了解传输设备必备知识

传输设备基础知识

1.传输网概念
- 1.1概念与结构模型
- - 传输设备在通信网的位置
- 1.2演进过程
- - PDH的缺点和SDH的产生
  - PDH的缺点
  - SDH的定义
  - SDH特点
  - SDN设备实现的要点
  - PDH和SDH的比较
  - SDH等级与速率
- 1.3数字传输与复用
- 1.4 帧结构
- - 帧的复帧的格式
  - SDH信号复用映射结构
  - 容器：
  - 虚容器
  - 支路单元
  - 管理单元
  - 支路单元组和管理单元组
2.传输网特性
- 2.1SDH传输网的保护技术
- - G.841建议内容
- 2.2SDH传输网的同步定时
- 2.3SDH传输网的网络管理
3.网络举例
4.传输网性能
- 4.1误码
- 4.2抖动
- 4.3漂移
- 4.4延时
5.传输网络建设全过程
6.传输网发展方向
- 6.1 容量要足够大
- - 加速加大光缆网的投入
- 6.2完善网络安全性方面的保护与恢复功能
- 6.3提高网络的可重塑性和提供各种接口
- 6.4DXC设备地使用
- 6.5同步
- 6.6网络管理
- 6.7SDH横向兼容性
- 6.8DWDM全光网络
- 6.9DWDM全光网络

1.传输网概念

1.1概念与结构模型

传输设备在通信网的位置

传输设备在通信网中主要作用是起到信息的输送，我们先从下图简单认实以下传输设备在通信网的位置。

1.2演进过程

PDH的缺点和SDH的产生

在SDH得到应用前，传输系统应用的是准同步数字体系PDH。它是一种采用比特天称和码位交织把低速率等级的信号合成高速信号的一种复用技术，它能够独立传送国内长途和市话网业务，如果扩容，也只需要增加新的PDH设备就行了。但是，随着信号网的发展和提高，PDH逐渐暴露出其本身固有的缺点。

PDH的缺点

只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，而不存在世界标准

欧洲和中国的速率标准为2Mb/s…8Mb/s…34Mb/s…140Mb/s
北美的速率标准为1.5Mb/s…6.3Mb/s…45Mb/s…Nx45Mb/s
日本的速率标准为 1.5Mb/s…6.3Mb/s…32Mb/s…100Mb/s…400Mb/s

没有世界性的标准接口光规范，各厂家自行开发专用光接口，限制了互连互通
除低速率等级信号采用同步复用外，多数据等级的信号采用和异步复用，复用结构复杂且缺乏灵活性
复用结构中无安排很多用于网络运行、管理和维护的比特，网络的OAM能力差
由于建立在点对点的传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使得数字通道设备的利用率很低

SDH的定义

SDN是一个将复接、线路传输、交叉连接及交换功能融为一体的，并由统一的网管系统进行管理的综合业务传送网络。

SDH特点

使1.5Mb/s和2Mb.s两大数字体系（3个地区性标准）在STM-1等级上获得同一
采用同步复用方式和灵活地复用映射
SDH帧结构中安排了丰富地开销比特，使网络的OAM能力大大加强
由于将标准光接口综合进不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，简化设备和系统
SDH网具有信息净负荷的透明性
SDH网还具有定时透明性
SDH网能与现有PDH网络完全兼容
SDH信号结构的设计已经考虑王略传输和减缓应用的最佳性，因而在电信网的各个部分都能提供简单，经济和灵活的信号互联及管理

SDN设备实现的要点

同步复用——处理简单
块状帧结构——信息模块化
字节间查——电路上下方便
映射复用——灵活互通
交叉连接——网络调度灵活
指针调整——相应查吸收
分层概念——高效处理
开销字节——网管能力强
分插复用——环网络保护，拓扑灵活
横向兼顾——互相联通
同步与定时——组网的关键

PDH和SDH的比较

PDH是逐级复接，SDH是一步到位；用SDH设备组网简单经济
PDH的网络接口的光接口是标准的，光接口没有标准化；SDH的网络接口对光接口也制定了标准，使得不同的厂家的设备才光纤上能够互通

SDH等级与速率

等级	速率	含2M数量
STM-1	155.520	含2M 数量
STM-4	622.080	63
STM-16	2488.320	1008
STM-64	9953.280	4032

1.3数字传输与复用

国际上最初的数字通信标准是用于电话数字传输系统的
数字传输系统两个最基本的参数，125us/帧及64kb/s一个话路。为所有复用系列（PDH和SDH)所共用
下图是PDH与SDH的标准速率等级

PDH		SDH
等级	速率（Kb/s)	等级	速率(Mb/s)
基群	2048	STM-1	155_520
二次群	8448	STM-4	622_080
三次群	34368	STM-16	2488_320
四次群	139264	STM-64	9953280

1.4 帧结构

SDH帧结构以字节为单位进行传输，它的帧结构是一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构，包括270xN列和9行字节，每字节包括8个比特。SDN的矩形帧在光纤上传输时是成链状进行处理。在SDN帧中，字节的传输时从左到右按行进行的，首先由图中左上角第一个字节开始，从左向右按顺序传送，传完一行在传下一行，直至整个9x270xN个字节都传送玩再传入下一帧，如此一帧一帧地传送。每秒可传8000帧，帧长恒定为125us.SDH地帧频率为8000帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送8000次，那么该字节的比特速率是8000x8bit=64kbit/s，也即是一路数字电话的传输速率。以STM-1等级为例，其速率为270（每帧270列）x9（共9行）x 64kbit/s（每个字节的比特速率为64kit/s）=155520kbit/s=155.520Mbit/s.

帧的复帧的格式

E1的速率为2048kb/s 一条中包含32个8比特宽的时隙，共246比特，可承载32条64KB/s的活路
在每个E1帧中，采用第0时隙来传递帧同步信息，用第16时隙来承载信令信息
16个E1帧可构成一个E1复帧

SDH信号复用映射结构

容器：

用于装载各种速率业务信号的信息结构
国际规范了5种信息容器，我国使用其中的三种

种类	装在信号种类	结构	速率
C-12	2Mb/s	9行x4列-1	2.176
C-3	34/45Mb/s	9行x84列	48.384
C-4	140Mb/s	9行x260列	149.760

虚容器

由标准容器出来的数字流加上通道开销后就构成了虚容器（VC），这是SDH中最重要的一种信息结构，主要支持通道层连接

虚容器VC
是用来支持SDH通道层连接的信息结构
VC是由信息容器C加上通道开销POH构成
国际规范了5中虚容器，我国使用其中的三种

种类	装在信号种类	结构	速率（Mb/s)
C-12	2Mb/s	9行x4列-1	2.240
C-3	34/45Mb/s	9行x85列	48.960
C-4	140Mb/s	9行x261列	150.336

支路单元

支路单元（TU）是一种为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC和支路指针（TU PTR）组成。

种类	构成	结构	速率(Mb/s)
TU- 12	VC12+TU PTR	9行×4列	2.304
TU- 3	VC3+TU PTR	9行×85列+3	49.152

管理单元

管理单元（AU）是一种为高阶通道层与复用段层提供适配功能的信息结构，它由高阶VC和管理指针(AU PRT）组成
指针PTR用来指明浮动的VC在高阶VC或STM-N帧内的起始位置，但PTR本身在高阶VC或STM-N帧内位置是固定的

支路单元组和管理单元组

同次一致的TU-11或TU-12组合成支路单元组TUG-2,同次的TUG-2或TU-3组合成支路单元组TUG-3
一个或多个在STM-N帧中占有固定位置的AU组成管理单元组（AUG），单个AU-4可组成一个管理单元组AUG.
AUG对于AU-3的复用是有其意义的，对于AU-4的复用意义不大

种类	构成	结构	速率(Mb/s)
TUG- 2	3×TU-12	9行×12列	6.912
TUG- 3	7×TUG-2	9行×86列	49.536

2.传输网特性

2.1SDH传输网的保护技术

G.841建议内容

2.2SDH传输网的同步定时

同步——模拟网不需要，数字网需要，防止滑码
交换机与复用器同步于一个公共定时源
PDH高次群（8M,34M和140Mb/s）是分别定时的，但又保持在几乎同步（即准同步）状态，也就是PDH中采用的比特塞入式的定时调整，不影响2Mb/s数据截送的定时质量，即PDH对2Mb/s定时透明
SDH采用完全同步的复用机制以及随之而用的指针处理技术，要求每个SDH网元都同步起来，即多个时钟串接同步，避开指针处理给支路信号造成定时不透明的影响。

2.3SDH传输网的网络管理

3.网络举例

4.传输网性能

4.1误码

概念：误码——经传输后，数字流的某些比特发生差错，使传输信息的质量发生损伤
影响：语言通信中表现为听筒中喀呖声；数据通信中表现为数据块的报废；图像通信中表现为画面的雪花干扰，多个线条干扰，画面滚动等
指标：

误码率——错误比特数/传输比特数（特定时间段）
误码秒比（ESR)——当某IS具有1个或多个差错块或至少一个缺陷（信号丢失，帧定位丢失，指针丢失，各级告警指示和信号标记失配等）时，称为误块秒(ES)。ES数/总的可用时间（特定时间段）
严重误块秒比（SESR）——当某1s内包含有不少于30%的差错块或多个差错块或至少一个缺陷时，称为严重误块秒(ES),SES数/总的可用时间（特定时间段）
背景块差错比(BBER）——扣除不可用时间和SES期间出现的差错块以后所剩下的差错块，称为背景差错(BBE)。BBE数/扣除不可用时间和SES期间所有块以后的总块数之比

4.2抖动

概念：抖动——数字信号的特定时刻相对其利乡参考时间位置的短时间偏离（指变化频率高于10Hz的相位变化）
影响：对数字编码的模拟信号，抖动造成信号失真，形成抖动噪声。在再生器中，降低其信噪比余度，直至发生误码。对配有缓存器的网元，会产生滑动损伤。语生信号比图像信号更能忍受抖动影响
规范：G823将高于10Hz的相位变化称为抖动指标，低于的情况称为漂移指标，然后按业务量接口和同步接口分别给出指标。

4.3漂移

概念：抖动——数字信号的特定时刻相对其利乡参考时间位置的长时间偏高（指变化频率低于10Hz的相对变化）。最普通的原因是环境温度变化
影响：电话业务受漂移影响类似于误码产生的脉冲噪声；传真业务的清晰度下降或质量严重恶化；图像业务回友图像冻结现象。
规范：G823将高于10Hz的相位变化称为抖动指标，低于的情况称为漂移指标，然后按业务量接口和同步接口分别给出指标。

4.4延时

概念：延时——信号传输需要时间发生延时。
影响：对电话业务，使收话方等待的时间过长，回拨干扰使受话清晰度下降；对数据业务，延时越大，传输效率越低；对电视业务，产生画面和声音相脱节现象等
规范：ITU-T规定有网络性能的规范，另外海域电路性能的规范。

5.传输网络建设全过程

规划/计划
可行性研究/方案设计
依规范谈判/签约
初步设计/施工图设计
督导安装与调测
初步验收
试运行
最终验收
开通运行/保修期

6.传输网发展方向

6.1 容量要足够大

随着数据业务量特别是IP业务量的飞速增长，对于以电话业务为主的传统电信网络形成越来越大的压力，网络变化将向着宽带化，光纤化，智能化，网络接入的无线化及三网融合的大趋势发展
我国近期电信体制正在加大改革的粒度，竞争在全方位展开，除了广电，联通外，随着移动从电信网中剥离，对于传输电路的建设使用产生影响

加速加大光缆网的投入

根据当前的电信发展去式及竞争方面的因素，不论从安全性，使用起线考虑（光缆的使用期限为20年），还是从出租光纤和波导等因素的考虑，我们都必须在加强规划的纸雕下，加大和完善光缆网络的投入，对光缆辛数进行合理的不知，使之始应技术业务发展的需求
G.665非零色散位移光纤适合传输TDM，WDM的2.5Gb/s，10Gb/s及更高速率的光纤通信系统。今后新建的光缆通信线路，尤其使业务量较大的光缆干线，为了能始应高速率，多信道系统的传输要求，宜采用G.665非零色散唯一光纤

6.2完善网络安全性方面的保护与恢复功能

每个节点出局应有两个以上的路由，各个网络必须有双节点互通
在长途网建设方面，从安全性考虑，应积极考虑各本地网设传输双节点，而不论是TS2是否建设
在环型网建设的基础上引入格形网结构，这样不仅可以提高网络的安全性，也可以提高通道的使用效率

6.3提高网络的可重塑性和提供各种接口

其业务增长有相当大的随机性，在时间或地域上都会变化，而传输网路的建设和狂容一般都需要较长的时间
——对传输系统上设备进行满容量的配置，这样就在容量所许可的范围内灵活地改变业务地流程，流向
——格形网方面进行考虑
在传输网络上应提供各种业务地接入平台，以使各种业务能够方便地，即时地接入，这样也为网络应急条件下地调度带来好处

6.4DXC设备地使用

DXC可以起到业务量疏导，网络恢复保护，代替背对背复用器和配线架，传输检测重心等多种作用，但初期引入DXC时首先考虑地是其中一两种功能
鉴于DXC设备尚在不断的演进过程中，特别是恢复算法和网管方面而离标准化较远，多厂家互连困难比较大。对DXC的引用应抱着积极稳妥的态度，逐步推广使用
配置DXC的节点一般在网络结构中处于重要位置，要根据而网络的总体规划要求分步配置
当以DXC组网时，必须考虑具有一定的网络冗余度
本地网络中当环间电路调度困难时，可根据具体情况设置DXC设备，考虑到本地网与干线网的密切关系，在网关局配置中要统一考虑，合理配置，避免而各同类的DXC背对背运行，等等

6.5同步

SDH设备接受同步网提供定时基准，同时还负担着传递定时的重要任务
对于SDN传输网，应统一规定其同步性能，功能，为定时基准的可靠传递奠定良好的基础和环境。要求
—— SDH设备时钟SEC的标准化，应该统一规定符合ITU-T G.813要求
——SDH设备的外同步输入，输出接口的统一规定，例如:外同步输出口输出的同步信号必须由STM-N直接道出，以确保同步信号正常得往下传递
——同步状态信息SSM是使光纤网络恢复正常定时工作的主要方法。但目前SDH网元对SSM的一系列算法，ITU-T并未规定，采用SDH传定时的安全可靠性还需进一步研究
推广使用SSM是保障定时链路畅通的主要手段‘

6.6网络管理

由于网管系统的接口标准仍然未完全统一，还在不断发展变化，功能仍不完善，各厂家网络管理上的互通仍属于空中阁楼
使用不够熟练，二次开发少，而且硬件，软件技术正不断升级，给应用者带来困难，网管的有效性没有想象中那么好

6.7SDH横向兼容性

需要在物理层和管理层上都满足才行】
物理层
——目前物理层上的信号速率，帧结构，复用结构和光接口都有了解统一的规范
——尚有不少字节尚未标准化，或标准化不彻底
——再有，DCC的互通不仅涉及物理层，而且涉及7层协议互通问题，尽管协议可以一致，但信息模型难以统一
管理层
——要在管理层上实现互联互通。互操作很复杂，它要求不同设备和管理系统的协议和信息模型都一致
——MD-NE接口（Qx)涉及到具体SDH设备的管理，要实现不同厂家的设备和网管的横向兼容性十分困难
——OS-MD接口(Q3），只需知道业务点细节，无需了解设备细节，管理信息量大大减少，实现互通相对难度小一些

6.8DWDM全光网络

由于DWDM光传输系统的大量推广使用，将产生电传送层网路节点DXC的电子瓶颈，有必要在DXC上在加一层OXC和OADM
OXC及OADM网络节点是DWDN全光网的核心技术，能够对多波长的广信号进行交叉连接，具有透明的传输代码格式和比特率，交叉连接容量大，交叉连接速率和接入速率规范宽，无需进行时钟同步和开销处理，监控维护参数少，没有光电转换，避免电信号造成的瓶颈
全光网络分三层，分别是：

光网层：以DWDM为基础的结构可变网络
电子层：各种电子交换，从程控交换，ATM交换到未来的某种交换
应用层：包括数据，话音到图像等各种业务之用

6.9DWDM全光网络