一种复杂SDH网络及其业务开放设计

第1章绪论第2章SDH网络技术应用2.1SDH网络的基本拓扑与组网应用光同步数字传输网(SDH)是一种新型的传输网体制，在我国发展很快。目前新建的传输网均以SDH网为主，特别是我国的专用网通信，SDH网的发展市场还相当大。而SDH网的组织与其基本网络拓扑结构有着密切的关系，为了充分发挥SDH网的作用，在组网设计中应根据SDH网的基本拓扑结构特点，合理地选择，做出符合要求的通信传输网络。2.1.1SDH网络基本拓扑结构网络拓扑，即网络节点和传输线路的几何排列。反映了物理连接或物理拓扑。SDH传送网物理拓扑的选择应综合考虑网络的生存性、配置的难易度、网络结构是否适应新业务的引进等多种因素，需要根据情况来决定。作为一般性原则，用户网适合于星形拓扑和环形拓扑，中继网适合于环形拓扑和线形拓扑，长途网适合于树型和网孔形的结合，物理节点配置比较简单的情况也适用于环形。A、基本网元SDH网由基本网元组成,网元设备类型从功能上可分为终端复用器(TM)、分插复用器(ADM)、再生中继器(REG)和数字交叉连接设备(DXC)。B、网络基本拓扑结构SDH网络的基本拓扑结构有以下5种类型，如图2.1所示。图2.1基本拓扑结构2.1.2A、线形拓扑线形拓扑是SDH组网应用中最简单经济的网络拓扑形式,这种拓扑结构适用于两点间有稳定的大业务量的传输网，特别适用于沿途有频繁业务量上下的传输网。专用通信网用得较多，例如，铁路通信网，铁路大站间有较大的业务量。而铁路沿线分布着多个中间站，站间距离大多在15公里左右,有固定业务量需求，但并不大，为了沟通大站、中间站彼此间的通信联络，可在大站设置TM设备，中间站设置ADM设备，采用中间站分下话路方式，可以满足要求。这种拓扑结构简单、经济，但可靠性不够理想。保护方式可选用无系统保护的系统分担业务方式(当相邻节点间为单一路由线形拓扑时)；无系统保护的路由分担业务方式(当相邻节点间为双路由及多路由线形拓扑时)；在技术经济合理的前提下，也可以选用1∶N(含1+1)的系统保护方式。B、星形拓扑星形拓扑可视为由多条线形在一点汇集而成在这种拓扑结构中，除了汇集点以外的任意两点间通信都必须通过汇集点完成。这种结构适用于用户接入网环境，也可用于中、小型城市的本地中继网。由于这种结构将多个用户的业务量集中传输，使投资和运营成本得到很大节省，但汇集点存在着潜在瓶颈问题。保护方式可参照线形拓扑。C、树形拓扑树形拓扑可视为线形拓扑和星形拓扑的结合适合于广播式业务，同样存在瓶颈问题。D、环形拓扑环形拓扑是SDH环境下的主要拓扑结构这种拓扑结构的应用非常广泛，通常可用于省内干线传输、市内长话交换局局间传输及省会城市的本地局间中继传输等组网。这种拓扑结构的最大优点是可靠性高，形成自愈环，保护方式有通道和复用段两种，并有二纤单向和双向通道及二纤单向、双向和四纤双向复用段五种类型保护环。因复用段保护环必须以APS协议为支撑，而通道保护环则仅需要AIS信号，故通道保护环较复用段保护环容易实现。目前，STM-1，STM-4多选用二纤单向通道保护环，STM-16选用二纤单向复用段保护环。集中型业务或节点数较少时，STM-16也可选用二纤单向通道保护环。当业务需求较大时，根据需求程度，可选用二纤双向通道、二纤双向复用段保护环及四纤双向复用段保护环。E、格形拓扑格形拓扑将涉及通信的多个点直接连接在这种拓扑结构中，每两个用户点间有多条路由可选，可靠性很高，但投资大，经济成本高。可用于业务量很大的省际、省内干线传输网。DXC网具备网络恢复功能。由上所述可知，网络拓扑结构的选择对SDH网的组织十分重要，组网应根据网络的地域关系、业务要求、可靠性及经济性等选用所需的基本拓扑结构，组合设计出满足技术条件的通信网路。2.2SDH网络中的复用技术信号的同步复用和映射是SDH网络的一大特色，它使数字复用由PDH固定的大量硬件配置转变为灵活的软件配置。SDH网络有一系列标准速率和一套特殊的复用结构，并具有前向和后向兼容性，允许接入各种不同速率的PDH信号，B-ISDN和ATM信号以及其它新业务信号。2.2.1SDH网络中的信息传输速率与帧结构STM-1(155.520Mbit/s)是同步数字体系最基本的模块信号，通过将STM-1同步复用、字节间插，可以得到更高等级的STM-N(N=1，4，16，64，256)信号，另外加上STM-0(51.840Mbit/s)，截止到目前，ITU-T已经规定了如表2.1所示的六个等级的同步传送模块。表2.1SDH网络中的信号同步传送模块等级STM-0STM-1STM-4STM-16STM-64STM-256速率(Mbit/s)51.84155.52622.082488.329953.2839813.12SDH的帧结构如图2.2所示，整个帧结构被分为段开销(SOH)、净负荷(Payload)和管理单元指针(AU-PTR)三个主要区域。这种帧结构较好地适应了同步数字复用、交叉连接和交换等功能，使支路信号均匀而有规律的分布，便于支路信号的接入和取出。图2.2我国SDH网络的帧结构SDH具有灵活的复用映射结构，规定了严格的映射复接方法，信息帧中的净负荷与网络同步。SDH网络中信号的基本复用单元包括标准容器(C-n)、虚容器(VC-n)、支路单元(TU-n)、支路单元组(TUG-n)、管理单元(AU-n)和管理单元组(AUG-n)，在SDH网络边界处使各种支路信号适配进虚容器的过程叫映射，而定位指的是将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，复用则是使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。SDH按字复用，与信息单元相一致，在长途、市话和用户网等电信网的各个部分都能提供简单、经济和灵活的信号互连和管理。各支路信号到STM-N的复用线路不是唯一的，但对于一个国家或地区只能使用唯一的复用线路，根据设备的业务需求及网络的应用环境，复用映射结构还可以省去某些接口和复用映射支路以降低设备的复杂性。我国的SDH技术体制以2Mbit/s为基础的PDH系列作为有效负荷，选用如图2.3所示的AU-4复用路线。图2.3我国SDH网络的基本复用映射结构2.2.3SDH网络中信号同步复用过程复用是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层或者是将多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，即以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。SDH中的低阶虚容器经过支路单元指针调整，高阶虚容器经过管理单元指针调整，各个层面的信号速率已经同步，即经TU和AU指针处理后的各VC支路已相位同步，此时的复用无需再进行频率或相位的调整，因此，这种复用只是以字节间插方式完成的同步复用。2.2.4SDH网络中的复用设备在SDH传输网中，复用设备分为两类，即终端复用设备(TM)和分插复用设备(ADM)。在SDH网中，用综合的终端复用设备(TM)代替PDH网中多个分立的复用器，一次完成复用功能，把速率较低的PDH信号或STM-N信号组合成一个速率较高的STM-M(M≥N)信号，并同时进行电/光转换后送入光纤传输。而利用分插复用设备ADM，在无需分接或终结整个STM-M信号的条件下，能够分出和插入其中的任何支路信号。ADM具有在SDH网中灵活地插入和分接电路(上、下话路)的功能，既可以用在点对点的传输上，又可以用在环形网或链状网的传输上。2.3SDH网络中的通道保护技术按环上业务的方向可划分为：单向环和双向环两大类；按网元节点间的光纤数可划分为：二纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）。2.3.1二纤单向通道保护二纤单向通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环S1；一个为备环P1。两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保护功能是通过网元支路板的倒换功能来实现的，也就是支路板将支路上环业务并发到主环S1、备环P1上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板从主环下支路的业务，如图2.4所示。若环网中网元A与C互通业务，网元A和C都将上环的支路业务并发到环S1和P1上，P1为顺时针。在网络正常时，网元A和C都选收主环S1上的业务。那么A与C业务互通的方式是A到C的业务经过网元D穿通，由S1光纤传到C（主环业务）；由P1光纤经过网元B穿通传到C（备环业务）。在网元C支路板选收主环S1上的A→C业务，完成网元A到网元C的业务传输。网元C到网元A的业务传输与此类似：S1：C→B→A；P1：C→D→A。收端选用S1：C→B→A。图2.4二纤单向通道保护环图2.5二纤单向通道保护环（故障时）当BC光缆段的光纤同时被切断，注意此时网元支路板的并发功能没有改变，也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。如图2.5所示。我们看看这时网元A与网元C之间的业务如何被保护。网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上，其中S1光纤的业务经网元D穿通传至网元C，P1光纤的业务经网元B穿通，由于BC间光缆断，所以光纤P1上的业务无法传到网元C，不过由于网元C默认选收主环S1上的业务，这时网元A到网C的业务并未中断，网元C的支路板不进行保护倒换。网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上，其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A，S1环上的C到A业务，由于BC间光纤断所以无法传到网元A，网元A默认是选收主环S1上的业务，此时由于S1环上的C→A的业务传不过来，这时网元A的支路板就会收到S1环上TU-AIS告警信号。网元A的支路板收到S1光纤上的TU-AIS告警后，立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务，于是C→A的业务得以恢复，完成环上业务的通道保护，此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态——切换到选收备环方式。二纤单向通道保护环的优点是倒换速度快（中兴通讯设备倒换时间≤15ms）。由于上环业务是并发选收，所以通道业务的保护实际上是1+1保护。业务流向简捷明了，便于配置维护。二纤单向通道保护环的缺点是网络的业务容量不大。二纤单向保护环的业务容量恒定是STM-N，与环上的节点数和网元间业务分布无关。二纤单向通道环多用于环上有一站点是业务主站、业务集中站的情况。2.3.2二纤双向通道保护环二纤双向通道保护环上业务为双向（一致路由），保护机理也是支路的“并发优收”，业务保护是1+1的，网上业务容量与单向通道保护二纤环相同。如图2.6所示。二纤双向通道环与二纤单向通道环之间可以相互转换。中兴通讯的设备在配置通道环时按照二纤双向通道环方式配置，当只有一端发生倒换时，则转变成二纤单向通道环；若两端都发生倒换，则仍然是二纤双向通道环。图2.6二纤双向通道保护环第3章SDH网络设计方案及其实现过程3.1SDH网络的业务开放设计规划3.1.1网络方案设计组网中共设有14个节点，分别为网元A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。整个设计方案将14个节点分别组成了链形、环形及环中有链、链中有环的复杂网络。3.1.组网规划如图3.1所示。网元L网元L网元I网元H网元G网元K网元D网元E网元F网元M网元N网元B网元J网元C网元A图3.1组网规划3.1.网元A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N均为ZXMPS320设备；其中AB和IMN是STM-1二纤链，BCK、CDJK、DELJ、EFGHIJL、BCDJK、BCDELJK、BCDEFGHIJK、CDELJK、CDEFGHIJK、DEFGHIJ为二纤环；各网元间业务配置如下：A〈—〉N：1个34M（一般通道）A〈—〉G：2个2M（一般通道）A〈—〉G：2个2M（保护通道）3.2设计方案实现过程3.2.1启动网管软件安装成功后，打开软件Server和gui，出现如图3.2和图3.3所示登陆框，输入用户名：root，点击登陆。图3.2打开软件Server图图3.3登录图3.2.2备份空数据库在[数据库备份/恢复]中，选中“kongshuju”，单击[恢复数据库]，弹出“询问”对话框，选择[是]。等待数据恢复完成，便会重新显示登录窗口，再次输入用户名：root登陆即可。如图3.4所示。图3.4恢复空数据图3.2.3创建网元在客户端操作窗口中，单击[设备管理→创建网元]选项，弹出创建网元对话框。通过定义网元的名称、标识、IP地址等参数，在网管客户端创建网元。如表3.1所示，根据所设计网元的信息创建网元A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。表3.1网元信息表创建链形网元A：单击[设备管理→创建网元]，弹出网元属性对话框，如图3.5所示。图3.5A单击网元属性对话框上面的[配置网元地址]，弹出网元地址设置对话框，如图3.6所示。图3.6A按照网元信息表配置网元A的属性和地址。与此相类似地创建链形网元M、N。创建环形网元B：单击[设备管理→创建网元]，弹出网元属性对话框，如图3.7所示。图3.7B网元属性单击网元属性对话框上面的[配置网元地址]，弹出网元地址设置对话框，如图3.8所示。图3.8B网元地址 按照网元信息表配置网元B属性和地址。与此相类似地创建环形网元C、D、E、F、G、H、I、J、K、L。3.2.4安装单板在客户端操作窗口中，双击拓扑图中的网元标识。根据待安装单板的类型，在单板类型选择区单击相应的板按钮，板按钮高亮显示，同时，模拟子架区中可以安装该类型单板的空闲槽位变为亮黄色，单击某个亮黄色槽位，该单板安装完毕。如表3.2所示，根据所设计网元单板安装数量信息安装网元A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N的单板。表3.2网元单板安装数量信息表网元单板ABCDEFGNCPOWO4CSDSCBPWAOIB1ET3ET1其他CSB04CST网元参数HIJKLMNNCPOWO4CSDSCBPWAOIB1ET3ET1其他04CSTCSBCSBa．安装网元A、N的单板：图3.9网元A、N单板安装图b．安装网元B、C、D的单板：图3.10网元B、C、D单板安装图c．安装网元E的单板：图3.11网元E单板安装图d．安装网元F、G、H、L的单板：图3.12网元F、G、H、L单板安装图e．安装网元I、K的单板：图3.13网元I、K单板安装图f．安装网元J的单板：图3.14网元J单板安装图g．安装网元M的单板：图3.15网元M单板安装图3.2.5连接网元在客户端操作窗口中，选择SDH网元，单击[设备管理→公共管理→网元间连接配置]菜单项，弹出连接配置对话框，增加网元间连接关系。如表3.3所示，根据所设计网元的连接关系表格连接网元A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。表3.3网元连接关系表连接网元源网元目的网元A—BAOIB1S[1-1-5]端口1BOIB1S[1-1-5]端口1A—BAOIB1S[1-1-4]端口1BOIB1S[1-1-4]端口1B—CB04CSD[1-1-6]端口1C04CSD[1-1-6]端口1C—DC04CSD[1-1-6]端口2D04CSD[1-1-6]端口1D—ED04CSD[1-1-6]端口2E04CST[1-1-6]端口1E—FE04CST[1-1-6]端口2F04CSD[1-1-6]端口1F—GF04CSD[1-1-6]端口2G04CSD[1-1-6]端口1G—HG04CSD[1-1-6]端口2H04CSD[1-1-6]端口1H—IH04CSD[1-1-6]端口2I04CSD[1-1-6]端口1I—JI04CSD[1-1-6]端口2J04CST[1-1-6]端口1J—KJ04CST[1-1-6]端口2K04CSD[1-1-6]端口1K—BK04CSD[1-1-6]端口2B04CSD[1-1-6]端口2I—MI0IB1S[1-1-4]端口1M0IB1D[1-1-4]端口1M—NM0IB1D[1-1-4]端口2N0IB1S[1-1-4]端口1C—KC0IB1S[1-1-4]端口1K0IB1S[1-1-4]端口1D—JD0IB1S[1-1-4]端口1J0IB1S[1-1-4]端口1E—LE04CST[1-1-6]端口3L04CSD[1-1-6]端口1L—JL04CSD[1-1-6]端口2J04CST[1-1-6]端口3各网元之间共有18双向条连接关系，结果如图3.16所示。图3.16网元连接关系图3.2.6时钟源配置在客户端操作窗口中，选择SDH网元，单击[设备管理→SDH管理→时钟源]菜单项，弹出时钟源配置对话框。如表3.4所示，根据所设计各网元的时钟源配置信息配置网元A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N的时钟源。表3.4网元时钟源配置信息表网元优先级1时钟源优先级2时钟源优先级3时钟源AOIB1S[1-1-4]端口1线路抽时钟OIB1S[1-1-5]端口1线路抽时钟内时钟B04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟C04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟DOIB1S[1-1-4]端口1线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟E04CST[1-1-6]端口3线路抽时钟04CST[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟F04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟内时钟G04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟H04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟I04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟J外时钟内时钟K04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟OIB1S[1-1-4]端口1线路抽时钟内时钟L04CSD[1-1-6]端口2线路抽时钟04CSD[1-1-6]端口1线路抽时钟内时钟M0IB1D[1-1-4]端口1线路抽时钟内时钟NOIB1S[1-1-4]端口1线路抽时钟内时钟各网元时钟源配置完成后，由主视图转至时钟源视图，单击[系统→启动时钟源视图]，此时可以看到如图3.17所示的时钟源视图。图3.17网元时钟源视图3.2.7业务配置（时隙配置）在业务配置对话框中，将支路时隙与群路时隙连接起来，两者之间会出现红色虚线，然后单击<确定>、<增量下发>按钮，将命令下发到网元NCP单板上。连线会变成绿色实线。A、配置时隙A<—>M：1个34M按照表3.5连接网元A→B→K→J→I→M→N时隙。表3.534M通道时隙配置表网元时隙（入）时隙（出）AET3E（1#34M）OIB1S（PORT11AUG2TUG3）BOIB1S（PORT11AUG2TUG3）O4CSD（PORT21AUG2TUG3）KO4CSD（PORT21AUG2TUG3）O4CSD（PORT11AUG2TUG3）JO4CST（PORT21AUG2TUG3）O4CST（PORT11AUG2TUG3）IO4CSD（PORT21AUG2TUG3）OIB1S（PORT11AUG2TUG3）MOIB1D（PORT11AUG2TUG3）OIB1D（PORT21AUG2TUG3）NOIB1S（PORT11AUG2TUG3）ET3E（1#34M）B、配置时隙A<—>G：2个2M(一般通道)按照表3.6连接网元A→B→C→D→E→F→G时隙。表3.62M一般通道时隙配置表网元时隙（入）时隙（出）AET1（2#2M）OIB1S（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）BOIB1S（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）O4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）CO4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）O4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG21TU122TU12）DO4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）O4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG21TU122TU12）EO4CST（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）O4CST（PORT21AUG1TUG31TUG21TU122TU12）FO4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）O4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG21TU122TU12）GO4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG21TU122TU12）ET1（2#2M）C、配置时隙A<—>G：2个2M(保护通道)按照表3.6连接网元A→B→C→D→E→F→G时隙。表3.72M保护通道时隙配置表网元时隙（入）时隙（出）AET1（2#2M）OIB1S（PORT11AUG1TUG31TUG23TU124TU12）BOIB1S（PORT11AUG1TUG31TUG23TU124TU12）O4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG23TU124TU12）KO4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG23TU124TU12）O4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG23TU124TU12）JO4CST（PORT21AUG1TUG31TUG23TU124TU12）O4CST（PORT11AUG1TUG31TUG23TU124TU12）IO4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG23TU124TU12）O4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG23TU124TU12）HO4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG23TU124TU12）O4CSD（PORT11AUG1TUG31TUG23TU124TU12）GO4CSD（PORT21AUG1TUG31TUG23TU124TU12）ET1（2#2M）3.2.8检查业务配置是否正确在业务配置结束后，选择SDH网元，在客户端操作窗口中，单击[业务管理→电路业务管理]菜单项，弹出电路业务管理对话框，如图3.18所示。图3.18电路业务管理对话框单击电路库管理→解除所有电路，如图3.19所示。图3.19电路库管理对话框解除电路之后，单击电路自动搜索，可以看见有几条电路，如图3.20所示。图3.20电路自动搜索对话框再选择SDH网元，在客户端操作窗口中，单击[业务管理→报表→全网业务报表]菜单项，弹出全网业务报表对话框，如图3.21所示。图3.21全网业务报表对话框 在全网业务报表对话框中可以看到：有效业务三条，没有异常业务，没有异常再生段连接，因此各网元开放性业务连接成功。结论SDH是新一代的数字传输体制，它不仅被用于光纤通信系统中，而且还被广泛地运用于微波通信、卫星通信之中，从而建立起一个全新的SDH微波、卫星通信网络，这类网络传输容量大、通信性能稳定、投资小、建设周期短并且便于进行运行、维护和管理操作。SDH数字微波网有多种应用方式，它可以自成链路或环路，更是光纤不可缺少的补充和保护手段，可以与S