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1、传输相关业务基础知识,2008/03,设备基础知识,逻辑设备 PDH SDH WDM 物理设备 DDF ODF ,什么是同步,在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。,什么是PDH,PDH 是Plesiochronous Digital Hierarchy的简称，即准同步数字系列。采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求
2、这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。,PDH的特点,接口方面 1）只有地区性的电接口规范，没有世界标准。现有的PDH数字信号系列有三种信号速率等级：欧洲系列、北美系列和日本系列。各种信号系列的电接口速率等级以及信号的帧结构、复用方式均不相同，这种局面造成了国际互通的困难，不适应当前随时随地便捷通信的发展趋势。三种信号系列的电接口速率等级如下图所示。 2）没有世界性标准的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家各自采用自行开发的线路码型。最终导致同一传输线路两端必须采用同一厂家的设备，给组网、管理以及网络互通带来困难。
3、,PDH的特点,PDH的特点,复用方式 现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信号）是同步的，其它速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。所以从高速率信号中就不能直接的分/插出低速信号，例如：不能从140Mbit/s的信号中直接分/插出2Mbit/s的信号。这就会引起两个问题： 1）从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。例如从140Mbit/s的信号中分/插出2Mbit/s低速信号要经过如下图的过程。,PDH的特点,从图中看出，通过三级解复用设备从一个140Mbit/s信号中分出2Mbit/s低
4、速信号，在通过三级复用设备将2Mbit/s的低速信号服用到140Mbit/s信号中。此处即使仅从一个140Mbit/s信号中上下一个2Mbit/s信号，也需要全套三级复用和解复用设备。增加了设备的体积、成本、功耗、还增加了设备的复杂性，降低了设备的可靠性。而在在此过程中对信号的损伤加大，使传输性能劣化，大容量传输时，此缺点是不能容忍的。这也是为什么PDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。,PDH的特点,运行维护方面 PDH信号的帧结构里用于运行维护工作（OAM）的开销字节不多，这也就是为什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来完成线路性能监控功能。由于PDH信号运行维护工
5、作的开销字节少，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。,PDH的特点,没有统一的网管接口 由于没有统一的网管接口，这就使你买一套某厂家的设备，就需买一套该厂家的网管系统。容易形成网络的七国八制的局面，不利于形成统一的电信管理网。,什么是光端机,光端机 就是将多个E1（一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps，此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。光端机根据传输E1口数量的多少，价格也不同。一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。 光端机的种类 在数字传输系统中,有两种数字传输
6、系列,一种叫“准同步数字系列”简称PDH;另一种叫“同步数字系列”简称SDH. 光端机分3类：PDH光端机，SPDH光端机，SDH光端机。PDH光端机 PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，PDH光端机一般是成对应用，也叫点到点应用，PDH光端机容量一般为4E1，8E1，16E1。 SDH光端机 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，SDH光端机的容量一般是16E1到4032E1。 SPDH光端机 SPDH（Synchronous Plesiochronous
7、Digital Hierarchy）光端机，SPDH光端机介于PDH光端机和SDH光端机之间。SPDH光端机是带有SDH（同步数字系列）特点的PDH传输体制（基于PDH的码速调整原理，同时SPDH光端机又尽可能采用SDH中一部分组网技术）。,什么是SDH,SDH是 Synchronous Digital Hierarchy 的简称，即同步数字系列。 在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适
8、应这种新的需要而出现的传输体系。 最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络（SONET）。它是高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、又便于管理控制的智能网技术的有机结合。最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。 1988年，国际电报电话咨询委员会（CCITT）接受了SONET的概念，重新命名为“同步数字系列（SDH）”，使它不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的技术体制，并且使其网络管理功能大大增强。,SDH的特点,接口方面 1)电接口方面 接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。SDH体制对网络节点接口（NNI）作了
9、统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。于是这就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。 SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。基本的信号传输结构等级是同步传输模块STM-1，相应的速率是155Mbit/s。高等级的数字信号系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通过将低速率等级的信息模块（例如STM-1）通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如：STM-44STM-1，STM-164STM-4。,SDH的特点,2)光
10、接口方面 线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。想想看，为什么会这样？扰码的标准是世界统一的，这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。,SDH的特点,复用方式 由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律性的，也就
11、是说是可预见的。这样就能从高速SDH信号例如2.5Gbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/s（STM-1），这样就简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。 另外，由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号（例如2Mbit/s）复用进SDH信号的帧中去（STM-N），这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM-N信号中直接分/插出低速支路信号。注意此处不同于前面所说的从高速SDH信号中直接分插出低速SDH信号，此处是指从SDH信号中直接分/插出低速支路信号，例如2Mbit/s，34
12、Mbit/s与140Mbit/s等低速信号。于是节省了大量的复接/分接设备（背靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。 SDH的这种复用方式使数字交叉连接（DXC）功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实时灵活的业务调配。,SDH的特点,运行维护方面 SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。PDH的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。以PCM30/32信号为例，其帧结构中仅
13、有TS0时隙和TS16时隙中的比特是用于OAM功能。 SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20，大大加强了OAM功能。这样就使系统的维护费用大大降低，而在通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分，于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据估算仅为PDH系统的65.8%。,SDH的特点,兼容性 SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。也就是说可以用SDH网传送PDH业务，另外，异步转移模式的信号（ATM）、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。 在SDH网中，SDH的信号实际上起着运货车的功
14、能，它将各种不同体制的信号象货物一样打成不同大小的（速率级别）包，然后装入货车（装入STM-N帧中），在SDH的主干道上（光纤上）传输。在收端从货车上卸下打成货包的货物（其它体制的信号），然后拆包封，恢复出原来体制的信号。这也就形象地说明了不同体制的低速信号复用进SDH信号（STM-N），在SDH网上传输和最后拆分出原体制信号的全过程。,SDH的局限性,频带利用率低 我们知道有效性和可靠性是一对矛盾，增加了有效性必将降低可靠性，增加可靠性也会相应的使有效性降低。例如，收音机的选择性增加，可选的电台就增多，这样就提高了选择性。但是由于这时通频带相应的会变窄，必然会使音质下降，也就是可靠性下降。相
15、应的，SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了（运行维护的自动化程度高），这是由于在SDH的信号STM-N帧中加入了大量的用于OAM功能的开销字节，这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带（传输速率）要比SDH信号所占用的频带（传输速率）窄，即PDH信号所用的速率低。例如：SDH的STM-1信号可复用进63个2Mbit/s或3个34Mbit/s（相当于482Mbit/s）或1个140Mbit/s（相当于642Mbit/s）的PDH信号。只有当PDH信号是以140Mbit/s的信号复用进STM-1信号的帧时，STM-1信号才能容纳642Mbit/s的信息量，但此时
16、它的信号速率是155Mbit/s，速率要高于PDH同样信息容量的E4信号（140Mbit/s），也就是说STM-1所占用的传输频带要大于PDH E4信号的传输频带（二者的信息容量是一样的）。,SDH的局限性,指针调整机理复杂 SDH体制可从高速信号（例如STM-1）中直接下低速信号（例如2Mbit/s），省去了多级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。可以说指针是SDH的一大特色。 但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。最重要的是使系统产生
17、SDH的一种特有抖动由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处（SDH/PDH），其频率低，幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种抖动的滤除会相当困难。,SDH的局限性,软件的大量使用对系统安全性的影响 SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。另外，在网络层上人为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的。这样系统的安全性就成了很重要的一个方面。 SDH体制尽管还有这样那样的缺陷，但它已在传输网的发展中，显露出了强大的生命力，传输网从PDH过渡到SDH已是一个必然的趋势
18、。,SDH信号的帧结构,为了便于对信号进行分析，往往将信号的帧结构等效为块状帧结构，这不是SDH信号所特有的，PDH信号、ATM信号，分组交换的数据包，它们的帧结构都算是块状帧。例如，E1信号的帧是32个字节组成的1行32列的块状帧，ATM信号是53个字节构成的块状帧。将信号的帧结构等效为块状，仅仅是为了分析的方便。,SDH信号的帧结构,从上图看出STM-N的信号是9行270N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64。表示此信号由N个STM-1 信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行270列的块状帧，由上图看出，当N个STM-1信号通过
19、字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。 ITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，所以STM-1的速率= 9270X8X8000=155 520 000bit/s（155Mbit/s）,下面是STM-N 的帧结构图,SDH基本复用映射结构,SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。 下图是中国使用的SDH基本复用映射结构,SDH网元类型和基本功能,TM(Termination Multip
20、lexer ) 终端复用器ADM(Add/Drop Multiplexer )分/插复用器 REG(Regenerator )再生中继器 DXC(Digital Cross-connect )数字交叉连接设备,SDH网元类型和基本功能,TM 用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件，它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号。如下图所示。,SDH网元类型和基本功能,ADM: 用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如下图所示。
21、,SDH网元类型和基本功能,ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤） ，为了描述方便我们将其分为西（W）向、东向（E）两个线路端口。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的STM-N信号进行交叉连接。例如将东向STM-16中的第三个STM-1与西向STM-16中的第15个STM-1相连接。,SDH网元类型和基本功能,REG: 光传输网的再生中继器有两种: 一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离。 另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继
22、器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。此处讲的是后一种再生中继器，REG是双端口器件，只有两个线路端口W、E。如图所示电再生中继器 ：,SDH网元类型和基本功能,它的作用是将w/e侧的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。REG与ADM相比仅少了支路端口，所以ADM若支路不上/下信号时完全可以等效一个REG。,SDH网元类型和基本功能,DXC: 数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，如图所示:,SDH
23、网元类型和基本功能,DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路STM-N信号上，上图表示有m条入光纤和n条出光纤。DXC的核心是交叉连接，功能强的DXC能完成高速（例STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12级别的交叉）。 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。m越大表示DXC的承载容量越大；n越小表示DXC的交叉灵活性越大。m和n的相应数值的含义见下表：,SDH网络拓扑结构,SDH链形网,典型的链形网如下图所示,链网的最小业务量发生在链网的端站为业务主站的情况下，
24、所谓业务主站是指各网元都与主站互通业务，其余网元间无业务互通。以上图为例，若A为业务主站，那么B、C、D之间无业务互通。此时，C、B、D分别与网元A通信。这时由于AB光缆段上的最大容量为STM-N（因系统的速率级别为STM-N），则网络的业务容量为STM-N。,SDH环形网(自愈环),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，
25、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。,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。 按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两大类； 按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）； 按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类。,通道保护环和复用段保护环的区别,对于通道保护环，业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC（某一路PDH信号），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。复用段倒换环是以复用段为基础的，倒换与否是根据
26、环上传输的复用段信号的质量决定的。,自愈环保护方式:,二纤单向通道保护环二纤双向通道保护环二纤单向复用段环四纤双向复用段保护环双纤双向复用段保护环,自愈环的保护方式,二纤单向通道保护环,自愈环的保护方式,二纤双向通道保护环 二纤双向通道保护环网上业务为双向，保护机理也是支路的“并发选收”，业务保护是11的，网上业务容量与单向通道保护二纤环相同，但结构更复杂。,自愈环的保护方式,二纤单向复用段环,什么是WDM,WDM是Wavelength Division Multiplexing的简称。即光波分复用。 不管是PDH还是SDH都是在一根光纤上传送一个波长的光信号，这是对光纤巨大带宽资源的极大浪费
27、。 实践证明在发送端，多路规定波长的光信号经过合波器后从一根光纤中发送出去，在接收端，再通过分波器把不同波长的光信号从不同的端口分离出来是可以的。 在一根光纤中传送的相临信道的波长间隔比较大的时候（比如为两个不同的传输窗口），我们称其为波分复用（WDM）；而在同一传输窗口内应用有较多的波长时，我们就称其为密集波分复用（DWDM）；8波、16波以及32波的DWDM已经是比较成熟并开始大量应用，在我们平常所说的或所听到的“波分”一般就是指的密集波分复用（DWDM）。,DWDM网元类型和基本功能,按照在网络中的作用，并参照SDH网络单元的概念，DWDM系统网元可以分为OTM、OADM、OLA和REG
28、等多种。其功能图如下：,DWDM网元类型和基本功能,OTM设备把将SDH等业务信号通过合波单元插入到DWDM的线路上去，同时经过分波单元从DWDM线路上分下来；OADM和OTM的差别是在线路上还有通道的穿通；OLA设备对线路上的光信号的功率进行放大；REG主要功能是对每个通道信号的再生。一般来说光信号通过OLA后信号质量变差了，而通过REG后光信号质量变好了。,DWDM的组网形式,实际网络中DWDM和SDH联合组网，可以组成非常灵活的网络。,什么是DDF,DDF（Digital Distribution Frame）数字配线架 数字配线架又称高频配线架，在数字通信中越来越有优越性，它是传输设备
29、之间、传输设备与交换设备或非话业务设备之间的配线连接设备。从速率2 Mb/s155 Mb/s信号的输入、输出都可终接在DDF架上，这为配线、调线、转接、扩容都带来很大的灵活性和方便性。,DDF机架,什么是ODF,ODF（Optical Distribution Frame）光纤配线架 光纤配线架（ODF）用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。,ODF机架,物理机架,网元面板图,传输网元逻辑容器机盘端口CTP交叉连接拓扑连接,TNMS系统中配置部分模型关系,设备,网络拓扑,TNMS系统中配置部分主要模型,设备供应商：DEVICE_VENDOR网元型号
30、：NE_MODEL_CFG_TYPE机盘类型：CARD_KIND物理机架：RACK综合机架：MISCRACK机框：SHELFDDF：DDFDDF模块：DDFMODULEDDF端子：DDFPORTODF：ODFODF模块：ODFMODULEODF端子：ODFPORT,业务网元：SWITCH_ELEMENT业务端口：SWITCH_PORT同步网元：BITS网元：TRANS_ELEMENT逻辑容器：EQUIPMENT_HOLDER机盘：CARD端口：PTPCTP：CTP交叉连接：CROSSCONNECT,TNMS系统中配置部分主要模型,区域：DISTRICT站点：SITE楼层：FLOOR机房：ROOMEMS：NMS_SYSTEM子网：TRANS_SUB_NETWORKPDH传输系统：PDH_SYSTEMSDH传输系统：SDH_SYSTEMWDM传输系统：WDM_SYSTEM拓扑连接：TOPO_LINK复用段：MULTIPLEX_SEG再生段：REG_SEG光复用段：OPTICAL_ MULTIPLEX_SEG光传输段：OPTICAL_TRANS_SEG,谢谢！,
