基于SDH光传输网的组网设计 - 图文

椭圆齿轮流量计

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本科毕业论文

题目 基于SDH光传输网的组网设计

The Design of Optical Transmission Network

based on SDH

作 者 姓 名 所学专业 学科门类

指导教师 提交论文日期 成绩评定

二〇一〇年五月

椭圆齿轮流量计

摘 要

由于网络迅速发展迫切需要快速增加传输带宽， SDH传输网可以较好的解决这个问题。SDH传输网相对于传统PDH网络存在无法比拟的优势，不仅可以应用在传统的电信领域，还可以使电信网络结构演变成为统一网络。通过对SDH技术理论的分析研究，讨论了SDH传输网组网中需要重点考虑的问题。并设计传输速率为2.5G的本地SDH传输网。拓扑结构选择环形，自愈保护方式选择二纤双向复用，设备选择华为设备OptiX 为网络站点的主要设备。

关键词：传输网 ；同步数字系统；网元；网络保护；时钟同步

I

旋进旋涡流量计

Abstract

As the network is an urgent need for the rapid development of the rapid increase in transmission bandwidth, SDH transmission network can be used to solve this problem. SDH transmission network to the traditional PDH network are incomparable advantages, Not only can be applied in the traditional telecommunications field, but also can enable the telecommunications network architecture evolved into a unified network. Based on SDH technology theory analysis, discussion of SDH Network needs to focus on the issue. And the design speed of 2.5 G local SDH transmission network. Ring topology choice, self-healing methods of two-way choice of two fiber multiplexing, Equipment Selection Huawei equipment OptiX for the main site network equipment.

Key Words：Transport network ;Synchronous digitial hierarchy;network units ;Network

protection ;Synchronous of clock

II

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目 录

摘 要 ................................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................................... II 引 言 ............................................................................................................................................... 1 1 SDH原理 ..................................................................................................................................... 2

1.1 SDH传输原理 ................................................................................................................... 2

1.1.1 SDH信号——STM-N的帧结构 ........................................................................... 2 1.1.2 SDH的复用结构和步骤 ......................................................................................... 3 1.1.3 2Mbit/s复用进STM-N信号 .................................................................................. 5 1.2 SDH传输设备的组网应用 ............................................................................................... 7

1..2.1 OSN3500 ................................................................................................................. 7 1.2,2 Optix2500+............................................................................................................ 8

2本地概况和及业务需求 ............................................................................................................ 10

2.1本地概况 .......................................................................................................................... 10 2.2业务需求 .......................................................................................................................... 10 3.本地SDH传输网络设计 .......................................................................................................... 10

3.1网络拓扑结构设计 .......................................................................................................... 11 3.2设备配置。 ...................................................................................................................... 11 4.SDH网络保护 ........................................................................................................................... 15

4.1基本网络拓扑结构 .......................................................................................................... 15 4.2链网和自愈环 .................................................................................................................. 16

4.2.1链网 ........................................................................................................................ 17 4.2.2环网——自愈网 .................................................................................................... 18 4.3复杂网络的拓扑结构及特点 .......................................................................................... 20

4.3.1 SNCP环带链 ......................................................................................................... 20 4.3.3 SNCP和SNCP相交（主从异侧） ..................................................................... 22 4.4 时钟同步 ......................................................................................................................... 23

4.4.1 同步方式 ............................................................................................................... 23 4.4.1主从同步网中从时钟的工作模式 ........................................................................ 24 4.5 设计总结 ......................................................................................................................... 25 参考文献 ....................................................................................................................................... 26 谢 辞 ............................................................................................................................................. 27

III

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引 言

由于网络迅速发展迫切需要快速增加传输带宽， SDH传输网可以较好的解决这个问题。SDH传输网相对于传统PDH网络存在无法比拟的优势，不仅可以应用在传统的电信领域，还可以使电信网络结构演变成为统一网络。通过对SDH技术理论的分析研究，讨论了SDH传输网组网中需要重点考虑的问题。并设计传输速率为10G、2.5G和622M的本地SDH传输网。拓扑结构选择环形与链形组合方式，自愈保护方式选择二纤单向SNCP与SNCP相交于相切多样组合，设备选择华为设备OptiX 2500+ 、OSN3500、Optix155622H（Metro1000）为网络站点的主要设备。

1、对SDH研究意义及目的

当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断被增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。

数字同步传输网(SDH)是数字通信网中为数字通信设备提供同步参考信号,使业务网实现网同步的一个同步基准参考信号分配网络,它是现代通信网的三大支撑网之一。在通信网中,它对确保各种业务网及其他支撑网的通信质量和运行效率,起着重要的作用。国内干线SDH基本建成近年来,数字网逐步向高速、智能化迈进,网内多种新技术、新业务不断出现。我国正在加快发展SDH,目前已完成了全国数字同步骨干网以及大部分C3以上省内数字同步网的建设工作。

传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当今世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的光纤传输网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩张的能容纳大量车流的高速公路。同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中每一用户能随时随地的便捷的通信。

1.2、组网设计方法和目

本文从目前SDH技术的发展状况、整个通信网络的发展状况以及对SDH技术要求的分析描述了SDH传输系统的组成，详细阐述了SDH传输网设计中需要考虑的关键问题，对拓扑网络结构的选择、自愈保护方式选择、设备选择、时钟同步、网络管理等进行了分析。通过对本地的概况的了解和分析从而实现本地SDH传输网组网设计，由于考虑到未来业务量需求的增加和A区、 B区、C区、D区和E区节点需要进行各地的业务汇聚和调度，所以主干线路的带宽选择使用10 Gbit/s，F站点与中心环相交构成一个线路带宽为2.5Gbit/s的环，站点G和H与中继站点组成一个带宽为622Mbit/s的相切环，其余I与J组成带在H上的线路速率为622Mbit/s的链www.qmztgc.com。

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利用华为imange T2000网管软件进行模拟实验使得AF、AG、AH、AI、AJ之间各有10个2M生成路径，最终生成工程文件用于下发实际工程。

1 SDH原理 1.1 SDH传输原理

1.1.1 SDH信号——STM-N的帧结构

STM-N信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地、有规律的排列。这样便于实现支路低速信号的分/插、复用和交换，说到底就为了方便的从高速SDH信号中直接上/下低速支路信号。鉴于此，ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如图1所示：

1 RSOH 3 4 AU-PTR 5 MSOH 9 9*N 9*270*N个字节 payload 261*N

图1 STM-N 帧结构图

从上图看出STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64……，表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧，由上图看出，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行[1]- [4]。

我们知道，信号在线路上传输时是一个bit一个bit地进行传输的， STM-N信号的传输也遵循按比特的传输方式。SDH信号帧传输的原则是：帧结构中的字节（8bit）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。

STM-N信号的帧频（也就是每秒传送的帧数）是多少呢？ITU-T规定对于任何级别的STM-N帧，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs。8000帧/秒听起来很耳熟，对了，PDH的E1信号也是8000帧/秒www.herbsq.com 。

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这里需要注意到的是：帧周期的恒定是SDH信号的一大特点，任何级别的STM-N帧它的帧频都是8000帧/秒。由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。而PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接分/插出低速SDH信号成为可能，特别适用于大容量的传输情况。

从图1中看出，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。

（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（低速信号）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、灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。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还有一些管理功能。

段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。我们讲过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。简单的讲二者的区别在于监管的范围不同。举个简单的例子，若光纤上传输的是2.5G信号，那么，RSOH监控的是STM-16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM-1的性能情况。

再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N个字节；复用段开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第9×N列，共5×9×N个字节。与PDH信号的帧结构相比较，段开销丰富是SDH信号帧结构的一个重要的特点。

(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， SDH能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号（例如2Mbit/s），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帧内的准确位置的指示符，以便收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负荷。 1.1.2 SDH的复用结构和步骤

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SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。

第一种情况复用主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号速率是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销.第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种：

比特塞入法（又叫做码速调整法）

这种方法利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据，允许被复用的净负荷有较大的频率差异（异步复用）。它的缺点是因为存在一个比特塞入和去塞入的过程（码速调整），而不能将支路信号直接接入高速复用信号或从高速信号中分出低速支路信号，也就是说不能直接从高速信号中上/下低速支路信号，要一级一级的进行。这种比特塞入法就是PDH的复用方式。

固定位置映射法

这种方法利用低速信号在高速信号中的相对固定的位置来携带低速同步信号，要求低速信号与高速信号同步，也就是说帧频相一致。它的特点在于可方便的从高速信号中直接上/下低速支路信号，但当高速信号和低速信号间出现频差和相差（不同步）时，要用125μs（8000帧/秒）缓存器来进行频率校正和相位对准，导致信号较大延时和滑动损伤。

从上面看出这两种复用方式都有一些缺陷，比特塞入法无法直接从高速信号中上/下低速支路信号；固定位置映射法引入的信号时延过大[5]。

SDH网的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例如：将PDH信号复用进STM-N），又能满足同步复用（例如STM-1→STM-4），而且能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号，同时不造成较大的信号时延和滑动损伤，这就要求SDH需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。在这种复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125μs缓存器用以校正支路信号频差和实现相位对准，各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。

ITU-T规定了一整套完整的复用结构（也就是复用路线），通过这些路线可将PDH的3个系列的数字信号以多种方法复用成STM-N信号。ITU-T规定的复用路线如图2

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STM-N×NAUG×1×3AU-4VC-4×3TUG-3C-4×1×7TU-3VC-3C-3139264kbit/sAU-3VC-3×7TUG-2×1TU-2×3TU-12TU-11VC-2VC-12VC-1144736kbit/s34368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/sC-2C-12C-11指针处理复用定位校准映射×4

图2 G.709复用映射结构

从图2中可以看到此复用结构包括了一些基本的复用单元：C－容器、VC－虚容器、TU－支路单元、TUG－支路单元组、AU－管理单元、AUG－管理单元组，这些复用单元的下标表示与此复用单元相应的信号级别。在图中从一个有效负荷到STM-N的复用路线不是唯一的，有多条路线（也就是说有多种复用方法）。例如：2Mbit/s的信号有两条复用路线，也就是说可用两种方法复用成STM-N信号。不知你注意到没有，8Mbit/s的PDH信号是无法复用成STM-N信号的。 1.1.3 2Mbit/s复用进STM-N信号

当前运用得最多的复用方式是将2Mbit/s信号复用进STM-N信号中，它也是PDH信号复用进SDH信号最复杂的一种复用方式。

首先，将2Mbit/s的PDH信号经过速率适配装载到对应的标准容器C12中，为了便于速率的适配采用了复帧的概念，即将4个C12基帧组成一个复帧。C12的基帧帧频也是8000帧/秒，那么C12复帧的帧频就成了2000帧/秒。

采用复帧纯粹是为了码速适配的方便。例如若E1信号的速率是标准的2.048Mbit/s，那么装入C12时正好是每个基帧装入32个字节（256比特）有效信息， C12帧频8000帧/秒，PCM30/32[E1]信号也是8000帧/秒。但当E1信号的速率不是标准速率2.048Mbit/s时，那么装入每个C12的平均比特数就不是整数。例如：E1速率是2.046Mbit/s时，那么将此信号装入C12基帧时平均每帧装入的比特数是：(2.046×106bit/秒)/(8000帧/秒)＝255.75bit有效信息，比特数不是整数，因此无法进行装入。若此时取4个基帧为一个复帧，那么正好一个复帧装入的比特数为：(2.046×106bit/秒)/(2000帧/秒)＝1023bit，可在前三个基帧每帧装入256bit（32字节）有效信息，在第4帧装入255个bit的有效信息，这样就可将此速率的E1信号完整的适配进C12中去。那么是怎样对E1信号进行速率适配（也就是怎样将其装入C12）的呢？C12基帧结构是9×4－2个字节的带缺口的块状帧，4个基帧组成一个复帧，

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一个复帧共有：C12复帧＝4（9×4－2）＝136字节＝127W＋5Y＋2G＋1M＋1N＝（1023I＋S1＋S2）＋3C1＋49R＋8O＝1088bit，其中负、正调整控制比特C1、C2分别控制负、正调整机会S1、S2。当C1C1C1＝000时，S1放有效信息比特I，而C1C1C1＝111时，S1放塞入比特R，C2以同样方式控制S2。那么复帧可容纳有效信息负荷的允许速率范围是：

C-12复帧max＝（1023＋1＋1）×2000＝2.050Mbit/s； C-12复帧min＝（1023＋0＋0）×2000＝2.046Mbit/s；

也就是说当E1信号适配进C12时，只要E1信号的速率范围在2.046Mbit/s－－2.050Mbit/s 的范围内，就可以将其装载进标准的C12容器中，实质上就是经过码速调整将其速率调整成标准的C12速率——2.176Mbit/s。

为了在SDH网的传输中能实时监测任 一个2Mbit/s通道信号的性能，需将C12再打包——加入相应的通道开销（低阶通道开销），使其成为VC12的信息结构。见第二节后的附图，此处LP-POH（低阶通道开销）是加在每个基帧左上角的缺口上的，一个复帧有一组低阶通道开销，共4个字节：V5、J2、N2、K4。因为VC可看成一个独立的实体，因此我们以后对2Mbit/s的业务的调配是以VC12为单位的。

一组通道开销监测的是整个复帧在网络上传输的状态，一个C12复帧装载的是4帧PCM30/32的信号，因此，一组LP-POH监控的是4帧PCM30/32信号的传输状态。

为了使收端能正确定位VC12的帧，在VC12复帧的4个缺口上再加上4个字节的TU-PTR ，这时信号的信息结构就变成了TU12，9行×4列。TU-PTR指示复帧中第一个VC12的起点在TU12复帧中的具体位置。

3个TU12经过字节间插复用合成TUG-2，此时的帧结构是9行×12列。

7个TUG-2经过字节间插复用合成TUG3的信息结构。请注意7个TUG-2合成的信息结构是9行×84列，为满足TUG3的信息结构9行×86列，则需在7个TUG-2合成的信息结构前加入两列固定塞入比特。如图3所示。

RR9TUG31841图3 TUG3的信息结构

UG3信息结构再复用进STM-N中的步骤则与前面所讲的一样。

从2Mbit/s复用进STM-N信号的复用步骤可以看出3个TU12复用成一个TUG2，7个TUG2复用成一个TUG3，3个TUG3复用进一个VC4，一个VC4复用进1个STM-1，也就是说2Mbit/s的复用结构是3－7－3结构[6]-[9] 。SDH的复用方法完全可以看做包裹邮寄的过程，

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从没有包装的散件包裹，打包为有包装小包裹，然后N个小包裹打包为大包裹，每个小包裹上打上相应的标签注明货物信息，每个打标签上打上货物相应信息，这样即实现了速率的提高，也实现了对包裹（需要传送的信息）进行了层层监控。

1.2 SDH传输设备的组网应用

1..2.1 OSN3500

OSN3500设备特性：

OSN3500是STM-64 MSTP设备；

子架尺寸：498（宽）X287（深）X700mm（高）； 可装入300深ETSI机柜，2200mm机柜可装入两个子架；

根据交叉板规格不同，分为配置I(40G容量）和配置II（80G容量），满足不同容量网络需求。

业务槽位丰富，最多支持15个业务处理板槽位。

支路业务上下能力强，有16个支路接口板槽位，单子架上下504个2M、32个E4、48个E3/DS3提供STM-1/4/16/64的群路速率。

丰富的业务接口，E1/T1、E3/T3、E4、STM-1(E)、STM-1/4/16/64、FE、GE、ATM、SAN、内置WDM。

支持扩展机框上下额外业务,与主机框通过电缆连接，降低成本 OSN3500支持GXCSA、EXCSA、UXCSA、SXCSA四种交叉板。 对于GXCSA：

系统为STM-16多ADM配置，单系统可支持3个2.5G 2纤复用段环。

可以平滑升级为STM-64系统：可以直接在配置I 基础上增加STM-64线卡，也可以通过更换交叉板，升级为配置II。

交叉板支持256×256 VC4（40G）， 96×96 VC3（5G）/2016×2016 （5G）VC12无阻塞交叉。

系统支持6个STM-16槽位， 2个STM-64槽位，8个622M槽位。 对于EXCSA：

系统为STM-64多ADM配置，可同时支持一个STM-64四纤环和一个2.5G四纤环 具备低阶业务调度和直接上下2M功能。

交叉板支持512×512 VC4（80G），96×96 VC3 （5G）/2016×2016 VC12（5G）交叉能力。

低阶调度可平滑升级到8064×8064 VC12/VC3（20G）。

系统支持4个STM-64槽位，4个STM-16槽位，7个1.25G槽位。 对于UXCSA：

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系统为STM-64多ADM配置，可同时支持一个STM-64四纤环和一个2.5G四纤环 具备低阶业务调度和直接上下2M功能。

交叉板支持512×512 VC4（80G），384×384 VC3 （20G）/ 8064×8064 VC12（20G）交叉能力。

系统支持4个STM-64槽位，4个STM-16槽位，7个1.25G槽位。

UXCSB与UXCSA相同，只是可以带1.25G的扩展子架，增加8×63个E1/T1的接入能力。

SXCSA/B（高低阶交叉200G/20G，接入容量155G/156.25G）.B型预留1.25G业务容量支持扩展子架。

OSN3500开销总线特点：

OSN3500：2-17；3-16；4-15；5-14；6-13；7-12；8-11互为对偶板位； OSN3500的板间通信如下图：

图4 3500开销总线示意图

1.2,2 Optix2500+

图5 Optix系统整体介绍

Optix提供96*96vc4的高阶交叉、32*32vc4的低阶交叉可接入32×E1接口的PD1板； 63×E1接口的PQ1板；32×E1/T1接口的PM1板；63×E1/T1接口的PQM板；3×E3/T3接口的PL3板；12×E3/T3接口的PQ3板；4× E4接口的PQ4板；4 × E4/STM-1接口的

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SPQ4板。

对于SDH单元系统可接入1路STM-16光接口板S16、1路STM-4光接口板：SL4、2路STM-4光接口板：SD4、4路STM-1光接口板：SQ1、1路STM-1光接口板：SL1、2路STM-1光接口板：SD1、2路STM-1电接口板：SDE、2路STM-1电接口板：SDE2、4路STM-1电接口板：SQE。

Optix2500+配置特点：

IU1～IU3、IU10～IU12因容量限制不能接入SD4、S16板； 若IU4板位接入SD4板，则IU3板位不能接入任何板； 若IU4板位接入S16板，则IU1～IU3板位不能接入任何板； 若IU9板位接入SD4板，则IU10板位不能接入任何板； 若IU9板位接入S16板，则IU10～IU12板位不能接入任何板；

当IU4－IU9插六块S16板时，IU1－IU3以及IU10－IU12不能再插入任何接口板，此时相当于小形DXC；

最多能在IU1-IU4,IU9-IU12各接入1块PQ1板，因此单子 架最多能够上下63×8＝504个2M ；

组成复用段环时，东西向光口所在的线路板位必须互为对偶板位。 对偶板位：IU1/IU2 ， IU3/IU10 ， IU4/IU9； IU5/IU6 ， IU7/IU8 ， IU11/IU12；

组成复用段环ADM时，东西向光口在线路板上的光口序号必须相同[10]- [11]。 2,2,3Optix155622H(Metro1000)V3R4

图6 系统结构示意图

IU1、IU2、IU3：光/电接口板位，

可以安插OI2S/OI2D /OI4/SB2，SP1/SP2/SM1/PL3/EFS/ELT2/ET1D、AIU等。 IU3： 环境监控，EMU只可安插在IU3。

IU4： 电接口板位，可安插PD2T/PM2T/TDA/ET1 /AIU/SLO1/EF1/EFSC等。

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SCB：系统控制板位。 POI： 电源滤波板/防尘网。 FAN：风扇板位[12]。

2本地概况和及业务需求 2.1本地概况

某中心局为了适应网络的发展需求，现准备更换一批旧设备，组建新的光传输网，由于该网络的地位比较重要，该局要求该网络要有一定的自愈功能，具有较高的自我保护功能。要有强大的业务调度能力，具有设备级的保护功能，并且要求对其承载的业务要具备监控的能力。 十个站点地理位置图 图1

72KM G县 65KM H县 50KM F县 62KM 1. D55KE区 40KM 100KM 150KM I县 10KM J县 5OKB区 A区 45KM C区 2.2业务需求 图7 组网图

对原有的A，B，C，D，E，F，G，H, I, J十个站点设计一个新的拓扑结构，（十个站点大致地理位置图如下）其中A作为网关网元。对AF,AG,AH,AI,AJ之间均有10个2M双向业务。

B A D 要求：○1A、B、C、D、E 组成一个中心环路，环路速率为10Gbit/s。F作为一个 与中心环路和下面各分散基站的中继站点，其中F可提供 2.5Gbit/s和166Mbit/s两种C E 线路速率，G,H,I,J是下面 接入站点接入线路速率均为STM-16 STM-64 155Mbit/s ○2根据组网需求， 合理选择设备，分配时隙。○3从运F 营安全综合考虑，为运营上提供 合理，优化的组网。○4 在实验室利用T2000网管软件搭建一套完整 的模拟环境，对各网元之间进行业务STM-1 配置最后生成工程文件用于 实际工 程 。 G H I STM-1 J 3.本地SDH传输网络设计 图8 网络机构设计图 STM-1

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3.1网络拓扑结构设计 图8 网络机构设计图

上图的网络拓扑图中考虑到市区中心环与下面的中继站点业务比较重要所以采取保护能力更高的SNCP 与SNCP相交，中继站点与下面的G与H两站点采用SNCP与SNCP相切的方式，对于I站点与J站点与中继站点相距较远所以直接挂在H站点上组成无保护链。

3.2设备配置。

①新建网元 ⑵配置单板

建立网关网元A，A点是市区中心节点 所以考虑用

图9华为T2000网管配置单板

根据工程文件要求依次建立其他非网关网元。

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图10华为T2000网管配置单板

配置或者从网元上载网元信息包括：单板信息和槽位。 图11华为T2000配置155/622H单板

③连接光纤

通过软件实现预配置光纤连接，形成与设计要求相同的拓扑结构图，以便进行下面业务配置。

图12 T2000拓扑视图

④时钟保护

建立时钟保护，根据设计要求除 网关网元A，要根据具体情况提 供的外部时钟以外，其他非网关 网元要统一跟随A网元时钟，保证时钟同步。

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图13 T2000时钟跟踪视图

⑤建立保护

⑥配置业务

⑦路径视图

的选速择选率保择等护保级环护。 类 型。

图14 T2000建立保护视图

按照设计要求配置A与其他网元的业务。

图15用T2000配置组网业务

通过T2000网管软件我们可以搜索出业务路径，从图上我们可以看到A与其他每个非网关网元之间都有业务往来。

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图16 T2000查看业务路径图

⑦SDH路径搜索结果

通过路径管理我们可以观察网关与非网关业务路径和备环路径。

图17 T2000路径搜索界面

当业务配置完全正确时通过路径管理，可以搜索出完整的业务路径和备环路径。

图18路径搜索示意图 ⑧导出脚本文件

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钟内部振荡器就会工作于自由振荡方式。此种模式的时钟精度最低，实属万不得已而为之。

4.5 设计总结

本文以SDH原理为基础，主要以华为的SDH光传输设备OPTIX系列为例，根据实际工程要求进行设计。论文分别对以下情况进行了研究：

用一个综合的网络拓扑基本概括了所有的网络拓扑，包括环形结构，链形结构，环带链，环切环，环交环等

用华为专用的T2000网管对本地组网要求的设备进行新建和基本业务配置。 对所列的网络拓扑实现保护功能，使SDH的传输网络可以实现无人为情况下的自愈功能，保证了工作路由出现问题和故障后，可以通过备用路由实现通信，提高了网络的稳定与安全性。

对拓扑上的各个网元进行时钟同步，并且设置了时钟同步的等级，保证外部时钟失效后影响网元设备的正常通信。

SDH的缺点及发展趋势： 缺点：

SDH网络的缺点在于频带利用率过低。SDH本身的可靠性能和有效性之间存在矛盾，可靠性增加，有效性就会降低，反之则可靠性能较低。

通过指针对SDH的信息进行定位和控制、监控，实现起来比较繁琐，机理比较复杂。 发展趋势：

随着社会通信技术的发展，SDH技术已经不能满足现在的通信发展状况，于是新的技术应运而生，其中已经开始大量投入到国家干网应用的是密集型波分复用技术，据现在资料记载华为公司的设备可以达到单波40G，最大传输3200G；其次有一种叫PTN的技术还没有大面积使用，性能提高不大，但是该表了信息的处理方式，以数据通信处理信息的形式打包信息，提高了机理的易于性。

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参考文献

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谢 辞

读书生涯在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。

本次论文首先要感谢张宣妮老师。在张老师的指导和帮助下才能够完成，至始至终张老师都严格要求，在多次修改和完善之后，终于完成最后定稿. 授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式.

感谢我的爸爸妈妈,养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！

最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。

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图19业务脚本备份

4.SDH网络保护 4.1基本网络拓扑结构

SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性（信道的利用率）、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。

网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形[13]，如图20所示。 ①链形网

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，主要用于专网（如铁路网）中。

②星形网

此种网络拓扑是将网中一网元做为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。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。特殊节点的作用类似交换网的汇接局，此种拓扑多用于本地网（接入网和用户网）。

③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。

④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。

⑤网孔形网

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。当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。

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(a) 链形 (b) 星形 TM TM TM (c) 树形 DXC/ADM ADM ADM TM TM DXC/ADM TM ADM TM TM ADM TM ADM TM (d) 环形 ADM ADM (e) 网孔形 DXC/ADM DXC/ADM ADM DXC/ADM DXC/ADM

图20 网络拓扑基本结构

4.2链网和自愈环

传输网上的业务按流向可分为单向业务和双向业务。以环网为例说明单向业务和双向业务的区别。如图所示。

ABDC图21 环形网络 若A和C之间互通业务，A到C的业务路由假定是A→B→C，若此时C到A的业务路由是C→B→A，则业务从A到C和从C到A的路由相同，称为一致路由。

若此时C到A的路由是C→D→A，那么业务从A到C和业务从C到A的路由不同，称为分离路由。

我们称一致路由的业务为双向业务，分离路由的业务为单向业务。常见组网的业务方向和路由如表所示。

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组网类型 链形网 双向通道环 环形网 双向复用段环 单向通道环 单向复用段环 路由 一致路由 一致路由 一致路由 分离路由 分离路由 业务方向 双向 双向 双向 单向 单向 图22 拓扑类型与路由业务关系

4.2.1链型网

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。如图5-3中A—B、B—C、C—D以及A—D之间通有业务，这时可将A—B之间的业务占用A—B光缆段X时隙（序号为X的VC，例如3VC4的第48个VC12），将B—C的业务占用B—C光缆段的X时隙（第3VC4的第48VC12），将C—D的业务占用C—D光缆段的X时隙（第3VC4的第48个VC12），这种情况就是时隙重复利用。这时A—D的业务因为光缆的X时隙已被占用，所以只能占用光路上的其它时隙Y时隙，例如第3VC4的第49VC12或者第7VC4的第48个VC12。

链网的这种时隙重复利用功能，使网络的业务容量较大。网络的业务容量指能在网上传输的业务总量。网络的业务容量和网络拓扑，网络的自愈方式和网元节点间业务分布关系有关

链网的最小业务量发生在链网的端站为业务主站的情况下，所谓业务主站是指各网元都与主站互通业务，其余网元间无业务互通。以图5-3为例，若A为业务主站，那么B、C、D之间无业务互通。此时，C、B、D分别与网元A通信。这时由于A—B光缆段上的最大容量为STM-N（因系统的速率级别为STM-N），则网络的业务容量为STM-N。

链网达到业务容量最大的条件是链网中只存在相邻网元间的业务。如图5-3，此时网络中只有A—B、B—C、C—D的业务不存在A—D的业务。这时可时隙重复利用，那么在每一个光缆段上业务都可占用整个STM-N的所有时隙，若链网有M个网元，此时网上的业务最大容量为（M-1）×STM-N，M-1为光缆段数。

常见的链网有二纤链——不提供业务的保护功能（不提供自愈功能）；四纤链——一般提供业务的1＋1或1∶1保护。四纤链中两根光纤收/发作主用信道，另外两根收/发作备用信道。链网的自愈功能1＋1、1∶1、1∶n在上一节讲MSP功能块时已讲过，这里要说的是1∶n保护方式中n最大只能到14。为什么？这是由K1字节的b5—b8限定的，K1的b5—b8的0001～1110[1—14]指示要求倒换的主用信道编号。

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4.2.2环网——自愈网 4.2.2.1自愈的概念

当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障（这是难以避免的，例如土建施工中将光缆挖断），将对整个社会造成极大的损坏。因此网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。

所谓自愈是指在网络发生故障（例如光纤断）时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内（ITU-T规定为50ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。

自愈仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就象断了的光缆还需人工接好。 4.2.2.2自愈环的分类

目前环形网络的拓扑结构用得最多，因为环形网具有较强的自愈功能。自愈环的分类可按保护的业务级别、环上业务的方向、网元节点间光纤数来划分。

按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两大类；按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）；按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类。

下面讲讲通道保护环和复用段保护环的区别。对于通道保护环，业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC（某一路PDH信号），倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否应进行倒换。例如在STM-16环上，若收端收到第4VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将该通道切换到备用信道上去。

复用段倒换环是以复用段为基础的，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。倒换是由K1、K2（b1—b5）字节所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务信号都切换到备用信道上。复用段保护倒换的条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信号。 4.2.2.3二纤单向通道保护环

二纤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“并发选收”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

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完全一样且流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务，如图5-4(a)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，S1和P1上的所传业务相同且流向相反——S1逆时针，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。

CAACP1S1ADS1P1ACSTM-NCBCA图23 二纤单向通道倒换环

此时S1环和P1环上的业务还是一样的。如图所示。

倒换CAACP1S1ADS1P1CAACSTM-NCB

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

图24 二纤单向通道倒换环

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业务经光纤由网元D穿通传至网元C，P1光纤的业务经网元B穿通，由于B—C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B—C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

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