毕业论文(设计)-浅析SDH传输网网络优化设计方案.doc

四川邮电职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 题 目 浅析 SDH 传输网网络优化设计方案 班 级 光纤 1 班 姓 名 学 号 指导教师 时间 2012 年 5 月 四川邮电职业技术学院四川邮电职业技术学院 毕毕 业业 设设 计 论文 任计 论文 任 务务 书书 班级光纤 1 班姓名 学 号 设计 或论文 题 目 浅析 SDH 传输网网络优化设计方案 指导教师姓名 指导教师 专业技术职称 助讲 设计根据 内容 技术要求 主要设计方法 或步骤 1 主要内容 将 xx 换成具体的网络名称 如 GSM CDMA2000 WCDMA 本地网等在分析某网络 的特点 网络架构的基础上 根据实际需求给出优化的方案 要求结合某一具体工程案例 给出优化方法 实施过程 优化效果等 2 要求注意资料 数据的真实性 完整性 科学性以及论文的严密 逻辑和深度性 3 主要计划和步骤安排 1 建议写作提纲 题目 浅析 SDH 传输网网络优化设计方案 第一章 SDH 传输网的概述 第二章 SDH 传输网网络优化流程 第三章 SDH 传输网网络优化主要问题 第四章 本地的 SDH 传输网网络优化案例 第五章 总结 2 时间安排 3 月 17 日前完成选题及对资料的收集和整理 1 4 月 10 日前完成提纲和初稿 2 4 月 15 日前对初稿进行修改完善 3 4 月 20 日前补充完善资料 调整改善内容 完成修改稿 4 5 月 10 日前完成定稿 5 主要参考文献 资料 1 韦乐平 SDH 自愈环结构分析与比较 J 电信科学 13 19 1996 2 韦乐平 英灏 SDH 及其新应用 M 人民邮电出版社 2001 3 李秉均 SDH 自愈环保护方式的选择 J 现代有线传输 19 24 1999 4 吴凤修 SDH 技术与设备 人民邮电出版社 5 钱秀琴 浅谈 SDH 的保护倒换 J 电信技术 68 7 2003 要求完成时间2012 年 5 月 注 本表由指导教师填写一式四份 一份指导教师存 一份交学生 提交论文时附在 前面 一份交系部 一份交教务处 浅析 SDH 传输网网络优化设计方案 内容摘要 SDH 传输网网络优化是一项长期的持续的工作 需要不断的探索和积累经验 与网络规 划和设工程密不可分的 在网络规划和建设时要进行充分的数据采集 分析 调研 结合网络优化 思想来进行网络规划 才能建立一个高效 优质 增值的传输网 所以网络优化也是提高网络质量 的最好方法 关键词 传输网网络优化 网络规划和改造 工程建设 分析 网络质量 目目 录录 第一章第一章 SDHSDH 的概述的概述 5 第一节 SDH 传输体制的产生 5 第二节 什么是 SDH 传输网 5 第三节 SDH 传输网的特点 6 第四节 目前传输网的特点 8 第二章第二章 SDHSDH 传输网网络优化流程传输网网络优化流程 10 第一节 本地网网络优化流程 10 第二节 什么是网络优化 10 第三节 传输优化的原因 10 第四节 传输网络优化的原则 11 第五节 传输网络优化的目的 12 第六节 光传输网络评估与优化的三个特点 12 第三章第三章 SDHSDH 传输网网络优化主要问题传输网网络优化主要问题 17 第一节 网络结构的选择 17 第二节 设备的选择 18 第三节 传输网现在存在的问题 19 第四节 SDH 的保护方式 20 第五节 设备的安装和电源 23 第四章第四章 本地的本地的 SDHSDH 传输网的网络优化案例传输网的网络优化案例 25 第一节 西安地区通信 SDH 光传输网络现状 25 第二节 网络性能分析 26 第三节 网络优化改造 27 第四节 优化后的效果分析 29 第五章第五章 总结总结 31 致致 谢谢 32 第一章SDH 传输网的概述 第一节SDH 传输体制的产生 SDH 是同步数字体系 Synchronous Digital Hierarchy 的缩写 根据 ITU T 的建议定义 它为不同速度的数字信号的传输提供相应等级的信息结构 包括覆用方法和映射方法 以及相关的同步方法组成的一个技术体制 SDH 是一种新的数字传输体制 它将称为电信传输体制的一次革命 我们可将信息高速公路同目前交通上用的高速公路做一个类比 公路将 是 SDH 传输系统 主要采用光纤作为传输媒介 还可采用微波及卫星来传输 SDH 信号 立交桥将是大型 ATM 交换机 SDH 系列中的上下话量复用器 ADM 就 是一些小的立交桥或叉路口 而在 SDH 高速公路 上跑的 车 就将是各 种电信业务 语音 图像 数据等 第二节什么是 SDH 传输网 SDH 不仅适合于点对点传输 而且适合于多点之间的网络传输 图 5 1 示出 SDH 传输网的拓扑结构 它由 SDH 终接设备 或称 SDH 终端复用器 TM 分插复用设 备 ADM 数字交叉连接设备 DXC 等网络单元以及连接它们的 光纤 物理链路构成 SDH 终端的主要功能是复接 分接和提供业务适配 例如将多路 E1 信号复接成 STM1 信号及完成其逆过程 或者实现与非 SDH 网络业务的适配 ADM 是一种特殊的复用 器 它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分 一部分直接转发 另一 部分卸下给本地用户 然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成 输出 DXC 类似于交换机 它一般有多个输入和多个输出 通过适当配置可提供不 同的端到端连接 上述 TM ADM 和 DXC 的功能框图分别如图 a b c 所示 第三节SDH 传输网的特点 3 1 SDH 技术同传统的 PDH 技术相比 有下面几个明显的优点 1 统一的比特率 在 PDH 中 世界上存在着欧洲 北美及日本三种体系的速率等级 而 SDH 中实 现了统一的比特率 此外还规定了统一的光接口标准 因此为不同厂家设备间互联 提供了可能 2 极强的网管能力 在 SDH 帧结构中规定了丰富的网管字节 可提供满足各种要求的能力 3 自愈保护环 在 SDH 设备还可组成带有自愈保护能力的环网形式 这样可有效地防止传输媒 介被切断 通信业务全部终止的情况 4 SDH 技术中采用的字节复接技术 若把 SDH 技术与 PDH 技术的主要区别用铁路运输类比一下的话 PDH 技术如同 散装列车 各种货物 业务 堆在车厢内 若想把某一包特定货物 某一项传输业务 在某一站取下 即需把车上的所有货物先全部卸下 找到你所需要的货物 然后再 把剩下的货物及该站新装货物一一堆到车上 运走 因此 PDH 技术在凡是需上下 电路的地方都需要配备大量各次群的复接设备 而 SDH 技术就好比集装箱列车 各 种货物 业务 贴上标签 各种开销 Overhead 后装入集装箱 然后小箱子装入大箱 子 一级套一级 这样通过各级标签 就可以在高速行驶的列车上准确地将某一包 货物取下 而不需将整个列车 翻箱倒柜 通过标签可准确地知道某一包货物在 第几车厢及第几级箱子内 因此 只有在 SDH 中 才可以实现简单地上下电路 3 2 SDH 的缺陷所在 凡事有利就有弊 SDH 的这些优点是以牺牲其他方面为代价的 1 频带利用率低 我们知道有效性和可靠性是一对矛盾 增加了有效性必将降低可靠性 增 加可靠性也会相应的使有效性 降低 例如 收音机的选择性增加 可选的电台就增多 这样就提高了选择性 但是由于这时通频带相 应的会变窄 必然会使音质下降 也就是可靠性下降 相应的 SDH 的一个很 大的优势是系统的可靠性 大大的增强了 运行维护的自动化程度高 这是由于在 SDH 的信号 STM N 帧中加入了大量的用于 OAM 功能的开销字节 这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下 PDH 信 号所占用的频带 传输速 率 要比 SDH 信号所占用的频带 传输速率 窄 即 PDH 信号所用的速率低 例如 SDH 的 STM 1 信号可 复用进 63 个 2Mbit s 或 3 个 34Mbit s 相当于 48 2Mbit s 或 1 个 140Mbit s 相当于 64 2Mbit s 的 PDH 信号 只有当 PDH 信号是以 140Mbit s 的信号复用进 STM 1 信号的帧时 STM 1 信号才 能容纳 64 2Mbit s 的信息量 但此时它的信号速率是 155Mbit s 速率要高 于 PDH 同样信息容量的 E4 信号 140Mbit s 也就是说 STM 1 所占用的传输频带要大于 PDH E4 信号的 传输频带 二者的信息容 量是一样的 2 指针调整机理复杂 SDH 体制可从高速信号 例如 STM 1 中直接下低速信号 例如 2Mbit s 省 去了多级复用 解复用过 程 而这种功能的实现是通过指针机理来完成的 指针的作用就是时刻指示低 速信号的位置 以便在 拆包 时能正确地拆分出所需的低速信号 保证了 SDH 从高速信号中直接下 低速信号的功能的实现 可以说指针是 SDH 的一大特色 但是指针功能的实现增加了系统的复杂性 最重要的是使系统产生 SDH 的一种 特有抖动 由指针调整 引起的结合抖动 这种抖动多发于网络边界处 SDH PDH 其频率低 幅度大 会导致低速信号在拆 出后性能劣化 这种抖动的滤除会相当困难 3 软件的大量使用对系统安全性的影响 SDH 的一大特点是 OAM 的自动化程度高 这也意味着软件在系统中占用相当大 的比重 这就使系统很容易 受到计算机病毒的侵害 特别是在计算机病毒无处不在的今天 另外 在网络 层上人为的错误操作 软件故障 对系统的影响也是致命的 这样 系统的安全性 就成了很重要的一个方面 SDH 体制是一种在发展中不断成熟的体制 尽管还有这样那样的缺陷 但它已 在传输网的发展中 显露 出了强大的生命力 传输网从 PDH 过渡到 SDH 是一个不争的事实 因此 可以肯定地说 即将实现的信息高速公路将基本上由 SDH 设备构成 只 有同高速公路 SDH 相连的支路 叉路将仍保留部分 PDH 设备 传统的数字通信制式是异步 或称准同步 数字系列 PDH 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 在数字通信发展初 期 异步数字系列起到很大作用 使数字复用设备能先于数字交换设备得到开发 但 在数字网技术迅速发展的今天 这种基于点对点的体制正暴露出一些固有的弱点 SDH 的问世之所以被称为是通信传输体制上的重大变革 皆因其具有许多 PDH 所不 及的优点 第四节目前传输网的特点 目前的传输网络以较大规模光纤 SDH 传输网为主体 为承载 TDM 业务而设计 制定的 SDH 技术 以其高的可靠性 强的可控性 好的扩展性以及完善的网络体制 在现在传输网中占着主导地位 以 SDH 技术为基础发展的 MSTP 多业务传送平台 技术 是适应数据业务接入的需求 在原有的 SDH 技术上增加了相关的数据接入 处理功能而形成 目前已经形成了多个版本 基于二层交换 内嵌 RPR 弹性分组 环 功能 内嵌 MPLS 功能 ATM 处理等 其在以后承载 3G 移动业务方面的性能也 优于光纤直连 ATM 等方案 以 MSTP 技术建设具有综合业务传输能力的传输网已 成为各运营商的共识 在网络结构方面 本地传输网络按分层分割的方式进行建设 一般分为核 心层 汇聚层 边缘接入层 核心层负责以大颗粒业务的调度和多业务处理为主要 任务 汇聚层以多业务颗粒汇聚 传送 调度和处理为主要任务 核心 汇聚层系 统设备通常采用 2 5Gb s 10Gb s 设备或 WDM 设备 在业务需要交叉量较大的节点 设置 DXC 设备或选用 MADM 设备作为小型交叉连接设备 边缘接入层以细颗粒传送 调度和多业务接入处理为主要任务 一般采用 155 622Mb s 环网结构 接入设备要 求提供丰富的用户接口 第二章SDH 传输网网络优化的流程 第一节什么是网络优化 网络优化技术就是通过深入分析网络现状和业务模型 从网络结构 承载业务 带宽管理和调度等多方面 提出对新建网络的合理规划方案以及针对现有网络的优 化整改方案 达到充分挖掘网络资源 提高网络的安全性 可靠性和利用率的目的 满足业务发展的需要 第二节网络优化的原因 我们的大部分网络状况并不如我们所愿 可能存在各种安全隐患或者业务 瓶颈 光网络作为提供各业务传送通道的基础网络 对整个网络的质量起着至关 重要的作用 传输网络的建设往往要适度超前于业务发展的需要 进行传输网络优化将 为网络的长期发展打下坚实的基础 技术发展的结果 用户的需求 竞争的需要 第三节传输网络评估优化的原则 基于传输网在电信网络中的特殊地位 其网络的优化应坚持以下原则 1 应在保障运营电路的安全性和新业务的正常接入运营下 完成网络的优化 2 充分分析中远期业务的流量 流向 完善和优化网络结构 通路组织 达 到网络的高效 高产出能力 以全局的角度 全网的高度进行传输网络优化 确保 传输网络发展的连续性 3 充分分析和利用现有资源 挖掘现网潜力 充分分析前期网络运行 维护 中存在问题 研究造成网络故障的原因并对其进行解决 4 传输网络的优化不宜仅是网络本身的短期优化 应包含对运营资料 备件 配置的管理的优化 并形成系统的数据监测 分析 预警 优化调整机制 5 结合业务电路的属性和流向 对网络生产指标量化 明确反映生产能力 第四节优化的必要性和目的 为适应未来电信市场的竞争并在竞争中抢得先机 运营商针对目前传输网络存 在的诸多问题 对现在的传输网进行优化整合显得非常必要 通过优化使传输网不 仅可以保证各业务的开通 更可以进一步成为开展新业务 争夺新用户的前锋 通 过优化使传输网的资源潜力得到充分的发挥 整合现有的各方面优势和解决存在问 题 建设成网络结构更清晰 支持业务更丰富 运营维护更方便 电路生产更高效 设备环境更合理 扩容升级更平滑的传输网络 用更少的投资 做更好的事情 4 1 提高网络安全稳定性 传输网络是基础网络 其安全稳定性直接影响到通信网络其他设备的正常 运行 4 2 提高网络的可靠性 网络的可靠性是有网络的连通率来衡量的 所以可靠性也反应网络的连通 情况 4 3 优化资源利用率 随着网络规模的不断扩大 合理的规划资源分布 尽可能的减少网络瓶颈 均衡负载 最大限度的利用网络资源 4 4 提高维护效率 1 降低维护成本 2 提高故障响应速度 4 5 承载业务多元化 随着新一代 SDH 系统的出现 运营商们开始越来越关注传输网络的附加价 值 比如城域传送网等 升级在网老旧设备 支持更多的新业务 将会为运营 商寻找新的利润突破点打下基础 终极目标 获得更大的投资收益 第五节网络优化的流程 传输网评估优化流程一般可按下列流程进行 主要分为三个阶段 现状分析评估 方案制定分析 优化实施评估 现状分析 评估为优化工作的重点 主要内容有二部分 一是业务的分析 应调查分析运营商 的全部运营网络的现状 中远期发展规划 相应综合出统一的传输需求模型 另一 方面就是对现有传输网络的资源 能力分析 评估各项生产指标 并根据需求模型 考量指标得出其存在的问题 第二阶段是优化方案的制定分析阶段 该阶段主要根据对需求和现状的分析 得出适合本地区的传输拓扑模型和目标指标 并对现网的各项指标进行评估分析 得出与需求目标比对 并对存在的问题进行细化 而后根据需求和存在问题制定优 化方案并进行指标的预分析和预算 最终得出可行的优化调整方案 第三阶段是优化实施评估阶段 该部分根据制定的优化方案进行各项工程勘察 根据机房 纤芯 电等等各种因素对优化方案进行必要的修正补充 确定具体割接 实施方案 而后完成割接调整 完成对优化结果的评估 并协助建立后期运维优化 机制 在优化过程中 宜同时对现网的各资源管理进行优化 形成有效 准确的资源 管理基础数据 并建立完善的网络日常运维优化 资源管理更新修正机制 第六节网络优化的内容 传输网的内容主要包括三大要素 网络结构 传输设备 光缆线路 此外还有 网络的同步 网络管理等 6 1 网络结构的优化 网络结构的优化包括结构拓朴的优化 通路组织的优化 网管结构的优化 同 步方案的优化等 根据我国网络结构体系总体的思路 传输网结构总的是采用分层 分区 分割的概念进行规划 就是说从垂直方向分成很多独立的传输层网络 具体 对某一区域的网络又可分为若干层 例如本地传输网可分成核心层 汇聚层 接入 层 3 层 这样有利于对网络的规划 建设和管理 下面就按照这个理念 分别对核 心层 汇聚层 接入层的优化进一步讨论 1 核心层网络的优化 核心层网络是沟通各业务网的交换局 局间电路需求比较大 电路种类比较多 多为平均型业务 的核心节点的网络 核心层网络的核心节点通常不会很多 在通 信发达地区 如北京 上海 广州 深圳等地区通常将有 10 个左右 一般按平均 20 万线设置 1 个 如果在西部欠发达地区 一个行政区域通常只有 2 3 个节点 根据局间业务量的大小可组织 1 个或多个传输速率建议为 2 5Gbit s 或 10Gbit s 的环路可满足要求 核心层的环可以考虑 2 纤或 4 纤的复用段保护环 容量相同的情况下 4 纤环 比 2 纤环更经济 保护方式更灵活 如果光缆资源比较丰富 相邻 2 个节点间具有 2 条不同光缆路由 建议采用 4 纤环 它可以容忍系统多点故障 以提高网络生存 性 2 汇聚层网络的优化 1 汇聚层节点的选择 一般依据地理区域的分布或行政区域的划分将本地传 输网划分为若干个汇聚区 选择一些机房条件好 业务发展潜力大 可辐射其他节 点的站点设置汇聚点 建议以县 包括县级市 为汇聚区 在县辖区内选择重点镇 作为汇聚点 2 汇聚环上节点数量的调整 节点数不宜太多 一般为 4 6 个 3 汇聚层可以采用 2 纤或 4 纤的复用段保护环或通道保护环 传输速率建议 为 2 5Gbit s 或 10Gbit s 对于平均分配的业务 可以采用 2 纤或 4 纤的复用段 保护环 如果有汇聚型的业务 则 2 纤通道保护环在业务配置和调度 保护倒换等 方面都比复用段保护环简单和容易 更适合在汇聚型的业务中使用 3 接入层网络的优化 一般的业务接入站 如基站 数据 POP 点 至汇聚节点的传输系统称为接入层 接入层涉及站点数量多 结构也复杂 是网络优化中工作量最大的层面 接入层网 络的优化主要考虑以下内容 1 环路上节点数量的调整 每个环的节点不应太多 在光纤资源允许的情况 下 建议环上的节点数不应超过 10 个 对于节点数超标的环路 建议采取裂环拆 环的方式 拆成 2 个或多个环路 对于物理路由上光纤资源紧张的地区 则需敷设 新的光缆 以便于组织多个接入层环网 2 环路容量的扩容 对于接入层环路中 155Mbit s 容量不足的系统升级到 622Mbit s 并且保持通道容量有一定的富余 以满足新增业务的需要 3 链路的改造 通过新建部分光缆 将能成环的链路尽量成环 不能成环的 链路尽量控制在 5 个以内 以保持网络安全性有稳定性 4 尽量少用微波设备组网 如果要用 尽量将微波改造到网络的末端或不重 要的站点 为节省投资 应将网络优化中拆除的微波设备 尽可能利用在网络的末 端 总之 网络拓扑结构的优化除以上所谈的之外 还应考虑环路节点数的取定 其数值应满足各节点对环路容量的分担要求 以及结合光缆线路的优化进行链路成 环改造等 4 核心节点设备落地电路的保护 一般核心节点传输设备有大量的电路需要落地 目前多数厂家已经可以提供对 支路板件的 1 N 保护 但从负荷 风险分担的角度讲 在核心节点的传输设备一般 采用光 电分离的方式配置 即主子架完成群路 支路等光接口接入和核心控制 交叉功能 E1 支路等电接口采用专用的扩展子架来完成上下 为提高电路保生存 性 对扩展子架与主机架的连接可进行保护 如图 2 所示 为 10Gbit s 设备下的 扩展子架的可供选择的两种保护方式 图 3 1 扩展子架保护方式 5 通路组织的优化 通路组织优化应在充分分析现网上通路组织情况及新增电路需求的基础上 对 本区内业务电路的流量 流向进行归纳 做出通道安排的远期规划 而后按规划通 路调整通路组织和运营电路 其优化的原则如下 1 减少电路跨环转接次数 一般通过 2 个环路即可将电路传送至相应交换局 最多不超过 3 个环路 2 根据网络的分层 建议低阶通道疏导 归并尽量在网络的边缘 如接入点至 汇聚点 进行 在网络的核心层采用高阶通道整体规划 减少对交叉资源的消耗 3 高阶通道可根据业务的类别 如话音 数据等 进行通道分配 也可以根据 业务的流向或局向 即电路的落地点 归类进行通道分配 4 对高阶通道的占用尽量按短路由规划 并考虑通道利用的均衡 减小通道分 配负荷的不平衡度 5 对数据业务电路的通路规划 应考虑数据业务的动态特性 采用共享通路 方式兼顾基本带宽和动态峰值带宽分配 6 通路优化的同时应对中心局房电路落地支路安排 DDF 的成端安排进行优 化 6 网管系统的优化 网管系统的优化可分为两个方面 一是网管信息传送的优化 另一个是网管系 统职能的优化 网管信息传送目前是依托传输系统本身的 DCC 通道进行 一般通过设备环境及 网络结构优化后 网管信息应可在网络上进行透明的传送 应避免网管信息在不同 设备厂家间进行传送 确实需要时 应保证网管信息传送的可靠 透明性 根据设 备网管系统对其网元寻址方式划分 ECC 子网 以提高 ECC 子网的响应时间 通过使 用或租用 DCN 网电路对无保护 ECC 通道进行保护 对网管系统网关网元等进行备份 网管系统职能的优化主要指对网管系统安全管理级别和权限划分 及多网管下 的管理范围 职责分工进行优化配置 发挥网管设备管理潜力 提高网络的可运营 性 可控性 7 同步方案的优化 主要指根据同步时钟的传送要求 对网络主 备用同步链路时钟信号的传送 倒换等进行优化 设定 SSM 字节 避免出现同步环路 应减小同步链路长度尤其是主用情况下的链路长度 保证同步定时传送的可靠 精准 同步链路节点应控制在 20 个以内 尽量不超过 16 个 6 2 设备的优化 设备的优化主要是指如何合理配置和使用不同厂商的设备问题 为降低工程造 价 一个本地传输网上应用的设备不宜局限在一个厂家的设备 需引入不同的设备 厂商的竞争 但也不宜过多 品种太多又不利于网络管理 一般限制在 1 2 个厂 家 多厂家设备的应用环境通常有两种配置情况 一个是横向划分 即分区域应用 多厂家设备 另一个是纵向划分 即分层面应用多厂家设备 根据目前传输设备的 特点 多层面网络中不同层面上的设备尽量统一才能实现一个完整的网络功能 因 此按横向划分应用不同厂家设备是比较好的 6 3 光缆线路的优化 光缆线路是光传输网络的最基础的传输媒质 为传输系统提供物理上的光通路 所以光缆线路优化要求根据网络组织的优化 以通路规划的思路 以业务为导向 考虑经济 工程实施性等因素 进行光纤线路的优化 对不合理的纤芯配置进行调 整 以提高光纤的利用率 为提高光缆线路的生存性 对长链路光缆线路可采用沟 通单链成环 或同路由异侧敷设备份光缆等方式 对本地区偏远的路段可通过和相 邻地区置换纤芯互为备份的方式 6 11 网络优化的实施建议 优化方案的实施的难点在于保证电路正常运营的基础上进行网络结构调整 含 设备的搬迁替换 和通路时隙的调整 在准备阶段运营商宜协调设计院 设备厂家 等各方意见形成完善 统一 稳定 可行的调整目标网络方案 确保网络调整的一 致性 避免不必要的重复调整 而后对现有的光缆网络 纤芯资源 机房条件 电 源容量 DDF ODF 架情况进行调查 并根据调整目标方案 结合各类业务的特点以 及业务接入的需求 制定分步骤实施方案 同时 应明确分工界面和组织方式 与 相关专业进行充分的沟通 保障工程实施的顺利进行 网络结构调整和设备搬迁替换过程应标准规范 充分考虑光纤 电源 机房 传输机架等条件 做出详细 全面的电路割接方案 确保割接过程中电路的安全割 接电路做到有完善的记录 保证运营开通电路的安全 应自上而下的进行调整 按 照核心 汇聚 边缘层的顺序逐步进行优化调整 先对高阶通路形成稳定的整体规 划 再对各低阶时隙进一步调整 结构和设备调整亦应分区域 整子网进行 优先 调整已成环 可成环网络 可先在调整量小的区域试行 在积累网络优化调整经验 后再全面推广 第三章SDH 传输网网络优化的主要问题 第一节网络结构的选择 目前大部分运营商的本地传输网络选择的是二层或三层网络架构 两层网络架 构将骨干层和汇聚层合二为一 通常在较小的本地网中出现 在较大的本地网中主 要为三层网络架构 挂接方式 1 在早期的传输网络中经常采用 后考虑到节约设备和机房空间 慢 慢演进至挂接方式 2 该挂接方式节约了汇聚层机房大量的 155M 设备 减少了故 障点 降低了成本 该架构层次非常清楚 便于分层治理 各环可有独立的通路组 织图 便于规划和维护 各环环路长度相对较短 易于避免长路径环路故障率较高 的缺点 为当前最为普遍的传输网络架构 但随着技术的发展和对网络安全要求的提高 该网络架构慢慢暴露出了一些问题 1 由于网络层间均为单节点挂接 当出现上层网络单节点失效时 该节点挂 接的下层网络业务将全部丢失 因此骨干层和汇聚层节点的失效对网络的影响非常 大 特别是中心机房节点 目前大规模采用 10G 以上速率的传输设备 该设备的节 点失效对整个网络的影响可以说是灾难性的 2 运维部门需要分别对骨干层 汇聚层和接入层在网管上操作 3 次 工作量 较大 3 考虑到向 ASON 的演进 今后骨干层和汇聚层将逐渐形成 MESH 网络 目前 该架构采用的保护方式主要为复用段形式 在两处断纤时并不能给予电信级的保护 倒换时间将远超过 50ms 而且对于 ASON 的路径分离原则不建议在骨干层和汇聚层 间进行单点转接 传输网络将逐渐向双节点挂接的网络过渡 目前一些运营商采用了双平面的挂 接方式 该种挂接方式接入环分别挂接在两个平面上 电路采用双平面分担的方式 在 某一平面汇聚层节点设备失效时将有一半业务丢失 该种双节点保护方式不能实现 单节点失效时对所有业务的保护 因此一般不建议采用该保护方式 该种挂接方式 可以实现在单节点失效时业务的完全保护 因此是真正的双节点保护 该方式又可 以分为实纤方式和虚纤方式 一般骨干层与汇聚层间采用实纤方式 但对于汇聚层 与接入层之间 为了节约光缆 建议采使用虚纤方式 第二节设备的选择 除超大型本地网外 大型波分设备在很长一段时间内都不会是优先选择 而且 如粗波分容量较小 速率较低 距离较短 与 SDH 相比没有明显的竞争优势 除在 一些非凡场合 将不会成为本地网内的主流应用 因此主要考虑 ASON SDH 的选型 要求 2 1 低阶交叉设备 对于多业务网并存的运营商如中国联通 已经需要大容量的低阶交叉 中国电 信和中国网通虽然目前对低阶交叉需求不大 但今后随着 3G 牌照的发放也将带来 对低阶交叉的需求 对于单业务运营商如中国移动 今后将面临传统 G 网与 3G 网 络并存的问题 必然会造成对大量低阶交叉功能的需求 因此 目前各大运营商传 输网络虽不一定立即配置大容量的低阶交叉 但必须考虑传输设备在低阶交叉功能 上的平滑升级性 2 2 光口冗余度较大 基于便于扩容与今后 MESH 化的原则 主节点设备必须有相当的光口预留 像 大型本地网由于容量及 MESH 化的要求将耗费大量的光口 而且目前主节点设备普 遍具有数百 G 的高阶交叉 槽位背板容量普遍基于 10G 或以上带宽 在这种槽位上 下低速率业务如 155M 光口将大量耗费槽位资源 而且不利于形成风险分担 因此 建议主节点设备不再提供低速率业务端口 下载功能由下载设备完成 大量的下载 设备均进行双节点保护 由于业务分担在各个下载设备上 有效进行了风险分担 基于对主节点设备槽位资源的节约 下载设备群路光口建议使用 10G 2 5G 速率 2 3 向 ASON 的平滑演进 基于 ASON 是传输网的发展方向 而且在近期内将会有大规模的应用 因此主 设备必须具备今后向 ASON 平滑演进的功能 基于 ASON 保护方式有多种 必须结合 网络建设的架构要求 选择适当的保护方式 着重考虑现有保护方式今后向 ASON 演进时的平滑性 第三节传输网现存在的问题 根据对传输网考量的四个因素分析 目前典型的本地传输网存在以下问题 网络的可靠性方面 个别网络结构安全性差 结构合理性需提高 骨干设备尤 其是中心局房设备关键板件存在不安全隐患 电路运行负荷分担不均衡 个别设备 业务过于集中 同步链路的传送主备用链路规划欠合理 存在过长同步链路 造成 同步质量欠佳 光缆线路仍存在大的故障点 如存在关键节点单路由引入 较长链 状结构等 网络的可控性方面 由于分期建设和设备招标等诸多因素的影响 存在不同厂 家相互对接的情况 虽不影响电路的开通 但在电路调度 运行维护的可控性方面 存在不足 并影响到了数据等新业务的接入 即设备环境欠佳 网管系统的 ECC 网 络欠规划 使网管信息传送 开销字节的传送解读等速度欠佳 造成管理的时效性 低 对电路的通道规划缺乏对电路等级的分级管理考虑 实现 SLA 的电信服务较为 困难 网络的高效性方面 网络通道利用率偏低 特别是综合业务运营商存在不同业 务网的不同传输网时 通道大量闲置 因前期设备性能的局限造成的对新业务接入 能力的不足 也是通道利用不高的原因 通道使用缺少整体规划或在整体规划下由 于电路的紧急开通 而造成的电路运行混乱 致使电路调配日益复杂 局端上下电 路难度增加 交叉矩阵浪费严重且使用不均衡 电路运行的清晰度低 线路纤芯的 规划分配不合理 限制了设备组网的灵活性 存在大范围纤芯迂回的现象 管理不 到位 纤芯使用混乱 网络的扩展性方面 网络结构的整体规划不彻底或达不到长远发展演进的需求 网络的延续建设性差 通路的安排和使用欠合理 新电路的开通接入维护复杂 个 别设备性能升级扩展性差 对接入新技术 新业务的适应能力差 第四节SDH 的保护方式 SDH 网络保护的基本原理简介 二纤单向通道保护环 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 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 二纤单向通道环多用于 155 622 系统 图 3 1 二纤单向通道保护环 二纤双向通道保护环 二纤双向通道保护环网上业务为双向 一致路由 保护 机理也是支路的 并发选收 业务保护是 1 1 的 网上业务容量与单向通道保护 二纤环相同 但结构更复杂 与二纤单向通道环相比无明显优势 故一般不用这种 自愈方式 图 3 2 二纤双向通道保护环 二纤单向复用段环 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 1 1 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 2 STM N 包括了 额外业务 发生保护倒换时为 1 STM N 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 图 3 3 二纤单向复用段环 双纤双向复用段保护环 双纤双向复用段保护环的业务容量为四纤双向复用段 保护环的 1 2 即 M 2 STM N 或 M STM N 包括额外业务 其中 M 是节点数 双 纤双向复用段保护环在组网中使用得较多 主要用于 622 和 2500 系统 也是适用 于业务分散的网络 图 3 4 双纤双向复用段保护环 SDH 网网络保护方式的选择及保护实施过程的说明 如果业务分布不是集中于一两点文化司倾向于分散分布 则选用复用段共享保 护 这是虽然有需要 K 字节通讯及其引出的倒换时间较长等问题 但鉴于它可以提 供跟多的通路数 因而是较好的选择 如果业务明显地指向一个集中节点 有事还 可能是指向两个节点 则选择 1 1 的通道保护 因其可开头难改的通道数并不比同 样分布下复用段共享保护提供的更少 而又省去可 K 字节通讯 所以是一种非常合 理的选择 反之 如果集中分布的业务也要选择复用段共享保护 则付出了带价而得不到 好处 而在分散的业务分布 如要求开通较多的通道 则不宜用完全的 1 1 通道保 护 第五节设备的安装和电源 搬迁替换中边缘层局 站 的涉及范围大 但每站的电路量较小 核心节点机 房内设备替换量相对较小 但每站的电路量很大 设备搬迁替换要注意下列问题 5 1 电源 根据现有局 站 内开关电源情况 选择空余的空气开关 并根据设备的耗电 量进行选择 对于空气 开关与设备耗电量不匹配的 更换合适的空气开关 对于不能满足耗电量的局 站 可以对现有的开关 电源进行扩容 增加电源模块 并配置相应的空气开关保证新设备的电源需求 尤其对交换局 站 设备数量比较多 对电源的消耗也比较大 在增加新的传 输设备后 要注意整个电源 统的耗电量是否已经接近满负荷 在设备加电前应进行电流的负荷测量 以确 定增加新的传输设备后不会影响现有系统的开通 5 2 安装位置 在设备替换过程实施初期 现有的环路仍然开通电路 因此要考虑新设备的装 机位置 并根据不同装机条件准备不同的设备替换方案 1 边缘层局 站 内设备装机 在新的装机位置安装 并重新布放新设备需要连接的各种线缆 在现有局 站 中 有少数机房存在无合适装机位置的问题 可以采用下面的 方式解决 首先由厂家准备一套新的过渡用 SDH 设备 在机房内找一个临时的位置 进行安装 安装完毕后 和该环路上的其他节点一起进行电路的割接 在割接完成 且电路稳定后 将现网 SDH 设备拆除 拆除现有 SDH 设备后 在拆除位 置上再安装一套 SDH 设备 在单机调测完成后 在该站将电路从过渡的 SDH 设 备上割接到最终的 SDH 设备上 2 交换局 站 设备装机 选择合适的位置 尽量能使设备比较集中 同时综合考虑 ODF 和 DDF 的位置 尽量使新的设备与 DDF 之间经过的走线路由与原设备与原 DDF 的布线路由不重 合 以方便原有线缆的拆除 第四章本地的 SDH 传输网网络优化案例 第一节西安地区通信 SDH 光传输网络现状 西安地区采用 SDH 设备 形成了以下 1 个 622M 自愈环和 3 个 155M 自愈环 1 622M 大环光缆线路全长约 250km 包括北郊等 11 个节点 2 155M 北环全长 50 1km 包括西安变等 9 个节点 3 155M 南环全长 50 1km 包括雁塔等 10 个节点 4 155M 东环全长 100km 包括乐居厂等 10 个节点 其他 40 多个节点 SDH 或 PDH 节点由于受光缆局限 通过 2M 电路接入 622M 或 155M 网络 西安地区通信 SDH 光传输网络现状如图 4 1 所示 图 4 1 西安地区电力通信网 第二节网络性能分析 2 1 网络延时分析 传输时延是制约自愈环在通信系统中应用的一个主要因素 因为保护装置 特 别是快速动作保护装置对信号的传输时延有很高的要求 微波通道传输保护信息时 如果电路传输时延超过一定限度 将造成保护装置 误动 严重影响安全 所以有必要对 SDH 光纤通信系统的时延加以分析 通常 一个数字段内的端到端通道传输的最大时延为各段时延的总和 根据此公式我们可以计算出各换的时延基本都能满足要求 2 2 传输容量的分析 西安地区 SDH 设备采用 1 0 配置 设备无保护 为保证网络可靠性和故障 时的生产能力 组建了三个 155M 的两纤单向通道保护环和 1 个 622M 两纤双向复用 段环 其他各站通过 2M 转接接入光网 各站资源如表 4 1 所示 表 4 1 可见 由于 622M 大环线路长 节点多 资源利用率低 其他的 155M 环资源也 紧张 2 3 网络可靠性分析 由于自愈环的大量应用 极大地提高了传输网传输网络的生存性和可靠性 且 从技术角度满足了电力生产信息必须采用的 2 种不同传输手段的要求 大大降低了 通信网传输系统的投资 但是 如果环线路长 节点多 势必会降低网络的可靠性 入如西安地区 622M 大环绕城一周 从建环以来 由于外力破坏 施工改造 节点故障等 1 年来 中断多次 且时间较长 而 155M 的环中断次数少 可靠性高 所以可以将大环拆 成多个小环 此外 由于郊县各站通过大环各站以支线的方式与中心站相连 因此接入点 的增多 支线站点可靠性不高 不能满足要求 所以可以组织区域的自愈环 第三节网络优化改造 3 1 网络优化改造方案 从对环网的分析 可以看出 随着网络的不断扩大 网络延时 传输容量 可 靠性等方面变差 原有网络有着很大的压力 由于单向通道环是并发选收业务 通道业务保护实际上 1 1 业务流向简单 便于维护和操作 倒换时间短 业务容量恒定为 STM N 与环节点数和网元间的业 务无关 各站间均分全网资源 所以单向通道倒换环不宜多 适用于一 二站的业 务 而双纤双向复用段业务保护实际上 1 1 采用 APS 协议 倒换时间长 维护 与配置等操作复杂 保护倒换是容易出现错连现象 所以适用于均匀分散的业务类 型 当业务分散时 环上的业务容量 M 2 STM N M 是环上的节点数 而当业务集 中于一点时 最大可开通的通路数为 N 条 如果业务指向两个节点 那么最大开通 的通路数为 1 5N 条 可见 如果业务不是集中于一点而是倾向于分散分布 则选用复用段共享保护 这时虽然有需要 K 字节的通信及其引出的倒换时间较长等问题 但鉴于它可以提供 更多的通路数 因而是较好的选择 如果业务明显的集中于一个节点或两个节点 则选择 1 1 的通道保护 因其可以开通的通道数并不比同样分布下复用段共享 保护可提供的少 而又省去了 K 字节通信 所以一直很合理的选择 而分散的业务 分布 如果要求开通较多的通道的话 则不宜用完全的 1 1 保护 考虑到本地区的业务类型接近于集中分布型 从方便维护和操作的方面考虑 采用单向通道倒换环 首先拆分 622M 的大环为 622M 北环和 622M 南环 采用单向通道倒换环 其 次 改造原来的大环和小环的连接模式 采用数字交叉连接 通过 155M 光口实现 主环和小环的连通 提高网络的可靠性 其次 在西南郊 东南郊 东北郊等区域 利用 622M 设备与光缆组建 155M 相切环 以此多数站点形成自愈网 提高网络的可 靠性 对于一些多站串接 如 A B C D 连接模式 采用隔站迂回跳纤的方式 实现支 线电路的组环 解决部分地区由于光缆路径的局限 长期无法形成自愈环的问题 优化后如图 4 2 所示 图 4 2 优化后的通信网 3 2 优化后时延减小 改造后的 SDH 光纤通信系统的时延计算可以看出网络时延有所减小特别是 64kbit s 跨换业务 时延减小很多 改造后的网络传输容量增加 改造后组建了 8 个 155M 两纤单向通道倒换环和 6 个 622M 两纤单向通道倒换环 其他少数站通过 2M 转接接入光环网 各站 2M 资源计算见表 4 2 表 4 2 可见 优化后各环的资源利用率都大大的提高 能满足各站运行要求 3 3 优化后网络的可靠性增强 通过改造 大多数 SDH 节点都得到了自愈网的保护 使得西安地区光通信网络 的可靠性大大提高 特别是对于一些如 A B C D 等多站串接站 采用隔站迂回跳纤 解决了该地区由于线缆路径的限制 而长期无法形成自愈环的问题 满足了电力生 产信息必须采用两种不同传输手段的要求 且由于区域环与主环通过 155M 光口转 接 极大地提高了 2M 通路的生存性和可靠性 保护倒换组网简单 为系统的运行维护也提供了极大 的便利 第四节优化后的效果分析 经优化后 在自愈环内传输 64kbit s 信号的最大传输时延由原来的 3110 s 减小到现在的 2037 s 减小了 1073 s 完全满足保护通道的传输要求 改造后 全网各站平均可用的 2M 资源由原来的 4 6 个提高到 7 8 个 传输容 量大大增加 缓解了资源紧张 优化前 各环由于网络线路长 节点多 通路经常中断 622M 大环由于外力 破坏 工改造 节点故障等各种原因导致电路中断 给运行和维护的造成了极大的 压力 优化后 即使施工改造造成节点 也未造成电路中断 网络可靠性提高了许 多 经过这次优化改造后 大量的支线站点形成了自愈环 同时 在枢纽站 采用 了 155M 光口进行跨环业务转接 省去了大量 2M 数据线制作 也避免了大量由于数 据头质量问题引起的通路故障 这样全网运行率会提高很多 这次优化改造充分利用现有设备 进行投资少 见效快的方法 建立了先进 的可靠的光通信网络 使网络的可靠性 安全性与资源利用率有了较大的提高 满 足了网络不断增长的继电保护 安全自动装置 自动化信息等各类电力生产信息的 传输业务需求 自愈环节点由原来的 40 多个增加 70 多个 大大缓解了系统运行压 力 第五章总结 SDH 传输网优化应以分析业务电路的需求为切入点 针对 SDH 传输网络的考量 指标 对现网的各生产指标进行评估 然后根据现网存在问题和业务需求确定网络 优化目标 根据目标针对传输网的组成三要素分别进行优化 使传输网络资源潜力 得到充分发挥 SDH 传输网网络优化是一项很有必要的工作 因为现在的传输网 络建设往往要超前目前业务的发展 进行网络优化也是为了业务的需求 用户的需 求及竞争的需要 致 谢 尊敬的老师 您们好 三年的大学时光如流水一般匆匆流去 在学院的三年让我学到许多有用的东西 更加让我怀念在学校的学习生活 大学生活让我经历了人生中一个重要的转折点 也让我享受了人生中一段幸福快乐的时光 临近毕业之际 我要感谢我的导师赖老师 我的这篇论文是在她的悉心指导下 完成的 她对科学的严谨态度 对事物的认真态度深深地激励着我 也让我努力地 完成了毕业设计 在此谨向赖老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意 在此也要感谢大学中认识的可敬的老师们和可爱的同学们 是你们的帮助 理 解 支持让我克服了许多的困难 也让我度过了三年快乐的大学生活和完成了毕业 论文 再次各位老师的培养和关怀 谢谢你们 参考文献 1 韦乐平 SDH 自愈环结构分析与比较 J 电信科学 13 19 1996 2 韦乐平 英灏 SDH 及其新应用 M 人民邮电出版社 2001 3 李秉均 SDH 自愈环保护方式的选择 J 现代有线传输 19 24 1999 4 吴凤修 SDH 技术与设备 人民邮电出版社 5 钱秀琴 浅谈 SDH 的保护倒换 J 电信技术 68 7 2003 四川邮电职业技术学院四川邮电职业技术学院 毕业设计 论文 实施过程记录表毕业设计 论文 实施过程记录表 毕业设计 论文 题目 浅析 SDH 传输网网络优化设计方案 指导教师 赖敏 班级 2009 级光纤 1 班姓名胥鹏学号2009030083 进展情况记录 进展情况记录 3 月 10 日前在学院网站按照学院教务处通知要求 已选好了相关 课题 和下载整理好 相关的格式 标准和表格 并做好详细的工 作计划和安排 选题 与布 置任 务书 阶段 指导教师意见 指导教师签名 年 月 日 进展情况记录 资料 收集 和 初稿 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