现代通信网络实验(传输).ppt

传输基本知识 一 传输概述 通信系统结构 传输网分层结构 传送网功能 通信基础网又可称为传送网 通信基础网是一个以光纤 微波接力和卫星传输为主的传输网络 在传送网基础上 根据业务节点设备类型的不同 可以构建成不同类型的业务网 通信基础网结构 通信基础网结构 通信基础网结构 电信网的宏观构成 电信网的组成 水平的观点 电信网的组成 垂直的观点 传送网络发展趋势 传送网络发展趋势 从点到点固定通信链路的系统概念发展到独立联网运用的网络概念 从交换的从属地位发展为独立的网络 逐渐从业务依赖的规划设计发展到业务独立的最大透明的传送平台 从固定的物理连接传输网发展到灵活的半固定的逻辑连接通道网 传输网与传送网 传送网 G 805定义 在不同地点之间传递用户信息的网络的功能资源 即逻辑功能的集合 传输网 在不同地点之间传递用户信息的网络的物理资源 即基础物理实体的集合 传输网与传送网 传输是从信息信号通过具体物理媒质传输的物理过程来描述 因而传输网通常指由设备组成的实际网络 传送是从信息传递的功能角度来描述 因而传送网指逻辑功能意义上的网络 即网络逻辑功能的集合 在不会发生误解的情况下两者可通用 传输的基本任务 传送网是基础网 传送网随业务发展而发展 传送网是网络建设的先行者 传送网 未来信息高速公路的传输平台 传输的发展趋势 模拟 FDM 数字 TDM 电通信 光通信 有线 无线结合 有线 光纤 为主 PDH SDH DWDM 全光网PDH PlesiochronousDigitalHierarchySDH SynchronousDigitalHierarchyDWDM DenseWavelengthDivisionMultiplexing 数字系列 异步数字系列PDH 电话网用于任意两部电话设备之间交换传递模拟话音 模拟传输线路1937年 FDM模拟频分复用技术 同轴电缆造价高 主要用于长途干线 数字系列 异步数字系列PDH 数字传输线路TDM时分复用技术 使传输容量提高几十倍 1 将每路模拟话路进行PCM脉冲编码调制 形成64Kb s数字信号 2 为提高容量 用时间复用的方法 每个64Kb s信道又以字节为单位进行交错复接 欧洲2M PCM30 3230 64Kb s话路 2 信息控制信道北美1 5M PCM2424 64Kb s话路 1bit 数字系列 异步数字系列PDH 数字系列的产生局间交换机实现2M高速传输 1 几千个2M并行传输 每个信道采用一对双纽线 2 将若干个2M信道复用成高速信道 即高次群复用 形成一套完整的数字比特复接系列 显然后者造价低 通信质量和可靠性得到提高 数字系列 异步数字系列PDH 复接及其实现方法1 复接概念 复用 将并行多路信息支路按一定的规律进行串并变换 得到一个串行高速信息流 2 分接概念 分用 解复用 3 实现方法采用异步复接建立同步网络4 结果 三种异步复接体制及其数字系列 速率系列 复用路数 数字系列 异步数字系列PDH 数字系列 异步数字系列PDH 数字系列 异步数字系列PDH 欧洲体制复用原则 1 以字节为单位 8bit 进行30个支路信息同步交错复接 2 二次群以上的高次群是以比特为单位进行4个支路信息的异步比特交错复接 数字系列 异步数字系列PDH 基群信号可依次复用成二次群信号 三次群信号 四次群信号 各次群信号均有国际统一标准 PDH各次群信号速率 接口及容量 数字系列 异步数字系列PDH 数字系列 异步数字系列PDH 欧洲体制 2M体系 E1 2048Kbit sE2 4 E18448Kbit sE3 4 E234368Kbit sE4 4 E3139264Kbit s欧洲 2M 8M 34M 140M 北美体制 1 5M体系 北美 1 5M 6 3M 45M日本 1 5M 6 3M 32M 100M 光联网 OTN 的定义 由一系列光网元经光纤链路互联而成 能按照G 872的要求提供有关客户层信号的传送 复用 选路 管理 监控和生存性功能的网络称为光传送网 所谓光传送联网指光通路层 OCh 的联网 二 SDH基础知识 1 SDH的起源 特点及市场需求 PDH已不能满足现代通信的要求 只有地区性的数字信号速率和帧结构 不存在世界性的标准 没有世界性的标准光接口规范 导致各个厂商自行开发专用光接口而互不兼容 采用逐级复用 解复用 上下业务设备复杂 费用高 数字交叉连接功能的实现比较困难 网管通信通道带宽不足 难以建立集中式传输网管 传输网网络拓扑缺乏灵活性 通信需求向多样化 宽带化迅速发展 准同步已不能满足现代通信的要求 准同步数字系列 PDH PDH中分插支路信号的过程 SDH的优点 SDH统一了世界上的三种数字体系 具有标准的光接口 同步复用 上 下支路方便 用于网络运行 管理 维护的开销丰富 组网灵活 网络具有自愈性 完全兼容PDH 兼顾未来的发展 PDH与SDH光纤传输系统比较 SDH中分插支路信号的过程 为什么要用SDH SDH形成的必然性与必要性 问题一 多年来一直沿用至今的PDH数字传输网已相当庞大 为什么还要改用SDH的设备 未来的网络和应用要求考虑 未来网络的功能 强大的网络管理 自愈 重组和恢复 兼容性 经济性 适应性 可升级性等方面的要求 现有的PDH准同步传输网能否胜任未来的重任 为什么要用SDH PDH的特点 由PCM发展而来 主要为话音设计不具备带宽及信息的多样化服务能力 点对点的连接 缺乏网络拓扑的灵活性 逐级复用 分用 上下电路困难 设备复杂而不灵活 网管能力差 PDH系统实际上是先有设备后有国际国际标准 即成事实的两大体系三种标准造成不同设备之间的接口困难 PDH体制只定义了标准的电接口无标准的光接口 使得PDH光传输系统的兼容性差 为什么要用SDH SDH的出现 80年代初期 为解决标准光接口问题 美国AT T贝尔实验室提出同步光网络SONET 1988年原CCITT采纳这概念 后来形成了同步数字体系SDH 为克服PDH的缺陷 SDH是先有目标再有规范 然后研制设备 这个过程与PDH相反 这就可能最大限度地以最理想的方式来定义符合未来通信网要求的系统和设备 为什么要用SDH SDH的主要特点体现了以上要求 具有一套全球通用的光接口标准 不同厂家的设备之间具有高度兼容性 各级信号速率精确地符合N 155 520Mbit s的关系 具有丰富的辅助 开销 通路可供网络管理使用 并有标准化的电信管理网 为什么要用SDH 采用同步复用 一步复用 使复用 分用过程十分简单 且在任何复用等级 速率 上的字节具有可见性 上 下电路简单 便于交叉连接 易于向更高级的速率增长 具有自愈功能 具有高度的灵活性 具体反映在网络结构 上 下电路 业务 带宽管理与现有PDH的兼容性及对未来发展适应能力等方面 SDH与PDH的比较 在网络的带宽 网络的灵活性 网络的可靠性 网络带宽与资源的可管理性等方面 SDH网比传统的PDH网有了很大的提高 SDH在服务质量 传送容量 经济效益 建设速度等方面及时满足并促进了通信业务的不断增长 SDH提供良好的发展环境 SDH的发展背景 SDH的标准化历程 1984年 美国国家标准协会 ANSI 委托T1电信标准委员会为未来的宽带通信所用的光标准进行调研 1985年三个里程碑的事件 贝尔通信研究所发表 标准化的纤维光传输系统 一种同步光网观点 T1开始这种标准化工作 1985年8月T1批准了该标准化工作的建议 1986年原CCITT表示对SONET感兴趣 SDH的发展背景 1987年和1988年的CCITT会议产生了使北美标准SONET和CCITT国际标准SDH相协调的规范 1988年4月全球统一的SDH SONET标准建立 即以9行帧为基础的国际标准 SONET成为SDH的一个子集 1988年2月原CCITT决定选用9行 270列的帧结构 并在同年7月通过的原CCITTG 707 G 708 G 709建议中正式确立 从此 以9行 270列帧结构 速率为155 520Mbit s的STM 1信号为基础的SDH体系就正式形成 SDH的发展背景 SDH的标准涉及 比特率 网络节点接口 复用结构 复用设备 网络管理 线路系统 光接口 SDH信息模型 网络结构 抖动性能 误码性能 网络保护等 结论 综上所述 可以预计SDH将随着网络的发展而不断地发展 它将进一步向用户延伸 为终端用户提供宽带服务 在迎接ATM CATV 多媒体 Internet 全光网络带来的机会和提出的挑战中 将得到更加广泛的应用 2 SDH基本概念 SDH的基本概念 同步数字体系SDHSynchronousDigitalHierarchy表示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负荷 SDH的基本概念 SDH是一套数字传送结构 通过物理传输网络传送经适配的业务信息 净负荷 被设计成多用途 允许传送各种类型的信号 包括G 702规定的PDH信号在内 SDH的基本概念 一种具有标准光接口的高速光纤系统 一种同步复用设备 一种由基本网元组成 可进行同步信息传输 复用 分插和交叉连接的传送网 SDH的基本概念 同步数字体系所包含的内容 一套新的国际标准 一个组网原则 一种复用方法 SDH提供了一个在国际上得到支持的框架 从而在此框架基础上就可以发展并建成一种灵活 可靠以及能进行遥控管理的世界通信传输网 SDH传输网非常容易地扩展 并且非常适于新的电信业务的开发 SDH的基本概念 SDH标准使不同厂家生产的设备之间进行互通成为可能 这正是网络建设者长期以来一直期望的 对于用户和通信运营商来说 SDH标准可以保证未来的信息技术的发展将会是有条不紊的 完全不必要担心出现不兼容性或网络的过时问题 SDH的基本概念 网络节点接口NNI NetworkNodeInterfaceNNI表示网络节点 实现终结 复用 交叉连接和交换功能 之间的接口 SDH的基本概念 SM 同步复用设备DXC 数字交叉连接设备TR 支路EA 外部接入设备 3 SDH的速率及帧结构 SDH的速率等级 同步传送模块STM SynchronousTransportModuleSTM是一种信息结构 它由信息净负荷 段开销 SOH 和AU指针构成 组织成一种信息结构 重复周期为125 s 这种信息适宜在所选择的媒质上以与网络同步的速率串行传输 基本模块STM 1信号的速率为155520Kbit s 更高阶的STM N模块信号由N个STM 1信号按同步复用方式形成 SDH的速率等级 SDH具有一套标准化的信息结构等级 称为同步传送模块STM 1 STM 4和STM 16 并具有页 块 状帧结构 STM SynchronousTransportModule STM N帧结构 STM N帧结构由三部分组成 信息净负荷 Payload 含POH 管理单元指针 AUPTR 段开销 SOH RSOH和MSOH 开销的分类 段开销 SOH 分为再生段开销 RSOH 和复用段开销 MSOH 是为了保证信息正常 灵活 有效地传送所必须附加的字节 主要用于网络的运行 管理 维护和配置 OAM P 信息净负荷 STM N 指的是SDH帧结构中用于承载各种业务信息的部分管理单元指针 AUPTR 是一组特定的编码 主要用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM N帧内的准确位置 以便接收时能正确分离净负荷通道开销 POH 分为低阶通道开销 LPOH 和高阶通道开销 HPOH 用于通道性能监视 管理和控制 开销的分类 STM N帧结构 净负荷 Payload 净负荷表示网络节点接口的比特流中可用于电信业务的部分 信令应包括在净负荷中 指针 PTR Pointer 一种指示符 其值定义为虚容器相对于支持它的传送实体的帧参考点的帧偏移 STM N帧结构 段开销 SOH SectionOverhead 指网络节点接口数据流中扣除信息净负荷和管理单元指针之后的部分 包含帧定位及运行 管理和维护等信息 SDH复用段 SDHMultiplexerSection SDH复用段由两个相邻复用终端及其间的传输媒质和相关设备 包括再生器 组成 STM N帧结构 STM 1帧由9行 270列共2430个字节组成 传送时按由左到右 由上至下的顺序进行 直到整个帧传送完毕 每秒传送8000帧 因此其传输速率为 270 9 8 8000 155 520Mbit s STM 1段开销字节安排 4 SDH的同步复用映射结构 SDHG 709复用映射结构 欧洲电信标准协会复用映射结构 欧洲电信标准协会采用的复用映射结构是G 709建议的一部分 即高阶虚容器中没有VC 3 我国选用的是欧洲复用映射结构 映射复用的过程 映射复用的过程 容器 C 是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构 主要完成PDH信号和虚容器 VC 之间的适配功能 如码速调整 虚容器 VC 用来支持SDH通道层连接的信息结构 它是SDH通道的信息终端 由安排在重复周期为125us或500us的块状帧结构中的信息净负荷 容器的输出 和POH组成支路单元 TU 一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能信息结构支路单元组 TUG 管理单元 AU 一种提供高阶通道层和复用段之间适配功能信息结构管理单元组 AUG 同步传送模块 STM N 映射复用的过程 VC12 VC2 VC 是SDH中最重要的一种信息结构 可在通道中任一点取出或插入 进行同步复用或交叉连接处理 方便灵活 SOH VC3 映射 一种在SDH网络边界处把支路信号适配装入相应虚容器的过程定位 一种当支路单元适配到支持层的帧结构时帧偏移信息随之转移的过程复用 一种将多个低阶通道层信号适配进高阶通道或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程 映射复用的过程 两个复用映射的典型示例 STM N信号容量 网络分层和分割的概念 SDH传送网的分层模型 ITU SDH传送网网络结构 5 SDH的网元类型 网元类型 1 TM TerminalMultiplexer2 ADM AddDropMultiplexer3 REG Regenerator4 DXC DigitalCrossConnect5 NMS NetworkManageSystem 网元类型 TM终端复用器 TM终端复用器 TM终端复用器 终端复用器将终结所有通过它的信号 而没有直通的信号 TM的系统构成只需一块光板 1 OL 和一块交叉板 1 CS 加上相应的支路板即可完成配置 如果再加上一块光板 3 OL 即可实现线路1 1保护 TM终端复用器 低速支路信号 TM STM N 发送接收单元 低速支路信号 STM N高速光信号 STM N高速信号 用符号表示 同步复用 解复用 ADM分插复用器 ADM分插复用器 ADM分插复用器 分插复用器既可以上下支路 也可以直通支路 直通支路无损伤穿透 上下支路接口符合各种接口规范 ADM收端终结SOH 发端重新起始SOH ADM至少需要两块光板 1 OL 2 OL 一块交叉板1 CS 再加上相应的支路板即可完成配置 如果再加上3 OL和4 OL还可实现线路保护功能 ADM分插复用器 REG再生中继器 REG再生中继器 REG再生中继器 再生中继器恢复时钟和信号 收端终结RSOH 发端重新起始RSOH REG的构成最为简单 只需OL板即可完成配置 与复用器不同的是TM ADM中每一OL板的收发对着同一方向 而REG中的每一OL板的收发对着不同的方向 如果再加上3 OL和4 OL还可实现线路保护功能 传输网络中的段与通道 传输网的三个层面 段 复用段 MS 再生段 RS 通道 Path 传输网络中的段与通道 复用段 MS 复用段终端 TM ADM DXC等 之间的端到端信息传递 功能 由复用段终端提供 主要功能有MSOH的产生与终结 通道的同步与复用等 传输网络中的段与通道 再生段 MS 再生器与再生器 终端器 复用段终端之间的信息传递 功能 再生器终端 REG TM ADM DXC等 用以完成再生段功能 如 RSOH的产生与终结 帧定位 扰码等 传输网络中的段与通道 通道 Path 由一个或多个段组成 为电路提供透明的传输通道 通道终端主要完成对净荷的复接与分接以及通道开销POH的终结与产生 也是电容器的结合点和分接点 传输网络中的段与通道 SDXC数字交叉连接设备 SDXC数字交叉连接设备 用符号表示 VC12 1 VC12 63 VC12 1 VC12 63 VC12 1 VC12 63 VC12 1 VC12 63 STM 1 STM 1 2Mb s 2Mb s 2Mb s 2Mb s DXC4 1设备 交叉连接相当于自动数字配线架半永久连接 集中网管具有复用 解复用功能作为PDH与SDH的网关使用分离本地业务和非本地业务 SDH带宽管理和时隙配置 SDH带宽管理和时隙配置 SDH带宽管理和时隙配置 SDH带宽管理和时隙配置 SDH网管的基本概念 SDH网管的基本概念 SDH管理网应纳入电信管理网 TMN 的管理范围内 因此SDH管理网 SMN 属于TMN的一个子集 负责管理SMN的网元 NE 同时SDH管理网又能细分成一系列SDH管理子网 SMS SDH的网络管理可以划分为5层 从上到下有网元层 NEL 网元管理层 EML 网络管理层 NML 业务管理层 SML 和商务管理层 BML 其分层结构图如图 仅列出下3层 SDH网管的基本概念 SDH网管的基本概念 网元层 网元层是基本管理层 它本身具有一定的管理功能 对待定的管理区域 网元管理器设置在一个网元中会带来很大的灵活性 网元的基本功能应包含单个的配置 故障 性能等管理功能 在某些情况下可实现分布管理 此时单个网元具有很强大的管理功能 使响应速度替大大提高 又能为保护的目的使通路恢复 SDH网管的基本概念 网元管理层 网元管理层应提供诸如配置管理 故障管理 性能管理 安全管理和计费管理等功能 还提供一些附加的管理软件包 以支持财政 资源及维护分折功能 SDH网管的基本概念 网络管理层 网络管理层负责对所辖区域进行监视和控制 应具备TMN所要求的主要管理应用功能 并能对多数不同厂家的单元管理器进行协调和通信 SDH网管的基本概念 业务管理层 负责处理合同事项 在提供和中止服务 计费 业务质量 故障报告方面提供与用户基本的联系点 并与网络管理层 商务管理层及业务提供者进行交互式联络 另外还保持所统计的数据 SDH网管的基本概念 6 SDH的组网方式 SDH网络拓扑结构 SDH的组网方式基本类型 1 链型组网 点对点组网 2 星型组网3 树型组网4 环型组网5 网孔型组网 SDH的组网方式应用 点对点 T型及链路应用 环网应用 环网链路混合应用 两环间交叉连接应用 全方位组网应用 7 SDH的保护方式 网络生存性的重要意义 现代社会对通信的依赖性越来越大通信中断1小时可以使保险公司损失2万美元 使航空公司损失250万美元 使投资银行损失600万美元如果通信中断2天则足以使银行倒闭 可见通信网络的生存性已成为至关紧要的设计考虑 也成为市场开放环境下网络运营者或业务提供者之间的重要竞争焦点 新技术的引入加剧了网络故障的危害性和影响面 业务恢复时间需要 网络保护与恢复的区别 保护 适用线形或环形拓扑在网元内以分布形式实施的保护机制 以缺陷作触发 无须外部网管系统介入保护时间短 100ms内 需较大备用容量 不能应付节点失效和多点失效故障 恢复 主要适用网状拓朴集中控制方式 需要外部网管系统介入 时间较慢 恢复响应不确知恢复机制以告警作触发 导致检测时间达数秒量级业务恢复时间可能长达数秒至分钟量级 保护方式 业务量分布 通道1 1保护 通道1 1保护 通道1 1保护是以通道为基础的 倒换与否按分出的每一通道信号质量的优劣而定 通道1 1保护使用 并发优收 原则 插入时 通道业务信号同时馈入工作通路和保护通路 分出时 同时收到工作通路和保护通路两个通道信号 按其信号的优劣来选择一路作为分路信号 通常利用简单的通道PATH AIS信号作为倒换依据 而不需APS协议 倒换时间不超过50ms 复用段1 1保护 复用段1 1保护 复用段保护是以复用段为基础的 倒换与否按每两站间的复用段信号质量的优劣而定 当复用段出故障时 整个站间的业务信号都转到保护通路 从