SDH技术结课论文.docx

SDH光传送网络

课程名称： SDH技术
专业： 通信工程 班级： 123042
姓名： 学号： 12304218

指导教师： 成绩：

完成日期： 2014 年 10 月 30 日

摘 要
通过初步学习SDH技术认识到其强大的功能，以及对现实的指导意义重大，对于进一步提高我们的专业知识水平具有很强的指导作用中。而现在仅仅是对SDH技术有一点小小的认识，如果要在现实生活中运用自如，那么我们还须进一步研究学习，对于现实中存在的问题再敢于提出可行性的方案，尝试去解决我们遇到的问题，学以致用，只有这样才能真正的把我们所学习知识的意义展现出来，不辜负学校及老师的培养。 
  本次论文的写作是在我们在学习SDH技术以后进行的，是对我们学习成果的一个考查，有利于我们对知识的加深了解。在课本中提出的问题的思考中可以知道很多解决问题的方法，所以我们应该对自己提出一些问题并进行自我解决，做到真正的学以致用。而本论文主要是介绍SDH帧结构、复用映射、SDH设备、SDH系统性能、网络拓扑结构、网络保护以及SDH网同步等知识点介绍SDH光传送网络结构与特点。

引 言
SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。SDH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研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电话电报咨询委员会（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、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，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技术的诞生有其必然性，随着通信的发展，要求传送的信息不仅是话音，还有文字、数据、图像和视频等。加之数字通信和计算机技术的发展，在70至80年代，陆续出现了T1(DS1)／E1载波系统(1.544／2.048Mbps)、X.25帧中继、ISDN(综合业务数字网)和FDDI(光纤分布式数据接口)等多种网络技术。随着信息社会的到来，人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事。SDH就是在这种背景下发展起来的。在各种宽带光纤接入网技术中，采用了SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。SDH的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展,而产生了用户与核心网之间的接入"瓶颈"的问题，同时提高了传输网上大量带宽的利用率。SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，且价格越来越低，在接入网中应用可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。

第一章SDH光传送网络
1.1 SDH帧结构
SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。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8 bit。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=155.520 Mb/s。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。
SDH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与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、管理和控制。
2.段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常传送所必须附加的网络运行、管理和维护（OAM）字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有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，通过它来判定具体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。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），可分别对相应的段层进行监控。段，其实也相当于一条大的传输通道，RSOH和MSOH的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控。
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，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帧内的准确位置的指示符，以便接收端能根据这个位置指示符的值（指针值）准确分离信息净负荷。

1.2 同步复用与映射
1．SDH的通用复用映射结构
SDH的通用复用映射结构,将各种信号装 入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个 步骤。
2．我国的SDH复用映射结构
我国采用的复用映射结构使得每种速率的信号只有惟一的 复用路线到达STM-N ，接口种类由5种简化为3种，主要包括 C-12，C-3和C-4三种进入方式。
3．复用单元
（1）容器（C） 容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，其基 本功能是完成PDH信号与VC之间的适配（即码速调整）。 ITU-T ITU-T规定了5种标准容器，C-11、C-12、C-2、C-3和C-4， 5 C-11 C-12 C-2 C-3 C-4 每一种容器分别对应于一种标称的输入速率，即1.544 Mbit/s、 2.048 Mbit/s、6.312 Mbit/s、34.368 Mbit/s和139.264 Mbit/s。可参见图3-3所示。 我国的SDH复用映射结构仅涉及C-12、C-3及C-4。
(2）虚容器（VC） 虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净 负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成，即 VCn=Cn+VCn POH VC可分成低阶VC和高阶VC两类。 TU前的VC为低阶VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我 国有VC-12和VC-3）； AU前的VC为高阶VC，有VC-4和VC-3（我国有VC-4）。 用于维护和管理这些VC的开销称为通道开销（POH）。 管理低阶VC的通道开销称为低阶通道开销。管理高阶VC的通道开销称为高阶通道开销。
(3）支路单元（TU） 支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能 的信息结构，是传送低阶VC的实体，可表示为TU-n（n=11，12， 2，3）。 TU-n由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-n PTR）组成， 即 TU-n=低阶VC-n+TU-n PTR （4）支路单元组（TUG） 支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、 确定位置的支路单元组成。有TUG-3和TUG-2两种支路单元组。 1×TUC-2=3×TU-12 1×TUG-3=7×TUG-2=21×TU-12 1×VC-4=3×TUG-3=63×TU-12
（5）管理单元（AU） 管理单元是一种提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的 信息结构，是传送高阶VC的实体，可表示为AU-n（n=3，4）。 它是由一个高阶VC-n和一个相应的管理单元指针（AU-n PTR） 组成， AU-n=高阶VC-n+AU-n PTR ,另外还有管理单元组（AUG）。
1.3 SDH设备
SDH网的主要设备包括交换、传输、接入和网管系统等4大类。SDH传输网由不同的网络单元（网元）通过光缆线路的连接组成。传输设备是组成SDH传输网最基本和最重要的部分。
在发送侧，将输入的低速率支路信号（G.703接口信号或STM-M信号）复用成高速率信号STM-N并送往线路端口；在接收侧，将从线路端口接收的STM-N高速率信号分离出低速率支路信号。一般的TM均具有一定的交叉连接能力。

分插复用器（ADM）的特点：有两对高速率输入／输出STM-N线路信号端口，简称为东向（E）和西向（W），有多路低速率输入／输出支路端口。ADM具有复用、解复用、交叉连接、业务调度及传输功能。在发送侧，将输入的低速率支路信号交叉复用成高速率信号STM-N并从东（或西）侧送往线路端口。在接收侧，可以从东（或西）侧线路端口接收的STM-N高速率信号中解复用成低速率支路信号。ADM具有复用、解复用、交叉连接、业务调度及传输功能。
1.4 网络拓扑结构
SDH网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。网络拓扑的概念对于SDH网的应用十分重要，特别是网络的效能、可靠性和经济性在很大程度上与具体物理拓扑有关。当通信只涉及两个点时，即为点到点拓扑，常规的PDH系统和初期应用的SDH系统都是基于这种物理拓扑的，除了这种简单情况外，网络的基本物理拓扑有5种类型:
1、线形
当涉及通信的所有点串联起来，并使首未两个点开放时就形成了所谓的线形拓扑。在这种拓扑结构中，为了使两个非相邻点之间完成连接，其间的所有点都就完成连接功能。例如在两个终端复用器(TM)中间接入若干分插复用器(ADM)就是典型的线形拓扑的应用，也是SDH早期应用的比较经济的网络拓扑形式。
2、星形(枢纽形)
当涉及通信的所有点中有一个特殊的点与其余所有点直接相连，而其余点之间互相不能直接相连时，就形成了所谓的星形拓扑，又叫枢纽形拓扑。在这种拓扑结构中，除了特殊点外的任意两点间的连接都是通过特殊点进行的，特殊点为经过的信息流进行路由选择并完成连接功能。这种网络拓扑可以将枢纽站(即特殊点)的多个光纤终端统一成一个，并具有综合的带宽管理灵活性，使投资和运营成本得到很大节省，但存在特殊点的潜在瓶颈问题和失效问题。
3、树形
将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊的点时就形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合，这种拓扑结构适合于广播业务，但是存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，也不适合于提供双向通信业务。
4、环形
当涉及通信的所有点串联起来，而且首尾相连。没有任何点开放时，就形成了环形网。将线性结构的两个首尾开放点相连就变成了环形网。在环形网中，为了完成两个非相邻点之间的连接，这两点之间的所有点都应完成连接功能。这种网络拓扑的最大优点是具有很高的生存性，这对现代大容量光纤网络是至关重要的，因而环形网在SDH网中受到特殊的重视。
5、网孔形
当涉及通信的许多点直接互连时就形成了网孔形拓扑，如果所有的点都直接互连时则称为理想的网孔形。在非理想的网孔形拓扑中，没有直接相连的两个点之间需要经由其它点的连接功能才能实现连接。网孔形结构不受节点瓶颈问题和失效问题的影响，两点羊有多种路由可选，可靠性很高，但结构复杂、成本较高，适合于那些业务量很大的地区。
1.5 SDH网络保护
SDH的设计和应用以网状结构为主，要保证网的安全和稳定，“网同步”是主要的技术要素。实现网同步的目的是使网中所有节点的时钟频率都工作在确定的容差范围内，以保证各交换节点间时钟同频，否则通信就不能得以保障。
SDH网的同步方式各不相同。我国电话公用网采用主从同步方式。即每一级时钟都与上一级时钟同步，最高级为基准主时钟，我国根据ITU－T的标准，采用4种不同质量的时钟等级，以它们作为SDH网的同步源，各级时钟划分如下：
（1）基准主时钟PRC，以绝钟为主，设在北京及武汉。时钟等级为G.811。
（2）转接局从时钟，又称二级主时钟，以铷钟为主，在各省中心，一般由大楼综合定时系统BITS提供，标准为G.812T。
（3）端局从时钟，一般由大楼综合定时系统BITS提供，用于本地同步数字网，标准为G.812L。
（4）设备定时源，由设备内部提供，标准为G.813。
BITS在同步网中使用较多，其特点如下：BITS具有高性能主时钟，受控于上级基准时钟，且能够过滤在传输过程中产生的定时损伤。BITS有保持能力，在上级参考时钟中断24小时内，时钟能保持原有精度。BITS有上百个定时信号输出端口，可供给各种业务使用，使新业务的增加有同步的保证。BITS提供标准接口和协议，使兼容各家BITS设备和统一管理成为可能。
综上所述，为增加SDH网的同步能力，必须注意以下几点：①选择高性能主时钟；②合理配置网同步方案；③正确配置各节点同步时钟的优先等级表；④防止时钟同步环路；⑤做好性能指标的监测。
总 结
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．可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。
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（Packet 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。
《SDH技术》课程是通信、信息及电子类专业一门重要的基础课程,其特点是系统性强、概念抽象、数学含量大。《SDH技术》课有极强的理论性,表现为有大量、严密的数学推导和公式,这些充分体现了它作为基础课的特点。因此,它也是我们通信工程专业必须牢牢掌握的一门课。