SDH和DWDM传输原理培训课件

1、2007年1月2张3张vSDH传输网及网络单元传输网及网络单元 vSDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v开销字节使用开销字节使用vSDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式4张vSDH传输网及网络单元传输网及网络单元 vSDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v开销字节使用开销字节使用vSDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式SDH传输网及网络单元传输网及网络单元5张vSDH传输网传输网 传输网属于通信基础网，主要是由传输媒介、传输网属于通信基础网，主要是由传输媒介、传输系统和节点设备等组成。传输系统和节

2、点设备等组成。 在光纤线路或其它传输媒体上，在光纤线路或其它传输媒体上，SDH传输系传输系统可完成同步信息的统可完成同步信息的传输传输、复用复用和和交叉连接交叉连接。承。承载语音、数据、图像等业务。载语音、数据、图像等业务。SDH: Synchronous Digital Hierarchy 同步数字传输体系同步数字传输体系6张vSDH网络单元 终端复用器终端复用器TM分插复用器分插复用器ADM再生器再生器REG数字交叉连接数字交叉连接设备设备DXC网元设备7张TM：终端复用器终端复用器主要用在点到点的网元设备上和链形网的两个端点。电源 公务 告警 TMN接口155Mbit/s1.5 2 6

3、34 45 140 155Mb/sSTM-1终端复用器终端复用器8张终端复用器主要功能：终端复用器主要功能：v 将PDH各低速支路信号和SDH的155Mbit/s电信号纳入STM-1帧结构帧结构中并经电（光）转换为STM-1光线路信号，同时终端复用器也完成上述过程的逆过程。v 更高速率等级的终端复用器在原理上相同的，不同的是在支路信号的容量纳入上更大。9张ADM：分插复用器分插复用器 在链形网、环形网和枢纽形网中应用十分广泛在链形网、环形网和枢纽形网中应用十分广泛电源 公务 告警 TMN接口155Mbit/s1.5 2 6 34 45 140 155Mb/sSTM-1分插复用器分插复用器155

4、Mbit/s10张分插复用器主要功能：分插复用器主要功能： ADM除了完成与TM一样的信号复用和解复用功能外，最主要是还能完成两侧线路信号间，完成两侧线路信号间，以及线路信号与支路信号间的交叉连接以及线路信号与支路信号间的交叉连接。如接入的2M系列支路信号和1.5M系列支路信号可以分别复用并连接到东向和西向的STM-1信号中。另外，东向和西向的STM-1信号也可以互连。11张REG:再生中继器再生中继器 各种类型的网络中，主要用于长距离信号的各种类型的网络中，主要用于长距离信号的 传输传输 完成信号的完成信号的再生再生，放大放大与与中继传输中继传输功能。功能。 与与TM、ADM相比，它在站点上

5、没有上下业务的功能。相比，它在站点上没有上下业务的功能。 电源 公务 告警 TMN接口STM-N信号再生器再生器STM-N信号12张数字交叉连接设备（数字交叉连接设备（DXC） 是SDH网络的重要网络单元，兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管多项功能。DXC的核心是交叉连接。DXC有多种配置形式。通常用有多种配置形式。通常用DXC m/n表示一个表示一个DXC类型，其中类型，其中mn，m表示接入速率最高等级，表示接入速率最高等级，n表示表示可交叉连接的最低速率等级。可交叉连接的最低速率等级。 m或n0123456速率64K2M8M34M140M/155M622M2.5G13张vSDH传输网及

6、网络单元传输网及网络单元 vSDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v开销字节使用开销字节使用vSDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式SDH帧结构帧结构14张 SDH的基本传送模块为的基本传送模块为STM-1，由由SOH、AU-PTR、payload组成。组成。 更高等级的模块为更高等级的模块为STM-N,如如 STM-4、STM-16和和STM-64 SDH信号帧特点：信号帧特点： 以字节为单位（以字节为单位（8bit）的矩形块状帧，的矩形块状帧， 传输方式传输方式从左到右、从上到下，从左到右、从上到下， 帧频固定为帧频固定为8000帧帧/s，帧

7、周期帧周期125us。15张 AU PTR管理单元指针管理单元指针RSOH再生段开销再生段开销MSOH复用段开销复用段开销STM-N净负荷净负荷（含（含 POH) 134599N261N16张1、信息净负荷、信息净负荷payload： STM-N帧中放置各种负荷的地方。各种有效信息，例如帧中放置各种负荷的地方。各种有效信息，例如2M、 34M 、140M打包成信息包后，放于其中。然后由打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信号承载，在信号承载，在SDH 网上传输。其中包含通道开销网上传输。其中包含通道开销POH 2、段开销、段开销SOH：完成对完成对SDHSDH信号层层细化的监控管理功能信

8、号层层细化的监控管理功能 再生段开销（再生段开销（RSOH）：完成对）：完成对STM-N整体信号流的监控。即对整体信号流的监控。即对 STM-N“车厢车厢”中所有中所有“货物包货物包”进行整体上的进行整体上的 性能监控。性能监控。 复用段开销（复用段开销（MSOH）：对）：对STM-N中的某一个中的某一个STM-1信号进行监控。信号进行监控。3、管理单元指针、管理单元指针AU-PTR： 定位低速信号在定位低速信号在STM-N帧中（净负荷）的位置，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，使低速信号在高速信号中的位置可预知， 方便低速信号的上下。方便低速信号的上下。 17张 若

9、将若将STM-N信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货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加入POH，以完成对每一个，以完成对每一个“货物包货物包”在在“运输运输”中的监视。中的监视。低速支路信号低速支路信号1低速支路信号低速支路信号n装箱定位装箱定位加加POH加加POH打包打包打包打包装箱定位装箱定位18张 STM-1帧结构是由270列和9行8bit字节组成的矩形块状结构。 STM1帧长度为2430(270列x9行）字节，相当于19440（2430字节x8比特）比特；帧频8000帧/s；

10、信号比特速率为155.520Mbit/s。 STM-N的帧长度为2430 xN字节，相当于19440 xNbit；帧频8000帧/s ；信号比特速率为Nx155.520Mbit/s。19张 标准的信息结构等级（速率等级）标准的信息结构等级（速率等级） 同步传输块同步传输块STM-N 20张v SDH传输网及网络单元传输网及网络单元 v SDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v 开销字节使用开销字节使用v SDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式映射和复用过程映射和复用过程 21张v 采用同步复用方式，具有灵活的映射结构采用同步复用方式，具有灵活的映

11、射结构SDH的一般复用结构如图的一般复用结构如图1 所示，它是由一些基本所示，它是由一些基本复用单元复用单元组成的有组成的有若干中间复用步骤的复用结构。各种业务信号复用进若干中间复用步骤的复用结构。各种业务信号复用进STM-N帧的过程帧的过程都要经历都要经历映射映射(mapping)、定位（定位（a1igning）和和复用（复用（mu1tip1exing）三个步骤。三个步骤。SDH的基本复用单元包括标准容器的基本复用单元包括标准容器(C)、虚容器、虚容器(VC)、支路单元、支路单元(TU)、支路单元组、支路单元组(TUG)、管理单元、管理单元(AU)和管理单元组和管理单元组(AUG)（见图（见

12、图 1）22张图图 1 G.709建议的建议的SDH复用结构复用结构23张v 映射映射是将各种速率的是将各种速率的G.703支路信号先分别经过码速调整装入相支路信号先分别经过码速调整装入相 应的标准容器，然后再装进虚容器的过程应的标准容器，然后再装进虚容器的过程 如：将2.048Mbit/s信号装进VC-12、将34.368Mbit/s信号装进VC-3、将139.264Mbit/s信号装进VC-4等的过程v 定位定位是一种以附加于是一种以附加于VC上的支路单元指针指示和确定低阶上的支路单元指针指示和确定低阶VC帧帧 的起点在的起点在TU净负荷中位置或管理单元指针指示和确定高阶净负荷中位置或管理

13、单元指针指示和确定高阶 VC帧的起点在帧的起点在AU净负荷中的位置的过程。净负荷中的位置的过程。 如：以附加于VC-12上的TU-12 PTR指示和确定VC-12的起点在TU-12净负荷中位置的过程、 以附加于VC-4上的AU-4PTR指示和确定VC-4的起点在AU-4净负荷中的位置的过程等v 复用复用是一种把是一种把TU组织进高阶组织进高阶VC或把或把AU组织进组织进STM-N的过程。的过程。 如：将TU-12经TUG-2再经TUG-3装进VC-4的过程、将TU-3经TUG-3装进VC-4的过程及将AU-4装进STM-N帧的过程24张 TUG-2 N 1 7 3 1 3139264kb/sT

14、U-12VC-12STM-NAUGTUG-3C-4C-3C-12 34368kb/s2048kb/sTU-3AU-4VC-3VC-4指针处理映射定位、校准复用+LPOH+TU PTR+AU PTR+RSOH MSOH+HPOH25张 字节间插复用方式字节间插复用方式 , 如：如：4 STM- 1STM-4光端机1112223333214321432143214412344426张v 信号的装载信号的装载：发端在将信号包装入STM-N净负荷时，加入 AU-PTR，指示信息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。 v 信号的卸载信号的卸载：收端根据AU指针值，从STM

15、-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”中直接提取所需要的那一个“货包”v 信号的定位信号的定位：SDH信号里有很多信息（开销字节）用来监控所运输的箱子的情况（有无损坏或丢失），由于“车厢”中的“货物包”是以一定的规律摆放的，对 “货物包”的定位仅需定位“车厢”中第一个“货物包”即可。27张vSDH传输网及网络单元传输网及网络单元 vSDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v开销字节使用开销字节使用vSDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式开销字节使用开销字节使用28张开销的功能：开销的功能： 完成对完成对S

16、DHSDH信号层层细化的监控管理功能信号层层细化的监控管理功能再生段开销（再生段开销（ROH)ROH)： 用于再生段层的监控用于再生段层的监控 A1A2：帧定位码（A1=11110110，A2=00101000 ） B1：BIP-8差错检测码字节，即再生段误码检测。 J0：再生段踪迹字节，重复发送再生段接入点的 识别符 ，使接收端能据此确认与指定的发送 端处于持续连接状态 D1 D3（DCCR）：再生段数据通路字节，用于传送再生段的运行维护和管理信息 F1：使用者通路字节，提供速率为64Kkb/s数据/语音通路。用于特定维护目的的临时公务信道； E1：E1再生段公务通道 字节。29张复用段段开

17、销：复用段段开销： 用于复用段层的监控用于复用段层的监控 B2字节：BIP-24差错检测码字节，作复用段误码检测； K1、K2字节：K1, K2（b1b5)复用段自动保护倒换（MS-APS）字节 ， K2（b5b8)复用段远端缺陷指示（MS-RDI） S1：用于传送同步状态信息字节； M1：复用段远端差错指示（MS-REI）字节，用作复用段远端误码；D4D12 （DCCM）：复用段数据通信（MS-DCC）字节，用于复用段传送维护和管理信息 ；E2：复用段公务通道字节，也可用来作为数据通道；通道开销（通道开销（POH)：用于通道层的监控，分为高阶通道层和低用于通道层的监控，分为高阶通道层和低阶阶

18、 通道层的监控通道层的监控30张vSDH传输网及网络单元传输网及网络单元 vSDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v开销字节使用开销字节使用vSDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式SDH逻辑功能块逻辑功能块31张是用来完成SDH的映射、复用、交叉连接功能的模块，大致包括下列各种功能块。SDH逻辑功能块主要由基本功能块基本功能块和辅助功能块辅助功能块构成。基本功能块SDH物理接口功能物理接口功能(SPI)再生段终端再生段终端(RST)功能功能复用段终端功能（复用段终端功能（MST）复用段保护功能复用段保护功能(MSP)复用段适配功能复用段适配功能(

19、MSA)高阶通道连接功能高阶通道连接功能(HPC)高阶通道终端功能（高阶通道终端功能（HPT）高阶通道适配功能（高阶通道适配功能（HPA）低阶通道连接功能（低阶通道连接功能（LPC）低阶通道终端功能（低阶通道终端功能（LPT）低阶通道适配功能（低阶通道适配功能（LPA）PDH物理接口物理接口高阶、低阶连接监控功能块高阶、低阶连接监控功能块32张辅助功能块同步设备管理功能同步设备管理功能(SEMF)同步设备定时源同步设备定时源(SETS)开销接入功能开销接入功能(OHA)消息通信功能块消息通信功能块(MCF)同步设备定时物理接口同步设备定时物理接口(SETPI)复合功能块根据不同的基本功能，可以

20、构成两类不同的复合功能 ，一类是适配功能，另一类为监控功能适配功能适配功能 监控功能监控功能 传送终端功能传送终端功能(TTF) 高阶接口高阶接口(HOI)低阶接口低阶接口(LOI)高阶组装高阶组装HOA。高阶连接监控高阶连接监控(HCS)低阶连接监控低阶连接监控(LCS)33张vSDH传输网及网络单元传输网及网络单元 vSDH的帧结构的帧结构v 映射和复用过程映射和复用过程 v开销字节使用开销字节使用vSDH逻辑功能块逻辑功能块v SDH传输网的组网方式传输网的组网方式SDH传输网的组网方式传输网的组网方式34张网络的拓扑结构，即网络节点和传输线路的几何网络的拓扑结构，即网络节点和传输线路的

21、几何排列，反映了网络的物理连接。排列，反映了网络的物理连接。 链形网 星形网 树形网 环形网 网孔形网网网络络拓拓扑扑类类型型35张 l应用应用l优点优点l缺点缺点链形拓扑主要用于铁路、电力等沿线，链形拓扑主要用于铁路、电力等沿线，或其他站点分布呈线状的场合或其他站点分布呈线状的场合相比其他拓扑而言，光纤线路投资比较相比其他拓扑而言，光纤线路投资比较节省，网络管理比较简单节省，网络管理比较简单相比环形拓扑而言，业务保护机制比较相比环形拓扑而言，业务保护机制比较少，可采用少，可采用1+1，1:1保护保护36张当涉及通信的所当涉及通信的所有点中有一个特有点中有一个特殊的点与其它所殊的点与其它所有点

22、相连，而其有点相连，而其余点之间互相不余点之间互相不能直接相连时，能直接相连时，就形成了所谓星就形成了所谓星形拓扑，又称枢形拓扑，又称枢纽形拓扑。纽形拓扑。37张 主要用于各中心局和各分局之间的通信主要用于各中心局和各分局之间的通信可以将枢纽点可以将枢纽点(即特殊点即特殊点)的多个光纤终端统的多个光纤终端统一成一个，并具有综合的带宽管理灵活性一成一个，并具有综合的带宽管理灵活性存在特殊点的潜在带宽瓶颈问题和设备存在特殊点的潜在带宽瓶颈问题和设备失效的问题失效的问题l应用应用l优点优点l缺点缺点38张 将点到点拓扑单元的末端将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就点连接到几个特殊点时就形成了

23、树形拓扑。树形拓形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合星形拓扑的结合39张 适合于广播型业务适合于广播型业务网络结构层次比较分明，便于管理和控制网络结构层次比较分明，便于管理和控制存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，也不适合于提供双向通信业务也不适合于提供双向通信业务l应用应用l优点优点l缺点缺点40张 当涉及通信的所有点当涉及通信的所有点串接起来，而且首尾串接起来，而且首尾相连，没有任何点开相连，没有任何点开放时，就形成了环形放时，就形成了环形网。在环形网中，为网。在环形网中，为了完成两个非相邻点了完成两个非相邻点之间

24、的连接，这两点之间的连接，这两点之间的所有点都应完之间的所有点都应完成连接功能。成连接功能。41张 具有强大的自愈环保护功能，是应用最具有强大的自愈环保护功能，是应用最为广泛的拓扑类型为广泛的拓扑类型具有很高的生存性，因而环形网在具有很高的生存性，因而环形网在SDH网中受到特殊的重视网中受到特殊的重视实现环保护功能，软件实现比较复杂实现环保护功能，软件实现比较复杂l应用应用l优点优点l缺点缺点42张当涉及通信的许当涉及通信的许多点直接互连时，多点直接互连时，就形成了网孔形就形成了网孔形拓扑。拓扑。43张 适合业务质量、级别比较高的网络适合业务质量、级别比较高的网络网孔形网络无节点瓶颈问题，两点

25、间有网孔形网络无节点瓶颈问题，两点间有多种路由可选，可靠性很高多种路由可选，可靠性很高结构复杂、设备和线路成本较高结构复杂、设备和线路成本较高l应用应用l优点优点l缺点缺点44张为了提高网络的安全性，要为了提高网络的安全性，要求网络有较高的生存能力，求网络有较高的生存能力，从而产生了自愈网的概念。从而产生了自愈网的概念。自愈网能在网络出现意外故自愈网能在网络出现意外故障情况时自动恢复业务。障情况时自动恢复业务。自愈网概念自愈网概念 45张 自自愈愈环环网网的的分分类类l根据自愈环结构分根据自愈环结构分 l根据环中节点之通信根据环中节点之通信信息的传送方向分信息的传送方向分l根据网元节点间的光根

26、据网元节点间的光纤数分纤数分通道保护环通道保护环复用段保护环复用段保护环二纤环二纤环四纤环四纤环单向环单向环双向环双向环46张概念：在单向环中收、发业务信息的传送路线是一个方概念：在单向环中收、发业务信息的传送路线是一个方向；在双向环中收、发业务信息的传送路线是两个方向。向；在双向环中收、发业务信息的传送路线是两个方向。47张 STM-NBCA48张STM-NBCA49张v 单端倒换，倒换速度单端倒换，倒换速度15ms，业务流向简捷，便于，业务流向简捷，便于维护。维护。v 网络的业务容量不大，最大业务量为网络的业务容量不大，最大业务量为STM-N。v 多用于有一站是业务主站点情况，即集中型业务

27、多用于有一站是业务主站点情况，即集中型业务用于用于155/622 系统。系统。50张51张52张v业务容量大，最大容量为业务容量大，最大容量为 K/2STMNv需要需要APS协议，双端倒换，实现比较复杂协议，双端倒换，实现比较复杂25msv多用于业务量大，业务分散的网络，多用于多用于业务量大，业务分散的网络，多用于2.5G速率以上的系统速率以上的系统53张二纤单向通道倒换环二纤双向复用段倒换环节点数KK高速线路速率STM-N STM-N最大业务容量STM-Nk/2 STM-N节点成本低中APS协议不要求要求系统复杂性最简单复杂产品兼容性没问题目前不行54张v总结总结： 对于用户网部分，由于处于

28、网络的边界处，业对于用户网部分，由于处于网络的边界处，业务容量要求低，而且大部分业务量汇集在一个节务容量要求低，而且大部分业务量汇集在一个节点（端局）上。因而单向通道倒换十分适合这种点（端局）上。因而单向通道倒换十分适合这种业务量的需求模型。业务量的需求模型。 对于局间通信部分，由于各个节点间均有较对于局间通信部分，由于各个节点间均有较大业务量，而且节点需要较大的业务量分插能力，大业务量，而且节点需要较大的业务量分插能力，此时具有较大业务容量的双向环非常适合。此时具有较大业务容量的双向环非常适合。55张56张v什么是什么是DWDMvDWDM的关键技术的关键技术v DWDM的组网的组网什么是什么

29、是DWDM57张什么是波分复用？什么是波分复用？把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式统称为波分复用统称为波分复用(如每个波承载一种如每个波承载一种TDM 电信号）电信号） 。 1 2 1 2 nWDM：波长间隔比较大，在不同传输窗口（比如：1310nm、1550nm）DWDM：波长密集，同一传输窗口（比如1550nm）CWDM：粗波分复用，同一传输窗口内波长间隔大（比如1550nm）58张 DWDM 传输系统是一种光域的模拟系统。传输系统是一种光域的模拟系统。WDM： Wavelength Division MultiplexingD

30、WDM： Dense Wavelength Division MultiplexingCWDM： Coarse Wavelength Division Multiplexing光节点光节点光传送实体光传送实体网管系统网管系统光传送段、光复用段、光通路光传送段、光复用段、光通路光终端站、转接站、分路站、再生站、光放站光终端站、转接站、分路站、再生站、光放站59张Tx1Tx2TxnMUXOLADEMUXRx1RxnRx2高速路加油站巡逻车 OSCOSCOSCOSC2.5Gbit/s10Gbit/s.千兆以太网60张 OTUOUTWPA1nOTM分波器OSC合波器OTUOTUnOTMOLAOSC波长

31、转换合波器光放大分波器波长转换器（O T U）的功能是完成G.957光信号到G.692固定波长光的转换。合波器和分波器完成G.692固定波长光信号的合波和分波。光放大器包括BA、PA、LA。BA是功放，通过提升合波后的光信号功率，从而提升各 波长的输出光功率；PA是预放，通过提升输入合波信号的光功率，从而提升 各波长的接收灵敏度；LA是线放，完成对合波信号的纯光中继放大处理。OSC（光监控信道）通常采用1310nm和1510nm，负责整个网络的监控数据传送。61张v什么是什么是DWDMvDWDM的关键技术的关键技术v DWDM的组网的组网DWDM的关键技术的关键技术62张 光源技术光源技术 光

32、放大器技术光放大器技术 无源光器件无源光器件 光监控技术光监控技术 63张v 1、标准稳定的波长，满足ITU-T建议，符合G.692规范。 标准：标准：对16/32波系统，为192.1193.6/195.2THz， 间隔100GHz 稳定：稳定：工作时，不允许有大的波长漂移v 2、具有良好的光谱性能，高色散容限，满足远距离传输 在使用光放大技术后，DWDM系统再生段主要受色散和光信噪比的限制。64张 半导体光放大器半导体光放大器(SOA)拉曼放大器拉曼放大器(Raman)掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA)65张 EDFASOARaman技术成熟度很成熟、大量应用 不很成熟 不很成熟增 益

33、高 一 般低带 宽较 宽宽很宽入纤功率藕合效率高低高成 本适 中高很 高66张v增益平坦增益平坦 对一定波长范围的光信号有几乎相同的增益，增益差别对一定波长范围的光信号有几乎相同的增益，增益差别 1dB上波1dB0.5dB0.5dB 无增益锁定 有增益锁定68张 前置放大器PA 功率放大器BA线路放大器LA增 益适中适中大噪声系数低适中适中应用场合接收机前发送机后光中继站69张 INiOUTINOUTi合波合波分波分波合波/(分波)器件是将不同波长的光信号合在一起/(按波长分开)的器件，是DWDM系统最核心器件，这是光层的最基本复用和解复用。故分波/合波器件也经常被叫做光复用/(光解复用)器件这里的“分”、“合”是相对波长/频率而言的，不是针对光功率而言。70张v 1、开放式应用