光纤通信课件第五章03

5.4SDH网元SDH传输网由各种网元构成，网元的基本类型有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等。TM、ADM和SDXC的主要功能框图如图5-30所示。图5-30SDH网元功能示意图15.4SDH网元

1．终端复用器（TM）TM的作用是将准同步电信号（2Mbit/s、34Mbit/s或140Mbit/s）复接成STM-N信号，并完成电/光转换；也可将准同步支路信号和同步支路信号（电的或光的）或将若干个同步支路信号（电的或光的）复接成STM-N信号，并完成电/光转换。在收端则完成相反的功能。2终端复用器——TM双端口器件，用于端点站。群路端口默认为w交叉复用功能作用:只能从一个方向分离/插入PDH的各支路信号或STM-M的信号TMWSTM-NSTM-M140Mb/s2Mb/s34Mb/s注M＜N终端复用器—TM35.4SDH网元

2．分插复用器（ADM）（1）概念及作用ADM是一个三端口设备，有两个线路（也称群路）口，和一个支路口，支路信号可以是各种准同步信号，也可以是同步信号。ADM作用是从主流信号中分出一些信号并接入另外一些信号。（2）连接能力ADM设备应具有支路——群路（上/下支路信号）和群路——群路（直通）的连接能力。支路——群路又可分为部分连接和全连接，如图5-31（a）和（b）所示。支路——支路的连接功能，如图5-31（c）所示。具有支路——支路连接能力的ADM设备进行有机地组合，可实现小型DXC的功能，如图5-31（d）所示。

（3）应用：常用于线性网和环形网。45.4SDH网元图5-31ADM设备的连接能力5插/分复用器—ADM三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e交叉复用功能作用:既可双向上下业务,又可东西直通.最常用网元，可等效其他网元STM-M注：M＜Nwe2Mb/s34Mb/s140Mb/sADMSTM-NSTM-N分/插复用器—ADM65.4SDH网元

3．数字交叉连接设备（DXC）（1）基本概念DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系（G.702）或同步数字体系（G.707）信号的端口，可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接和再连接的设备。适用于SDH的DXC称为SDXC，SDXC能进一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接。这些端口信号可以是SDH速率，也可以是PDH速率。75.4SDH网元图5-32DXC简化结构（2）基本结构DXC由复用/解复用器和交叉连接矩阵组成。DXC的简化结构，如图5-32所示。DXC的核心部分是交叉连接矩阵，参与交叉连接的速率一般等于或低于接入速率。而交叉连接速率与接入速率之间的转换需要由复用和解复用功能来完成。8等效为入线：m出线：n数字交叉连接设备——DXC多端口器件，用于重要节点站，提供强大的交叉能力。以m/n表征其特点DXCmn数字交叉连接设备—DXC9DXC的类型通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能，注m≥n，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10DXC设备中M、N数值与速率对应表11例1DXC4/1中“4”——指接入端口数据流的最高速率等级为140Mbit/s；“1”——指在交叉矩阵中进行交叉连接的最低速率级别是VC-1212例2DXC4/4中“4”——指接入端口数据流的最高速率等级为140Mbit/s；“4”——指在交叉矩阵中进行交叉连接的最低速率级别是VC-4135.4SDH网元

4．再生中继器（REG）再生中继器的功能是对经传输衰减后的信号进行放大、整形和判决再生，以延长传输距离。首先将线路口接收到的光信号变换成电信号，然后对电信号进行放大、整形和判决再生，最后再把电信号转换为光信号送到线路上。14再生中继器——REG（电）2端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e不需交叉复用功能功能：O/E、抽样、判决、再生整形、E/O；使线路噪声不积累weREGSTM-NSTM-N再生中继器—REG155.5SDH传送网传输网（Transmissionnetwork）：指由实际信息传递设备组成的物理网络，描述对象是信号在具体的物理媒质中传输的物理过程。传送网（Transportnetwork）：指完成传送功能的手段，是逻辑功能意义上的网络，描述对象是信息传送的功能过程。电信网的功能可以归结为两大类：传送功能和控制功能。传送功能和控制功能并存于任何物理网络中。如果从信息传递能力的角度将网络的传送功能的集合看作一个逻辑的网络，这就是传送网。结合具体网络技术，传送网包括基于SDH、PDH和ATM等的传送网。165.5.1SDH传送网的分层与分割

1．分层与分割的概念传送网可从垂直方向分解为3个独立的层网，即电路层、通道层和传输媒质层。分割往往是从地理上将层网络再细分为国际网、国内网和地区网等，并独立地对每一部分行使管理。分层和分割是正交的，图5-33所示。对网络进行分层的好处是：①对每一层网络比对整个网络作为单个实体设计简单；②简化了TMN管理目标的规定；③使网络规范与具体实施方法无关，保持较长时间的稳定；④某一层网络的更新与改变不会影响其他层。对网络进行分割的好处是：①便于管理；②便于改变网络组成，使之最佳化等。175.5.1SDH传送网的分层与分割图5-33分层和分割视图185.5.1SDH传送网的分层与分割

2．SDH传送网的分层电路层网络是面向业务的，严格上讲不属于传送层网络。传送网本身大致分为两层，通道层和传输媒质层。如图5-34所示。图5-34SDH传送网的分层模型191、分层结构

.电路层

直接为用户提供通信业务，其节点设备是交换机等。

.通道层

支持一个或多个电路层网络，为电路层节点设备提供电路群（通道），如VC-12、VC-4等。

.传输媒质层

支持一个或多个通道层网络，如光缆等。5.5.1SDH传送网的分层与分割20

非SDH客户VC-12VC-12

VC-4复用段再生段

物理层低阶高阶段层通道层传输媒质层电路层分层模型：5.5.1SDH传送网的分层与分割215.5.1SDH传送网的分层与分割（1）电路层网络电路层网络直接为用户提供通信业务，例如：电路交换业务、分组交换业务、IP业务和租用线业务等。根据提供的业务不同可以区分不同的电路层网络。电路层网络的主要节点设备包括用于交换各种业务的交换机，用于租用线业务的交叉连接设备以及IP路由器等。（2）通道层网络通道层网络支持一个或多个电路层网络，为电路层网络节点（如交换机）提供透明的传送通道（即电路群）。通道层网络又可进一步划分为低阶通道层（VC-11、VC-12、VC-2和VC-3）和高阶通道层（VC-4、VC-4-Xc和VC-3）。225.5.1SDH传送网的分层与分割（3）传输媒质层网络传输媒质层网络与传输媒质（光缆或微波）有关，它支持一个或多个通道层网络，为通道层网络节点（例如DXC、ADM等）间提供合适的通道容量。传输媒质层又分为段层和物理媒质层（简称物理层）。段层网络可分为复用段层网络和再生段层网络。复用段层网络为通道层提供同步和复用功能，并完成有关MSOH的处理和传送等功能；再生段层网络提供定帧、扰码、再生段误码监视以及RSOH的处理和传送等功能。物理层网络涉及到支持段层网络的光纤、金属线对或无线信道等传输媒质，主要完成光/电脉冲形式的比特传送任务。235.5.2SDH传送网的物理拓扑网络的物理拓扑泛指网络的形状，它反映了物理上的连接性。网络的基本物理拓扑有5种类型，如图5-35所示。图5-35网络基本物理拓扑类型24线形网此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济，在SDH网的早期用得较多。TMADMADMTM优缺点：经济，生存性较差。应用：市话局间中继网和本地网中使用较多。5.5.2SDH传送网的物理拓扑25星形网这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其它网络节点，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。

DXC/ADMTMTMTMTM优缺点：成本较低，生存性较差。应用：星形拓扑通常用于用户接入网。5.5.2SDH传送网的物理拓扑26树形网此种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。DXC/ADMTMTMADMTMTM应用：适合于广播式业务，不适于提供双向通信业务。有线电视网多采用这种网络。5.5.2SDH传送网的物理拓扑27ADMADMADMADMADMADM环形网环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，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，这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性即自愈功能较强，环形网常用于本地网接入网和用户网局间中继网。应用：用于长途干线网和市话局间中继网及本地网。5.5.2SDH传送网的物理拓扑28网孔形网DXCDXCDXCDXC将所有网元节点两两相连就形成了网孔形网络拓扑，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。网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。优缺点：可靠性很高，但结构复杂，成本较高。应用：一级长途干线。5.5.2SDH传送网的物理拓扑295.5.2SDH传送网的物理拓扑注：由SDH网元组成的SDH传输网有多种形式，图5-36所示为4种常用的SDH网络结构。一般来说，本地网（即接入网或用户网）中，适于用环形和星形，有时也可用线形拓扑。在市内局间中继网中适于用环形和线形拓扑，而长途网可能需要网孔形拓扑和环形拓扑。305.5.2SDH传送网的物理拓扑

图5-36SDH传输网络结构举例31业务方向及路由传输网上的业务按流向可分为单向业务和双向业务，以环网为例:32业务方向及路由A到C的业务路由:A→B→C一致路由(双向业务)

C到A的业务路由:C→B→AA到C的业务路由:A→B→C分离路由C到A的业务路由:C→D→A(单向业务)

33常见组网的业务方向和路由表34链型网典型的链型网如下图所示:

链形网的特点是具有时隙复用功能，即线路STM-N信号中某一序号的VC可在不同的传输光缆段上重复利用。TMADMADMTMABCD35链型网的业务容量最小业务量(集中业务):发生在链网的端站为业务主站的情况下。即指各网元都与主站互通业务，其余网元间无业务互通。业务容量:STM-N。TMADMADMTM成都西安郑洲北京36链型网的业务容量最大业务量(相邻业务):即链网中只存在相邻网元间的业务。业务容量为:（M-1）×STM-N，M为节点数。TMADMADMTM成都西安郑洲北京371:1保护链典型的链形网包括：无保护链1+1保护链链形网的保护方式两纤链四纤链381+1线性复用段保护工作方式AB工作段工作段保护段保护段INOUTOUT(发)IN(收)双发选收1+1线形复用段39

光板检测告警交叉板进行保护倒换动作光板上检测到任何告警都会引起保护倒换吗?复用段保护倒换条件有：SD：B2SD、B2OVERSF：LOS、LOF、MS-AIS此过程仅对1+1单端倒换有效主控板监视光板告警，控制交叉板倒换1+1线形复用段40单端不恢复式单端恢复式双端恢复式双端不恢复式保护工作方式单端、双端：保护倒换发生在线路的一端或两端恢复、不恢复：在工作路由恢复正常后，业务是否切换回工作路由上。保护工作方式411:N线性复用段保护工作原理正常AB工作段工作段保护段保护段INOUTOUTIN1:1线性复用段42倒换后AB工作段工作段保护段保护段INOUTOUT(发)IN(收)1:1线性复用段43保护倒换过程:A在主用通道上接收到信号失效，在备用通道上向B发送倒换请求。B在备用通道上接收到A的倒换请求，在备用通道上向A发送倒换响应。A收到B的响应后执行倒换和桥接，并在备用通道上向B发送倒换确认。B收到A的倒换确认后执行倒换和桥接，信令达到稳态，倒换完成。1:1线性复用段441:1线性复用段AB倒换请求/倒换确认倒换响应主用备用倒换451:1复用段保护过程本站检测告警向对端站发出倒换申请对端站收到倒换申请,发出倒换响应信号对端站收到倒换确认执行倒换,业务切换至保护通道本站接收倒换响应信号进行保护倒换,发出倒换确认1:1线性复用段46保护工作方式1+1：业务同时在工作路由和保护路由上传送。工作方式以单端不恢复式最为简单。1:1(1:N)：业务只在工作路由或保护路由上传送。从而使得保护路由可以保护多个工作路由，或者承载冗余业务。工作方式只能为双端恢复式。保护工作方式47两种保护倒换方式的比较:线形复用段485.6SDH自愈网自愈网能在网络出现意外故障情况时自动恢复业务，其基本原理是使网络具备发现替代传输路由，并在一定时限内重新建立通信。495.6.1SDH自愈网自愈网：指通信网络发生故障时，无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。自愈网技术可分为“保护”型和“恢复”型两类。保护型自愈要求在节点之间预先提供固定数量的用于保护的容量配置，以构成备用路由。当工作路由失效时，业务将从工作路由迅速倒换到备用路由。保护倒换的时间很短（小于50ms）。恢复型自愈所需的备用容量较小，网络中并不预先建立备用路由。当发生故障时，利用网络中仍能正常运转的空闲信道建立迂回路由，恢复受影响的业务，恢复时间较长。50自愈网：网络出现意外故障时，可以自动选择备用路由，从而恢复业务。工作路由备用路由什么是自愈网？AB5.6.1SDH自愈网515.6.1SDH自愈网图5-37再生段、复用段和通道示意图有3种自愈技术：线路保护倒换、ADM自愈环和DXC网状自愈网。前两种是保护型策略，后一种是恢复型策略。要理解自愈技术，首先要明确界定再生段、复用段和通道。如图5-37。525.6.2线路保护倒换基本原理：当出现故障时，业务由工作通道倒换到保护通道。类型：线路保护倒换有1+1和1︰N两种方式。（1）1+1方式如图5-38（a）所示，1+1方式采用并发优收。（2）1︰N方式如图5-38（b）所示，保护段（1个）由N（N=1～14）个工作段共用，当其中任意一个出现故障时，均可倒至保护段。

（3）1+1方式与1︰N方式的不同1+1方式，正常情况下保护段传送业务信号，所以不能提供无保护的额外业务；1︰1的保护方式，在正常情况下，保护段不传业务信号，因而可以在保护段传送一些级别较低的额外业务信号，也可不传。53恢复方式不恢复方式恢复、不恢复：在工作路由恢复正常后，业务是否切换回工作路由上。切换工作方式5.6.2线路保护倒换545.6.2线路保护倒换图5-38线路保护倒换555.6.2线路保护倒换

（4）倒换类型与倒换模式双向倒换：两个方向的信道都倒换到保护段；单向倒换：故障信道倒换到保护信道时便完成了倒换。恢复模式：工作段故障被恢复，工作通道由保护段倒回工作段。非恢复模式：即使故障恢复后倒换仍保持。线路保护倒换可以采用双向倒换也可采用单向倒换，这两种倒换方式都可使用恢复模式或非恢复模式。线路保护倒换的特点：业务恢复时间短（小于50ms），易配置和管理，可靠性高，但成本较高。565.6.3自愈环保护

定义：所谓自愈环（Self-HealingRing，SHR）是指采用分插复用器（ADM）组成环形网实现自愈的一种保护方式，如图5-39所示。图5-39ADM自愈环575.6.3自愈环保护

分类：

根据自愈环的结构，可分为通道保护环和复用段保护环。通道保护环，保护的单位是通道（如VC-12，VC-3或VC-4），倒换与否以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定，一般利用告警指示信号（AIS）来决定是否应该进行倒换。这种环属于专用保护，保护时隙为整个环专用，在正常情况下保护段往往也传业务信号。复用段保护环，业务量的保护以复用段为基础，倒换与否按每一对节点间复用段信号质量的优劣而定。复用段保护环需要采用自动保护倒换（APS）协议，多属于共享保护，即保护时隙由每一个复用段共享，正常情况下保护段往往是空闲的。585.6.3自愈环保护

根据环中节点间信息的传送方向，自愈环可分为单向环和双向环。单向环中收发业务信息的传送线路是一个方向。双向环中收发业务信息的传送线路是两个方向。通常，双向环工作于复用段倒换方式，单向环工作于通道倒换方式或复用段倒换方式。

根据环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分，自愈环有二纤环和四纤环。对于双向复用段倒换环既可用二纤方式也可用四纤方式，而对于通道倒换环只可用二纤方式。59自愈环的分类按环上业务的方向分为单向环双向环按网元节点间的光纤数分为双纤环四纤环按保护的业务级别划分为通道保护环复用段保护环。5.6.3自愈环保护605.6.3自愈环保护

1．二纤单向通道保护环二纤单向通道保护环：两根光纤，一根传业务信号，称W1光纤，另一根保护，称P1光纤（如图6-40）。采用1+1保护方式。图5-40二纤单向通道保护环615.6.3自愈环保护

2．二纤双向通道保护环二纤双向通道保护环：采用两根光纤，可分为1+1和1︰1两种方式。图5-41所示为1+1方式的二纤双向通道保护环的结构。图5-41二纤双向通道保护环62工作原理：“并发优收”——上业务时同时在工作纤和保护纤传送，收择优选择。ACBD主环二纤单向通道保护环5.6.3自愈环保护63ADCB二纤单向通道保护环

A-C业务经S1纤沿顺时针和P1纤沿逆时针同时到C点，收择优选择；正常时选择工作纤送来的信号ACCAACCAS1P1正常时：

C-A业务经S1纤沿顺时针和P1纤沿逆时针同时到A点，收收择优选择；正常时选择工作纤送来的信号5.6.3自愈环保护64ADCB二纤单向通道保护环

A-C业务经S1纤沿顺时针和P1纤（此时P1纤业务断）到C点，A-C的业务未受影响CAACCAS1P1故障时：

C-A业务经S1纤（此时B-C之间光缆断，业务中断）P1纤沿逆时针到A点，收将开关切换到保护纤P1上光缆断时AC倒换5.6.3自愈环保护65ADCB二纤单向复用段保护环

工作原理：每一个节点的高速线路上均有一保护倒换开关；正常时业务仅在工作光纤上传送，保护光纤空闲。发生故障时，相邻的两个节点自动按APS协议执行环回功能。ACCAACCAS1P15.6.3自愈环保护66ADCB二纤单向复用段保护环ACCAACCAS1P1

A-C的业务经工作纤S1沿顺时针到C点；保护纤空闲或传低级别的业务。

C-A的业务经工作纤S1沿顺时针到A点；保护纤空闲或传低级别的业务。正常时：5.6.3自愈环保护67ADCB二纤单向复用段保护环

A-C业务经S1纤沿顺时针到B（此时B-C纤断）通过开关将业务倒换到P1纤到A点ACCAACCAS1P1故障时：

C-A的业务与正常无异。光缆断时倒换倒换5.6.3自愈环保护685.6.3自愈环保护

3．四纤双向复用段共享保护环在每个区段（节点间）采用两根工作光纤（一发一收，Wl和W2）和两根保护光纤（一发一收，P1和P2），如图5-42所示。图5-42四纤双向复用段共享保护环695.6.3自愈环保护

4．二纤双向复用段共享保护环采用了时隙交换技术，如图5-43所示。在一根光纤中同时载有工作通路W1和保护通路P2，在另一根光纤中同时载有工作通路W2和保护通路P1。每条光纤上的一半通路规定作为工作通路（W），另一半通路作为保护通路（P），一条光纤的工作通路（W1），由沿环的相反方向的另一条光纤上的保护通路（P1）来保护；反之亦然。对于传送STM-N的二纤双向复用段共享保护环，实现时是利用W1/P2光纤中的一半AU-4时隙（例如从时隙1到N/2）传送业务信号，而另一半时隙（从时隙N/2+1到N）留给保护信号。另一根光纤W2/P1也同样处理。也就是说，编号为m的AU-4工作通路由对应的保护通路在相反方向的第（N/2+m）个AU-4来保护。705.6.3自愈环保护图5-43二纤双向复用段共享保护环71ADCB四纤双向复用段保护环

工作原理：两根工作纤S1、S2，两根保护纤。

ACCAACCAS1P1S2P25.6.3自愈环保护72ADCB四纤双向复用段保护环A-C的业务经工作纤S1沿顺时针到C点；ACCAACCAS1P1S2P2正常时：C-A的业务经工作纤S2沿逆时针到A点；5.6.3自愈环保护73ADCB四纤双向复用段保护环

相邻的两个节点自动按APS协议执行环回功能。ACCAACCAS1P1S2P2故障时光缆断时倒换倒换5.6.3自愈环保护74四纤双向复用段保护环特点：四纤，双ADM系统，成本高。但业务容量大。最大业务容量（相邻业务）-M×STM-N（M-节点数）最小业务容量（集中业务）-STM-N5.6.3自愈环保护75ADCB二纤双向复用段保护环

工作原理：利用时分技术将S1的业务信号和P2的保护信号复用在一根光纤上，称S1/P2纤，同理S2/P1纤。ACCAACCAS1/P2S2/P15.6.3自愈环保护76双向？双向指业务在网上的流向业务路由越短，占用资源越少ABCDE发收155Mbit/s155Mbit/s收发主环方向ewwewewewe后一半时隙用做保护资源业务配置在前一半时隙？二纤双向复用段5.6.3自愈环保护77STM-N≦承载业务量≦M×STM-N/2所以双向环适用于业务分散的情况ABCDE发收155Mbit/s155Mbit/s收发主环方向ewwewewewe业务极端分散——业务只存在于相邻站点之间承载业务量=M×STM-N/2业务极端集中——所有业务都由一个站点发出承载业务量=STM-N二纤双向复用段5.6.3自愈环保护785.6.4DXC网形网保护

（1）DXC的工作方式DXC的工作方式按路由表的计算方式不同，可分为静态方式、动态方式和即时方式3种。即时方式需要最少的保护容量，动态方式次之，静态方式需要的保护容量最大。然而，即时方式的业务恢复时间最长，静态方式的业务恢复时间最短。按DXC自愈网控制方式，有集中式控