SDH原理与技术烽火续.ppt

1,第五章 SDH 网元设备,主要有：复用设备、再生器设备和交叉连接设备三种。,5.1 SDH复用设备概述,1.终端复用器（TM）,主要功能：将一系列低阶的支路信号（G.703接口信号或STM-N信号）复接成高速的STM-M信号、并完成电/光转换及逆过程。,8/34MMUX,2/8MMUX,34/140MMUX,OLTE,DF,DF,DF,SDHMUX,2Mb/s,STM-N,140Mb/s,SDH：一次复接,PDH：逐级复接,2,2.插分复用器（ADM）,最能体现SDH优越性，在网中能灵活上下话路，适用于链网和环网。,STM-NADM,STM-1ADM,N=4/16,STM-1,STM-1,G.703,G.703,STM-N,STM-N,N=4/16,把两个STM-1的ADM用作终端复用器，可复用126个2Mb/s支路。,126个2Mb/s,备,主,主,备,STM-1接口NO2,STM-1,STM-1接口NO1,3,5.2 复用设备类型,5.2.1 I.1 型复用设备：提供单纯的G.703到STM-1的复用功能。,U,LOI,T,S,HOA,T,S,HOI,T,S,U,U,TTF,T,P,U,S,N,Y,G.703,G.703,STM-N,G.703,STM-N,类型I.1,SEMF,MCF,P,N,Q,F,S,SETS,T,S,SETPI,U,S,OHA,OHA接口,S,Y,外同步,高阶 组装器,4,5.2.2 I.2型复用设备,U,LOI,S,HOA,T,S,HOI,T,S,U,U,TTF,T,P,U,S,N,Y,G.703,G.703,STM-N,G.703,STM-N,类型I.2,LPC,S,HPC,S,提供把输入信号灵活地安排到STM-N帧中的任何位置上的能力。,类型I.1和I.2为常用的终端复用器，用在PDH和SDH的边界处。,高阶 组装器,5,5.2.3 II.1型复用设备,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-M,STM-M,类型II.1,TTF,T,P,U,S,N,Y,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-N,STM-N,MN,STM-N,提供若干个STM-N信号组合为一个STM-M（MN）信号的能力。,6,5.2.4 II.2型复用设备,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-M,STM-M,类型II.2,TTF,T,P,U,S,N,Y,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-N,STM-N,MN,HPC,S,提供灵活地分配STM-N信号中的VC-3/4到STM-M帧中的任何位置的能力。,类型II.1和II.2为高阶复用器，用在低速进入高速传输的场合。,7,5.2.5 III.1和III.2型复用设备：为插分复用器。,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-M,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-M,类型III.1,STM-M,S,STM-M,LOI,HOA,HPC,T,LPC,T,U,T,S,T,U,S,G.703,G.703,III.1型允许分插G.703信号。,高阶组装器,8,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-M,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-M,类型III.2,STM-M,S,STM-M,TTF,HPC,T,LPC,T,HOA,U,T,S,T,P,S,HOA,U,T,S,Y,N,U,STM-N,STM-N,III.2型允许分插STM-N信号。,高阶组装器,9,5.2.6 IV型复用设备,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-N,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-NAU-4/AU-3,类型IV,STM-NAU-3,STM-N,HOA(VC-4),T,S,VC-3互通,提供把VC-3在使用AU-3与使用AU-4的网络间转移的能力，以完成两种不同体制（北美和欧洲）网络间的互通。,（AU-4/TU-3结构）,（AU-3结构）,高阶 组装器,10,5.3 再生器,SPI(2),A(2),MCF,RST(2),SPI(1),RST(1),OHA,A(1),B(2),B(1),C,I/F,RTG,T1,S15,V,SEMF,N,N,QF接口,T1,T0,T0,S1,S2,S2,U2,U1,S1,STM-N,STM-N,电/光转换,扰码处理插入开销,光/电转换提取时钟,再生解扰提取开销,S1：失效检测 S2：监视管理,D1D3,A1A2J0B1E1F1,主要完成信号的再生处理，以延长传输距离。,11,5.4 DXC的基本概念,SDH网中DXC设备是一种具有1个或多个准同步数字体系（G.703）或同步数字体系（G.707）信号端口，并至少可以对任何端口信号速率（其子速率信号）与其它端口信号速率（其子速率信号）间进行可控连接和再连接的设备。,12,5.5 DXC设备的类型,5.5.1 SDXC类型 1（仅提供高阶VC 的交叉连接）,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-N,HPC,HPC,G.703(PDH),SDXC类型I,STM-N,HOI,T,U,S,HCS,T,S,G.703（PDH）,T,S,only,高阶连 接监控,13,5.5.2 SDXC类型 2（仅提供低阶VC 的交叉连接）,TTF,T,P,U,S,N,Y,STM-N,LPC,G.703(PDH),SDXC类型II,STM-N,LOI,T,U,S,LCS,T,S,G.703（PDH）,LPC,T,S,HOA,T,S,U,only,高阶 组装器,低阶连 接监控,14,5.5.3 SDXC类型 3（提供低阶和高阶两种交叉连接）,TTF,T,P,U,S,N,Y,HPC,HOI,T,U,S,HCS,T,S,T,S,HOA,T,S,LCS,T,S,S,LOI,T,U,S,U,T,LPC,LPC+HPC,G.703(PDH),STM-N,SDXC类型III,高阶连 接监控,高阶 组装器,15,交叉连接主要通过HPC 或LPC 功能块来实现。不论采用何种交叉矩阵，DXC（包括ADM）应能提供以下五种基本连接。,直通,广播,上下支路,环回,交叉,16,5.6 DXC的应用,5.6.1 作多种网的网关 长途网和中继网，中继网和用户网，PDH 和SDH 混合网。5.6.2 电路调度 主要为临时事件迅速提供电路，故障时能提供网络的重新配置。5.6.3 业务量的集中和疏导5.6.4 开放宽带业务 利用DXC的宽带交换功能以及广播功能开放宽带业务。5.6.5 保护倒换 故障时连接到保护通道。5.6.6 网络恢复 故障后迅速寻找替代路由，以恢复传送的业务。5.6.7 不完整通道段的监视5.6.8 测试接入,17,第六章 同步光缆数字线路系统和光接口,6.1 参考配置,MUXDXCADM,电/光,光/电,MUXDXCADM,光/电,电/光,终端,终端,再生器,C,C,C,C,S,R,S,R,MUXDXCADM,电/光,光/电,MUXDXCADM,终端,终端,C,C,S,R,局间链路参考配置,局内链路参考配置,18,6.2.1 光纤的种类,6.2 传输媒质,2.G653光纤：1550nm性能最佳（色散移位），主要用于1550nm窗口。,1.G652光纤：1310nm性能最佳（色散未移位），用于1310和1550nm。,3.G654光纤：1550nm损耗最小（色散未移位），用于海底光纤通信。,4.G655光纤：非零色散位移，主要用于WDM系统。,1550nm,1310nm,ps/,nm.km,NDSF,，,G.652,l,DSF,G.653,NZDSF,G.655,18,0,DWDM,range,19,6.2.2 光纤的主要参数,一、模场直径,二、模场同心度误差,五、色度色散,表示基模场强空间强度分布集中程度的度量（略大于纤芯直径）。,指光源光谱中不同波长在光纤中的群延时差所引起的光脉冲展宽现象。,指光纤模场中心与包层中心之间的距离（对接头损耗有很大影响）。,三、弯曲损耗,G.652光纤在1550nm不大于1dB，G.653光纤在1550nm不大于0.5dB。,六、截止波长,指光纤中各阶模所携带的总功率和基模功率之比降到0.1dB时的波长。,四、衰耗,在1310nm小于0.5dB/Km，在1550nm小于0.3dB/Km。,20,6.2.3 光缆的基本要求,一、光缆的种类,按缆芯结构不同:层绞式，骨架式，中心束管式和带状光缆。按敷设条件不同:直埋、管道、架空、水底和局用光缆。,层绞式,骨架式,中心束管式,21,二、光缆芯数系列,三、光缆机械性能,四、光纤的保护性能,五、光纤的接头盒,为4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36芯等，按需要依偶数递增。,能经受拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、曲挠、钩挂、弯折、卷绕等项检验。,应具备优良的机械性能，并具有防潮、防水性能。,防潮、防水性能，还根据不同要求具备防白蚁、鼠、昆虫咬，以及防腐蚀、防雷等防护性能。,22,6.3 光接口的类型,光源标称波长(nm),光纤类型,1310,1310,1550,1310,1550,G.652,G.652G.654,G.652,G.652,G.652,传输距离(km),2,15,40,60,I-1I-4I-16,STM-1STM-4STM-16,STM等级,S-1.1S-4.1S-16.1,S-1.2S-4.2S-16.2,L-1.1L-4.1L-16.1,L-1.2L-4.2L-16.2,L-1.3L-4.3L-16.3,长距离,短距离,局内通信,应用场合,局间通信,G.653,23,6.3 光接口参数的规范,6.4.1 光线路码型,SDH 帧结构中安排了丰富的段开销可用于运行、维护和管理功能。故线路码型应尽量少提高线路速率，并使终端与再生器简单。关键是横向兼容，所以各国采用统一的加扰NRZ码。,数据输入,D,Q,S,D,Q,S,D,Q,S,D,Q,S,D,Q,S,D,Q,S,D,Q,S,扰码数据输出,帧同步,时钟,数据输入,24,6.4.2 系统工作波长范围,SDH 希望有尽可能宽的系统工作范围，使实现横向兼容系统时具有最大灵活性，也为将来使用波分复用时提供最大的可用波长数。系统工作波长受到光纤内部衰耗和色散的影响。,最小波长范围,光纤种类,最大衰减系数,0.40dB/Km,0.25dB/Km,0.65dB/Km,G.652,G.653,G.652,G.652,G.653,G.654,G.652,14301580nm,12701340nm,14801580nm,12601360nm,模式噪声所限定的工作波长下限值,多个模式共存，要求在1310窗口为1260nm，1550窗口为1530nm。,25,6.4.3 光发送机,一、光谱特性,1,2,0,-XdB,1,2,0,-20dB,发光二极管LED,多纵模激光器MLM,单纵模激光器SLM,二、平均发送光功率,为S参考点处所测得的发送机所送的伪随机序列信号的平均光功率。,三、消光比,为最坏反射条件时，全调制条件下传号（逻辑“1”）平均光功率与空号（逻辑“0”）平均光功率比值的最小值。,26,6.4.4 光通道,一、衰减,二、最大色散值,三、反射,1.码间干扰：光纤的色散会导致传输的光脉冲的展宽。2.模分配噪声：是由于光纤的色散作用与激光器的光谱特性相结合产生 的系统损伤。3.啁啾声：单模激光器工作于直接调制时，注入电流的变化会引起载流 子密度的变化，从而导致振荡波长随时间偏移。,包括光纤衰减、接头损耗、活动连接器和其它无源器件的损耗以及光缆的富余度。,在R参考点的反射光功率和入射光功率之比。,27,6.4.5 光接收机,一、接收灵敏度,在R参考点为达到 110-10 的 BER 值所需要的最小平均 接收功率。,二、接收机过载功率,在R参考点为达到 110-10 的BER值所需要的最大平均接收功率。,28,第七章 SDH 网同步,7.1 网同步的基本原理 是指信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定关系。,国际局,市内局,国内局,国内局,市内局,市内汇接局,市内汇接局,端局,.,端局,国际局,市内局,国内局,国内局,市内局,市内汇接局,市内汇接局,端局,.,端局,伪同步,国外国际局,主从同步,受控主局,各交换局时钟独立,1.同步方式：伪同步和主从同步。,逐级下控,29,我国采用等级主从控制,A,B,北京,武汉,（付时钟）,（主时钟）,端局,三级时钟：,国家基准时钟,一级时钟：,省会通信中心,二级时钟：,地区交换局,30,2.从时钟工作模式,正常工作模式,是指实际业务条件下的工作。时钟同步于输入的基准 时钟信号。,保持模式,自由运行模式,当所有外定时基准都丢失后，从时钟可以进入保持模式。定时基准信号丢失前所存储最后的频率信息作为其定时基准而工作。,当从时钟不仅丢失所有外定时基准，而且也失去定时基准记忆或者根本没有保持模式时，从时钟内部振荡器工作于自由振荡模式。,31,失效,恢复,设置,未恢复,正常工作模式,保持模式,自由振荡模式,缺省值,设备在一起动时可进入缺省的状态，通过软件设置成工作模式，工作模式指选择线路时钟或支路时钟。当工作模式失效时，自动转换为保持模式，即根据失效前所记忆的时钟频率信息，使内部振荡源以此记忆频率振荡工作，实现在24小时内仍旧保持时钟精度。当保持模式的时钟精度低于系统自由振荡模式时，转为自由振荡方式。,32,3.SDH的引入对网同步的要求,数字网的同步性能对网络的工作性能至关重要。当网络工作在正常模式时，各节点时钟同步于一个基准时钟，节点间时钟只存在相位差而不会出现频率差，因此只会出现偶然的指针调整事件；当某节点丢失了同步基准而进入保持模式或自由运行模式时，该节点时钟与网络时钟之间出现频率差，这会导致指针连续调整。,33,7.2 时钟的定时要求 目前CCITT规范了4类时钟：基准主时钟：G.811建议，一般采用铯原子钟，转接局从时钟：G.812建议，采用双备份恒温槽晶体或铷 原子钟。端局从时钟：同转接局从时钟。SDH 网络单元时钟：G.813建议，采用具有保持功能的温 度补偿高稳晶体时钟。,110-11/年。,34,7.3 SDH网的同步方式,一、同步定时基准传输链,第(k-1)个,转接局,基准时钟,转接局或端局,转接局,节点时钟之间经N个SDH网络单元互连，最长的基准传输链所包含的 G.812 从时钟不超过K个。最坏值：K=10，N=20,35,二、同步状态字节S1的使用,S1（b5b6）,SDH同步质量等级描述,0000,同步质量不知道（现存同步网）,0001,保留,0010,G.811时钟信号,0011,保留,0100,G.812转接局时钟信号,0101,保留,0110,保留,1000,G.812本地局时钟信号,36,三、同步分配网的可靠性,为了提高同步网的可靠性，通常要求所有节点时钟和NE时钟都至少从两条同步路径获取定时。,支路,内部,线路,外部,37,外同步定时方式；从接收信号中提取 通过定时 环路定时 线路定时 支路定时内部定时源。,.,.,外同步基准定时,时钟,环路定时,外同步定时,通过定时,内部定时,支路定时,线路定时,.,四.SDH网元定时方式,38,第八章 SDH 网络性能要求,国际标准最长假设参考连接：27500公里，国内标准最长：6900Km。,LE：本地交换局,PC：一级中心,SC：二级中心,TC：三级中心,ISC：国际交换中心,数字链路,LE,T参考点,T参考点,LE,PC,PC,SC,SC,TC,TC,ISC,ISC,ISC,ISC,ISC,27500公里,国内（4段）,国内（4段）,国际（4段）,本地,本地,我国假设参考数字段：一级干线420Km，二级干线280Km，市内中继50Km。,8.1 假设参考通道和数字段,39,8.2 误码性能,误块秒比（ESR）,严重误块秒比（SESR）,背景误块秒比（BBER）,当某1秒具有1个或多个误码块时称为误块秒。在规定测量时间间隔内出现的误块秒数与总的可用时间之比称为误码秒比。,某1秒内包含有不少于30%的误块或者至少出现1个严重扰动期（SDP）时认为该秒为严重误块秒。其中SDP在中断业务测量（OOS）时指最少等效于4个连续块时间或者1ms（取较大者）时间所有连续块的BER10-2或者信号丢失。对于不中断业务监视，则利用网络异常和缺陷来估计SDP。,扣除不可用时间和SES期间出现的误块以后所剩下的误块称为背景误块（BBE）。BBE数与扣除不可用时间SES期间所有块数后的总块数之比称为BBER。,高比特率通道的误码性能是以“块”为基础的一组参数。,40,8.3 抖动性能,是数字信号的最佳抽样时刻相对理想位置的短时间偏离。,A0A1A2A3A4,f0 f12 f11 f10 f9 f8 f1 f2 f3,抖动和漂移峰峰值,斜率为20dB/10倍频,SDH设备输入口的抖动和漂移容限,f,41,第九章 SDH 传送网,SDH 网络分段模型,42,通信网的结构：分层和分割,电路层,通道层,传输媒质层,子网,链路,分层视图,分割视图,43,传送网的物理拓扑,线型,星型,树型,环型,网孔型,44,第十章 SDH 网络的生存性,网络保护：利用传送节点间预分配容量取代失效或劣化的传送实体。网络功能：路径保护：典型的是复用段保护 子网连接保护：低阶通道保护、高阶通道保护,保护功能可以有两种连接监视方案：固有监视：利用服务层固有可用的数据所得到的信息来启动保护倒换。非介入监视：采用桥接到子网连接的路径终端来监视子网。,网络物理拓扑：自动线路保护倒换：当工作通道中断或性能劣化时自动将信号转至备 用光纤传送。环型网保护：网络节点连成环形可以改善网络的生存性和性能价格比。网孔型保护：各节点具有高度的连接性，可以通过多条路由通信。,45,自动线路保护倒换(APS),APS的几种结构,1+1结构,MSA,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,MSA,工作,工作,A站,B站,C站,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,保护,保护,MSP,MSP,发送端桥接，不允许提供无保护的额外业务通路（专用保护）接收端监视信号，选择连接（单向不需要APS协议，双向要）,可靠性好，成本高,复用段保 护,复用段终 端,再生段终 端,SDH物理接口,复用段适 配,46,1:n结构,MSA,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,工作,工作,A站,B站,C站,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,保护,保护,MSA,MSP,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,MST,RST,SPI,REG,MST,RST,SPI,.,MSP,工作段共享保护段，n值范围为114。n个工作通路中任何一个或额外业务通路与保护段连接，MSP对接收信号条件进行监视和评价（用APS）,效率高于1+1保护方案,工作,工作,工作,工作,工作,工作,MSA,MSA,MSA,MSA,MSA,MSA,MSA,MSA,W1,W2,W3,Wn,P,W1,W2,W3,Wn,P,47,APS倒换规约,两个自动保护字节K1和K2实现APS倒换规约，,K1和K2字节总是在保护线路上传送。,APS的倒换时间（包括K1/K2字节处理时间和倒换时间）必须在50ms内。,K1字节表示请求倒换的信道，,K2字节确认桥接到保护信道的信道号。,48,链形拓扑,TM,STM-1,2Mb/s34Mb/s140Mb/sSTM-10STM-1e,1+1 or 1:1,复用段保护（MSP）,2Mb/s34Mb/s140Mb/sSTM-10STM-1e,TM,ADM,STM-1,2Mb/s 34Mb/s 140Mb/s STM-10 STM-1e,电口,光口,用TM实现端到端的传送，用ADM实现插分复用。,49,环形拓扑,2Mb/s34Mb/s140Mb/sSTM-10STM-1e,TM,STM-1,ADM,ADM,ADM,ADM,2Mb/s34Mb/s140Mb/sSTM-10STM-1e,通道保护,全部由ADM实现插分复用进行传输。,50,自愈环(Self-Healing_Ring),MS 专用保护环,MS 共享保护环,SDH 自愈环,单向环,双向环,通道保护环,双向通道保护环,二纤环,四纤环,无明显优点且控制复杂,通常指 1+11:1未做规范,只提出概念未做出规范,1+1或1:1均需要APS，未做规范,51,单向环和双向环的概念,单向环,双向环,52,简单地说，两个复用设备（或包含了复用功能的设备）之间为复用段，而被复用的低速信号称为通道。要保护某一信号传输，必需要有一个额外的路径。复用段倒换环的保护是以复用段为基础，倒换与否按每一对节点间的复用段信号的质量而定，倒换时整个复用段间的业务都转向另一路径。而通道倒换环的保护是以通道为基础，倒换与否按每一个别通道的质量而定，通常利用简单的通道AIS信号来决定是否进行倒换。重要区别：前者采用共享保护（即正常时保护信道是空闲的，保护时隙被每个节点共享）；后者采用专用保护（正常时保护信道也传工作业务，保护时隙被整个环专用）。,什么是复用段和通道？,53,二纤单向通道保护环,a)正常情况,b)故障情况下根据收AIS倒换,P,W,A,B,C,D,P,W,A,B,C,D,使用“首端桥接，末端倒换”结构，业务信号和保护信号分别由工作光纤（W）和保护光纤（P）携带（1+1 保护），不需要APS协议。,W,W,P,P,倒换,54,二纤单向复用段保护环（专用）,a)正常情况,b)故障情况下根据APS协议倒换,A,B,C,D,A,B,C,D,倒换,W,W,W,W,P,P,P,P,这种结构中节点在支路信号分插功能前的每一高速线路上都有一保护开关，正常时低速支路信号仅从W光纤进行分插，保护光纤P是空闲的。,55,四纤双向复用段共享保护环,a)正常情况,b)故障情况下的倒换,P2,W2,P1,W1,W1,P2,P1,W2,A,B,C,D,P2,W2,P1,W1,W1,P2,P1,W2,A,B,C,D,倒换,56,a)正常情况,b)故障情况下的倒换,A,B,C,D,A,B,C,D,倒换,二纤双向复用段共享保护环,利用时隙交换技术使光纤W1和P2上的信号都置于一根光纤，用一半时隙传业务信号，一半时隙留给保护信号；W2和P1光纤同样安排。,57,采用DXC的保护恢复结构,DXC,DXC,DXC,DXC,DXC,12 单位业务量12 140/155,切断,2 单位,4 单位,6 单位,B,E,D,C,A,58,多,线性APS,很快,能,点对点,适中,很多,很低,自愈环,很快,不能,区域网,较低,很少,适中,DXC网络,较慢,能,全局网,较高,适中,很高,适中,很少,生存性SDH网络结构性能比较,59,谢谢,祝大家,工作顺利！,