SDH原理培训教材

SDH原理培训材料第1章SDH概述.11.1 SDH生成技术背景 SDH传输系统生成的原因.1SDH与1.2 PDH相比的优势是什么.41.3 SDH有缺陷的地方.7摘要.9练习题.9p目标：1.了解SDH生成背景生成 SDH传输系统的原因。理解SDH系统的优缺点。3.树立关于SDH的整体概念，为今后更深入的学习奠定基础。1.1 SDH生成技术背景 SDH传输系统生成的原因在谈SDH传输系统之前，必须先弄清楚SDH是什么。那么什么是SDH？SDH全称是同步数字传输系统，SDH是调节数字信号的帧结构、多路复用方法、波特率级别、接口代码类型等特性的传输系统(协议)，就像PDH准同步数字传输系统一样。SDH生成的技术背景是什么？我们知道，当今社会是信息社会，高度发达的信息社会必须能够提供通信网多种通信业务，通过通信网发送、交换、处理的信息量不断增加，现代化通信网必须向数字化、一体化、智能化、个性化的方向发展。传输系统是通信网络的重要组成部分，传输系统的好坏直接限制了通信网络的发展。目前世界各国正在大力发展的信息高速公路上，重点之一是建立大量传输光纤网络，不断提高传输线路的信号速度，扩大传输频率，就像是能够适应大量交通流量的扩展高速公路。与此同时，用户们希望传输网具有世界范围的接口标准，使我们地球上的所有用户随时随地都能方便地进行通信。由PDH传输系统组成的传统传输网显然满足了信号大容量传输的要求，PDH系统的区域规范给网络互连带来了困难，在通信网大容量和标准化发展的今天，PDH的传输系统已经成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网的快速速度。传统PDH传输系统的缺陷体现在以下几个方面：1.界面方面(1)只有区域电气接口规格，没有全球标准。现有的PDH数字信号序列有三种信号速度等级：欧洲系列、北美系列和日本系列。由于各种信号系列的电气接口速度等级、信号的帧结构、多路复用方式都不同，国际互操作困难，无法适应随时随地便捷通信的发展趋势。三个信号系列的电气接口速度级别如图1-1所示。图1-1电气接口速度等级图(2)没有全球标准的光纤接口规格。为了完成设备监控光路的传输性能，各企业采用了自己开发的线路类型。典型的示例是mBnB代码。其中mB是信息代码，nB是冗馀代码，冗馀代码负责监视设备的线路传输性能。由于冗余码访问，具有相同速度等级的光接口信号速度比电气接口的标准信号速度大幅度增加，不仅增加了发光设备的光功率成本，而且在每个制造商执行线路编码时，为了执行不同的线路监控功能，在信息代码后添加不同的冗余代码，使得不同制造商具有相同速度等级的光接口代码类型和速度不同，因此每个设备可能无法实现水平兼容。这样，在同一传输路径的两端必须使用同一供应商的设备，这样会给网络、管理和网络互操作带来困难。2.重用方法在当前的PDH系统中，只有1.5 MIT/秒和2 MIT/秒速度的信号(包括日本系列6.3 MIT/秒速度的信号)同步，其他速度的信号异步，必须通过代码速度调整来匹配和接受时钟差。PDH使用异步多路复用，因此当低速信号多路传输为高速信号时，高速信号的帧结构中的位置不规则，固定性较差。也就是说，在高速信号中无法确定低速信号的位置，这就是能够直接从高速信号中分割/插入低速信号的关键。如果在一群人中寻找一个没有见过的人时，这群人排列整齐，知道寻找的人站在这一群人中的几行几列，就能找到他。如果这群人站得乱七八糟，要找到你在找的人，只能用一张照片找到。PDH使用异步多路复用，因此不能直接从PDH的高速信号分割/插入低速信号。例如，不能直接从140Mbit/s信号分割/插入2mit/s信号。这会导致两个问题：(1)在高速信号中分割/插入低速信号，必须进行一级。例如，从140Mbit/s信号分离/插入2Mbit/s低速信号的过程如下：图1-2所示。图1-2从140Mbit/s信号分割/插入2mit/s信号图从图中可以看出，在将140Mbit/s信号分割/插入为2Mbit/s信号的过程中，使用了很多“回退”设备。通过三级解复用设备，从140Mbit/s的信号分支2mit/s的低速信号。通过三级多路复用设备，将2mit/s的低速信号重新用作140Mbit/s信号。140 MB/s信号可以作为64个2mit/s信号重复使用，但是如果在140 MB/s信号中仅使用下一个2mit/s信号，则需要所有三阶段多路复用和多路复用设备。这不仅增加了设备的体积、成本和功耗，还增加了设备的复杂性，降低了设备的可靠性。(2)低速率信号分割/插入高速信号需要通过多路复用处理，因此，在多路复用/解多路复用过程中，信号引起的损坏增加，传输性能下降，在大容量传输中不容忍这些缺点。这就是PDH系统不再传输信号的原因。3.运行维护方面PDH信号的帧结构中用于执行维护任务(OAM)的开销字节不多。这是设备在光路中进行线路编码时添加冗余编码以实现线路性能监控功能的原因。由于PDH信号执行维护操作的开销字节较少，因此不建议完成传输网络的分层管理、性能监控、业务实时调度、传输带宽控制、报警分析定位。没有集成网络管理界面由于没有集成的网络管理界面，因此要购买特定制造商的设备，必须购买该公司的网络管理系统。网络容易形成的7国8制局面不利于综合通信管理网的形成。由于这些缺陷，PDH传输系统越来越不适合开发传输网络，因此美国贝尔通信研究所首先提出了由整体分级标准数字传输结构组成的同步网络(SONET)系统。CCITT于1988年接受SONET概念，将其重命名为同步数字系统(SDH)，这是一种通用技术系统，不仅适用于光纤传输，还适用于微波和卫星传输。本课程主要介绍了SDH系统在光纤传输网络中的应用。-嗯？请想想：您可能见过SDH信号从622M mbit/s信号直接从高速信号向2M信号低速移动。原因是什么？此特性与SDH固有的同步多路复用方法相关，因为是同步多路复用方法，可以估计高速信号帧中低速信号的位置，所以直接从高速信号连接低速信号是很容易的事情。与1.2 PDH相比，SDH的优点是什么SDH传输系统由PDH传输系统演化而来，具有PDH系统无法比拟的优点。PDH系统和其他新一代传输系统，与PDH相比，技术系统发生了根本性的变化。首先，我要谈谈SDH的基本概念。SDH概念的核心是在集成国家通信网和国际交流的高度构建数字通信网，这是构成集成业务数字网络(ISDN)(特别是宽带集成服务数字网络(B-ISDN)的重要组成部分。那么如何理解这个概念呢？与传统的PDH系统不同，按SDH配置的网络是高度统一、标准化的智能网络。采用全球统一的界面实现设备多供应商环境的兼容性，在整个网络中实现高效、一致的管理和操作，实现灵活的网络和业务调度，提供网络自我修复功能，并提高网络资源利用率。此外，加强维护功能大大降低了设备的操作和维护成本。让我们从几个方面详细了解SDH的优点(可以说是SDH的特点)。注意与PDH系统的相对比例。1.界面方面(1)电气接口方面接口是否标准化是决定多个制造商的设备能否相互连接的关键。SDH系统统一标准化了网络节点接口(NNI)。规格的内容包括数字信号速率等级、帧结构、多路复用方法、线路接口、监控管理等。这使您可以轻松地将SDH设备与多个制造商进行互连。也就是说，可以在同一传输线上安装不同制造商的设备，以反映水平兼容性。SDH系统具有一系列标准信息结构等级，即一系列标准速度等级。默认信号传输结构等级为同步传输模块STM-1，其速度为155 mbit/秒。高数字信号系列，如622 mbit/秒(STM-4)、2.5 gbit/秒(STM-16)，通过以字节间插值同步低速度信息模块(如STM-1)，从而产生4的倍数(如STM-1)技术详细信息：什么是字节间插入和重用？我举一个例子说明。有三种信号。帧结构是每个帧三个字节信号通过字节间多路复用重复用作信号d。帧d在帧中有9个字节，9个字节的弹出顺序如下图所示。然后，这种重用方法是字节间插入和重用。你明白了吗？(2)光学接口方面线路接口(此处的光学端口)采用了全球统一的标准规范，SDH信号的线路编码只对信号进行置乱，不再插入重复代码。想想看，为什么呢？置乱码的标准在世界范围内是统一的，因此终端设备可以通过标准解码器与其他制造商的SDH设备进行光纤端口互连。置乱的目的是抑制长连接“0”和长连接“1”，以便从线路代码中轻松提取时钟信号。由于线路信号仅通过置乱码，因此SDH的线路信号速度与SDH电气端口标准信号速度相匹配，因此发射激光的光功率成本不会增加。2.重用方法低速SDH信号作为字节间插值重复使用在高速SDH信号的帧结构中，因此低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置固定、有规律、可预测。这样可以从高速SDH信号(如2.5Gbit/s(STM-16)中直接拆分/插入低速率SDH信号(如155Mbit/s(STM-1)，从而简化信号多路复用和分离，使SDH系统特别适合高速、大容量的光纤通信系统。此外，利用同步多路复用和灵活的映射结构，可以将PDH低速率分支信号(例如2mit/s)多路复用到SDH信号的帧(STM-N)，以预测STM-N帧中低速率分支信号的位置，从而可以在STM-N信号中直接分割/插入低速率分支信号。这里与前面提到的直接从高速SDH信号插入低速SDH信号不同。其中，是指直接从SDH信号分割/插入低速分支信号(例如2mit/s、34Mbit/s和140Mbit/s等低速信号)。因此，可以节省大量的回退设备(回退设备)，提高可靠性，减少信号损坏、设备成本、功耗和复杂性，从而使业务上下更容易。SDH的这种多路复用方法使数字跨连接(DXC)功能更易于实施，网络具有强大的自我修复功能，使用户可以根据需要动态执行网络和灵活的业务资源调配。技术详细信息：什么是网络自我修复功能？网络自愈意味着，如果业务通道损坏导致业务中断，网络可以自动将业务切换到备用业务通道，在较短的时间内(ITU-T规定在50毫秒以内)将业务恢复到正常传输。这只是说您可以恢复业务，也就是说您需要恢复出现故障的设备和出现故障的通道。网络自我修复除了需要DXC功能(业务从主通道转换到备用通道)外，还需要冗馀通道(备用通道)和冗馀设备(备用设备)。以下是具有自我修复功能的传输网络的简单示例：3.运行维护方面SDH信号的帧结构为运行维护(OAM)功能安排了丰富的开销字节，从而大大增强了网络的监视能力。这意味着维护的自动化程度大大提高。由于PDH的信号开销字节较少，因此在线路性能监控中，通过在线路编码中添加冗余位来实现。例如，对于PCM30/32信号，帧结构中只有TS0时隙和TS16时隙的位用于OAM功能。具有丰富SDH信号的开销占整个帧中所有比特的1/20，并大大增强了OAM功能。这大大降低了系统的维护成本，而通信设备的集成成本中，维护成本占很大一部分，因此SDH系统的集成成本估计低于PDH系统的综合成本，估计只有PDH系统的65.8%。4.相容性SDH的兼容性很强。也就是说，配置SDH传输网络时，原始PDH传输网络不会失效，两个传输网络可以共存。可以使用SDH网络传输PDH业务，异步传输模式的信号(ATM)、FDDI信号等其他系统的信号也可以使用SDH网络传输。SDH传输网络如何实现这种兼容性？用于SDH网络的SDH信号的主传输模块(STM-1)接受PDH的3个数字信号系列和其他多种系统的数字信号系列3354ATM、FDDI、DQDB等，以反映SDH的向前兼容性和向后兼容性，并确保从PDH到SDH和SDH到ATM的平稳过渡。SDH如何接受来自各种系统的信号？很简单。SDH可以将来自多个系统的低速信号从网络边界(例如，SDH/PDH起点)多路复用到STM-1信号的帧结构，并在网络边界(终点)分割，从而在SDH传输网络中传输来自各种系统的数字信号。诀窍：在SDH网络中，SDH的信号实际上执行了卡车的功能，它将各种不同系统的信号(本过程主要是PDH信号)像货物一样捆绑成不同大小的(速度水平)包，装载货车(装载在STM-N帧上)，然后从SDH的主干(光纤)传输。在货车上回收包装的货物(其他系统的信号)后，解开封条，恢复原始系统的信号。它还将来自其他系统的低速信号重复用作SDH信号(STM-N)，在SDH网络中传输，最后将分割原始系统信号的整个过程形象化。1.3 SDH的缺陷一切有益，就有弊端。SDH的这些优点是牺牲了其他方面。1.频带利用率低我们知道有效性和可靠性是矛盾的。有效性增加一定会降低可靠性，可靠性增加也会相应降低有效性。例如，随着收音机选择性的增加，可选的电台会增加，选择性也会提高。但是此时，通过带会相应地变窄，音质会