1、SDH传输网毕业设计论文兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）题目 C市本地SDH传输网设计方案 系 别 电子信息工程 专 业 通信技术 班 级 通信09-2班 姓 名 姚海龙 学 号 200910103232 指导教师（职称） 李颖（讲师） 日 期 2012.02.29 摘 要SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字传输体系)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。SDH可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护等多项功能，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。本论文在
2、第一章的绪论中主要介绍了论文的研究背景、SDH的传输原理和特点、SDH的应用与发展趋势；第二章对C市概况简介；第三章介绍了C市电信局本地网网络现状；第四章详细介绍了C市电信局SDH传输网络结构设计方案；第五章介绍了SDH网络保护方式的选择与设计；最后对论文工作进行了总结，并提出了下一步研究的设想。其中第一章为原理性论述,第三、四、五章是本论文研究工作的主要体现。关键词：SDH；同步光网络；综合信息传送网络AbstractSDH (Synchronous Digital Hierarchy, synchronous digital transmission system) is a kind o
3、f multiplex, transmission and exchange function of com., and by the unification network management system operation comprehensive information transmission network. SDH can achieve the efficiency of network management, real time monitoring, dynamic network maintenance and other functions, can greatly
4、 improve the utilization rate of cyber source, reduce management and maintenance costs, the realization of flexible and reliable and efficient network operation and maintenance.This thesis in the first chapter of the introduction mainly discusses the research background, the transmission principle a
5、nd characteristics of SDH, SDH application and development trend of the second chapter of the C city; profiles; the third chapter introduces the C City telecommunication bureau network status; fourth chapter describes in detail the C City Telecommunication Bureau SDH transmission network structure d
6、esign scheme; fifth chapter introduces SDH network protection measures selection and design; at the end of the paper, and the next step research. The first chapter discusses the principle of, third, the four or five chapter is the research work of this thesis mainly embodies.Keywords: SDH; synchrono
7、us optical network; integrated information transmission network目 录摘 要 IAbstract II1 绪论 11.1本文研究的背景 11.2 SDH的传输原理和特点 21.3 SDH的应用与发展趋势 32 C市概况简介 53 C市电信局本地网网络现状 63.1 C市电信局本地网网络结构，交换局数量及位置 63.2各局容量及局间话务量状况 74 C市电信局SDH传输网络结构设计方案 94.1 C市电信局SDH传输网网络拓扑结构设计 94.2各局站间业务预测与计算 104.3各局站间中继电路需求的计算 104.4进行网络的冗余度和生
8、存性计算 124.5 SDH自愈环 124.6设备选型及功能说明 135 SDH网络保护方式的选择与设计 155.1 SDH网络保护的基本原理简介 155.2 C市电信局SDH网网络保护方式 156 方案评估 17总结与展望 18致 谢 20参考文献 211 绪论1.1本文研究的背景SDH(Synchronous Digital Hierarchy)全称叫做同步数字传输体制，由此可见SDH是一种传输的体制协议，就像PDH准同步数字传输体制一样，SDH这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。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，
9、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TI(DSL)/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。综合业务数字网中，我们需要把不同传输速率(例如164kb/s的电话，2Mb/s的会议电视，434Mb/s的电视节目)的各种信息都复接在一起，放在一根线路上传输，原来的准同步数字系列PDH(Pseudo synchronous Digital Hierarchy)，是把由30路电话复接而成的基群信号H12(传输速率为2.048Mb/s)逐步复接成二次群H22
10、(传输速率为8.448Mb/s)、三次群H31(传输速率为34.368Mb/s)、四次群H4(传输速率为139.264Mb/s)等。这是什么含义呢？举个例子，想在天津把北京传到上海的四次群中分出一个特定的基群信号1，则应先把四次群分接成三次群、然后三次群再分接成二次群、二次群再分成基群。取出基群信号1后，再有天津加上一个基群信号l，然后进行相反复接(基群到二次群，然后二次群到三次群)，这样才能继续往上海传送。可见，为了一个基群信号，需要在天津设置很多分接和复接设备，这样不但增加了成本，还使信号受到损伤。另外PDH在全世界没有统一的标准和规范，不便于国家之间的互通。针对PDH的缺点，美国贝尔通信
11、研究所提出了同步光纤网络SONET(Synchronous Optical NET work)的传输技术体制，并逐步成为美国国家标准，1988年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)与美国国家标准化协会达成协议,将SONET修改为国际通用的技术体制，重新命名为同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy)，可应用于光纤，微波和卫星传输网络。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
12、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。1.2 SDH的传输原理和特点SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N
13、(Synchronous Transport=1，4，16，64)，最基本的模块为STM-l，4个STM-1同步复用构成STM-4，16个STM-1或4个STM-4同步复用构成STM-16；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销(Section Over Head, SDH)区、STM-N净负荷区和管理单元指针(AU PTR)区三个区域,其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销(Rage narrator Section Over Head, RSOH)和复用段开
14、销(Multiplex Section Over Head, MSOH)；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125s，每秒传输1/1251000000帧，对STM-1而言每帧字节为8bit(92701)=19440bit，则STM-1的传输速率为194408000=155.520Mbit/S；而STM-4的传输速率为4155.520Mbit/s=622.080Mbit/S；STM
15、-16的传输速率为16155.520(或4622.080)=2488.320Mbit/s。SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TU PTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。SDH之所以能够快速发展这是与它自身的
16、特点是分不开的,其具体特点如下：(1)SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性；(2)SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解，然后再发生复用的过程，由于大大简化了DXC，因此减少了背靠背的接口复用设备，从而改善了网络的业务传送透明性；(3)由于采用
17、了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。SDH帧结构中安排了信号的5%开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用；(4)由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网络，运行管理和自动配置功能，优化网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化；(5)SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活；(6)SDH并不
18、专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据速率则需用光纤。这一特点表明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是采用SDH，而且它也便于与光纤电缆混合网（HFC）相兼容。(7)从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在SDH上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输；(8)SDH是严格同步的，从而保证了整个网络的稳定可靠，误码少，且便于复用和调整；(9)标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本。1.3 SDH的应用与发展趋势由于以上所述的SDH的众多特性，使其在广
19、域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于SDH的骨干光传输网络。利用大容量的SDH环路承载IP业务、ATM业务或直接以租用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了SDH技术，架设系统内部的SDH光环路，以承载各种业务。比如电力系统，就利用SDH环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用SDH环路的单位，很多都采用了租用电信运营商电路的方式。由于SDH基于物理层的特点，单位可在租用电路上承载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种，可以是利用基于TDM技术的综合复用设备实现多业务的复用，
20、也可以利用基于IP的设备实现多业务的分组交换。SDH技术可真正实现租用电路的带宽保证，安全性方面也优于VPN等方式。在政府机关和对安全性非常注重的企业，SDH租用线路得到了广泛的应用。一般来说，SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-4等接口，完全可以满足各种带宽要求。同时在价格方面，也已经为大部分单位所接受。SDH作为新一代理想的传输体系，具有路由自动选择能力，上下电路方便，维护、控制、管理功能强，标准统一，便于传输更高速率的业务等优点，能很好地适应通信网飞速发展的需要。迄今，SDH得到了空前的应用与发展。在标准化方面，已建立和即将建立的一系列建议已基本上覆盖了SDH的方方面面。在干线网
21、和长途网、中继网、接入网中它开始广泛应用，且在光纤通信、微波通信、卫星通信中也积极地开展研究与应用。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。可以预计SDH技术将不断发展。随着网络的发展，它将进一步为终端用户提供宽带服务，在迎接ATM、CATV、多媒体、因特网、全光网络带来的机
22、会和提出的挑战中，将得到更加广泛的应用。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(IP 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。2 C市概况简介SDH（同步数字传输体制）是当今世界通信领域在传输技术方面的一个发展热点，是传输技术上的重大革命。SDH以它灵活复接、交叉和线路保护功能结合统一网管系统进行管理，使维护和管理手段更加先进，使传输网络实现高效、高智能、高灵活性和高生存性，是
23、目前广为采用的重要传输手段。尤其是SDH自愈环结构不仅在中继网和接入网中获得了广泛的应用，而且在长途网中也得到了大量应用，并且将在以SDH为基础的新一代传输网中扮演越来越重要的角色。相比之下传统的PDH传输设备就逊色得多。因此，我国在传输网的建设上已明确指出大力发展SDH系统，限制PDH的发展，最终淘汰PDH。在此原则基础上，全国从干线传输网、本地网到传输网的新建、扩建传输工程均采用SDH设备，已经初具规模。本文的对象是C市，以下是对C市进行简单的表述。为了实现C市通信网的数字化，从1986年开始引进程控交换机和光传输设备，用了8年时间完成了交换机程控化，局间中继光缆化。到1996年年底，C市
24、已拥有程控交换机近102万门，敷设光缆240.8公里，引进PDH光传输设备250多端。随着程控交换机的不断扩容，移动通信连年扩建和非话业务的增加，现有的PDH已不能满足对传输系统的需要。另由于PDH设备点对点开放的特点，部分局间剩余2Mbps系统无法异地利用，从维护管理方面考虑，现有PDH型号太多，无法统一集中管理，所以传输网络扩容势在必行。在C市电信局领导和相关技术人员对当前最先进的传输技术设备进行广泛的考察和论证后，一致认为向局间中继网中引入SDH设备。但要充分考虑电信业务及支撑网的传输要求，也要考虑到整个传输网络的安全性和可靠性，要以提高网络灵活性，减少工程投资，方便维护管理，满足新业务
25、要求，增强网络生存能力，提高经济效益，适应形势发展为基本原则。即要建成一个高效、高智能、高灵活性和高生存能力的SDH传输网，覆盖全市各市话端局及长途局，满足C市电信业务的发展。3 C市电信局本地网网络现状根据C市SDH传输网2002年的发展规划，结合C市通信的现状，对诸多方面因素进行分析后，确定了适合C市通信发展的SDH传输网络。3.1 C市电信局本地网网络结构，交换局数量及位置C市内有市话端局20个，其中市话汇接局3个（中山，尚志，和兴），长途局（TS）1个，结合现有局间中间光缆路由和业务流向，经过这20个节点建了6个2.5Gbps的环，采用FLX-2500A，FLX-600A，FLX-15
26、0/600和FLX150T设备，环上节点名称和数量分别为：环一上为3个汇接局，环二上有6个节点（尚志，TS，中山，宣化，花园，奋斗），环三上有6个节点（尚志，TS，和兴，乡政，河图，安国），环四上有7个节点（尚志，TS，和兴，和平，学府，教化，抚顺），环五上有6个节点（尚志，TS，中山，东直，仁里，南马），环六上有7个节点（TS，中山，和兴，进乡，香顺，公滨，长江）。各环（除环一，环十外）均经过TS。为保证过环转接双路由，各环分别经过两个汇接局，以155Mbps电口经DXC或直接转接。远离市区节点与TS和三个汇接局组成4个622Mbps环，具体结构为：环七有5个节点（中山，TS，和兴，新发，王
27、岗），环八有5个节点（中山，TS，和兴，新疆，平房），环九有5个节点（中山，TS，尚志，太阳岛，松蒲），环十有4个点（中山，尚志，先锋，东风），过环转接业务在汇接局经DXC进行。在三个汇接局（中山，尚志，和兴）各安装一台大容量数字交叉机（DXC4/110Gbps），来完成环与环间业务量的转接。C市网络规划如图3-1所示。图3-1 C市网络规划3.2各局容量及局间话务量状况C市1996年底拥有市话交换机容量为102.24万线，有28个独立的市话端局，其中市话汇接局3个，长途局1个。从容量上看超过6万线的局有4个，5万线的有4个，4万线的有10个，其余都在3万线以下，长途局（TS）容量为5.8万线
28、。局间中继方式以高效直达为主，汇接为辅。按用户话务量0.2erl计算，总局间中继系统为方4390个（含有其它业务量），总计2Mb/s端口8780个。从各局所需中继数量上看，三个汇接局（含市话用户交换局）所占2Mb/s端口在1000个以上，TS占1700个，三个汇接局和TS的端口量占全网端口的52%。从这些统计数字中看出，汇接局和TS在SDH网中的位置是很重要的。4 C市电信局SDH传输网络结构设计方案4.1 C市电信局SDH传输网网络拓扑结构设计由于SDH最突出的优势就在于它的自愈功能，这也是中继网中所需要的，因此，整个网络均采用SDH自愈环结构。通过对各局的业务量进行分析后，确定出全网需要S
29、DH环的数量。全网共建10个同等地位的自愈环，其中2.5Gbps环6个，622Mbps环4个。结合节点业务量在临近局间吸引系数较大的特点和光缆路由分布，在每个环都留有适当容量的情况下，做出每个环所含节点的数量。但由于各节点到汇接局和TS业务量较大，因此，各环均经过两个汇接局和TS，把这部分业务量在环内消化。系统结构如图4-1所示。图4-1 C市SDH传输网管结构图在转接业务方面，通过对局间话务矩阵的分析，得出过环业务量较大，这些业务如果用SDH的ADM设备直接转接，则需要增加很多设备，并且不利于今后的发展。因此，在三个汇接局各安装一台大容量数字交叉机（DXC4/10Gbps），来完成环与环间业
30、务量的转接，业务的汇聚和疏导，PDH和SDH的网关，传输网和本地网的网关，完成DXC网络保护等功能，使复杂的SDH城域网具有了灵活性。在SDH网运行中网管系统是不可缺少的，但鉴于目前C市电信局的网络管理和日常维护是异地设置，一套网管系统工作不方便，考虑设二套网管设备，即操作维护中心和网管调度中心各一套，且能互为备用。由于SDH设备对时钟同步要求较高，因此，SDH设备的主时钟从TS节点的BITS上直接提取，汇接局节点作为备用，如图4-2所示。图4-2 C市SDH传输网同步系统图在网络保护方面，除线路保护外，应该考虑有适当的设备保护措施，即在网络结构上应充分考虑网络的安全性和经济性，在设备配置上既
31、考虑先进性又兼顾灵活性。4.2各局站间业务预测与计算业务预测包括基础资料的收集和信息资源的充分利用、预测基础量和派生量的选择确定、预测结果所处范围合理性的审定及预测结果的修正等几个方面。由于业务预测是整个规划的定量数据和定性发展的基础和依据，因此这种预测的准确程度将直接影响规划的可行性，所以说业务预测在网络规划中是非常重要的一步。特别是现在竞争加剧，建设资金紧缺，为合理有效地利用宝贵的资源，企业不仅要能够对情况变化做出快速的反应，而且对未来发展要有比较准确的预见。4.3各局站间中继电路需求的计算SDH网的传输指标，主要有衰减和色散。对于G.652光纤，使用1310nm工作波长，一般为衰减受限；
32、工作在1550nm窗口，一般为色散和衰减两种受限。但不管工作哪种波长，衰减和色散均要核算。通常的设计方法是，现计算衰减，在核算色散值是否符合要求。计算衰减，有效的方法是最坏值设计法。所谓最坏值设计法，即在设计再生段时，将所有光参数指标都按最坏值（即系统寿命终了前，所有系统和光缆富余度都用尽，且处于允许的最恶劣的环境条件下仍能满足的指标）进行计算。采用最环值设计法的系统不存在先期失效问题，缺点是各项参数同时出现最坏值的概率极小，因而在正常情况下有相当大的富余度，设计结果比较保守，在一定程度上会使系统总成本有所提高。但最坏值设计法为工程设计人员和设备制造厂商提供了简单的设计指导和明确的元部件指标，并且可以实现基本光缆段上设备的横向兼容，因此设计应中优先选用最环值设计法。对于PDH系统，计算中继段长公式是： （1）式中：L-中继段长度（Km）。Ps-S点入光纤光功率（dBm）。Pr-R点出光纤光功率（dBm）。Ac-S和R点间其它连接的衰减（dB）。Pp-光通道
