毕业设计（论文）-SDH传输网的应用规划与网络设计.doc

摘要同步数字体系（sdh）网络由终端复用器、分插复用器、再生中继器和同步数字交叉连接设备网络单元组成，进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接。sdh 具有以字节为单位的矩形块状帧结构，分为段开销，净负荷和管理单元指针三个主要区域。复用是多个低阶通道层信号适配进入高阶通道层的过程，即通过映射、定位和复用进入更高等级的速率模块信号stm-n 帧。mstp (multi service transport platform) 是基于sdh 的多业务传送平台。mstp是指基于sdh平台同时实现tdm,atm和以太网等业务的接入处理和传送, 并提供统一网管的多业务综合传送设备。mstp设备是对传统sdh 设备的继承和发展, 是传送技术演进的重要阶段。mstp的引入不但可以充分利用现有的丰富的sdh网络资源, 借鉴sdh传输系统多年的网络运维和管理经验, 完全兼容目前大量应用的tdm业务, 还可以实现以太网、atm等多种业务的综合传送和接入, 满足日益增长的数据业务需求。文章主要介绍了mstp技术的特点及新一代mstp的产生背景.随着电信业务的急剧变化和发展，电信传统的tdm 传输业务已经不能满足市场的需求，一种新的城域网技术基于sdh 的综合多业务传送平台mstp 应运而生，本文主要讨论mstp 的特点，并且研究在电信将来的网络建设中如何充分利用mstp 的这些特性和优势.关键词：同步数字体系（sdh），多业务传送平台（mstp）、城域光传输网。abstractsdh (synchronous digital hierarchy) network is composed of terminal mux, divarication mux, reg and sdxc units etc, and they are used in transmission, multiplexing, divarication and cross-connecting of synchronous information.sdh has an architecture of rectangle-block frame measured by byte. the frame contains three main parts such as section overhead, payload and au-ptr. multiplexing is a process, in which signal of lower rank passage enters higher rank passage by means of adoptions. namely, being mapped, aligned and multiplexed, signal of lower rank passage was formed into module signal of higher velocity called stm-n frame. sdh network is applied in microwave, satellite communications and network by means of ip over sdh, geos and so on. mstp is a multi service transport platform based on sdh1it realizes tdm, atm and ethernet receive processing and transmission, and provides mstp equipment, which is managed by unified internet1m stp is the development of sdh and it is an important step of transport technology1m stp can no t only use abundant sdh resources and compatible tdm , but also realize comprehensive transmission of ethernet and atm .this paper mainly introduces characteristics of mstp and background of new generation mstp, at the end of this text, a detailed discussion of its application is given in the service platform.the telecommunication industry is under rapid change and development, and the traditional tdm transportation service cannot meet the current market demand. therefore the mstp is born, which is a new kind of wan-lan multi-services transportation platform technology based on the sdh. the thesis mainly addresses the specialty of mstp and how to fully develop its application of the specialty and advantage in future telecommunication network construction.key: sdh、mstp、optical metro transmission network.目录 第1章 绪论31.1 课题研究背景31.2 课题研究目的41.3 主要研究内容4第2章 sdh技术概论52.1 sdh的概念52.2 sdh主要特点52.3 sdh的网络节点接口、速率和帧结构6 2.3.1 网络节点接口6 2.3.2 同步数字体系的速率7 2.3.3 帧结构 72.4 sdh中的基本复用、映射结构 9 2.4.1sdh复用结构和步骤92.4.2复用单元102.4.3关于通道、复用段和再生段的说明112.5 sdh传输网设备 122.6 sdh传送网132.6.1sdh 网络拓扑结构132.6.2我国的sdh网络结构142.7网络安全142.7.1网络保护142.7.2网络同步152.8 sdh的应用152.9 sdh的发展趋势16第3章mstp在城域传输网中的应用173.1mstp技术的定义173.2mstp的功能183.3mstp的设备结构183.4mstp的分层结构193.5基于mstp的宽带城域网中业务 213.6mstp在城域传输网中的应用223.7mstp在城域传输网中应用的发展23第4章 x市城域光网络组网方案 244.1背景244.2 网络建设目标和指导254.3业务需求264.4 核心节点的选取274.5网络路由设定294.6技术和设备的选择294.7组网建设304.7.1核心层建设初步设定路由284.7.2优化核心节点和路由设置，建设和完善接入层294.8接入层建设304.9总结30结论33致谢34参考文35附录136附录237第1章 绪论随着科学技术的发展，通信技术作为现代高科技的主要手段之一，发生了日新月异的变化。以光纤通信为代表的传输网不仅架构了现代通信最重要的基础网络，同时其发展的规模和速度远远超过了人们的想象，成为近年来通信界发展最快、技术最为成熟和完善的亮点。光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次里程碑式的革命。自从1977年，美国芝加哥和圣塔莫尼卡之间首次开通了商用的光纤通信系统以来，随着光纤和激光器件技术的不断进步，光纤通信以其无可比拟的超大容量，在信息量爆炸性增长的信息社会里，成为信息传递的主力。同时，光纤通信技术的发展与计算机技术的结合和融合，使传统的以及现代的所有通信技术得以综合利用，光纤通信技术正以网的概念给人们预置了令人难以想象的发展空间。1.1课题研究背景同步数字体系（synchronous digital hierarchy， sdh）是一种新的传输体制，它是随着电信网的发展和用户要求的不断提高而产生的，具有特有的技术背景和技术特点。由于sdh技术相对成熟，而且具有一套完整的技术标准，性能稳定，完全能够满足业务稳定增长的要求。特别是它能够提供用于oam的丰富开销，便于对系统性能进行检测，网络配置，连接状态进行管理。当系统出现故障时进行故障管理，管理内容包括系统保护和故障恢复等等，因此人们一致认为具有多业务支持能力的新一代sdh将是发展方向，又由于sdh帧结构中可以提供多种业务、多种协议和接入和传输能力，因此它是目前城域传输网最主要的实现方式之一。在目前的电信网络中，已经建设了大量的sdh传输网络，作为电信服务的基础平台。但随着internet 和计算机技术的飞速发展，电信业务的种类也发生着急剧变化，ip、atm 等数据业务由于迎合网络时代的发展需求，在近几年内以每年超过100的速度增长，宽带图像业务也在飞速增长，数据业务将在较短的时间内成为电信网的主导业务。传统的sdh 网是针对语音业务的发展而建设的，其不具备ip 业务为主的网络所需要的扩展性和灵活性。考虑到现有网络中话音业务仍然是主要的收入来源，为了保护已有投资和充分利用sdh 所具有的成熟可靠性，运营商希望能在支持现有tdm业务的基础上，能提高对数据业务的支持能力。正是基于这些方面的需求，一种新的城域网技术基于sdh 的综合多业务传送平台（multi-services transport platform）技术被提出并作为一种城域网络的解决方案。基于sdh 的mstp 传输设备充分考虑数据流量增长的必然趋势，整合了分立的传输网元和数据网元，针对城域网ip/ethernet、atm、pdh、tdm 等多业务需求，提供atm 和以太网接入、交换和传输功能，实现了业务层和传输层的一体化，并且提供灵活的带宽管理和统一的网路管理能力，具有很强灵活性、可扩展性和经济性。1.2课题研究目的本课题主要通过对基于sdh技术的多业务传送平台（mstp）技术的研究，新建一个二级城市的宽带城域传输网。该网络能够实现传统tdm业务的传送，又能够利用vlan，汇聚透传以及封装等技术对以太网业务实现宽带管理，还能利用vp-ring等技术来实现atm业务的宽带共享。即利用多业务传送平台构建新一代的sdh网络。1.3主要研究内容本文主要研究基于sdh技术的多业务传送平台（mstp）在宽带城域网的设计与应用。通过对传统sdh传输网的改进，新一代的sdh技术已经广泛的运用于宽带城域传输网络的建设中。本文分为四章，具体内容安排如下：（1）绪论：介绍了课题研究背景与意义及本论文的内容安排。（2）sdh概论：介绍了sdh的基本概念和相关知识。（3）mstp技术在城域传输网中的应用：首先介绍了mstp的相关知识，随后对mstp技术在城域网建设中进行了描述。（4）x市城域传输网的组网方案：以一个二级城市为例，利用mstp技术在传统的sdh传输网基础上新建一个适应新业务需求的下一代城域传输网络。第2章sdh传输技术2.1 sdh的概念 同步光纤网常称sonet (synchronous optical network),是美国bell core公司首先于20世纪80年代提出的。美国国家标准协会(ansi)通过一系列有关sonet标准,尔后国际电报电话咨询委员会(ccitt)于1988年接受sonet概念,并重新定名为同步数字系列,使之成为不仅适于光纤也适于微波和卫星传输的通用技术体制。同步数字系列常称sdh (synchronous digital hierarchy ),与sonet (synchronous optical network),即同步光纤网相当。通常sdh/sonet,称为光同步数字传输网,是宽带综合数字网b-isdn的基础之一。它是对沿袭应用的准同步数字系列pdh(plesiochronous digital hierarchy)的一次革命1。2.2 sdh的主要特点sdh之所以能够快速发展这是与它自身的特点是分不开的，其具体特点如下： （1）sdh传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的pdh完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性； （2）sdh接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了pdh准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了dxc，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性； （3）由于采用了较先进的分插复用器（adm）、数字交叉连接（dxc）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因sdh帧结构中安排了信号的5开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用；（4）由于sdh有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化； （5）sdh有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活； （6）sdh并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但sdh用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，sdh既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是采用sdh，而且它也便于与光纤电缆混合网(hfc)相兼容。 （7）从osi模型的观点来看，sdh属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在sdh上采用各种网络技术，支持atm或ip传输；（8）sdh是严格同步的从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整；（9）标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本3。2.3 sdh的网络节点接口、速率和帧结构2.3.1网络节点接口网络节点接口（nni）是表示网络节点之间的接口。在实际中也可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。它在网络中的位置如图：smtrtrtrtrtrtr有线或无线系统有线或无线系统dxceatrtrtrtrtrtrtrtrsmsmsmsmsmtrtr表示nni网络节点接口 tr支路 dxc数字交叉设备sm同步复用设备 ea外部接入设备图2.1 sdh网络节点接口一个传输网主要由传输设备和网络节点构成，而传输设备可以是光缆传输系统，也可以是微波传输系统或卫星传输系统。简单的网络节点只有复用功能，而复杂的网络节点应包括复用和交叉连接等多种功能 。要规范一个统一的网络节点接口，则必须有一个统一、规范的接口速率和信号帧结构4。2.3.2sdh的速率由于pdh存在一些固有的弱点，因此1988年原有ccitt在sonet的基础上经过修改，形成了sdh体系。它们的实质内容和主要规范没有太大区别，但在一些细节规定上仍有一些差别，在速率等级上，sonet有9种传输速率，即52mbit/s,155 m bit/s， 466 m bit/s， 622 m bit/s， 933 m bit/s， 1244 m bit/s， 1866 m bit/s ，2488 mbit/s ，9953 m bit/s。但用得较多的是sdh目前所规定的4种传输速率8。sdh所使用的信息结构等级为stm-n同步传输模块，其中最基础的模块信号是stm-1，其速率是155.520 m bit/s，更高等级的stm-n信号是将n个stm-1按字节间插同步复用后所获得的。其中n是正整数，目前国家标准化n取值为：n=1、4、16、64、2565。相应各stm-n等级速率为： stm-1 155.520mbit/sstm-4 622.080mbit/sstm-16 2488.320mbit/sstm-64 9953.280mbit/sstm-1 39813.12mbit/s2.3.3 帧结构由于要求sdh网能够支持支路信号（2/34/140 mbit/s）在网中进行同步数字复用和交叉连接等功能，因而其帧结构必须具备下述功能：支路信号在帧内的分布是均匀的有规律的，便于接入、取出。对pdh各大系列信号，都具有同样的方便性和使用性。为满足上述要求，sdh的帧结构为一种块状帧结构，如图2.2：9270n个字节传输方向125sroshstm-n净电荷(含poh)au-ptrmsoh 9n 261n 图2.2 stm-n的帧结构由图可知，在stm-n帧结构中，共有9行，270n列，每个字节的传输顺序是：从第一行开始由左至右，由上到下传输，在125s时间内传完一帧的全部字节数为9270n。例如：stn-1的帧结构信息结构（块状）：9行 270列一帧的字节数：9270=2430一帧的比特数：24308=19440速率：以此方法可求出当n为1、4、16、64、256时的任意速率值。由图2.2可看出，整个帧结构分为三个区域：段开销（soh）区、信息净负荷区和管理指针7。段开销（soh）是指sdh中为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节，它在stm-n帧结构中的位置是第19n列中的第13行和第59行。信息净荷区域(payload)内存放的是有效传输信息，也称为信息净负荷，它由有效传输信息加上部分用于通道监视、管理和控制的通道开销（poh）组成。通常poh被视为净负荷的一部分，并与之一起传输，直到在接收端该净负荷被分接出来。信息净负荷在stm-n中的位置是第4行10n270n列。管理单元指针(au-ptr)实际上是一组数码，用来指示净负荷中信息起始字节的位置，这样在接收端可以根据指针所指示的位置正确分解出有效传输信息。管理单元指针在stm-n中的位置是第4行的19n列。2.4 sdh中的基本复用、映射结构2.4.1sdh复用结构和步骤sdh网的兼容性要求sdh的复用方式既能满足异步复用，又能满足同步复用，而且能方便地由高速stm-n信号插/分出低速信号，同时不造成较大的信号较大延时和滑动损伤，这就要求sdh需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。在这种复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125s缓存器用以校正支路信号频差和实现相位对准，各种业务信号复用进stm-n帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤9。 1. 映射映射是一种在sdh网络边界处，使支路信号适配进虚容器（vc）的过程。即各种速率的pdh信号分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销（poh），形成虚容器负荷的过程。2. 定位定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。 即以附加于vc上的支路单元指针（或管理单元指针）指示和确定低阶vc帧的起点在高阶净负荷（或高阶帧的起点在au净负荷中）的位置。在发送相对帧相位偏差使vc帧起点浮动时，指针值随之调整，从而始终保证指针值准备指示vc帧的起点过程。3. 复用复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道信号适配进复用层的过程。由于经由tu和au指针处理后的各vc支路已经相位同步，此复用过程为同步复用。itu-t规定了一套完整的复用结构（也就是复用线路），通过这些路线可将pdh的3个系列的数字信号以多种方法复用成stm-n信号，itu-t规定的复用线路如图2.3： 图2.3 sdh的复用结构从上图可以看到此复用结构包括了一些基本的复用单元：c容器、vc虚容器、tu支路单元、tug支路单元组、au管理单元、aug管理单元组，这些复用单元后面的标号表示与此复用单元相应的信号级别。由于itu-t要照顾全球范围内的各种情况，因而itu-t所规定的复用结构是最为复杂的。我国目前采用的是复用结构是以系列的pdh信号为基础的，通常采用2和140支路接口，当然如有需要时也可采用34支路接口。但由于一个stm-1 只能容纳3个34的支路信号，因而相对而言不经济6。 2.4.2复用单元由图2.3可看出，sdh的复用结构是有一系列复用单元组成，各复用单元的信息结构和功能各不相同。常用的有容器（c）、虚容器（vc）、管理单元（au）及支路单元（tu）等。下面分别介绍：容器（c）：容器实际上是一种装载各种速率业务信号的信息结构，主要完成pdh信号与vc之间的适配功能。虚容器（vc）：虚容器是用来支持sdh通道层连接的信息结构，它是由标准容器c的信号加上用以对信号进行维护与管理的通道开销（poh）构成的。虚容器有包括高阶虚容器和低阶虚容器。无论是高阶vc还是低阶vc，它们在sdh网络中始终保持独立的相互同步的传输状态，即其帧速率与网络保持同步，并且同一网络中的不同vc都是保持相互同步的，因而在vc级别上可以实现交叉连接操作，从而在不同的vc中装载不同速率的pdh信号。另外，vc信号仅在pdh/sdh网络边界出才进行分接，从而在sdh网络中始终保持完整不变，独立地在通道的任意一点进行取出、插入或交叉连接。支路单元（tu）与支路单元组（tug）：从图2.3中可看出，vc出来的数字流进入管理单元或支路单元。tu是为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能的一种信息结构，它是由虚容器和一个相应的支路单元指针构成。指针用来指示虚容器在高一阶虚容器中的位置，这种净负荷中对虚容器位置的安装称为定位。一个和多个tu组成一个支路单元组tug。管理单元（au）与管理单元组（aug）：管理单元是一种在高阶通道层和复用层提供适配功能的信息结构，由高阶vc和一个相应的管理单元指针构成。一个或多个在stm-n帧中占固定位置的au组成一个管理单元aug。管理单元指针的作用是用来指示该高阶vc在stm-n中的位置。同步传输模块stm-n：同步传输模块是在n个aug的基础上，加上能够起到运行、管理和维护作用的段开销构成。如前所述，n表示不同的信息等级，n个stm-1可同步复换成stm-n9。2.4.3关于通道、复用段和再生段的说明在sdh传输应用中，通道、复用段和再生段之间的关系，如下图2.4：rstrst再生段通道再生段再生段复用段ptptmstmst图2.4 通道、复用段和再生段的关系pt通道终端：它是虚容器的组合分解点，完成对净负荷的复用和解复用以及完成对通道开销的处理。mst复用段终端：完成复用段的功能，其中如产生和终结复用段开销（msoh）。相应的设备有：光缆线路终端、高阶复用器和数字宽带交叉连接器等。rst再生段终端：它的功能块在构成sdh帧结构过程中产生再生段开销rsoh，在相反方向则终结再生段开销rsoh。从上图还可看出，通道、复用段和再生段的定义和分界14。2.5 sdh传输网设备光同步数字传输网是由一系列sdh网络单元组成。它的基本网络单元有同步光缆线sdh传输网中的设备有三类：即交换、传输和接入设备。就其传输设备而言，又包括再生器、复用设备和交叉连接设备。由于它们的功能各不相同，因而构成起功能的逻辑功能块也不一样，下面逐一地进行介绍：再生器：由于光纤固有损耗的影响，使得光信号在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光信号逐渐减弱。如果接受端所接受的光功率过小时，便会造成误码，影响系统的性能，因而此时必须对变弱的光信号进行放大、整形处理，这种仅对光信号放大、整形的设备就是再生器。复用设备：在sdh传输网中有两种传输设备，即终端复用设备（tm）和分插复用设备（adm）。终端复用设备（tm）可以提供从c.703接口到stm-1输出的简单复用功能，并能将输入支路中的信号灵活地分配给stm-n帧中的任何位置。分插复用设备（adm）能够在不需要对信号进行分解复用和完全终结stm-n情况下经g.703接口接入各种准同步信号。数字交叉连接器：数字交叉连接器（digital cross connect equipment, dxc）取代了传统的人工配线架互连来调度路由的工作。dxc的基本的功能有：在sdh网络所服务的范围内，当出现重要会议或重大活动等地点需要占用电路时，dxc可根据需要对通信网中的电路重新调配迅速提供电路： dxc能将同一传输方向传输过来的业务填充到同一传输方向的通道中，将不同的业务分类导入不同的传输通道中；一旦sdh网络的某一传输通道出现故障，dxc可对复用段、通道进行保护倒换，接入保护通道。此外，dxc还有开放宽带业务、网络恢复、不完整通道监视和测试接入等功能 11。2.6 sdh传送网2.6.1 sdh 网络拓扑结构网络的拓扑结构是指网络的形状，即网络节点设备与传输线路的几何排列，因而根据不同的用户要求，同时考虑到社会经济的发展状况，可以确定不同的网络拓扑结构。在sdh网络中，通常采用点对点链状、星形、树形、环形等网络结构。如下图2.5：（a）线形（b）星形（c）树形（d）环形（e）网格形图2.5 sdh网络拓扑图链型网络拓扑是将网中所有的节点一一串联，而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济，在sdh网络的早期用的较多。星型网络拓扑是将网中一网元作为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点连接。这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其他网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。树型网络拓扑可看成是链型拓扑和星型拓扑的场合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。环型网络拓扑实际上是将链型拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。这是当前使用最都的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈能力较强。网格型网络拓扑是将所有的网元节点两两相连，就形成了网格型网络拓扑。这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠性更强，不存在瓶颈问题和失效问题。但是由于系统的冗余度高，必会使系统有效性降低，成本高且结构复杂。前三中结构主要用于网络的接入层以及用户侧，它们的优势在于，网络配置灵活、经济性好。在本地网的汇接层和城域网中，当前用得最多的是环型结构，只要是考虑环型网具有较高的自愈保护能力7。2.6.2我国的sdh网络结构我国sdh网络结构采用四级制：第一级干线：主要用于省会、城市间的长途通信，由于其间业务量较大，因而一般在各个城市的汇结点之间采用stm-64、stm-16、stm-4高速光链路，而在各汇接节点城市装备dxc设备，从而形成一个以网孔形结构为主，其它结构为辅的大容量、高可靠性的骨干网。第二级干线：主要用于省内的长途通信。考虑其具体业务量的需求，通常采用网孔形或环形骨干网络，有时也辅以少量线形网络，因而在主要城市装备dxc设备，其间用stm-4或stm-16高速光纤链路相连接，形成省内sdh网络结构。第三级干线：主要是由用于长途端局与市话之间以及市话局之间通信的中继网构成的。根据区域划分法，可分为若干个由adm组成的stm-4或stm-16高速环路，也可以是用路由备用方式组成的两节点环，而这些环是通过dxc4/1设备来沟通，具有很高的可靠性，又具有业务量的疏导功能。第四级干线：称为用户网，也可称为接入网。由于业务量较低，而且大部分业务量汇聚于一个节点上，因而可以采用环形网络结构，也可以采用星形网络结构。其中是以高速光纤链路为主干链路来实现光纤用户环路系统的胡同或者经由adm或tm来实现与中继网的互通12。2.7网络安全2.7.1网络保护随着技术的不断进步，信息的传输容量以及速率越来越高，因而对通信网络传递信息的及时性、准确性的要求越来越高。如果一旦网络出现新路故障，那么将会导致局部甚至整个网络瘫痪，因此网络生存型问题是通信网络设计中必须加以考虑的重要问题，因而人们提出了一种新的概念自愈功能。自愈功能是指当网络出现故障时，能够在无需人为干预的条件下，在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现故障。其基本原理就是使网络具有被用路由和重新确立通信能力的能力。在sdh网络中的自愈保护可分为线路保护倒换、环形网保护、网孔dxc网络恢复及混合保护方式等14。2.7.2网络同步sdh网络是建立在同步传输基础之上的。在sdh网中，可以由多种拓扑结构的系统结构成，因而网络同步技术直接影响到sdh网络的运行质量。网同步是指网络的所有设备的时钟频率和相位偏差都控制在容许的范围之内，这样可以保证通信网内的数字信号的正常交换与传输。为了建立网络的同步，就必须建立同步网，从而以一定的方式使所有设备都同步工作。我国同步网采用分级的主从方式，即同步网中的时钟依据其在网中的位置和重要性被分为四个等级，其中基准时钟为第一级时钟，其它三级一次为转接局、本地局和设备从时钟。每一级从时钟需要和上一级或同级时钟保持同步。目前，我国分别在北京和上海建立两个基准时钟，这样可以将全国分为两大同步区，各同步区中的各个网络节点通过同步分配网的同步链路与各自的基准时钟保持同步，同时武汉的基准时钟又随时跟踪北京的基准时钟信号，使两大同步区彼此同步，并会为备用，从而确保网络的正常工作9。2.8 sdh的应用由于以上所述的sdh的众多特性，使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于sdh的骨干光传输网络。利用大容量的sdh环路承载ip业务、atm业务或直接以租用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了sdh技术，架设系统内部的sdh光环路，以承载各种业务。比如电力系统，就利用sdh环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。 而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用sdh环路的单位，很多都采用了租用电信运营商电路的方式。由于sdh基于物理层的特点，单位可在租用电路上承载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种，可以是利用基于tdm技术的综合复用设备实现多业务的复用，也可以利用基于ip的设备实现多业务的分组交换。sdh技术可真正实现租用电路的带宽保证，安全性方面也优于vpn等方式。在政府机关和对安全性非常注重的企业，sdh租用线路得到了广泛的应用。一般来说，sdh可提供e1、e3、stm-1或stm-4等接口，完全可以满足各种带宽要求。同时在价格方面，也已经为大部分单位所接受13。 2.9sdh的发展趋势 sdh作为新一代理想的传输体系，具有路由自动选择能力，上下电路方便，维护、控制、管理功能强，标准统一，便于传输更高速率的业务等优点，能很好地适应通信网飞速发展的需要。迄今，sdh得到了空前的应用与发展。在标准化方面，已建立和即将建立的一系列建议已基本上覆盖了sdh的方方面面。在干线网和长途网、中继网、接入网中它开始广泛应用。且在光纤通信、微波通信、卫星通信中也积极地开展研究与应用。 近些年，点播电视、多媒体业务和其他宽带业务如雨后春笋般纷纷出现，为sdh应用在接入网中提供了广阔的空间。sdh技术应用于接入网的好处是：（1）对于要求高可靠、高质量业务的大型企事业用户，sdh可以提供较为理想的网络性能和业务可靠性。（2）以将网管范围扩展至用户端，简化维护工作。（3）利用sdh固有灵活性，可使网络运营者更快、更有效地提供用户所需的长期和短期业务需求。 可以预计sdh技术将不断发展。随着网络的发展，它将进一步为终端用户提供宽带服务，在迎接atm、catv、多媒体、因特网、全光网络带来的机会和提出的挑战中，将得到更加广泛的应用。 综上所述，sdh以其明显的优越性已成为传输网发展的主流。sdh技术与一些先进技术相结合，如光波分复用（wdm）、atm技术、internet技术（ip over sdh）等，使sdh网络的作用越来越大。sdh已被各国列入21世纪高速通信网的应用项目，是电信界公认的数字传输网的发展方向，具有远大的商用前景11。第3章 mstp技术在城域传输网中的应用传统的sdh光传输系统主要针对话音优化，不具备面对指数型增长的宽带需求及ip为主流的网络所需的扩展性和灵活性。在可预见的未来 ，面向tdm业务的sdh传输体制将继续存在,但数据业务的增长使得业务提供商和运营商们正在需求一种方案，帮助他们从现有的静态tdm过度到动态的ip业务时代,按业务分割的多体制传输网络（sdh/atm-ip/ddn）的叠加并存提高了网络的建设成本，增加了维护难度，更重要的是限制了未来业务运营的发展空间。传输网不仅是基础网而且是业务资源，带宽将成为紧俏商品。可运营的传输网是未来智能网最基本的特征。技术选择是城域传输网建设的最大风险,mstp（多业务传送节点）标准在继承现有sdh网络投资基础上，明确了向未来智能光网络的演进道路。3.1 mstp技术的定义面对电信业务的加速数据化和ip化以及多样化的环境，特别是将来以数据业务成为网络主体时，传统的多层独立的重叠的业务网和传送网架已难以有效支撑城域网应用，需要探索新的技术和心得解决方法。目前已有多种方案，其中以sdh为基础的多业务平台方案的出发点是利用大家所熟悉和信任的sdh技术，特别是保护恢复能力和确保的延时性能，加以改造以适应多业务应用，支持层2和层3的数据性能。基本思路是将多种不同业务通过vc级联等方式映射到不同的sdh时隙，而sdh设备与层2和层3乃至层4分组设备在物理上集成为一个实体。结果是减少了机架数、机房占地、功耗、架间互连，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进内了网络扩展性，节省了运营维护和培训成本。还可以提供诸如虚拟专网或视频广播等新的增值业务，特别是集成了ip选路、以太网、帧中继或atm后，通过统计复用和超额订购业务来提高tdm通路的带宽利用率和减少局端设备的端口数，使现有sdh基础设施最佳化。最后，sdh多业务节点还可以方便地完成协议终结和转换功能，使运营者可以在网络边缘提供多种不同的业务，而同时将这些业务的协议转换其特有的骨干协议。 多业务节点的基本实现方法是将传送节点与各种业务节点物理上融合在一起，构成具有不同融合程度、业务层和传送层一体化的下一代网络节点。基于新一代sonef/sdh设备的多业务传送平台，将adm和dxc以及tm设备，甚至dwdm终端设备进行了有效结合，因此大大简化了城域网络结构13。3.2 mstp的功能基于sdh多业务传送设备主要包括标准的sdh功能、atm处理功能、ip/ ethernet处理功能，其出发点是将层2或层3的功能作为sdh附加功能来支持完成的，如下图所示。其对层2或atm层处理都是与sdh处理相分离的，但都可以映射到sdh的vc时隙进行重组或交叉到群路接口。从下图可以看出，mstp除了具有sdh功能外，还具有层2mac层功能和atm功能。pdh接口atm层处理atm接口stm-n接口stm-n接口以太网接口laps/ppp/gfa二层交换stm-n接口（支持级联）再生段开销处理复用段开销处理vc映射交叉连接复用段开销再生段开销图3.1 多业务传送平台的功能模型 图3.1定义了基于sdh的多业务平台传送设备的功能模型，只要有atm接口所需的功能模型、ip/ethernet接口所需的功能模型，其余为标准sdh设备必须具备的功能。 对于atm业务，基于sdh的多业务平台传送设备至少处理到atm层；对于以太网业务，基于sdh的多业务平台传送设备可以进行透明传送，或经层2/层3交换后再进行传送；对于pos业务，基于sdh的多业务平台传送设备应能提供层3处理或交换功能10。3.3 mstp的设备结构用于建设多业务传送网络的任何新型网元设备，必须能够支持现有的sonet/sdh 功能，并具有数据整合能力。与此同时，这些网元也必须支持tdm 向ip过渡。多业务平台的数据处理能力是重要的。与此同时，一个新平台不仅要与现有的操作方法相适应，还必须节省投资费用和提高网络效率。要实现这一目标，应将传统的adm的传输功能与数字交叉连接器（dcs）集成在一起，这可显著地减少机架数量、占地面积和耗电量，从而减少操作和维护工作量。如图3.2所示：图3.2 多业务传送设备的结构组成框图在专线tdm需求不断增长的同时，运营商和业务提供商们也希望更有效地利用网络。这就意味着多业务平台中必须包含数据交换层的关键性。业务的整合必须在多种业务接口上实现，而且必修包括atm、fr和ethernet接口，因它作为一种廉价的互连接口，其数量在持续增长。统计复用使业务提供商能够充分地利用数据业务的突发性对网络施加超量负荷，使平均业务流几乎能够占用全部可用的带宽。具体实施时可以将atma边缘交换机、ip边缘路由器、终端复用（tm）、adm、数字交叉连接（dxc）设备节点和wdm设备结合在一个物理实体，统一控制和管理。如下图所示。将各种接口集中在同一平台上，以及在需要的时候才增加处理能力的方案，为运营商和业务提供商提供了一种经济的策略，不仅节约了资金，且使支出与收入更相配14。3.4 mstp的分层结构为了便于网络建设和维护管理，本地mstp传输网络可分为两大层面来进行规划和建设：本地传输层（核心传输层、汇聚传输层和接入传输层）和用户接入层。如图所示，本地传输层主要承担本地各业务网络节点间的中继传输，并按照城市地理分布，分区汇聚、收集来自用户节接入层面的传输电路；用户接入层则主要包括用户端到第1个与之相连的本地传输节点间的才传输设施。图3.3所示： 图3.3 城域mstp传输网络的分层结构1.核心传输层核心传输层主要由各种业务核处理节点（交换局、数据中心、长途局及关口局等）互连构成，负责核心节点间大容量中继电路的传输以及与长途传输节点、其他网络的互连互通。由于节点核心节点数量较少、网络结构相对稳定，但网络业务容量大、电路调度频繁，因而对网络的结构、安全可靠性要求较高。2.汇聚传输层汇聚传输层主要由汇聚节点和核心节点互连构成，负责本地业务节点连接到骨干节点，负责一定区域内的业务汇聚和疏导，以多业务颗粒汇聚、传输、调度和处理为核心。