第一章 传输基础知识.doc

安徽省电信有限公司综合化集中维护培训教材第一章 传输基础知识1.1 传输媒质介绍目前传输网中使用的传输媒质主要是光纤。本节主要介绍光纤的结构、种类，光纤的特性和指标。1. 光纤的结构和种类光纤是光导纤维的简称，是利用介质分界上光的折射现象，将光线封闭在内部而引导到远距离方向的波导。光纤的横截面为圆形，最里面的是纤芯，沿纤芯向外依次是包层、一次涂覆层和二次涂覆层。 光纤的种类：按照传输的模数分单模光纤（SM）和多模光纤(MM)。单模光纤的纤芯直径为110um，包层的直径为125um；多模光纤的直径为5070um，包层直径为125um。按照光纤的折射率来分有突变型（SI）和渐变型(GI)两种，突变型光纤纤芯的折射率为常数，而渐变型光纤纤芯的折射率按照一定规律变化分布。2.光纤的主要指标光纤的特性指标有光纤损耗和色散。光纤损耗是指光纤对光波强度产生的衰耗，光纤衰耗的单位是dB/Km，表示每单位公里光纤长度对光强的衰减。色散是由于光纤中光信号的不同频率成分或不同模式在光纤中传播时，由于速度的不同而使得传播时间不同，因而造成光信号的不同频率成分或不同模式到达光纤终端的有先有后，造成光波畸变的一种现象。色散的单位是ps/Km.nm,指由单位长度（1Km）的光纤和在光源的单位谱线宽度（1nm）作用下产生的群时延差。光信号在光纤中传输的距离要受到色散和损耗的限制。色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰降低信号质量。当码间干扰使传输性能劣化到一定程度（例BER大于10-3）时，则无法进行正常通信。损耗使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降，当光功率下降到一定程度时，也无法进行正常通信。3光纤传输中的3个工作“窗口”光纤有三个低损耗窗口：分别是850nm窗口、1310nm窗口、1550nm窗口。其中850nm窗口只用于多模传输，用于单模传输的窗口只有1310nm和1550nm两个波长窗口。1310nm窗口称之为零色散窗口，光信号在此窗口传输色散最小。1550nm窗口称之为最小损耗窗口，光信号在此窗口传输的衰减最小。4ITU-T规范的光纤种类主要有四种: 符合ITU-T G.652规范的光纤G.652光纤指在1310nm波长窗口色散性能最佳，又称之为色散未移位的光纤（也就是0色散窗口在1310nm波长处），它可应用于1310nm和1550nm两个波长区。 符合ITU-T G.653规范的光纤G.653光纤指1550nm波长窗口色散性能最佳的单模光纤，又称之为色散移位的单模光纤，它通过改变光纤内部的折射率分布，将零色散点从1310nm迁移到1550nm波长处，使1550nm波长窗口色散和损耗都较低 符合ITU-T G.654规范的光纤G.654光纤称之为1550nm波长窗口损耗最小光纤，它的0色散点仍在1310nm波长处，它主要工作于1550nm窗口，主要应用于需要很长再生段传输距离的海底光纤通信。 符合ITU-T G.655规范的光纤G.655又称非零色散光纤，零色散点在1570nm以上，1530nm-1565nm间色散系数保持较小值，主要用于高速TDM系统和WDM系统。目前我省敷设的光缆只有G.652光纤和G.655光纤两种。5.光纤的传输容量光纤的传输带宽非常巨大，可达到30THz。一个2.5Gb/s传输系统只使用了光纤带宽的0.008%，但是受器件的限制目前单个光传输系统的最大容量只能做到40Gb/s，要想充分利用光纤的巨大传输带宽，就必须采用波分复用（WDM）技术。波分复用技术是将多个光传输系统发出的光通过合波器合在一起，在一根光纤上传播出去，在接收端用分波器将不同传输系统的波长分开，再由各个传输系统分别处理SDH信号。波分复用系统常用的有8波、16波和32波等，相应的就可使光纤的传输容量扩大到单系统的8倍、16倍和32倍。6光缆的结构光纤成缆可以有多种结构，分为层绞式/单元式、带状式和骨架式。1.2 PDH和SDH传输体制传输要解决的问题就是如何把各种业务信号根据其不同的流向送给接收段，这里涉及到两个方面的问题，一是为各种业务提供接口，二是如何将相同流向的业务信号进行复用来提高传输速度。目前存在两种传输体制，准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH），本节主要介绍SDH的部分原理。1.准同步数字系列PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）准同步数字系列存在两大体系： 北美及日本体系和 欧洲体系。美及日本体系的一次群信号速率为1.5Mb/s (T1)，欧洲体系的一次群信号速率（E1）为2.048Mb/s，两大体系数字信号从低次群向高次群复接过程见图1.2.1。图1.2.1 PDH的两大体系我国采用的是欧洲PDH体系,复用和解复用的过程见图1.2.2。从图中可以看出PDH数字信号的复接是从低次群到高次群逐级复接，四个一次群（2 Mb/s）复接成一个二次群信号（8Mb/s），四个二次群信号复接为一个三次群信号（34Mb/s），四个三次群复接为一个四次群信号（140Mb/s）。解复用进行相反的过程,逐级从高次群信号中将低次群信号分解出来。图1.2.2 我国PDH复用结构PDH采用准同步复接，各支路信号间不完全同步，与标称值有一定容差，要先进行码速调整，使各支路信号同步后才能进行复接。知道了PDH复用结构，我们就可以计算出一个PDH四次群信号能够同时传送的话路数为444301920路。由于PDH传输系统在网管功能、网络的安全性、上下电路的灵活性等方面存在很多缺陷，将逐渐被SDH所替代。目前传输网上的PDH传输设备主要使用在接入层,例如大客户等专线接入。 2.同步数字序列SDH（Synchrounous Digital Hierarchy）SDH传输网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运维费用。（1）SDH信号帧的结构SDH的基础帧称为同步传送模块STM-1，STM-1帧结构为9行270列共2430个字节的矩形字节块，传输方向是自左向右、从上到下逐行传送。高速率等级信号STM-N是以STM-1为基础按倍数复接，以增加传输系统的传输容量。复接的倍数N可以是1、4、16、64，复接后的信号等级分别称之为STM-1、STM-4、STM-16、STM-64。SDH信号帧结构见图1.2.3。图1.2.3 SDH幀结构SDH信号速率等级：STM-1的速率为155.52Mbit/s,STM-4速率为622.08Mbit/s,STM-16速率为2488.32Mbit/s,STM-64速率为9953.28Mbit/s,SDH信号帧的由三个区域组成：段开销区（SOH）、净负荷区（Payload）和指针区(AU-PTR)。开销字节的功能是完成对SDH信号提供层层细化的监控管理功能,实现从2.5Gb/s级别到2Mb/s级别的多级监控手段；净负荷区用来装载各种速率的业务信息，其中还包含少量的通道开销字节（POH）；指针区AU-PTR利用指针值来指示业务起始字节的位置，调整虚容器与其相关联的传输帧AU或TU之间的速率偏差。（2） SDH复用结构SDH的复用包括两种情况 将低速的SDH信号复用成高速SDH信号。复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4STM1STM4，4STM4STM16。在复用过程中保持帧频不变，仍然是8000帧/秒。 将低速支路信号（例如2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s）复用成SDH信号STMN。SDH需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。在这种复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125us缓存器用以校正支路信号频差和实现相位对准，各种业务信号复用进STMN帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。映射映射是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器（VC）的过程。象我们经常使用的将各种速率（140Mb/s、34Mb/s、2Mb/s）信号先经过码速调整，分别装入到各自相应的标准容器中，再加上相应的低阶(指低速信号)或高阶（指高速信号）的通道开销，形成各自相对应的虚容器的过程。定位定位是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低阶VC帧的起点在支路单元（TU）净负荷中或高阶VC帧的起点在管理单元（AU）净负荷中的具体位置，使收端能据此正确的分离相应的虚容器（VC）。复用复用就是通过字节交错间插方式把支路单元（TU）组织进高阶VC或把管理单元（AU）组织进STMN的过程。例如将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层过程：TU12（3）TUG2(7)TUG3(3)VC4；是多个高阶通道层信号适配进复用层的过程：AU4(1)AUG(N)STMN）。由于经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销(SOH)则会有些取舍。在复用成的STMN帧中，段开销（SOH）并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销。我国采用的SDH复用映射结构见图1.2.4,从图中可以看出STM1可以容纳63（373）个2Mb/s支路信号。 图1.2.4 我国采用的SDH复用映射结构复用映射结构中有关名词的解释：1） 容器C：是用来装载各种不同速率业务的信息结构，主要完成PDH信号与VC之间的适配功能。分为高阶C和低阶C两种。2） 虚容器VC：是用来支持SDH通道层连接的信息结构，VC=C+POH，分为高阶VC和低阶VC两种。3） 支路单元TU：是为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的一种信息结构，它由信息净负荷（低阶VC）和指示净负荷起点相对于高阶VC帧起点偏移量的支路单元指针（TU-PTR）组成。4） 支路单元组TUG：支路单元组由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。有TUG-2和TUG-3两种。5） 管理单元AU：是在高阶通道层与复用段层之间提供适配的一种信息结构，它由信息净负荷（高阶VC）和指示净负荷起始位置的管理单元指针（AU-PTR）组成。6） 管理单元组AUG：由一个或多个AU的集合而构成，AUG是由STM-N帧中占固定位置的的管理单元指针（AU-PTR）和信息净负荷组成。7） 同步传送模块STM：它是由N个AUG，加上段开销SOH以同步复用方式构成的具有标准速率等级的STM-N信号帧。（3）SDH开销字节SDH的开销可分为两大类，即段开销（SOH）和通道开销(POH) 段开销（SOH）段开销的复用规则是：当N个STM1帧以字节间插复用成STMN帧时，第一个STM1帧的段开销被完整的保留下来，其余N1个STM1的段开销仅保留定帧字节和B2字节，其余的段开销字节均略去。字节间插复用时各STM-1帧的管理单元指针（AU-PTR）和净负荷（payload）的所有字节原封不动的按字节间插复用方式复用。STM1帧的段开销结构见图1.2.5。图1.2.5 STM-1帧的段开销各开销字节的含义如下：1）帧定位字节：A1、A2 A1、A2共有6个字节，有固定的值，也就是有固定的比特图案。A1：11110110（f 6H），A2：00101000（28H）。收端检测信号流中的各个字节,当发现连续出现3N个f6H，又紧跟着出现3N个26H字节时（在STM-1帧中A1和A2字节各有3个），就断定现在开始收到一个STM-N帧，收端通过定位每个STM-N帧的起点，来区分不同的STM-N帧，以达到分离不同帧的目的，当N=1时，区分的是STM-1帧。当连续5帧以上（625us）收不到正确的A1、A2字节，即连续5帧以上无法判别帧头（区分出不同的帧），那么收端进入帧失步状态，产生帧失步告警OOF；若OOF持续了3ms则进入帧丢失状态设备产生帧丢失告警LOF，下插AIS信号，整个业务中断。在LOF状态下若收端连续1ms以上又处于定帧状态，那么设备回到正常状态。2）再生段踪迹字节：J0该字节被用来重复地发送段接入点标识符，以便使接收端能据此确认其与指定的发送端处于持续连接状态。在同一个运营者的网络内该字节可为任意字符，而在不同两个运营者的网络边界处要使设备收、发两端的J0字节相同匹配。通过J0字节可使运营者提前发现和解决故障，缩短网络恢复时间。3）数字通信通路（DCC）字节：D1-D12SDH的一大特点就是OAM功能的自动化程度很高，可通过网管终端对网元进行命令的下发、数据的查询，完成PDH系统所无法完成的业务实时调配、告警故障定位、性能在线测试等功能。OAM的数据是通过STMN帧中的D1-D12字节传送的，由STM-N信号在SDH网络上传输的。这样D1-D12字节提供了所有SDH网元都可接入的通用数字通信通路，作为嵌入式控制通路（ECC）的物理层，在网元之间传输操作、管理、维护（OAM）信息，构成SDH管理网（SMN）的传送通路。D1-D3是再生段数字通路字节（DCCR），速率为364kb/s192kb/s，用于再生段终端间传送OAM信息。D4-D12是复用段数字通路字节（DCCM），速率为964kb/s=576kb/s，用于在复用段终端间传送OAM信息。4）公务联络字节：E1和E2分别提供一个64kb/s的公务联络语声通道，语音信息放于这两个字节中传输。E1属于RSOH，用于再生段的公务联络；E2属于MSOH，用于终端间直达公务联络。5）奇偶校验字节：B1、B2B1用于再生段层误码监测。B1字节的工作机理是：发送端对上一帧（1#STM-N）加扰后的所有字节进行BIP-8偶校验，将结果放在下一个待扰码帧（2#STM-N）中的B1字节；接收端将当前待解扰帧（1#STM-N）的所有比特进行BIP-8校验，所得的结果与下一帧（2#STM-N）解扰后的B1字节的值相异或比较，若这两个值不一致则异或有1出现，根据出现多少个1，则可监测出1#STM-N帧在传输中出现了多少个误码块B2用于复用段层误码监测。B2的工作机理与B1类似，只不过它检测的是复用段层的误码情况。6）自动保护倒换（APS）通路字节：K1、K2（b1-b5）这两个字节用作传送自动保护倒换（APS）信令，用于保证设备能在故障时自动切换，使网络业务恢复自愈，用于复用段保护倒换自愈情况。7）复用段远端失效指示（MS-RDI）字节：K2（b6-b8）这是一个对告的信息，由收端（信宿）回送给发端（信源），表示收信端检测到来话故障或正收到复用段告警指示信号。也就是说当收端收信劣化，这时回送给发端MS-RDI告警信号，以使发端知道收端的状态。若收到的K2的b6-b8为110码,则此信号为对端对告的MS-RDI告警信号；若收到的K2的b6-b8为111，则此信号为本端收到MS-AIS信号，此时要向对端发MS-RDI信号，即在发往对端的信号帧STM-N的K2的b6-b8放入110比特图案。8）同步状态字节：S1（b5-b8）S1（b5-b8）不同的比特图案表示ITU-T的不同时钟质量级别，使设备能据此判定接收的时钟信号的质量，以此决定是否切换时钟源，即切换到较高质量的时钟源上。9）复用段远端误码块指示（MSREI）字节：M1这是个对告信息，由接收端回发给发送端。M1字节用来传送接收端由BIPN24（B2）所检出的误块数，以便发送端据此了解接收端的收信误码情况 通道开销（POH）。通道开销（POH）分高阶通道开销（HPOH）和低阶通道开销(LPOH)两种。高阶通道开销（HPOH）高阶通道开销结构见图1.2.6，高阶通道开销字节的作用如下：图1.2.6 高阶通道开销结构1）通道踪迹字节：J1。 AUPTR指针指的是VC4的起点在AU-4中的具体位置，即VC4的第一个字节的位置，以使收信端能据此AUPTR的值，正确的在AU-4中分离出VC4。J1正是VC4的起点，那AUPTR所指向的正是J1字节的位置。该字节的作用与J0字节类似：被用来重复发送高阶通道接入点标识符，使该通道接收端能据此确认与指定的发送端处于持续连接（该通道处于持续连接）状态。要求也是收发两端J1字节相匹配即可。2）高阶通道误码校验字节：B3。 B3字节负责监测VC4在STM-N帧中传输的误码性能，也就监测140mb/s的信号在STMN帧中传输的误码性能。监测机理与B1、B2相类似，只不过B3是对VC4帧进行BIP8校验。若在收端监测出误码块，那么设备本端的性能监测事件HP-BBE（高阶通道背景误码块）显示相应的误块数，同时在发端相应的VC4通道的性能监测事件HPREI（高阶通道远端误块指示）显示出收端收到的误块数。B1、B2字节也与此类似，通过这种方式你可实时监测STMN信号传输的误码性能。3）信号标记字节：C2。 C2用来指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质，例如通道是否已装载、所载业务种类和它们的映射方式。例如C2=00H表示这个VC4通道未装载信号，这时要往这个VC4通道的净负荷TUG3中插全“1”码TUAIS，设备出现高阶通道未装载告警：HPUNEQ。C2=02H，表示VC4所装载的净负荷是按TUG结构的复用路线复用来的，中国的2Mb/s复用进VC4采用的是TUG结构，C2=15H表示VC4的负荷是FDDI（光纤分布式数据接口）格式的信号。4）其他字节通道状态字节：G1。b1b4回传给发端由B3（BIP8）检测出的VC4通道的误块数，也就是HPREI。当收端收到AIS、误码超限，J1，C2失配时，由G1字节的第5比特回送发端一个HPRDI（高阶通道远端劣化指示）。使用者通路字节：F2、F3 。这两个字节提供通道单元间的公务通信（与净负荷有关）。TU位置指示字节：H4 。 H4指示有效负荷的复帧类别和净负荷的位置，例如作为TU-12复帧指示字节或ATM净负荷进入一个VC4时的信元边界指示器。只有当PDH信号：2Mb/s，复用进VC4时，H4字节才有意义。2Mb/s的信号装进C12时是以4个基帧组成一个复帧的形式装入的，那么在收端为正确定位分离出E1信号就必须知道当前的基帧是复帧中的第几个基帧。H4字节就是指示当前的TU-12（VC12或C12）是当前复帧的第几个基帧，起着位置指示的作用。H4字节的范围是01H04H，若在收端收到的H4不在此范围内，则收端会产生一个TULOM（支路单元复帧丢失告警）。K3：空闲字节N1：网络运营者字节低阶通道开销(LPOH)一组低阶通道开销共有4个字节：V5、J2、N2、K4。低阶通道开销结构见图1.2.7，各开销字节字节作用如下：图1.2.7低阶通道开销结构1）V5：是复帧的第一个字节，TUPTR指示的是VC12复帧的起点在TU-12复帧中的具体位置，也就是TU-PTR指示的是V5字节在TU-12复帧中的具体位置。V5还具有误码校测，信号标记和VC12通道状态表示等功能， V5字节具有高阶通道开销G1和C2两个字节的功能。2）J2：VC12通道踪迹字节。J2的作用类似于J0、J1，它被用来重复发送内容由收发两端商定的低阶通道接入点标识符，使接收端能据此确认与发送端在此通道上处于持续连接状态。3）N2： 网络运营者字节。4）K4：通道保护APS指令。（3）SDH指针SDH指针的作用就是定位，通过定位使收端能正确的从STMN中拆离出相应的VC，进而通过拆VC、C的包封分离出PDH低速信号，也就是说实现从STMN信号中直接下低速支路信号的功能。定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于VC上的支路单元指针（或管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中（或高阶VC帧的起点在AU净负荷中）的位置。在发生相对帧相位偏差使VC帧起点“浮动”时，指针值亦随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧起点位置的过程。对VC4，AUPTR指的是J1字节的位置；对于VC12，TUPTR指的是V5字节的位置。TU或AU指针可以为VC在TU或AU帧内的定位提供了一种灵活、动态的方法。因为TU或AU指针不仅能够容纳VC和SDH在相位上的差别，而且能够容纳帧速率上的差别，指针的结构见图1.2.8。图1.2.8 指针结构示意图AU-PTR的位置在STM-1帧的第4行19列共9个字节，用以指示VC4的首字节J1在AU4净负荷的具体位置，以便收端能据此正确分离VC4TU指针用以指示VC12的首字节V5在TU12净负荷中的具体位置，以便收端能正确分离出VC12。TU12指针为VC12在TU12复帧内的定位提供了灵活动态的方法。TUPTR的位置位于TU12复帧的V1、V2、V3、V4处。1.3 SDH传输网1.网元的概念所谓网元就是网络单元，SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的。通过不同的网元完成SDH网的传送功能、上/下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。在SDH传输网中的网元有终端复用器（TM）、分/插复用器（ADM）、再生中继器（REG）、数字交叉连接设备（DXC）。 终端复用器（TM）终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件，如图1.3.1所示。图1.3.1 TM模型TM的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号。请注意它的线路端口输入/输出一路STM-N信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。在将低速支路信号复用进STM-N帧（将低速信号复用到线路）上时，有一个交叉的功能，例如：可将支路的一个STM-1信号复用进线路上的STM-16信号中的任意位置上，也就是指复用在116个STM-1的任一个位置上。将支路的2Mbit/s信号可复用到一个STM-1中63个VC12的任一个位置上去。TM的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。 分/插复用器（ADM）分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如图1.3.2所示。图1.3.2 ADM模型ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤），为了描述方便我们将其分为西（W）向、东向（E）两个线路端口。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的STM-N信号进行交叉连接，例如将东向STM-16中的3#STM-1与西向STM-16中的15#STM-1相连接。ADM是SDH最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：一个ADM可等效成两个TM。 再生中继器（REG）光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。此处讲的是后一种再生中继器，REG是双端口器件，只有两个线路端口W、E。如图1.3.3所示：图1.3.3 电再生中继器它的作用是将w/e侧的光信号经光电转换（O/E）、抽样、判决、再生整形、电光转换（E/O）在E或W侧发出。注意到没有，REG与ADM相比仅少了支路端口，所以ADM若本地不上/下话路（支路不上/下信号）时完全可以等效一个REG。真正的REG只需处理STM-N帧中的RSOH，且不需要交叉连接功能（WE直通即可），而ADM和TM因为要完成将低速支路信号分/插到STM-N中，所以不仅要处理RSOH，而且还要处理MSOH；另外ADM和TM都具有交叉复用能力（有交叉连接功能），因此用ADM来等效REG就有点大材小用了。 数字交叉连接设备DXC数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，如图1.3.4所示。图1.3.4 DXC功能图DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路STM-N信号上，上图表示有m条入光纤和n条出光纤。DXC的核心是交叉连接，功能强的DXC能完成高速（例STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12级别的交叉）。通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能（注mn），m表示可接入DXC的最高速率等级，n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。m越大表示DXC的承载容量越大；n越小表示DXC的交叉灵活性越大。2 SDH光接口类型SDH网元的光接口必须符合ITU-T所规范的统一标准，才能使不同厂家的SDH网元设备通过光纤进行互联。SDH的的光接口有三种主要应用类型：互联距离约小于2公里的局内应用、互联距离约15公里的局内应用、互联距离在1310nm窗口约40公里，在1550nm窗口约80公里的长途局间应用。表1.3.1给出了光接口分类及其应用代码。表1.3.1 SDH光接口类型分类应用局内局间短距离长距离工作窗口（nm）131013101550131015501550光纤类型G.652G.652G.652G.652G.652G.655G.653G.655传输距离（Km）2约15约15约40约80约80STM等级STM-1STM-4STM-16I-1I-4I-16S-1.1S-4.1S-16.1S-1.2S-4.2S-16.2L-1.1L-4.1L-16.1L-1.2L-4.2L-16.2L-1.3L-4.3L-16.33SDH的网络拓扑结构有了网元，就可以利用这些网元按需要进行组网，SDH网元组网非常灵活，基本的网络拓扑结构有链形、星形、树形、环形和网孔形。其基本结构见图1.3.5。 链形网链形网络拓扑是将网中的所有节点点一一串联，而首尾两端开放。 星形网星形网络拓扑是将网中一网元做为特殊结点与其他各网元节点相连，其他各网元节点，互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。 树形网树形网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障 环形网环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性， 网孔形网将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络拓扑。这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠更强，不存在瓶颈问题和失效问题。4SDH的网络保护方式在SDH网络结构中，链型和星型、树型结构都由于其物理上不具有信号双路由故都属于安全性较低的拓扑结构。网孔型、环型结构中每个网元至其他网元至少有两个路由，网络的安全性较高，目前传输网的组网方式用的较多的是环型组网。SDH保护环按保护业务的方式可划分为通道保护环和复用段保护环两大类；按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两大类；按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）。通道保护环业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STMN信号中的某个VC4或VC12，倒换与否按某一个别通道信号的传输质量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TUAIS（支路全1码）信号来决定该通道是否应进行倒换。复用段倒换环是以复用段为基础的，倒换与否按环上传输的复用段信号的质量来决定的。倒换是由SDH帧中开销字节K1、K2（b1b5）所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STMN或1/2STMN的业务信号都切换到备用信道上。复用段保护倒换的条件是帧同步丢失（LOF）、信号丢失（LOS）、复用段告警指示（MSAIS）、复用段误码超门限告警（MSEXC）。由于STMN帧中只有1个K1和1个K2，所以复用段保护倒换是将环上的所有主用业务STMN（四纤环）或1/2STMN（二纤环）都倒换到备用信道上去，而不是仅仅倒换其中的某一个通道。通道保护环往往是专用保护，在正常情况下保护信道也传主用业务（业务的11保护），信道利用率不高。复用段保护环使用公用保护，正常时主用信道传主用业务，备用信道传额外业务（业务的1：1保护），信道利用率高。1) 二纤单向通道保护环二纤通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环S1；一个为备环P1，如图1.3.6。两环的业务流向一定要相反，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，也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S1、备环P1上，两环上业务完全一样流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务。 若环网中网元A与网元C互通业务，网元A和网元C都将上环的支路业务“并发”到环S1和P1上，S1和P1上的所传业务一模一样且流向相反S1逆时针，P1为顺时针。在网络正常时，网元A和网元C都选收主环S1上的业务。那么A与C业务互通的方式是A到C的业务经过网元D穿通，由S1光纤传到C（主环业务）；由P1光纤经过网元B穿通传到C（备环业务）。在网元C支路板“选收”主环S1上的AC业务，完成网元A到网元C的业务传输。网元C到网元A的业务传输与此类似。当BC光缆段的光纤同时被切断，此时网元支路板的并发功能没有改变，也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。见图1.3.7所示。这时网元A与网元C之间的业务被保护。网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上，其中S1业务经光纤由网元D穿通传至网元C，P1光纤的业务经网元B穿通，由于BC间光缆断，所以光纤P1上的业务无法传到网元C，不过由于网元C默认选收主环S1上的业务，这时网元A到网C的业务并未中断，网元C的支路板不进行保护倒换。网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上，其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A，S1环上的C到A业务，由于BC间光纤断所以无法传到网元A，网元A默认是选收主环S1上的业务，此时由于S1环上的CA的业务传不过来，A网元线路w侧产生RLOS告警，所以往下插全“1”AIS，这时网元A的支路板就会收到S1环上TUAIS告警信号。网元A的支路板收到S1光纤上的TUAIS告警后，立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务，于是CA的业务得以恢复，完成环上业务的通道保护，此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态切换到选收备环方式。网元发生了通道保护倒换后，支路板同时监测主环S1上业务的状态，当连续一段时间（根据设置，一般为10分钟）未发现TUAIS时，发生切换网元的支路板将选收切回到收主环业务，恢复成正常时的默认状态。二纤单向保护倒换环由于上环业务是并发选收，所以通道业务的保护实际上是11保护。倒换速度快，业务流向简捷明了，便于配置维护。缺点是网络的业务容量不大。二纤单向保护环的业务容量恒定是STMN，与环上的节点数和网元间业务分布无关。例如，当网元A和网元D之间有一业务占用X时隙，由于业务是单向业务，那么AD的业务占用主环的AD光缆段的X时隙（占用备环的AB、BC、CD光缆段的X时隙）；DA的业务占用主环的DC、CB、BA的X时隙（备环的DA光缆段的X时隙）。这样，当AD之间的业务为STMN时，其它网元将不能再互通业务了即环上无法再增加业务了，因为环上整个STMN的时隙资源都已被占用，所以单向通道保护环的最大业务容量是STMN。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。2) 双纤双向复用段保护环双纤双向复用段保护环在正常工作时的业务流向和工作方式如图1.3.8，可看到光纤S1和P2，S2和P1上的业务流向相同，实际使用时分技术将这两对光纤合成为两根光纤S1/P2、S2/P1。这时将每根光纤的前半个时隙（例如STM16系统为1#8#STM1）传送主用业务，后半个时隙（例如STM16系统的9#16#STM1）传送额外业务，也就是说一根光纤的保护时隙用来保护另一根光纤上的主用业务。因此在二纤双向复用段保护环上无专门的主、备用光纤，每一条光纤的前半个时隙是主用信道，后半个时隙具备信道，两根光纤上业务流向相反。 在网络正常情况下，网元A到网元C的主用业务放在S1/P2光纤的S1时隙（对于STM16系统，主用业务只能放在STMN的前8个时隙1#8#STM1VC4中），备用业务放于P2时隙（对于STM16系统只能放于9#16#STM1VC4中），沿光纤S1/P2由网元B穿通传到网元C，网元C从S1/P2光纤上的S1、P2时隙分别提取出主用、额外业务。网元C到网元A的主用业务放于S2/P1光纤的S2时隙，额外业务放于S2/P1光纤的P1时隙，经网元B穿通传到网元A，网元A从S2/P1光纤上提取相应的业务。在环网BC间光缆段被切断时，网元A到网元C的主用业务沿S1/P2光纤传到网元B，在网元B处进行环回，环回是将S1/P2光纤上S1时隙的业务全部环到S2/P1光纤上的P1时隙上去（例如STM16系统是将S1/P2光纤上的1#8#STM1VC4全部环到S2/P1光纤上的9#16#STM1VC4），此时S2/P1光纤P1时隙上的额外业务被中断。然后沿S2/P1光纤经网元A、网元D穿通传到网元C，在网元C执行环回功能，即将S2/P1光纤上的P1时隙所载的网元A到网元C的主用业务环回到S1/P2的S1时隙，网元C提取该时隙的业务，完成接收网元A到网元C的主用业务。见图1.3.9。网元C到网元B的业务先由网元C将网元C到网元A的主用业务S2环到S1/P2光纤的P2时隙上，这时P2时隙上的额外业务中断。然后沿S1/P2光纤经网元D、网元A穿通到达网元B，在网元B处执行环回功能将S1/P2光纤的P2时隙业务环到S2/P1光纤的S2时隙上去，经S2/P1光纤传到网元A落地。通过以上方式完成了环网在故障时业务的自保护。双纤双向复用段保护环的业务容量M/2(STM-N)或MSTMN（包括额外业务），其中M是节点数，这时只有相连两点之间开STM-N。双纤双向复用段保护环在组网中使用得较多，主要用于622M和2.5G系统，特别适用于业务分散的网络，可以取得较大的电路冗余量。1.4 传输附属设备介绍传输机房内除了传输设备，还有数字配线架（DDF）、光纤配线架(ODF)、电源头柜等附属设备。 数字配线架DDF数字配线架的作用是为开通和转接业务电路提供电端口，另外可以通过DDF上的端口进行通道性能的测试。DDF架的端口类型有75不平衡和120平衡两种接口，接口速率可以是2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s、155 Mb/s等。DDF架的一侧为传输设备侧，连接至传输设备的支路板，将传输设备提供的传输通道终接到DDF架的端口上；DDF架的另一侧为业务侧，与电话交换机、ATM交换机、DDN节点机等设备相接，将业务电路加载到传输通道中。根据传输设备的配置情况及上下电路的能力，一般将某个传输站点能够提供的传输通道全部终端到DDF架上。DDF架上的端口分别与传输系统的端口号相对应，其对应关系可以通过现场维护资料或传输资源管理系统进行查询，传输系统的端口号与STM-N的时隙对应关系可以从传输系统网管上查到，然后根据实际需要开通相应的电路。 光纤配线架ODF光纤配线架的作用是为传输设备光端机与光缆线路的连接提供接口（法兰盘）。光缆线路工程结束后，线务部门将光缆中的光纤成端连接到ODF架的法兰盘上，并做好纤芯号的标识供机务部门的传输设备使用。传输设备光端机发出的光信号通过设备尾线连接至ODF，通过ODF法兰盘转接到光缆线路发送到接收端。维护工作中将ODF至传输设备一侧称之为设备侧；将ODF架至光缆线路一侧称之为线路侧。维护界面的划分一般是设备侧归机务部门维护，线路侧归线务部门维护。光纤配线架的另外一个作用是完成传输系统的调度。在实际工作中，常常因为光缆线路的割接、光缆线路突然意外阻断、光纤质量下降等情况发生，发生这几种情况可能会造成通信中断或传输系统性能下降，因此可能需要对传输系统的光路进行调度。这种调度工作就是通过在ODF上的操作来完成的，机务部门会根据预先制定的应急调度预案，将传输系统调至备用的光缆纤芯上。 电源头柜电源头柜放置在一列传输设备一头，因此又称列头柜。列头柜的作用有两个，一是将电力室送来的直流电源和交流电源进行分配，为本列的各个设备工作提供所需要的电源。直流电源一般为48V电压。二是将本列设备的告警信息汇集到电源头柜上，一旦某个设备发生告警，列头柜会发出声光告警，提示维护人员当前本列设备有故障发生，维护人员再根据故障性质进行相应的处理。1.5 我省一干、二干传输网概况1.5.1 我省一干传输网络概况1SDH传输网络中国电信是1993年开始引入SDH系统的。在以后的干线网建设中，由于实行了“超前，高起点，加速”的发展战略，所采用的系统迅速转移到高速率大容量的2.5 Gbit/s SDH系统，大大提高了系统容量。网路结构向格形网（网孔网）为主的复合网结构演进基本完成。途经安徽电信的国家干线SDH传输系统有徐郑西、京津沪、沪宁汉、合西。 徐郑西干线SDH传输系统采用的西门子公司的设备，系统容量是3个2.5 Gbit/s系统。在省内的拓扑图如下： 京津沪干线SDH传输系统采用的西门子公司的设备，系统容量是5个2.5 Gbit/s系统。在省内的拓扑图如下： 沪宁汉干线SDH传输系统采用的西门子公司和GPT公司的设备组网，共有 2个2.5 Gbit/s系统和1个622Mbit/s区间系统。在省内的拓扑图如下： 合西干线SDH传输系统采用的西门子公司的设备，共有 4个2.5 Gbit/s系统和1个622Mbit/s区间系统。在省内的拓扑图如下：2WDM传输网络途经安徽电信的WDM长途网共有6个密集波分复用系统（DWDM）,分别是：北电320G试验系统、京津宁朗讯162.5G系统、南北两条南京武汉光缆上的162.5G系统、中国电信高速北环40/3210G系统和中国电信高速南环40/3210G系统。 京津宁朗讯162.5G系统采用朗讯80G密集波分复用设备，省内拓扑图如下： 中国电信高速北环采用的是北电公司的密集波分复用设备，系统最大传输速率为1.6Tbit/s，省内拓扑图如下： 南宁汉WDM系统采用朗讯80G密集波分复用设备，省内拓扑图如下： 沪汉（北宁汉）WDM系统采用朗讯80G密集波分复用设备，省内拓扑图如下： 中国电信高速南环采用的是北电公司的密集波分复用设备，系统开通在北宁汉光缆上，系统最大传输速率为1.6Tbit/s，省内拓扑图如下： 北宁汉320G试验系统采用的是北电公司的密集波分复用设备，系统最大传输速率为320Gbit/s，系统开通在北宁汉光缆上，省内拓扑图如下：1.5.2 我省二干传输网络概况安徽电信经过十多年的建设，现已拥有一个覆盖全省17个地市，技术先进的光纤传输网络。采用光纤传输为主，加上微波和卫星通信等多种传输技术，组成立体交叉的以环网为主的网络结构。构成了一个数字化、大容量、多手段、多路由的能承载各种业务的现代化传输网。1省干SDH传输网目前我省的SDH传输网络有1995年建设的一期SDH骨干传输网、1999年建设的二期骨干传输网和2001年建设的三期南环10G传输网。 一期SDH骨干传输网一期SDH骨干传输网采用的是阿尔卡特公司的传输设备组网，该工程以合肥为中心，连接15个地市（亳州尚未建独立地区），满足全省16个地市的国际、国内及省内地区间通信业务的需求。全网由两个传输速率为2.5Gbit/s自愈环和五条传输速率为622Mbit/s的支线组成，全网通路组织以2Mb/s数字电路为主。网络拓扑见下图。 二期SDH骨干传输网二期SDH骨干传输网采用朗讯公司的传输设备组网，该网络共设光纤物理环七个，即主环、中继环、北环1、北环2、东环、南环1、南环2。SDH 2.5Gb/s二纤双向复用段保护环十一个，其中主环二个、中继环二个、北环1二个、北环2一个、东环一个、南环1一个、南环2二个。全网网络节点共24个（其中中继站6个），安装2.5Gb/s ADM 48套，DACS交叉连接设备4套，DACS设备分别安装在合肥1（大钟楼）、合肥2（五里墩）、芜湖、蚌埠，设网络级网管系统和网元级网管系统各一套，安装在合肥2。全网通路组织以2Mb/s数字电路为主，另提供近百个STM-1光口和少量STM-1电口。网络拓扑图如下： 三期SDH骨干传输网三期SDH骨干传输网是指南环2（南环1为波分复用系统），建于2001年，采用华为公司的传输设备组网。组网方式为SDH二纤双向复用段保护环，系统容量为10Gb/s，主要解决皖南部分地市传输通道紧张的状况。网络拓扑图如下：2省干WDM传输网为满足数据业务对传输带宽的需求，安徽电信2001年建成以合肥、芜湖为核心节点，覆盖全省所有本地网中心城市的DWDM骨干传输网，通路组织以2.5Gb/s光口、155Mb/s光口为主，部分地区至合肥之间安排了一些2 Mb/s电路，以解决朗讯环上这些地区电路紧张局面。省干DWDM传输网共有三个DWDM环，简称北环、东环和南环1。 DWDM北环和东环北环和东环的DWDM系统（光层）均采用北电网络提供的OPTera LH 320G波分