SDH及MSTP基本原理及应用VIP

SDH及MSTP基本原理及应用,一、SDH的基本概念和特点二、SDH帧结构、复用映射结构三、SDH传送网结构四、自愈环保护与恢复方式及应用场合五、SDH辅助系统六、MSTP原理及特点七、MSTP相关技术及设计规范八、各厂家SDH设备简介,主要内容,1、SDH的基本概念2、SDH的特点,一、SDH的基本概念和特点,1、SDH的基本概念,SDH的概念：SDH是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。SDH数字等级：SDH采用一套标准化的信息结构等级，称之为同步传送模块STM-N（N1，4，16，64，），其中最基本的模块为STM-1，传输速率为155.520Mb/s。SDH网络组成：是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如：光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，它具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。,什么是SDH？,SDH：SynchronousDigitalHierarchy同步数字体系,1、SDH的基本概念,传统PDH的缺陷：1、没有世界性标准的光、电接口规范；2、2Mb/s以下的信号是同步的，其他信号都是异步的；3、运行维护不方便；4、没有统一的网管接口；,为什么要引入SDH？,PDH：PlesiochronousDigitalHierarchy准同步数字体系,传统的PDH网络已不能满足通信网的发展！,2、SDH的特点,优点：统一了光接口及复用标准，使SDH设备容易实现多厂家互连同步复用，减少了设备的复杂性，增强了设备的可靠性强大的网络管理能力，使系统的维护费用大大降低缺点：频带利用率低指针调整机理复杂软件的大量使用对系统安全性的影响,1、STM-N的帧结构2、复用映射结构3、开销与指针,二、SDH帧结构、复用映射结构,1、SDH帧结构,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。,STM-N净负荷(9行261列),STM-N净负荷(9行261列),段开销完成对STM-N整体信号流进行监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。再生段开销(RSOH)对STM-N整体信号进行监控复用段开销(MSOH)对STM-N中的某一个STM-1信号进行监控RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH）,段开销SOH,定位低速信号在STM-N帧中(净负荷)的位置，使低速信号在高速信号中的位置可预知。发端在将信号包装入STM-N净负荷时，加入AU-PTR，指示信号包在净负荷中的位置，即将装入“车厢”的“货物包”，赋予一个位置坐标值。收端根据AU指针值，从STM-N帧净负荷中直接拆分出所需的低速支路信号；即依据“货物包”位置坐标，从“车厢”中直接取出所需要的那一个“货包”。由于“车厢”中的“货物包”是以一定的规律摆放的字节间插复用方式；所以对货物包的定位仅需定位“车厢”中第一个“货物包”即可。,管理单元指针AU-PTR,管理单元指针AU-PTR,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。,管理单元指针AU-PTR,管理单元指针AU-PTR,2、复用映射结构,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,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,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,140M复用步骤,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,TUG2支路单元组2；TUG3支路单元组3。2MC12VC12TU12；3TU12TUG2；7TUG2TUG3；3TUG3VC4STM-1。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,2M复用步骤,SDH监控的实现开销段开销RSOH、MSOH通道开销HPOH、LPOH指针管理单元指针AU-PTR支路单元指针TU-PTR,3、开销和指针,RSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。,开销,段开销,定帧字节：A1、A2寻找连续信号流的帧头A1=f6H、A2=28H,段开销A1、A2,数字通信通路(DCC)字节：D1D12网元网管之间、网元和网元之间OAM信息通路D1-D3用于再生段(DCCR)，带宽364kb/sD4-D12用于复用段(DCCM)，带宽964kb/s,段开销D1D12,再生段误码监测B1字节对再生段信号流进行监控方式为BIP8偶校验BIP8偶校验工作机理：以8bit为单位(一个字节为单位)校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶,公务联络字节：E1、E2光纤连通业务未通或业务已通时各站间的公务联络分别提供1个64kb/s数字电话通路E1用于再生段公务联络E2用于复用段公务联络,段开销E1、E2、B1,复用段误码监测B2字节对复用段信号流进行监控方式为BIP24偶校验BIP24偶校验工作机理：以24bit为单位（3个字节为单位，STM-1帧有3个B2字节）校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶,段开销B2,复用段远端误块指示字节M1对告信息，由信宿回传到信源告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数在发端MS-REI（复用段远端误块指示）告警事件中反映出来,段开销M1,自动保护倒换(APS)通路字节K1、K2(b1-b5)传送自动保护倒换信令，使网络具备自愈功能用于复用段保护倒换情况复用段远端失效指示(MS-RDI)字节K2(b6-b8)111，表示收到复用段全1信号，本端产生MS-AIS告警110，表示收到对告信息MS-RDI，表示对端收信号失效(R-LOS、MS-AIS、RLOF等),段开销K1、K2,段开销K2,同步状态字节S1（b5-b8）用于表示各时钟源的时钟质量，并可用于时钟源保护倒换值越小，表示时钟源质量越高RSOH、MSOH完成了段层的层层细化的监控功能,注：字节间插复用时，各STM-1帧的AU-PTR和PAYLOAD的所有字节原封不动间插，而段开销有所不同。只有第一个STM-1的段开销被保留，其余N-1个STM-1的段开销中仅保留A1,A2,B2字节,其余均略去。,段开销S1,区别宏观和微观包容和被包容,分类低阶通道开销VC12高阶通道开销VC4,通道开销,高阶通道开销J1通道踪迹字节B3通道BIP-8字节C2信号标识字节G1通道状态字节F2、F3通道使用者通路H4复帧位置指示器K3(b1b4)自动保护倒换(APS)通路N1网络运营者字节K3(b5b8)备用比特,高阶通道开销,低阶通道开销,分类AU-PTR定位VC4在AU-4中的位置TU-PTR定位VC12在TU12中的位置与定帧字节一起完成从高速信号STM-N中直接下低速信号,指针,SDH的基本概念：SDH是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。SDH的帧结构：矩形块状帧结构SDH的复用映射结构主要的开销字节：A1、A2；D1-D12；E1、E2；B1、B2；K1、K2；S1,小结,SDH设备的基本类型SDH传送网拓扑结构,三、SDH传送网结构,终端复用器TM双端口器件，用于端点站。交叉复用功能作用TULU,终端复用器TM,插/分复用器ADM三端口器件，用于节点站。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,再生中继器REG（电）2端口器件，用于节点站。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,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,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。,数字交叉连接设备DXC,交叉矩阵是SDH设备的核心。一种SDH设备的功能强大与否，主要是由其交叉能力决定的。高阶交叉：VC4级别的交叉低阶交叉：VC12级别的交叉例如：常说的20G高阶交叉能力，即为128128VC4,SDH设备的核心交叉矩阵,在SDH网的早期用得较多，主要用于专网（如铁路网）中,SDH传送网拓扑结构链型,星型：多用于本地网,SDH传送网拓扑结构星型,是当前使用最多的网络拓扑形式，具有很强的生存性，即自愈功能较强。常用于本地网。,SDH传送网拓扑结构环型,网格型：主要用于长途网及本地网的核心层中，以提供网络的高可靠性。当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。,SDH传送网拓扑结构网格型,SDH传送网的应用,核心层,接入层,汇聚层,网元/网络级网管系统,155/622M,DWDM、2.5G、10G、ASON,10G/2.5G,10G/2.5G,155/622M,本地传送网网络架构,四、自愈环保护与恢复方式及应用场合,1、网络保护、网络恢复、自愈的概念2、自愈环的分类3、通道保护环和复用段保护环的区别4、保护的类型,1、网络保护、网络恢复的概念,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。保护倒换的时间很短。网络恢复：指利用节点间可用的任何容量实施网络中的业务恢复，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。,自愈的概念,自愈：自愈是指在网络发生故障（例如光纤断）时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内（ITU-T规定为50ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。自愈仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就象断了的光缆还需人工接好。,2、自愈环的分类,自愈环的分类可按保护的业务级别、环上业务的方向、网元节点间光纤数来划分。按环上业务的方向划分：单向环和双向环两大类；按网元节点间的光纤数划分：双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）；按保护的业务级别划分：通道保护环和复用段保护环两大类。,3、通道保护环和复用段保护环的区别,通道保护环：业务的保护以通道为基础，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC，倒换与否按环上的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TU-AIS（告警指示信号）信号来决定该通道是否应进行倒换。复用段保护环：以复用段为基础，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。倒换是由K1、K2（b1b5）字节所携带的APS（自动保护倒换）协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务信号都切换到备用信道上。,4、保护类型,1+1，N:1二纤单向通道保护环（S工作、P保护）二纤双向通道保护环二纤双向复用段保护环四纤双向复用段保护环子网连接保护（SNCP）双节点互动（DNI）,1+1和N:1,1+1STM-N信号永久的被连接在工作段和保护段上，接收端选择更合适的STM-N信号作为主用，保护通路不能传送额外业务N:1N个工作复用段共用一个保护复用段，其中N=114，N条STM-N通路的二端都桥接在保护段上。在接收端通过监视接收信号来决定是否用保护段上的信号。当N=1时，就为1:1结构保护段可以传送额外业务,二纤单向通道保护环,P1,W1,CA,AC,CA,AC,B,D,P1,W1,A,C,(a),P1,W1,CA,AC,CA,AC,B,D,P1,W1,A,C,(b),倒换,图：二纤单向通道保护,二纤双向通道保护环,W2,W1,CA,AC,CA,AC,B,D,A,C,(a),CA,AC,CA,AC,B,D,A,C,(b),倒换,图：二纤双向通道保护,P2,P1,W2,W1,P2,P1,倒换,二纤双向复用段保护环,W1/P2,CA,AC,CA,AC,B,D,A,C,(a),图：二纤双向复用段共享保护环,W2/P1,W1/P2,W2/P1,W1/P2,CA,AC,CA,AC,B,D,A,C,(b),W2/P1,W1/P2,W2/P1,倒换,四纤双向复用段保护环,CA,AC,CA,AC,B,D,A,C,(a),图：四纤双向复用段共享保护环,P2,W2,P1,W1,W1,P1,W2,P2,CA,AC,CA,倒换,B,D,A,C,(b),P2,W2,P1,W1,W1,P1,W2,P2,AC,两种自愈环的比较,当前组网中常见的自愈环有二纤单向通道保护环和二纤双向复用段保护环两种。业务容量（仅考虑主用业务）单向通道保护环的最大业务容量是STM-N，双纤双向复用段保护环的业务容量为M/2STM-N（M是环上节点数）。复杂性通道倒换环简单，复用段倒换环复杂兼容性通道倒换环兼容性好,小结,SDH设备的基本类型：TM、ADM、DXCSDH传送网的拓扑结构：链型、星型、环型、网格型SDH设备的核心交叉矩阵本地传送网的网络架构分层建设的意义SDH传送网的保护类型通道保护和复用段保护,五、SDH辅助系统,同步系统网管系统公务系统,数字同步网的基本概念,网同步：是一般性的概念，用于描述将公共的时间和频率向网络中所有网元分配的方法。同步网：是用于提供定时基准信号的网络，由同步链路链接的同步网节点组成。同步的网：指这样一个网络，在该网络中，所有的时钟在正常运行条件下具有相同的长期准确度。,数字同步网网路结构,PRC：全网基准钟LPR：区域基准钟SSU-T：同步供给单元（二级）SSU-L：同步供给单元（三级）,伪同步和主从同步,解决数字网同步有两种方法：伪同步和主从同步伪同步是指数字交换网中各数字交换局在时钟上相互独立，毫无关联，而各数字交换局的时钟都具有极高的精度和稳定度，一般用铯原子钟。由于时钟精度高，网内各局的时钟虽不完全相同（频率和相位），但误差很小，接近同步，于是称之为伪同步。一般用于国际数字网中。主从同步指网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局（即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准），并且逐级下控，直到网络中的末端网元。一般用于一个国家、地区内部的数字网。,主从同步,主从同步方式要求所有网元时钟的定时都能最终跟踪至全网的基准主时钟。ITU-T将各级时钟划分为四类：1、基准主时钟PRC，精度达110-11，由G.811建议规范2、转接局从时钟，精度达510-9，由G.812建议规范3、端局从时钟，精度达110-7，由G.812建议规范4、SDH网元时钟，精度达4.610-6，由G.813建议规范,主从同步网中从时钟的工作模式,1、正常工作模式跟踪锁定上级时钟模式2、保持模式当所有定时基准丢失后，从时钟可以进入保持模式3、自由运行模式自由振荡模式,SDH网同步方式,同步方式：网中所有时钟都能跟踪到网络唯一的PRC。伪同步方式：当网中有两个以上都遵守G.811建议要求的基准时钟时，网络中的从时钟可能跟踪于不同的基准时钟，形成几个不同的同步网。准同步方式：当网同步中有一个节点或多个节点时钟的同步路径和替代路径都不能使用时，时钟将进入保持模式或自由运行模式。异步方式：当网络节点时钟出现大的频率偏差时，则网络工作于异步方式。如果节点时钟频率准确度低于G.813要求时，SDH网络不再维持正常业务，而将发送AIS。,SDH设备的定时工作方式,1、外同步输入定时2、线路定时3、内部定时,SDH网元的外同步输入/输出口应优先选用2Mb/s，也可以采用2MHz信号。每个同步源同步的设备数量不应超过20个网元。,在数字网中传送时钟基准应注意几个问题,1、在同步时钟传送时不应存在环路2、尽量减少定时传递链路的长度，避免由于链路太长影响传输的时钟信号的质量3、从站时钟要从高一级设备或同一级设备获得基准4、应从分散路由获得主、备用时钟基准，以防止当主用时钟传递链路中断后，导致时钟基准丢失的情况5、选择可用性高的传输系统来传递时钟基准,SDH同步系统工作实例,正常状态下的时钟跟踪,网元1外接BITS失效下的时钟跟踪,网元2、3间光纤损坏下的时钟跟踪,两个外接BITS均失效下的时钟跟踪,SDH网管系统,SDH管理网（SMN）属于TMN的一个子集，负责管理SDH网元（NE）。SDH网管系统主要由网络管理级系统（NMS）和网元管理级系统（EMS）组成。子网管理级系统（SMS）是NMS的子层，完成大部分网络管理级功能。本地维护终端（LCT）主要用于SDH系统设备安装初始化，但作为辅助管理设备，也可对SDH设备进行日常维护管理。,SDH网管接口,SDH管理接口包括Q3、Q、F接口。Q3接口：SDH网元级管理设备与网络级管理系统相连Q接口：SDH设备与网元级网管系统相连F接口：SDH设备与本地维护终端LCT相连,SDH网管功能,1、故障管理功能：包括告警、监视、告警历史管理和自动测试诊断等。2、性能管理功能：包括数据采集，性能监测历史，性能数据报告等。3、配置管理功能：包括供给功能，网元状态和控制，网络结构配置，内/外部时钟选择功能等。4、安全管理功能：包括注册，口令设置和安全使用等级的管理等。5、综合管理功能：包括人机界面管理、报表生成和打印管理、管理软件的下载及重载管理等。,公务系统,为了便于日常的维护沟通，应设置公务联络系统。公务联络系统应具备选址呼叫方式和会议呼叫方式。每条公务通话的速率为64Kb/s。,小结,SDH同步系统、网管系统、公务系统。,六、MSTP原理及特点,MSTP的功能模型MSTP与SDH的关系MSTP的发展历程,MSTP的功能模型,基于SDH的多业务传送节点（MSTP）是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网、IP等业务的接入处理和传送并提供统一网管的多业务平台。,MSTP的功能模型,MSTP与SDH的关系,基于SDH的MSTP就是对传统SDH网络的技术改造与功能升级，主要体现在对数据业务尤其是以太网业务的支持能力上。与传统SDH设备相比，MSTP在封装协议、带宽分配方式和调整机制上有较大的进步。通过通用成帧协议（GFP）实现以太网帧到SDH虚容器的有效映射，