XX市SDH传输网规划优化设计

/XX高校网络教化学院毕业设计论文题目：XX市SDH传输网规划设计入学年月：所学专业：学员证号：学员姓名：工作单位：指导教师：总站/学习中心：完成时间：目录同步数字体系(SDH)的基本原理31、SDH的基本概念32、SDH的帧结构53、SDH的复用映射结构7

4、SDH的传输网及网络单元8二、XX市SDH传输网络现状91、网络结构，交换局数量及位置，传输设备类型及容量9

2、存在的问题及扩大SDH网的必要性10三、XX市SDH传输网络结构设计方案11

1、网络拓扑结构的设计11

2、设备选型113、局间中继电路安排114、局间中继距离的计算12四、SDH网络爱护方式的设计14

1、SDH网络爱护的基本原理14

2、XX市SDH网网络爱护方式的选择18

五、SDH网同步的设计18

1、网同步的基本概念18

2、XX市SDH网同步的设计...20

六、方案论证、评估20同步数字体系(SDH)的基本原理1、SDH的基本概念（1）什么是SDH传输网SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术探讨所提出来的同步光网络（SONET）。国际电话电报询问委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现敏捷牢靠和高效的网络运行和维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。（2）SDH传输网的特点SDH技术同传统的PDH技术相比，有下面几个明显的优点：a:统一的比特率：在PDH中，世界上存在着欧洲、北美及日本三种体系的速率等级。而SDH中实现了统一的比特率。此外还规定了统一的光接口标准，因此为不同厂家设备间互联供应了可能。b:极强的网管实力：在SDH帧结构中规定了丰富的网管字节，可供应满意各种要求的实力。c:自愈爱护环：在SDH设备还可组成带有自愈爱护实力的环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止的状况。凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺牲其他方面为代价的,SDH技术也有一下的缺点a:频带利用率低我们知道有效性和牢靠性是一对冲突，增加了有效性必将降低牢靠性，增加牢靠性也会相应的使有效性降低。b:指针调整机理困难SDH体制可从高速信号（例如STM-1）中干脆下低速信号（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从高速信号中干脆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困难性。最重要的是使系统产生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。c:软件的大量运用对系统平安性的影响SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味着软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很简洁受到计算机病毒的侵害，特殊是在计算机病毒无处不在的今日。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，系统的平安性就成了很重要的一个方面。SDH体制是一种在发展中不断成熟的体制，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是一个不争的事实。2、SDH的帧结构SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络牢靠有效运行的关键。图给出SDH帧一个STMN帧有9行，每行由270×N个字节组成。这样每帧共有9×270×N个字节，每字节为8bit。帧周期为125μs，即每秒传输8000帧。对于STM1而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520Mb/s。字节发送依次为：由上往下逐行发送，每行先左后右。如图1.1标示了SDH的帧结构：图1.1SDH帧大体可分为三个部分：（1）信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种用户信息码块的地方。信息净负荷区相当于STM-N这辆运货车的车箱，车箱内装载的货物就是经过打包的低速信号——待运输的货物。为了实时监测货物（打包的低速信号）在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节——通道开销（POH）字节。POH作为净负荷的一部分和信息码块一起装载在STM-N这辆货车上在SDH网中传送，它负责对打包的货物（低阶通道）进行通道性能监视、管理和限制。（2）段开销（SOH）：是为了保证信息净负荷正常传送所必需附加的网络运行、管理和维护的字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的全部货物在运输中是否有损坏进行监控，而通道开销（POH）的作用是当车上有货物损坏时，通过它来判定详细是哪一件货物出现损坏。也就是说SOH完成对货物整体的监控，POH是完成对某一件特定的货物进行监控，当然，SOH和POH还有一些其他管理功能。（3）管理单元指针（AU-PTR）：管理单元指针位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节，AU-PTR起什么作用呢？我们讲过SDH能够从高速信号中干脆分/插出低速支路信号（例如2Mbit/s），为什么会这样呢？这是因为低速支路信号在高速SDH信号帧中的位置有预见性，也就是有规律性。预见性的实现就在于SDH帧结构中指针开销字节功能。AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的精确位置的指示符，以便接收端能依据这个位置指示符的值（指针值）精确分别信息净负荷。其实指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针），TU-PTR的作用类似于AU-PTR，只不过所指示的信息负荷更小一些而已。各种信号装入SDH帧结构的净负荷区需经过三个步骤：映射、定位、复用。3、SDH的复用映射结构（1）SDH复用的特点:PDH的复用为逐级复用，称为线路复用。需运用大量的硬件配置，敏捷性差。而SDH系统则是低阶通道层信号适配进高阶通道层，高阶通道层信号适配进复用段层。SDH采纳同步复用、映射、指针处理的新概念，增加了数据处理的敏捷性。SDH可以将目前PDH绝大多数的标准速率装入SDH帧结构内的信息净负荷区，也可是ATM信源或其他新业务信号。（2）SDH的一般复用映射结构：SDH的一般复用结构如图1.2所示，它是由一些基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构，各种业务信号复用进STM—N帧的过程都要经验映射，定位和复用三个步骤。映射映射定位复用指针处理139.264Mb/s2.048Mb/s图1.2（3）映射结构的分类：SDH主要分为异步，比特同步和字节同步三种方法。a：异步映射：是一种对映射信号结构无任何限制（信号有无帧结构均可），也无需其和网同步，仅运用正码速调整或正/零/负码速调整将信号适配装入VC的映射方法。b:比特同步映射是一种对映射信号结构无任何限制，但要求其和网同步，从而无需码速调整即可使信号适配装入VC的映射方法。c：字节同步映射：是一种要求映射信号具有块状帧结构，并和网同步，无需任何速率调整可使信号适配装入VC内规定位置的映射方法。4、SDH的传输网及网络单元（1）SDH传输网的基本网络结构SDH网主要由终端复用器TM、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。图1.3标示出SDH传输网各基本网元的拓扑结构，SDH终端的主要功能是复接/分接和供应业务适配，例如将多路E1信号复接成STM1信号及完成其逆过程，或者实现和非SDH网络业务的适配。ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：一部分干脆转发，另一部分卸下给本地用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可供应不同的端到端连接。图1.3（2）SDH网络的基本拓扑结构：在SDH网络中，通常采纳链形，星形，树形，环形和网孔形等结构，如图1.4所示。图1.4二、XX市SDH传输网络现状1、网络结构，交换局数量及位置，传输设备类型及容量XX市SDH传输网络结构如图2.1所示，共有综合楼，二枢纽，残联，热源厂，新程控楼，报社等六个汇聚交换机房，汇聚机房采纳华为OSN3500设备，容量为10G，接入层机房采纳华为Metro1000设备，容量为155M。图2.12、存在的问题及扩大SDH网的必要性主要存在问题如下：（a）网络成环率不足，多数组网结构为链形结构，一旦发生光缆阻断，极易导致传输中断，基站退服，存在严峻的网络平安隐患。（b）部分链路网元过多或业务承载较多，原有的155M容量不足以支撑全网业务，制约了部分网元的接入及新业务的开通。因此对于XX市SDH传输网的规划改造势在必行。三、XX市SDH传输网络结构设计方案1、网络拓扑结构的设计：网络拓扑结构主要采纳环形拓扑，部分接入网元采纳链形结构。拟在原有网络结构的基础上新敷设新程控楼—锡温宾馆和石灰厂—残联两段光缆线路，如图3.1所示。同时对原有的电路利用率较大的155M环路或链路进行扩容，升级为622M。图3.1同时将无委会机房升级为汇聚机房，新增华为OSN3500设备，同时新敷设无委会—二枢纽汇聚光缆一条，实现汇聚机房成环优化，详细如图3.2所示。图3.2再敷设奶牛场—电力宾馆接入层光缆一条，实现两条链路的成环改造。2、设备选型通过综合考虑XX市原有网络结构，选用设备如下：（1）汇聚层：选用华为技术公司生产的型号为OSN3500的设备，该设备是适用于城域网传输的STM-16/64兼容下一代多业务、智能化光传输设备（NGSDH），是满意当今以及将来城域网需求的主流设备。该设备除了能够支持SDH设备传输的各种业务外，还强大的数据业务处理实力。选用本设备除了满意传输方面的需求外，还能为锡盟移动下一步大力发展的数据业务供应有力支撑。（2）接入层：选择华为技术公司生产的型号为155/622H(Metro1000)设备。该设备是STM-1/STM-4兼容的多业务传输设备，供应STM-1/STM-4光同步传输功能，线路速率可以从STM-1在线升级到STM-4。OptiX155/622H（（（（Metro1000））））供应丰富的业务接口和比较大的交叉实力，同时该设备即可以通过SDH接口和华为公司的OptiXOSN2000、OptiX10G(Metro5000)、OptiXOSN9500、OptiXOSN7500、OptiXOSN3500、OptiXOSN2500、OptiXOSN1500、OptiXMetro500和OptiXMetro100等设备组成传输网；也可以通过PDH接口、以太网接口和接入网设备、GSM移动蜂窝基站、ETS无线接入基站、交换机、路由器等设备协作组成通信网。选用本设备是为了能进行敏捷快捷的组网，为各种类型业务供应便利接入。3、局间中继电路的安排：首先计算发生业务是所需的局间中继电路数，主要包括以下几步：（1）求某局到汇接局的平均话务量:每户平均话务量（Erl/户）*用户数量（2）求中继电路条数：查厄朗表（呼损率不大于1%）得到中继电路条数，或依据下式计算得出中继电路条数：某局到汇接局的平均话务量（Erl）/0.7（Erl/条）（3）计算业务所需的2Mbit/s电路数：所需的2Mbit/s电路数为：中继电路条数/30综合以上数据得出，各节点所用的2Mbit/s电路数为：综合楼二枢纽残联热源厂新城控楼报社5550413035404、局间中继距离的计算：SDH网的传输指标，主要有衰减和色散。对于G.652光纤，运用1310nm工作波长，一般为衰减受限；工作在1550nm窗口，一般受色散和衰减两种限制。但不管工作那种波长，衰减和色散都要核算。通常的方法是，先计算衰减，再核算色散值是否符合要求。我们采纳最坏值法进行衰减的计算，公式如下：（a）或(b)式中：Ps--发送机在S点最小平均发送光功率（dBm）；PR--接收机在R点最差灵敏度（BER=10-10时）(dBm)；Me--设备富余度，一般取3dB，在光接口参数中已考虑；PP--最大光通道代价(dB)；c--光纤连接器损耗，通常一个中继段两端各1个连接器，损耗取0.5dB/个；f--光纤衰减，干线用G.652型光纤可分一，二两级，光纤衰减系数为：一级光纤：1310nmf≤0.36dB/km；1550nmf≤0.22dB/km；二级光纤：1310nmf≤0.40dB/km；1550nmf≤0.25dB/km；j--光纤接头损耗，通常取0.03dB/km；Mc--线路富余度，每个中继段取3dB，100km以上每个中继段取5dB。利用上述公式计算出中继段长度后，再核算色散是否受限。最常用和最有效的方法是，要求设备厂家供应SR间通道最大色散值Dmax(ps/nm),要求厂家供应的光纤色散系数D(ps/nm.km),再用下式进行核算：L=Dmax/D。然后比较衰减受限和色散受限的结果，取较小的数值即为设计中继距离。四、SDH网络爱护方式的设计1、SDH网络爱护的基本原理：二纤单向通道爱护环:通道爱护环的爱护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的;二纤单向通道环多用于环上有一站点是业务主站——业务集中站的状况，二纤单向通道环多用于155、622系统。如图4.1。图4.1二纤单向通道爱护环二纤双向通道爱护环:二纤双向通道爱护环网上业务为双向（一样路由），爱护机理也是支路的“并发选收”，业务爱护是1＋1的，网上业务容量和单向通道爱护二纤环相同，但结构更困难，和二纤单向通道环相比无明显优势，故一般不用这种自愈方式。如图4.2。图4.2二纤双向通道爱护环二纤单向复用段环:二纤单向复用段环的最大业务容量的推算方法和二纤单向通道环类似，只不过是环上的业务是1∶1爱护的，在正常时备环P1上可传额外业务，因此二纤单向复用段爱护环环的最大业务容量在正常时为2×STM-N（包括了额外业务），发生爱护倒换时为1×STM-N。二纤单向复用段爱护环由于业务容量和二纤单向通道爱护环相差不大，倒换速率比二纤单向通道环慢，所以优势不明显，在组网时应用不多。如图4.3。图4.3二纤单向复用段环双纤双向复用段爱护环:双纤双向复用段爱护环的业务容量为四纤双向复用段爱护环的1/2，即M/2(STM-N)或M×STM-N（包括额外业务），其中M是节点数。双纤双向复用段爱护环在组网中运用得较多，主要用于622和2500系统，也是适用于业务分散的网络。如图4.4。图4.4双纤双向复用段爱护环2、XX市SDH网网络爱护方式的选择结合XX市网络现状，在汇聚层运用双纤双向复用段爱护，在接入层运用二纤单向通道爱护。选择依据如下：假如业务分布不是集中于一两点而是倾向于分散分布，则选用复用段共享爱护，这是虽然有须要K字节通讯及其引出的倒换时间较长等问题，但鉴于它可以供应跟多的通路数，因而是较好的选择；假如业务明显地指向一个集中节点，有事还可能是指向两个节点，则选择1+1的通道爱护，因其可开头难改的通道数并不比同样分布下复用段共享爱护供应的更少，而又省去可K字节通讯，所以是一种特别合理的选择。反之，假如集中分布的业务也要选择复用段共享爱护，则付出了代价而得不到好处，而在分散的业务分布，如要求开通较多的通道，则不宜用完全的1+1通道爱护。五、SDH网同步的设计1、网同步的基本概念同步是SDH网络的最大特点，也是SDH网络的最大优势。所谓同步，是使网内运行的全部数字设备都工作在一个相同的平均速率上。假如数字传输不能保持同步，如两个数字网络之间不同步、或同一数字网内的设备彼此不同步、或收发之间不同步等，则会使被传输的数字信号发生混乱，根本无法达到预定通信目的。如若发送时钟快于接收时钟，接收端就会丢失一些数据，即所谓漏读滑动；如若发送时钟慢于接收时钟，接收端就会重读一些数据，即所谓重读滑动。因此为保证传输质量，不仅要使网络中的设备保持良好的同步状态，而且还应保证网络本身、网络和网络之间保持良好的同步状态。在目前的SDH网络中节点时钟的同步有两种方式：主从同步方式和相互同步方式。(1)主从同步方式运用一系列分级的时钟，每一级时钟都和其上一级时钟同步。在网络中最高一级的时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC），它是一个高精度和高稳定度的时钟，该时钟经同步安排网（即定时基准安排网）安排给下面的各级时钟。目前ITU-T将各级时钟分为4类：a:基准主时钟