现代通信技术复习大纲3.doc

第八章 传送网技术基础(一)传输网概述电信网功能分为:1.传送功能:实现任何电信信息从一点到另一点(或另一些点的传递)2.控制功能:实现辅助业务和操作维护功能.几个概念的区别:传送:侧重于从信息传递的功能过程描述(逻辑实现);传输:侧重于从信息信号通过具体物理媒质传递的物理过程来描述(具体的物理实现) 传送网:将网络的传送功能和集合看作一个逻辑的网络 传输网:实际设备的组成网络传送网的分层结构:电路层(电话网中2M bit/s,64K bit/s/通道层(PDH,SDH,ATM)/传输媒质层(电缆,光纤,微波,卫星,铜线) 通道层向电路层提供通道,传输媒质层向通道层提供相关的线路段资源或无线段资源 传输媒质层可分为段层,物理层(二)同步数字传送网技术PDH的主要问题:采用准同步复接,即每个复接点的时钟与复接进入的时钟有较小的差别.其目的是复接时增加一些控制信息比特,从而使得复接后的速率略高于复接前的各码流速率之和.问题:1.面向话音业务2.点对点传输连接3.传输标准不统一4.准同步复用方式5.接口标准不规范6.系统管理能力弱SDH的概念和特点SDH是指一套可进行同步信息传输,复用,分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级.由一些基本网络单元(NE)组成,在传输媒质上进行同步信息传输,复用,分插和交叉连接的传送网络,具有全世界统一的网络节点接口(NNI).NNI是指网络节点的接口,其网络参考配置中包含了传输网络的两种基本设备传输设备 网络节点特点:1.新型的复用映射方式2.兼容性好3.接口标准统一4.网络管理能力强5.先进的指针调整技术6.独立的虚容器设计7.组网与自愈能力强8.系列标准规范核心特点(3项):同步复用,强大的网络管理能力,统一了光接口及及复用标准.问题:1.频带复用率2.抖动性能3.软件权限4.定时信息的传送5.IP业务对SDH传送网结构的影响(三)SDH帧结构与段开销帧结构:SDH采用块状帧结构,以字节为基础,由纵向9行和横向270 X N列字节组成,传输时由左到右,由上而下顺序排成串形码流依次传输,传输一帧的时间为125s,每秒共传8000帧.对STM-1,传输速率共为8*9*270*8000=155.520 Mbit/s.高阶同步传送模块由基本模块信号STM-1的N倍组成,即STM-N,其中N取4的幂,对应传输速率155.520 Mbit/s,622.080 Mbit/s,2488.320 Mbit/s,9953.280 Mbit/sSDH帧结构1.段开销(SOH: Section OverHead):是指为了保证信息正常,灵活,有效地传送所必须附加的字节,和于网络的运行,管理,维护及指配(OAM&P).分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH) 功能:帧定位/性能检测/维护信息/管理通路 位置:(RSOH 1-3,MSOH 5-9)行,(1-9)*N列 容量:72字节/帧 4.608Mbit/s2.STM-N净负荷区(Payload):真正用于电信业务的比特 功能:业务传输 位置:(1-9)行 (10-270)*N列3.管理单元指针(AU PTR: Administration Unit Pointer)区域:用来指标净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置.消除了在常规PDH系统中由于采用滑动缓存器所引起的延时和性能损伤段开销字节的功能与应用:开销:段开销(SOH) 通道开销(POH) 段开销:再生段开销(RSOH) 复用段开销(MSOH) 通道开销:低阶通道开销(LPOH) 高阶通道开销(HPOH) 再生段:再生器(REG)之间或再生器与数字复用设备(或数字交叉连接设备等)之间的物理实体 复用段:两个复用设备之间的物理实体 段开销在帧内位置的表示:三维坐标矢量S(a,b,c) (a表示行数,1-3或5-9,b表示复列数,1-9,c表示在得列数内的间插层数,1-N)与各字节行列坐标的转换:行数=a,列数=N*(b-1)+c.比特间插奇偶校验(BIP: Bit Interleaved Parity):段开销字节(略)(四)同步复用和映射原理数字复用:采用时分复用的形式将多路低速信号复用成高速信号,然后再通过高速信道传输的过程同步复用器:输入支路数字信号与本机定时信号同步,只(或不用)调整相位 异步复用器:与同步相反,要对各个支路数字信号实施频率和相位调整 准同步复用器:输入信号生效应本机定时信号以同一标称速率出现,速率的任何变化都限制在规定容差范围内解决各路信号彼此之间的频差和相移问题:1.码速调整法(比特塞入法) 2.固定位置映射法 3.指针调整法(SDH中引入,基本原理是复用净负荷指针来表示在STM-N帧内浮动的净负荷的准确位置)基本单元1.容器(C):一种用来各种速率业务信号的信息结构.每一种容器分别对应于一种标称的输入速率.基本功能是完成适配即码速调整.2.虚容器(VC):用于支持SDH通道层连接的信息结构.是SDH通道的信息终端,由安排在重复周期为125s或500s的块状帧结构的信息净负荷(容器的输出)和通道开销(POH)组成,即VC-n=C-n +VC-nPOH.低阶虚容器(VC-11,VC-12,VC-2,TU-3前的VC-3),由低阶通道开销管理 高阶虚容器(VC-4和AU-3前的VC-3),由高阶通道开销管理3.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的信息结构,可表示为TU-n(n=11,12,2,3).TU-n由一个相应的低阶VC-n和一个相应的支路单元指针(TU-n PTR)组成,即:TU-n = VC-n + TU-n PTR.指示VC-n净负荷帧起点相对于高阶VC帧起点间的偏移量4.支路单元组(TUG)由一个或在高阶VC净负荷中占据固定,确定位置的支路单元组成.实现时可把一些不同大小的TU组合成一个TUG,从而增加传送网络的灵活性.VC-4/3中有TUG-3和TUG-2两种支路单元组5.管理单元(AU)管理单元是提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构,可表示为AU-n(n=3,4)由一个相应的高阶VC-n和一个相应的管理单元指针(AU-n PTR)组成,即AU-n = VC-n + AU-n PTR.指示VC-n净负荷起点相对于复用段帧起点间的偏移,而其自身相对于STM-N的位置总是固定的6.管理单元组(AUG):由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定,确定位置的管理单元组成,1个AUG是由1个AU-4或3个AU-3按字节间插组合而成.7.同步传送模块(STM-N):代表提供段连接的信息结构.高阶STM-N模块由N个STM-1以同步复用方式构成.复用步骤映射(Mapping):是一种在SDH网络边界处,把支路信号适配装入相应虚容器的过程.映射方法:异步/比特/字节同步 映射模式:浮动VC/锁定TU定位(Alignment):一种当支路单元或管理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,靠TU PTR和AU PTR功能圆心实现.复用(Multiplex):是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程,其方式是采用字节交错间插的方式将TU组织进高阶VC或将AU组织进STM-N.SDH复用:单字节交错间插方式1.以字节为单位2.交错间插 3.同步处理.由于SDH中的各级同步信号采用块状阵列帧结构布局,因此复用过程实质上对应着一种基于列交错的字节排列方式.高阶通道开销字节的功能与应用:略指针调整的原理与实现指针(PTR):是一种指示符,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.作用:1.当网络牌同步工作状态时,指针用来进行同步信号间的相位校准.2.当网络失去同步,指针用作频率和相位校准;当网络牌异步工作时,指针用作频率跟踪校准;3.指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移.分类:AU-4 / TU-3 / TU-121.AU-4指针:AU-4 = VC-4 + AU-4 PTRAU-4 PTR= H1 , Y , Y , H2 , 1* , 1* , H3 , H3 , H3 ,Y=1001SS11 ,SS为未规定比特,1*=11111111,H1 , H2= N N N N S S I D I D I D I D I DN:新数据标识:当4个比特中至少有3个与1001相符时,NDF为“使能”,至少有3 个与0110相符时,“止能”.当指针值加减时,782+1=0,0-1=7822.正调整:当VC的帧速率比AUG的帧速率慢时,需提高VC帧速率.操作:在VC前插入3个填充伪信息的空闲字节(即正调整字节),从而增加了VC帧速率.但由于插入了正调整字节,实际VC在时间上向后推移,因而用来指示起始位置的指针值要增加1操作提示:是将指针码字的5个增加比特(I比特)反转,并在接收机中按5比特多数表决准则作出决定.正调整字节的位置:AU-4帧内最后一个H3字节后出现3个正调整字节.3.负调整:VC帧速率比AUG快,需降低VC帧速率. 操作:复用AU指针区的3个H3字节存放实际VC信息(负调整字节),相当于降低了VC帧速率.VC在时间上向前移动3字节,指针减1 操作提示:将指针码字的5个减少比特(D比特)反转. 位置:AU-4内H3字节内出现3个负调整字节.AU-3则将在单独的H3字节处出现1个负调整字节.4.调整规则:1.正常运行期间,指针确定了在AU-n帧内VC-n的起始位置.NDF被设置为“0110” 2.指针值的改变靠相关规则操作. 3.若需正调整,发送带有I比特反转的当前指针值,且其后的正调整机会用伪信息所填充,指针加“1”.4.若需负调整,发送带有D比特反转的当前指针值,且其后的负调整机会被实际数据所重写,指针减“1”SDH网络中的基本网元1.分插复用器(ADM: Add/Drop Multiplexer):1.允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互连 2.具有无需分接和终结整体信号即可将各种G.703规定的接口信号(PDH)或STM-N(SDH)接入STM-M(MN)内作任何支路的能力.(支路,群路之间任意连接)2.数字交叉连接设备(DXC: Digital Cross Connect):一种具有一个或多个准同步数字体系或同步数字体系信号端口的,可以在任何端口信号速率(及其字速率)间进行可控连接和再连接的设备)适用于SDH的DXC(SDXC)则能进一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接.这些端口可以是SDH或PDH速率.特点:信号独立性/无阻塞/周期性/同步性SDXC与数字交换机的区别:1.SDXC的交换对象不是单个电路(又称通路),而是由多个电路组成的电路群(又称通道)2.SDXC交叉连接矩阵由外部操作系统控制,将来要连至电信管理网(TMN),因而增加了网络的灵活性和网络管理能3.SDXC能经济的上下业务并具有网关功能4.由于SDXC代替了配线架和复用器,各个信号的定时信号必须经过系统传送并在输出端再生,因此其具有定时透明性5.SDXC的交叉连接矩阵远非数字交换机那样动态变化,基本上是半永久的,因此有时称SDXC的交叉连接为“静态交换”SDH自愈网原理特点与分类:如何确保网络的生存性.方法:网络保护,网络恢复.网络恢复指利用节点间可用的任何容量实施中业务的恢复,它可大大节省网路资源,同时又能保证所需的网路资源,其实质是在网络中寻找失效路由的替代路由.但具有相对较长的计算时间.网络保护指利用节点间预先分配的容量实施网络保护,即当一个工作通路发生失效事件时,利用备用设备的倒换动作,使信号通过保护通路仍保持有效.(目前常用方法)以网络的功能结构分类:路径保护,当工作路径失效或者性能劣于某一必要的水平时,工作路径将由保护路径所替代,路径终端可以提供路径状态的信息,而保护路径终端则提供受保护路径状态的信息.这两种信息提供了保护启动的依据.路基保护包括线性复用段(MS)保护,MS共享保护环,MS专用保护环以及线性VC路径保护.子网连接保护,当工作子网连接失败或性能劣于某一必要水平时,工作子网连接将有保护子网连接所代替.子网连接保护可以应用于层网络内的任何层.被保护的子网连接可以进一步又低等级的子网连接和链路连接级联而成.以网络的物理拓扑分类:自动线路保护倒换,环型网保护(利用ADM),网状网保护(利用DXC).自愈的概念:指通信网络发生故障时,无需人为干预,即可在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的义务,使用户感觉不到网络已出了故障.基本原理:使网络具备发现故障并能找到替代传送路由的能力,在一定时限内重新建立通信.是生存性网络的突出特点.提出的原因:光纤传输网络的发展,智能网元的出现,SDH标准的制定.电信管理网管理功能分5部分:1配置管理2故障管理3性能管理4计费管理5安全管理.自愈属于自动故障恢复.自愈网种类:保护型和恢复型.保护型要求在节点之间预先提供固定数量的用于保护的容量配置,以构成备用路由.当工作路由失效时,业务量将由工作路由迅速倒换到备用路由.对容量要求高,网络资源的利用率较低,换取的代价是快速的反应时间和简单的逻辑控制.恢复型自愈所需的备用容量较小,网络中并不预先建立备用路由.当发生故障时,节点在网络管理系统的指挥下或自发利用网络中仍能正常运转的空闲心到建立与会路由,恢复受影响的业务.可以利用检点间的任何可用容量,资源利用率很高,但自愈算法较为复杂,恢复时间比较长.自愈技术:线路保护倒换,ADM自愈环-保护型策略,技术比较成熟,DXC网状自愈网-恢复型策略,充分开发DXC节点的智能,利用网络内的空袭那心到恢复受故障影响的通道.线路保护倒换基本原理:当出现故障时,由工作通道倒换到保护通道,使业务得以继续传送.特点:见比较.1+1方式:采用并发优收,即工作段和保护段在发送端永久的连在一起,而接受段根据故障情况择优选自接受性能良好的信号.1:N方式:保护段(1个)由N个工作段共用,当其中任意一个出现故障时,均可倒至保护段.1:1是1:N的特例.双局汇接:将需要保护的业务分为2部分,分别送到2个汇接局进行汇接,这样,即使其中之一的汇接节点发生失效,网络中仍然有部分业务保留.ADM自愈环基本原理:自愈环(SHR),指采用分插复用器(ADM)组成环形网实现自愈的一种保护方式.结构分类:通道保护(保护单位是通道,倒换与否离开环的每一个通道信号质量的优劣而定,一般利用告警指示信号来决定是否应进行倒换.),复用段保护(保护以复用段为基础,倒换与否按每一对节点间复用段信号质量的优劣而定,使用自动保护倒换APS协议.).数量分类:二纤环,四纤环.传输方向分类:单项环,双向环.二纤单项通道保护环:W1光纤用于传业务信号,P1光纤用于保护.原理:采用1+1的保护方式(首端桥接末端倒换),即利用W1光纤和P1光纤同时携带业务信号并分别沿两个方向传输,但接收端只择优选择其中的一路.是子网连接保护类型,业务容量等于所有进入环的业务量的总合,即节点处ADM容量为STM-N.四纤双向复用段共享保护环:在每个区段采用2根工作光纤和2根保护光纤(都是一收一发),其中W1和W2分别沿顺时针和逆时针双向传输业务信号,而P1和P2分别形成对W1和W2的两个反方向的保护环,在每个节点上都有相应的倒换开关作为保护倒换之用.最大业务容量为KSTM-N.两个功能:环倒换,即当环倒换时,受影响区段的业务量,由环的长通道的保护通道来传送;区段倒换,是一类似于1:1现行 APS的保护机制,仅用于四纤环.二纤双向复用段共享保护环 :采用时隙交换(TSI)技术.在一根光纤中同时载有工作通路W1和保护通路P2,在另一根光纤中同时载有工作铜壶W2和保护通路P1.在一条光纤的工作通路,由沿环的相反方向 的另一条光纤上的保护通路来保护.编号为m的AU-4工作通路由对应得保护通路在相反方向的第(N/2+m)各AU-4来保护.DXC自愈网原理:通过选择控制方式,倒换方式和路由表的计算方式可以有不同的自愈网络结