SDH原理及应用PPT学习课件

通信技术培训,SDH传输设备基本原理及应用,1,一、通信,通信是指用任何方法通过媒体将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。古代通信：现代通信：,接力传话、快马驿使、飞鸽传书、烽火狼烟,载波、微波、光纤、卫星,2,2020/5/1,数字通信发展史,1937年英国人里夫斯(Reeves.A.H)发明PCM(电子管),1947年美国贝尔实验室研制成功第一个能完全运行的PCM系统,1957年由于发明了晶体管，PCM系统进入商用阶段,1962年美国将24路PCM系统-T1用于市话局间中继,1965年美国制定DS1标准,将24个以PCM编码的话音信号复接在一起，加上帧定位比特，组成1544kbit/s的二进制码流进行传输。,3,2020/5/1,从DS1或E1向更高速率的复用就是把特定数量的DS1或E1信号组织在一起，成为高次群数字流。,1968年欧洲E1技术标准制定,30路以PCM编码的话音信号复接在一起，加上帧定位比特和用于传送信令的通道，组成2048kbit/s码流的帧结构,欧洲标准比较规律：,4E1E2速率：8448kbit/s4E2E3速率：34368kbit/s4E3E4速率：139264kbit/s4E4E5速率：564992kbit/s,4,2020/5/1,概述：光纤通信发展（历史）20世纪60年代：20dB/km的光纤问世20世纪70年代末：光源与检测器寿命10万小时以上（发明双异质结构的LD）（初）；1310和1550的低损耗窗口发现，SMF，0.5dB/km的光纤问世，实用化（末）20世纪80年代末90年代初：EDFA导致WDM实用化目前容量10T（实验室），增大容量可能方式：ETDM（40G）+OWDM（160波）+OTDM（8-16时段）主要的通信方式,5,2020/5/1,光纤通信（特点）（几乎）无限带宽，通信容量巨大（40Tb/s，微波20G，电缆200M），但实际达到的速率由光源线宽、光纤色散、光检测器响应速度决定传输损耗低，中继距离长（50-80Km，衰减受限，链路功率预算）（如果今后采用非石英光纤，并工作在超长波长(2m)，光纤的理论损耗系数可以下降到10-310-5dB/km，中继距离可达数千、甚至数万公里）保密性能好，不易被人窃听无电磁干扰,6,2020/5/1,光纤通信（特点）体积小，重量轻，节省金属材料等但相对而言：抗拉强度低（弯曲）光纤连接困难光纤受水影响大光纤通信是目前较为理想的通信方式,7,2020/5/1,光纤通信系统（组成）光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制可以省去调制器。光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成，对于直接强度调制解调器可以省略。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器(光放大器)两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。,8,2020/5/1,二、SDH概述,光纤传输、2M分插复用、支路交叉连接、自愈保护倒换等。SDH全称：同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy）。SDH规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性,提供了一个国际支持框架,在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。,9,2020/5/1,SDH、PCM组网结构,程控交换机,话路终端,语音信号货物，PCM装卸车间，E1（2M）通道货箱，SDH火车站，光纤铁路，光信号火车。,10,2020/5/1,SDH的产生：,1.1984年美国贝尔实验室SYNTRAN(同步传输),2.扩展到日本和欧洲的各种PDH信号SONET(同步光网络),4.1988年，ITU-T接受了SONET的概念，并重新将其命名为SDH(同步数字系列),3.1988年，美国国家标准委员会(ANSI)采用了SONET技术并通过了相关标准,11,2020/5/1,光纤通信PDH与SDHPDH:无世界性标准（数字信号速率、帧结构）,光接口不规范（互联困难）,信号复用、交叉连接复杂，困难,无辅助比特，OAM实现困难SDH:一定智能化（相对PDH），同步复用、标准光接口、网管,自愈,12,2020/5/1,PDH复用结构,13,2020/5/1,SDH复用结构,ADM,155Mbit/s,光接口,2Mbit/s（电信号）,光接口,14,2020/5/1,PDH的不足之处：,1.没有全球统一的速率标准，给国际电信网互联带来了困难,2.没有标准光接口,3.准同步复接，上下电路不太方便,4.网络结构缺乏灵活性，数字交叉连接复杂,5.辅助比特缺乏，限制了网络维护与管理,15,2020/5/1,SDH的优点：,1.灵活、兼容的映射方式及帧结构,简单的复接和分接,低速支路容易上下,有效地支持向更高的传送速率发展,2.与业务无关的灵活、兼容的传送平台,加速新一代业务的引入,便于端到端管理业务,16,2020/5/1,3.嵌入信号内的管理、维护信息量大，可改进业务质量,提供了网络监控能力,便于网络恢复业务,4.开放的网络提供了新的灵活性,标准化贯穿于全网的OAM能力,对来自不同供应商的设备构成的光链路是完全兼容的,17,2020/5/1,终端复用器TM双端口器件，用于端点站。群路端口默认为w交叉复用功能作用TULU,终端复用器TM,18,2020/5/1,插/分复用器ADM三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e交叉复用功能作用LU(w)TULU(e)、LU(w)LU(e)最常用网元，可等效其他网元,插/分复用器ADM,19,2020/5/1,再生中继器REG（电）2端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e不需交叉复用功能功能：O/E、抽样、判决、再生整形、E/O；使线路噪声不积累,再生中继器REG,20,2020/5/1,数字交叉连接设备DXC多端口器件，用于重要节点站，提供强大的交叉能力。以m/n表征其特点,数字交叉连接设备DXC,21,2020/5/1,三、SDH帧结构,STM-1的传输速率892708000155520000bit/s=155.52Mbit/s,STM-N的传输速率N155.52Mbit/s,22,2020/5/1,SDH的传输速率等级：,SDH最基本也是最重要的模块信号是STM-1，速率为155.520Mbit/s,STM-1155.520Mbit/s(155Mbit/s),STM-4622.080Mbit/s(622Mbit/s),STM-162488.320Mbit/s(2.5Gbit/s),STM-649953.280Mbit/s(10Gbit/s),23,2020/5/1,STM-N帧中放置各种业务信息的地方。2M、34M140M打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信号承载，在SDH网上传输。若将STM-N信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货车的车厢。在将低速信号打包装箱时，在每一个信息包中加入通道开销POH，以完成对每一个“货物包”在“运输”中的监视。,信息净负荷(9行261列),24,2020/5/1,帧结构,25,2020/5/1,帧结构,26,2020/5/1,若复用的低速信号速率较低，即打包后信息包太小，例：2M、34M。需进行二级指针定位。先将小信息包打包成中信息包，通过支路单元指针-TUPTR定位其在中信息包中的位置。然后将若干中信息包打包成大信息包，通过AU-PTR指示相应中信息包的位置。,帧结构,27,2020/5/1,表示典型的净负荷偏移的STM-1帧,28,2020/5/1,STM-1复帧,29,2020/5/1,STM-1段开销,30,2020/5/1,STM-4的结构,31,2020/5/1,32,2020/5/1,STM-16的结构,33,2020/5/1,2.048Mbit/s信号在一个复帧内以异步映射方式进入VC-12,34,2020/5/1,TU-12的结构,35,2020/5/1,2.048Mbit/s信号映射入TU-12,36,2020/5/1,TUG-3toVC-4,37,2020/5/1,STM-1帧结构内VC-4的位置,38,2020/5/1,四、SDH复用技术,（低阶结构沿一定路径以一定方式(同步/异步)组合成高阶结构）容器C：信息结构，适配信息虚容器VC：信息结构，传送实体，C+通道开销管理单元AU：信息结构，高阶VC+指针，用于高阶通道层和复用段层支路单元TU：信息结构，低阶VC+指针，用于低阶通道层和高阶通道层,39,2020/5/1,完整的SDH复用结构（STM-N）,40,2020/5/1,STM-N,AUG,AU-4,AU-4,TU-3,VC-3,C-3,C-4,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,TUG-3,N,139264kbit/s,34268kbit/s,44736kbit/s,2048kbit/s,指针处理,映射,对齐,复用,中国的SDH基本复用映射结构,3,3,7,41,2020/5/1,SDH光纤网：复用映射结构,中国采用简化方式,42,2020/5/1,SDH各传输速率等级：复用2M的数量,STM-N的2M数量=373N=63N（个）,43,2020/5/1,低阶SDH高阶SDH：字节间插方式，4合1PDH信号STM-N：同步复用和灵活的映射140MSTM-N34MSTM-N2MSTM-N复用是依复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图有多种，但通常一个国家或地区仅使用一种。,复用步骤(复用方式、复用结构),复用步骤,44,2020/5/1,C4容器4；虚140M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。VC4虚容器4；与C4相对应的标准信息结构，完成对装载的140M信号进行实时的性能监控。,140M复用步骤,45,2020/5/1,AU-4管理单元4，与VC4相对应的信息结构复用路线140MVC4AU-4STM-1，所以STM-1仅能复用进一路140M信号,140M复用步骤,46,2020/5/1,C3容器3；与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。VC3虚容器3；与C3相对应的标准信息结构，完成对装载的34M信号进行实时的性能监控。,34M复用步骤,47,2020/5/1,TU3支路单元3；与VC3相对应的标准信息结构，完成一级指针定位。TUG3支路单元组3；与TU3相对应的标准信息结构。34MVC3TU3TUG3；3TUG3VC4STM-1；所以STM-1可以复用进3路34M。,34M复用步骤,48,2020/5/1,C12容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成2M信号速率适配，4个基帧组成一复帧。VC12虚容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成对某路2M信号实时监控。TU12支路单元12；与VC12相对应的标准信息结构，完成对VC12的一级指针定位。,2M复用步骤,49,2020/5/1,TUG2支路单元组2；TUG3支路单元组3。2MC12VC12TU12；3TU12TUG2；7TUG2TUG3；3TUG3VC4STM1。STM-1可装入373=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。,2M复用步骤,50,2020/5/1,4个C12基帧组成一个复帧。基帧、复帧装入的是同一路2M信号。基帧装入2M信号的125us时间段的信息；复帧装入2M信号500us时间段的信息,复帧的概念,2M复用步骤,51,2020/5/1,五、SDH传送网：保护倒换,线路保护倒换：主用通道故障，信号自动切换到备用系统，50ms内，简单快速环形网保护倒换：通常由ADM构成，自愈环，分通道倒换环和复用段倒换环通道倒换环：基于通道信号质量的优劣，利用通道AIS信号决定倒换复用段倒换环：基于复用段信号质量的优劣，利用ASP协议实施倒换（以2纤环为主讨论）,52,2020/5/1,传送网：拓扑与保护到换,53,2020/5/1,传送网：单向环,54,2020/5/1,传送网：双向环,55,2020/5/1,传送网：通道倒换，并发优收,56,2020/5/1,传送网：复用段倒换,57,2020/5/1,传送网：复用段倒换，线路中断，K1、K2通信，实施倒换。E通知C，C确认，同步到换。若节点故障，则复杂（错连问题）,58,2020/5/1,传送网：业务分布与倒换方式，一般业务集中型分布则通道保护，分散型则考虑复用段共享保护。,59,2020/5/1,传送网：保护倒换倒换时间：复用段倒换规定在环上无额外业务、无预先桥接请求，光纤长度小于1200km，到换在50ms内；通道倒换无需复杂协议，应优于此指标组网节点考虑：尚无统一算法，一般应考虑因素：复用段的k1k2字节；开设的通路数（如STM-N速率，最多开设NSTM-1接口通路，节点数N）；若环内有两节点使用BITS，则之间最多20点；通道故障时最近节点检查故障并形成AIS约需3帧时间，每节点转发需1帧，故一般完成在ms级，不成问题。电力应用应具体测试,60,2020/5/1,通信网的网络结构环网不能太大。一是节点间距离过长，即使节点间距离可以满足要求，但环回距离过长，难以满足继电保护信号对传输延时的要求。设备的自愈保护切换时间难以满足继电保护信号传输时延的要求。目前的SDH光纤通信设备其保护切换时间难以满足继电保护信息5ms的传输要求。传输距离将受到更大的限制。网状网结构也存在同样问题。网状网结构主要是利用SDH数字交叉连接设备（SDXC）的迅速有效的连接和网络保护恢复功能，经济有效地传输各种业务，提高网络的利用率和可靠性。如果以DXC设备作为中