损伤，因而长期以来一直 是数字网研究开发、规划设计和维护运行的重要课题。国际电信联盟标准部 ( i t u - t ，即原c c i t t ) 曾于8 0 年代初通过了关于6 4 k b s 数字连接的误码性能 建议g 8 2 1 并应用至今“。由于实际系统都在高比特率通道工作和测试，因 此需要利用g 8 2 1 附录d 将测试结果换算成6 4 k b s 的性能指标。这一换算关 系曾引起多年的争议。大量的理论分析和实测结果表明，在很多情况下，这种 换算关系是不准确的。例如，当误码率( b e r ) 在1 5 x1 0 “至7 x 1 0 4 时， 按g 8 2 1 换算关系所得6 4 k b s 的误码秒数过大。又如g 8 2 1 换算关系没有考 虑高比特率通道的非严重误码秒会产生6 4 k b s 误码秒的概率。总之，这种换 算关系往往与突发误码的长度和频次、复用方式和帧定位策略、解复用器锁相 环的恢复时间等一系列因素密切相关，难以获得一个普遍适用的准确换算关 系。另一方面，g 8 2 1 是为6 4 k b s 电话业务和作为数据业务承载通路所规定 的，并未考虑图像和高速数据等高比特率业务。另外，g 8 2 1 在误码指标分配 策略上也存在明显缺陷。凡此种种都说明有必要对高比特率通道另行制订误码 性能规范。经过两年多的工作，五易其稿，i t u t 第1 3 研究组在1 9 9 3 年7 月 通过了一个专门规范高比特率通道误码性能的建议g 8 2 6 。该建议适用于一次 群以上的数字通道，不仅可用于s d h 网，也适用于p d h 网和以信元为基础的传 送网。 此外，随着网络软硬件技术的不断完善，现在的传输系统，特别是光纤数 字传输系统，其误码率很低。一般均可达到1 0 一1 2 左右，甚至更高。对这样的 极小概率事件，用停止业务来测试的方法会占用很长的时间，而且未必能得到 有意义的结果，从而只能利用在线监测的方式对其进行长期的在线观察和统 计。这样，既可以满足网络运营者管理的需要，也可以满足广大用户随时传递 信息的需要。因此，g 8 2 6 、g 8 2 8 、g 8 2 9 均建议今后的s d h 设备中应具有在 线监测的能力，且错误事件的检出概率应不小于9 0 。由此，数字网误码性能 的规范和测量将进入一个全新的历史阶段。 1 。3 本设计的目的意义及其主要内容 在s d h 成为骨干传输的今天，其相应的传输性能要求已日益增强，然而 4 武汉理工大学硕士学位论文 在当前的传输网络中只对s d h 传输网的骨干部分采取了严格的性能监测手 段，对于接入网这段处于网络边缘的部分，即数据在各接入设备传输时还并未 做到其传输性能的完全监测，这使得数据在其安全传输的最后阶段出现了部分 性能监测的盲点。华为技术公司是国内具有先进技术的通信设备开发和生产的 企业，为了适应新的技术体制，生产开发出更高性能的网络接入设各，在其现 在正在应用的各综合接入设备上增加了误码性能统计的特性，本课题就是对这 一特性的研究开发。 本课题开发的大致内容是：业务接入单板基于其端口对误码检测及统计的 处理；底层驱动模块对性能门限设置支持的处理；用户接口模块的处理其中包 括相关命令行的编写和网管接口的添加；主机与单板之问实现消息通信的高层 协议的添加：告警模块对误码性能越界的处理。 1 4 本论文的结构 本文针对当前接入网设备在传输层管理上对s d h 传输性能检测的不足， 设计并实现了各接入设备对误码统计性能的支持。该特性完成后可以运用在多 种业务接入的设各上，满足了用户对边缘网络的误码性能统计需求。 论文共分为以下五章： 第一章，介绍课题所涉及的技术背景和课题的来源意义。 第二章，s d h 传输技术的原理及其误码统计方法介绍 第三章，误码统计性能设计的结构分析。 第四章，误码统计性能在接入设备管理中的具体实现。 第五章，总结与展望。 附录，列出课题设计与论文写作过程中所参阅的文献 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章s d h 概述及检测指标分析 2 1s d h 理论综述 s d h 提出了一整套传输网的国际性标准，它不光规定了复用方法，还描述 了组网原则。它的本质是同步传输网络，包括了同步复用设备、大容量高速光 纤传输系统等 2 1 1 s d h 简介 传统的数字通信制式是异步( 或准同步) 数字体系( p d h ) 。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。8 0 年代中 期以来，光纤通信在电信网中获得了大规模应用。其应用场合己逐步从长途通 信、市话局间中继通信转向接入网。光纤通信的廉价、优良的宽带特性使之成 为电信网的主要传输手段。然而，陡着电信网的发展和用户要求的提高，目前 这类基于点对点传输的准同步( p d h ) 系统暴露出一些固有的弱点。 为了适应新的电信网的发展，新代公认的理想的传输体制，即有机地结 合了高速大容量光纤传输技术和智能网络技术的新体制一同步数字体系( s d h ) 应运而生。所谓s d h 是由一些网络单元( 如复用器等) 构成的，在光纤( 或微波) 上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。 最初，这一概念是由美国贝尔通信研究所提出来的，并称之为同步光网络 ( s o n e t ) 。1 。它是由一整套分等级的标准数字传送结构组成的，适于各种经适 配处理的净负荷在物理媒质上进行传送。制定s o n e t 标准的最初目的是为了阻 止互不兼容的光接口的大量滋生，实现标准光接口，便于各厂家设备在光路上 互通。这对北美这样开放和竞争的市场是十分必要的。然而，以后的发展大大 超过了这一最初的目标，s o n e t 已扩展为一个全新的传送网技术体制。 1 9 8 8 年，原国际电报电话咨询委员会c c i t t ( 现国际电信联盟标准化部工 t u t ) 接受了s o n e t 的概念，并重新命名为同步数字体系( s y n c h r o n o u sd i g i t a h i e r a r c h y ，s d h ) “”。“，使其成为不仅适用于光纤也适用微波和卫星传输的技 武汉理工大学硕士学位论文 术体制。 2 1 2s b h 网络设备 构成s d h 网络的基本网络单元( n e t w o r ke l e m e n t ) 简称网元( n e ) ，主要定 义了四大类s d h 网元。3 1 。 1 ) 同步数字交叉连接设备( s d x c ) s d x c 允许接入不同等级速率的数字信号，能对接入信号的全部或一部分 进行交叉连接，也能从高阶信号中分出和插入低阶信号。简单的说，s d x c 就 是用来实现支路之间的交叉连接。这里的支路不仅指各种同步传输模块 s t m n ( n = i ，4 ，1 6 ，6 4 ) ，也可以是p d h 信号和p c m 的各次群。 2 ) 同步复用设备( m u x ) m u x 能把p d h 信号复用进近s d h 信号，还能将低阶s d h 信号复接成高阶s d h 信号。 3 ) 分插复用设备( a d m ) a d m 能够从线路信号中分出和插入低阶信号，如从s t m - 1 6 中分插s t m - 1 信号。其实a d m 将m u x 和s d x c 的功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路 信号能力的作用。 4 ) 再生中继器( r e g ) r e g 就是光中继器，其作用是将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸 变地光脉冲信号转换为电信号，进行放大、整形、再定时、再生为规划地电脉 冲信号，再调制光源变换为光脉冲信号进入光纤继续传输，延长通信距离。 以上四种主要网元都要产生开销并附加在信号地开销中，它们把s d h 通道 划分为再生段和和复用段。再生段指r e g 和周围地其他网元之间地部分，如 r e g 和a d m 之间、r e g 和r e g 之间都作为再生段。复用段指a d m ，s d x c ，m u x 等具有复用功能设备之间地部分“。如图2 1 武汉理工大学硕士学位论文 氢i 超渊悟醚 ii l i 卜曼耋垫一o 墼曼一一。一一j 燮坠一k 一一型矍一一 一里曼一 艘一- 了。甲 i l ，一 复；f 图2 1 基本网络单元在s d h 网中的使用 这些网元还有其他的功能块，例如同步设备管理功能块、消息通信功能块、 同步设备定时源、开销接入功能等众多复杂功能，本论文就不再赘述。 s d h 设备使用交换技术来实现信号的上下和方向的选择以及信号在光路中 的时隙选择。一般采用两种交换技术：空分交换和时分交换。 空分交换( s o ，s p a c e d i v i s i o n ) ： 根据需要在两个或多个点之间建立物理通道，信息的交换通过改变传输路 径来完成。空分交换的交换颗粒为整个v c 一4 ，是对整个v c - 4 进行独立的交叉 连接，而不改变其时隙位置。 时分交换( t d ，t i m e - d i v i s i o n ) ： 首先介绍时分复用的概念，所谓时分复用就是把时间划分为一个个帧，假 设有n 路信号复用，则把每个帧再划分为n 个时隙，把这些时隙轮流地分给这 n 路信号，把n 路信号复用到一条线路上。在另一端用有n 条出线的分路器就 可恢复出各路原始信号。所谓时分交换就是对于时分复用的信号，采用交换技 术来完成时隙交换。时分交换采用v c 一1 2 交换矩阵，其交换颗粒为v c 一1 2 。 业务信号在经过v c 一4 交换矩阵和v c - 1 2 交换矩阵时，根据业务需要可以 仅仅选择空分交换或者时分交换，也可以选择两者共同进行交叉连接。但是因 武汉理工大学硕士学位论文 为在实际的网络设备中，设备的交叉能力是有限的，而且交叉的代价是巨大的。 例如一个1 0 g 设备，如果具有两个光连接方向，如果使用时分交叉的话，需要 4 0 3 2 * 4 0 3 2 个交叉，但是如果采用空分交叉则只需要6 4 个交叉。 如上所述：空分交换采用v c 一4 交换矩阵，其交换颗粒为整个v c 一4 ；而时 分交换采用v c - 1 2 交换矩阵，其交换颗粒为v c 1 2 。另外，通过“图2 2 我国 目前采用的s d h 复用映射结构”可知：一个v c 一可以由6 3 个同类v c 一1 2 复用 得到。所以此时采用空分交叉矩阵为( 4 0 3 2 6 3 ) ( 4 0 3 2 6 3 ) = 6 4 * 6 4 。 所以在实际应用中常常将多个2 b i t s 信号复用到1 5 5 m b i t s 信号中，进 行空分交换，之后再从交换出的信号中解复用出2 m b i t s 信号。而网络规划的 目的就是根据网络的交叉资源分布，合理安排业务的路由，从而减少交叉时分 的开销。 2 1 3s i h 传送网络结构 所谓传送网就是完成传送功能的手段，定义为在不同地点之间传递用户信 息的网络的功能资源，当然传送网也能传递各种网络控制信息。传送网是从信 息传送功能的角度来对电信网加以描述的。由于电信网既庞大又复杂，为了便 于描述和分析，可以将网络看成是由些基本的元件组合而成，这些基本元件 称为网络结构元件。 在传送网中引入四大类网络结构元件，如下所示： 参考点：指一个传送处理功能或传送实体的输入与另一个的输出互相 结合的点。基本参考点有连接点( c p ) 、终端连接点( t c p ) 和接入点( a p ) ； 拓扑元件：它是从同类型参考点之问的拓扑关系的角度提供传送网的 抽象描述。分为层网络、子网、链路、接入组和汇接组5 种： 传送实体：它为层网络参考点之间提供透明的信息传送。基本的传送 实体分为连接( c o n n e c t ) 和路径( t r a i l ) ； 传送处理功能：它对所传递的信息进行必要的处理，例如适配和终结。 i t u t 采用按功能分层的方法描述s d h 各部分的逻辑功能关系o “1 ，如 图2 2 。分层最下层是物理层，用光信号波长、脉冲波形等参数表征，物理层 上是段层，段层的作用是确保s d h 网内节点之间信号传送的完整性，分为再 生段层和复用段层。段层上面是通道层，用以支持电路层，将电路信号适配成 统一的形式来传送。通道层细分为两部分，低阶通道层和高阶通道层，低阶通 武汉理工大学硕士学位论文 道层支持电路层信号，高阶通道层既之支持低阶通道层信号又支持电路层信 号。最上层是电路层，即s d h 传输网支持的各种业务，它不属于s d h 的范畴， 这里不再详述。我国邮电部颁布的光同步数字传输网技术体制规定了我国 公用s d h 网结构“。将s d h 网络分为四层，一级干线网，二级干线网，中继 网和用户网( 即接入网) ，如图2 3 。外国的有分四层也有分三层的，分三层 的是骨干网，地区网，本地网( 即用户网或接入网) ”。 电路屡 电路瞪 低阶遁道层、 i 糍阶通通聪 通道层 呵 复用阶层 一、 辩嫩阶屡 传输螂彳卜层 物理瞪 一，。 图2 2s d h 网功能分层图 通常在上层网用较高速率的传输链路“6 “2 ，如s t b i 一1 6 光缆线路系统，组 成格状网。中下层网用较低速率的传输链路，如s t m 一4 光缆线路系统，组成 自愈环网。 武汉理工大学硕士学位论文 绽 螬同 厂面导广￥2 斗1 却 。俐或。t m 。 晦孝 敬 一线同 ， s t 耐i 滤s t m 图2 3 我国s d h 网结构 2 。1 4s d h 的速率与帧结构 同步数字体系最基本的模块信息就是同步传递模块s t m - i “”1 ，其速率为 1 5 5 5 2 0 m b i t t s 。更高等级的s t m n 信号可以是将基本模块信号8 t m 一1 同步 复用、字节问插的结果。其中n = 1 ，4 ，1 8 ，8 4 。i t u t g 7 0 7 建议规范的s d h 标准速率分别是8 t m 一1 为1 5 5 5 2 0 ，s t m 一4 为6 2 2 0 8 0 ，s t m - 1 6 为2 4 8 8 3 2 0 ， s t m - 6 4 为9 9 5 3 2 8 0 ，单位均为m b i t s 。s d h 的帧结构必须适应同步数字复 用、交叉连接和交换的功能“”。“，同时也希望支路信号在一帧中均匀分布、有 规律，以便接入和取出。i t u t 最终采用了一种以字节为单位的矩形块状帧结 武汉理工大学硕士学1 ：i ) = 论文 构，如图2 4 。 9 10 n2 7 0 n 再生段开镝 管黩单丸措针 挣荷隧 鬟用段开销 共9 行，2 7 0 n 列个字节 图2 4s t m n 的帧结构 s t m n 由2 7 0 n 列9 行组成，即帧长度为2 7 0 n 9 个字节，帧周期 为1 2 5 us 。对于s t m - 1 而言，帧长度为2 7 0 x1x 9 = 2 4 3 0 个字节，2 4 3 0 8 = 1 9 4 4 0 b i t ，帧周期为1 2 5us ，可以算出1 9 4 4 0 1 2 5 = 1 5 5 5 2 0 m b i t s 。 段开销是指s t m 帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必需附 加的字节，是供网络运行、管理和维护( o a m ) 使用的字节。帧结构中左边9 x n 列8 行( 除去第4 行) 属于段开销区域。对于s t m 一1 而言，它有7 2 字节 ( 5 7 6 b i t ) ，由于每秒8 0 0 0 帧，故共有4 6 0 8 m b i t s 的容量用于网络的运行、 管理和维护。 信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负载的地方，帧中右边大部分区 域共有2 3 4 9 n 个字节都是净负荷数据。对于s t 卜l 而言，约为 1 5 0 3 3 6 m b i t s ，其中含有少量通道开销字节，用于监视、管理和控制通道性 能。管理单元指针( a u p t r ) 用来指示信息净负荷的第一个字节在s t m n 帧中 的准确位置，以便接收端能正确分解。帧中第4 行左边9 n 列为管理单元指 针，可以使s d h 在准同步环境中完成复用同步和s t m - n 信号的帧定位。 下面详细说明一下s t m l 帧中的开销字节。”嘲，如图2 5 1 2 武汉理工人学硕士学位论文 jl a la la 1a 2a 2a 2 j o + b 1e lf 1 d 1d 2d 3 9 管理单元指针 b 2b 2b 2k 1k 2 行 d 4i ) 5d 6 d 7d 8d 9 d 1 0d 1 ld 1 2 1 s 1m 1e 2 图2 5s t m - 1 帧中开销 再生段开销 复剧段开销 1 ) 再生段开销 帧定位a l ，a 2 ，用于s t m - 1 帧定位，i t u - t 规定为两种固定代 码： a l = l 】1 1 0 1 1 0 ，a 2 ：0 0 1 0 1 0 0 0 再生段踪迹j 0 ，它是再生段接入点的识别符，熏复发送一个代表 某接入点的标志，从而使接收端能够确认自己与预定段的发送端是否处于 持续的连续状态。用连续1 6 个s t m 一1 帧内的j o 字节组成1 6 字节的 帧来传送接入点识别符。 再生段误码监视b l ，用于再生段误码监测，使用8 比特作奇偶 校验，称为比特间插奇偶( b i p ) 校验，简称b i p - 8 。产生b 1 字节的方 法是对前一个s t m 州帧扰码后的所有比特进行b i p 运算，将得到的结果 置于当前这一个s t m n 帧扰码前的b 1 字节位置。b i p 的原理及运算方 法将在后面的章节讲到。 公务通信e 1 ，用于再生段公务联络线，可提供一个6 4 k b i t s 通路。 使用者通路f 1 ，为网络运营者提供一个6 4 k b i t s 通路，为特殊维 护目的提供临时的数据话音通道。 数据通信通路d 1 ，d 2 ，d 3 ，用于再生段传送再生器的运行、维护 和管理信息，可提供速率达1 9 2 k b i t s 的通道。 武汉理工大学硕士学位论文 为与传输媒质有关的特征字节，为国内使用保留字节，为不 扰码字节，所有末标记字节待将来国际标准确定。 2 ) 复用段开销 复用段误码监视b 2 ，用于复用段误码监视，原规定使用3 个b 2 共2 4 比特作奇偶校验，即b i p 一2 4 。于1 9 9 6 年i t u tg 8 2 6 建议改为 b i p 一1 ，即用3 个b 2 字节的每1 比特( 共2 4 比特) 各支持1 个块( 共 2 4 块) 。产生方法使对前一个s t m n 帧中除再生段开销以外的所有比特 作b i p 运算，将其结果置于当前s t m n 帧扰码前的b 2 字节处。 数据通信通路d 4 d 1 2 ，用于复用段传送运行、维护和管理信息， 可提供5 7 6 k b i t s 的通道。 公务通信e 2 ，用于复用段公务联络线，可提供速率为6 4 k b i t s 。 自动保护倒换( a p s ) 通路k 1 ，k 2 ( b l - - b 5 ) ，用于复用段保护倒换 信令，各比特的安排和面向比特的协议在g 7 8 3 建议的附录a 中规定。 k l 的l 4 b i t 指示倒换请求的原因，5 8 b i t 指示提出倒换请求的工作 系统序号，k 2 的l 5 b i t 指示复用段接收设备用系统倒换开关所桥接到 的工作系统序号。 复用段远端缺陷指示( m s r d i ) ：k 2 ( b 6 b 8 ) ，用于向复用段发 送端回送接收端状态指示信号，告诉发送端，接收端检测到上游段故障或 收到复用段告警指示信号( m s h i s ) 。当k 2 ( b 6 b 8 ) = 1 1 0 ，表示m s r d i ， 其它状态预留将来使用 同步状态s 1 ( b 5 b 8 ) ，用于传送同步状态信息，具体代码本文不 必详述。 复用段远端差错指示( m s r e i ) ：m 1 ，用于将复用段远端检测到的 差错信息往回传送，远端差错信息由检测b i p 一2 4 n ( b 2 ) 来获得。 2 2s d h 网的误码检测 i t u t 关于s d h 网络误码指标的建议主要由g 8 2 1 运行在低于基群比特 率并构成i s d n 之一部分的国际数字连接的误码性能、g 8 2 6 基群及更高速 率国际固定比特率数字通道的误码性能参数和指标组成。这两个建议都不依 赖于传输媒质和传输技术，从这个意义上讲，对p d h 和s d h 的误码性能要求是 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 一致的。然而技术发展总会影响有关误码的技术标准，所以新制定的g 8 2 6 建 议更多的注意了s d h 传输网的特点。误码指标和误码检测的实现方法相联系， 6 8 2 1 以比特差错( 误码) 事件为基础的规范和g 8 2 6 以块差错( 误块) 事 件为基础的规范不完全一致，目前尚有一些问题需要协调。为了让新标准 稳定下来，i t u t 1 3 研究组决定把这些问题搁置，等有了更多的实践经验再去 解决。我国的光同步传输网技术体制和同步数字体系( s d h ) 光缆线路 系统进网要求都有关于误码指标的规定。前者解决了国际建议在我国s d h 网 上应用的基本问题，包括我国国内标准最长假设参考数字通道( h r p ) 长度为 6 9 0 0 k i n ，指标细分配的策略，各种假设参考数字段( h r d s ) 的误码性能指标等。 后者进一步明确了误码性能指标应用的一些原则，提出实际系统设计和工程验 收应比网络性能指标严化至少1 0 倍“。 2 2 1 误码概念 误码是指经接收、判决、再生后，数