SDH技术在接入网中应用.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 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2 1 1接入网的发展2 1 2SDH 技术在接入网的引入2 1 3研究 SDH 技术在接入网中应用的重要意义4 2SDH 相关的标准及应用相关的标准及应用5 2 1我国技术体制中 SDH 基本复用结构5 2 2接口功能的简化5 2 3网络性能6 2 4设备类型6 2 5SDH 传送网结构7 2 6SDH 传送网的保护和恢复8 2 6 1SDH 传送网的保护和恢复概念8 2 6 2网络的自愈8 2 7关于 SDH 子速率的标准化进程9 2 7 1有关 SDH 子速率的概念9 2 7 2有关 SDH 子速率的标准讨论10 3SDH 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12 3 1接口和协议12 3 1 1开销的处理12 3 1 2子速率设备的开发12 3 2设备处理业务的能力12 3 3组网能力14 3 4网管能力15 3 5网络的保护方式15 3 6网络的扩容和演变能力16 3 7传输和接入更加融合的趋势17 4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19 4 1积极在接入网中引入 SDH 传输技术19 4 2SDH 的应用应适应接入网环境特点20 4 3网络结构的考虑21 4 3 1城市接入网21 4 3 2农村接入网23 4 3 3自愈网的应用24 4 4接入网同步问题的解决25 SDH 技术在接入网中的应用研究 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 1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 2 SDHSDH 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 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 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 TU 12 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 4 STM 1 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 用 SDH 组网的一部分技术 在 SDH 和 PDH 的国标或 ITU T 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 B ISDN 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 B ISDN 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 ITU T 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 STM N 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 2 2SDHSDH 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 ITU T 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 STM N 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 34368Kb s 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 ITU T 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 44736Kb s 映射接口 用于图象业务传送 MPEG 信号的 VC 2 mc 映射接口 开放国际租用业务的 1544Kb s 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 N AU G AU 4VC 4 TU G 3 TU G 2 TU 12VC 12 C 12 C 4 x3 x7 x3 x1 xN 指针处理 复用 定位校准 映射 TU 3VC 3C 3 x1 139284kb s 34368kb s 2048kb s 注 在干线采用34368Kb s时应经上级主管部门批准 STM N AU G AU 4VC 4 TU G 3 TU G 2 C 4 x3 x7 x3 x1 xN 指针处理 复用 定位校准 映射 TU 3VC 3C 3 x1 139284kb s 44736kb s 34368kb s TU 12VC 12 C 12 2048kb s TU 2VC 2 VC 11C 11 1544kb s 注 在干线采用34368Kb s时应经上级主管部门批准 供VC 2级联用 选项 SDH 技术在接入网中的应用研究 在接入网中 主要应用 STM 1 155520Kb s 和 STM 4 622080Kb s 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 Z0 C1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 D1 D3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 MS AIS 选用不用 K2 MS RDI 需要需要 D4 D12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 6500 Km 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 STM 1 4 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 6500Km 150Km150Km 50Km50Km 用户 用户 SDH 技术在接入网中的应用研究 对于终端复用器 TM 群路侧则为 STM N 光接口 设备的支路侧为 G 703 接口 对于 STM 4 系列 还应具备 STM 1 光接口 电接口 并且 PDH 四次群接口和 STM 1 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 STM N 信号内任何支路信号的 能力 群路侧则为 STM N 光接口 设备的支路侧为 X 个 G 703 接口和 Y 个 STM 1 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 STM 1 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 VC 12 上述 X Y 值根据需要来确定 STM 4 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 VC 12 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 5 SDHSDH 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 3 SDH 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 STM 4 STM 16 的自愈环 主要是复用段倒换环方式 在部分业务量足够 DXC4 4DXC4 4 DXC4 4DXC4 4 DXC4 1 DXC4 1ADM DXC4 1ADM DXC4 1 ADM DXC4 1 ADMADM ADMADM DXC4 1 DXC4 1 ADMADMADMTM ADMADMTMTM STM 16 64 STM 4 16 STM 1 4 16 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 大的地方在环间采用 DXC4 1 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 STM 1 STM 4 个别地区有可能会用到 STM 16 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 155Mb s 或 622Mb s 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 2Mb s 34Mb s 140Mb s 155Mb s 2B D 或 30B D 接口 基带 数据以及城域网接口 IEEE802 D 等 2 62 6 SDHSDH 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 1 1 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 1 1 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 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 STM 1 速率 为 155 520Kb s 相应的光接口线路信号只是 STM 1 信号经扰码后的电 光转换 结果 因而速率不变 更高阶的 STM N 模块由 N 个 STM 1 按同步复用方式产生 目前 ITU T 建议已确定的 N 值仅有 1 4 16 相应地对应了 SONET 标准的 STS 3 STS 12 STS 48 SONET 所允许的速率等级很多 其基本模块信号 STS 1 的速率为 51840 Kb s 相应的线路速率也是同一数值 有时也把 STS 1 的速率视为 STM 0 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 155 520Kb s 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 STM 1 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 STM 1 的子速率 51840Kb s 同时在附录 A 中给出了所推荐的 51840Kb s 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 STS 1 正好对应于 51840Kb s 所以在应用过程中 为了方便起见 人们逐渐把 51840Kb s 这一速率称为 STM 0 在 G 861 建议中也有 STM 0 的提法 由此 STM 0 基本上已成为一种 SDH 的 NNI 但是 在应用中还需要比 51840Kb s 更低的接口速率 ITU T 网络总体 SDH 技术在接入网中的应用研究 研究组 SG13 在 1998 年 11 月召开的 1997 2000 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 Sub STM 1 改为 Sub STM 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 ITU T 传送网系统和设备研究组 SG15 接着也讨论了有关 STM 0 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 STM 0 及其子速率 s STM 的复用路径和帧 结构 有关 STM 0 及其子速率的复用路径如图 2 4 a b 所示 STM 0 是 由 AU 3 构成的 对于不采用 AU 3 复用路径的国家 可以直接将 VC 3 组成 STM 0 的帧结构 对于 STM 0 子速率的复用路径 我国只能从 VC 12 复用 图 2 4 STM 0 的复用路径 当 STM 0 子速率接口具体所指为 sSTM 2n 接口时 是包含 1 个或多个 TUG 2 的 SDH 接口 包括净荷 通道开销和指针 每帧每个 TUG 2 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 n 1 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 7488Kb s 当 n 2 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 14400Kb s 当 n 4 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 28224Kb s s STM 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 s STM 或 TU 帧的可靠 传送 s STM 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 Inverse multiplexing for a STM 0 及其子速率复用路径 STM N AU G AU 4VC 4 TU G 3 TU G 2 C 4 x3 x7 x3 x1 xN 指针处理 复用 定位校准 映射 TU 3VC 3 x1 139284kb s TU 12VC 12 C 12 2048kb s TU 2VC 2 VC 11C 11 1544kb s 注 ITU R REC F 750定义 非NNI k 1 2 4 8 16 n 1 2 4 NNI STM 0 AU G AU 3VC 4 C 3 x1 44736kb s 34368kb s RR E1 x7 TU 3 C 2 6312kb s RR STM x3 TU G 2n TU G 2n x4 x1 s STM 2n s STM 1k VC 12C 12 2048kb s TU G 2 s STM 2n s STM 1k n 1 2 4 k 1 2 4 8 16 x3 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 ATM AF specification 版本 1 0 AF PHY 0086 000 1997 7 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 51840Kb s 容差 4 6 10 6的 51840 Kb s STM 1 的 1 3 速率 的支路进入 STM N 将它携带的净荷装入 STM N 帧 也可以此速率的干线组成接入网 将 接入网净荷或 34Mb s 2Mb s 等装入 51840Kb s 已纳入 ITU T G 707 的附件 2 7488 Kb s 容差 4 6 10 6的 7488 Kb s 构成 51Mb s 155 Mb s 622 Mb s 等的支 路 可以将接入网净荷或 2 Mb s 等装入 7488Kb s 携带的净荷装入 STM N 的 支路进入 STM N 将它携带的净荷装入 STM N 帧 也可以此速率的干线组成接 入网 将接入网净荷或 34Mb s 2Mb s 等装入 对于速率 7488Kb s ITU T 已在讨论当中 3 25Mb s ATM 论坛提出的 25 Mb s 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 ITU T 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 3 3SDHSDH 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 ITU T 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 ADM 155C Synchronous Access Multiplexer 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 IUT T 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 ZXA10 S1 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 STM 1 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 STM 1 子速率的传输系统 VC TS 扩展器 其光通道 为 34Mb s 每个光通路支持 8 个或 14 个 VC 12 VC TS 包括两个模块 VC 接入 模块 VC AM 插入 GPT 现有同步复用器内 VC TS 远端模块 VC TM 可以 集成到 GPT 接入复用器 C MUX2 上 或者单独放置来提供 2Mb s VC TS 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 1 V5 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 T SGXIII 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 2Mb s 接口数目都比 较大 例如每支路板可到 21 或 16 个 2Mb s 而接入网往往在一个点上下的 2Mb s 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 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 SBS155 622A 设备 支路单元板类型既有 16 2Mb s 支路单元板 32 2Mb s 支路单元板 又 包括 4 2Mb s 支路单元板 8 2Mb s 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 VC TS 每个光通路可支持 8 个 2Mb s 为提高通道利用率 我国 SDH 传输体制已增加了 45Mb s 接口 许多厂家 已注意到中国市场的这个趋势 同时提供 34Mb s 及 45Mb s 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 2Mb s 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 2Mb s 中的 64kb s 通道 疏导功能最 典型的例子是不同特性的 64kb s 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 2Mb s 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 64kb s 进行疏导和集中若通过外接数字交叉连接设备 DXC1 0 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 64kb s 通道的内置数字交叉功能 例如 GPT 公司的 P SWITCH 只需要在 ADM 支路卡的位置插入 P SWITCH 卡 就能完成 64kb s 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 SDH 2M 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 3 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 SBS155 622A 一个设 备可配置 1 6 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 STM 1 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 LE OLT ONU a 点到点应用 LE OLT ONUONUONU b 链形网应用 OLTONUONU ONUONU ONUONU ONUONU ONUONU ONUONU c 星形网应用 OLT ONU ONU ONU ONU ONU ONU d 环形网应用 OLT ONUONU ONUONUONUONU ONU ONU ONU ONUONUONU e 树形网应用 SDH 技术在接入网中的应用研究 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 PCF OSF 传送功能 运行系统功能实体 TF OSF 接入网网络管理层 运行功能实体 AN N OSF TF OSF 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 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 DXC4 4 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 155Mb s 环 业务量特别大时也可考 虑 622Mb s 环 复用段保护一般是针对高阶通道 VC 4 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 ADM 155C 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 ZXA10 S1 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 1 1 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