深圳市华为技术公司SDH理论基础.pptx
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SDH理论基础,深圳市华为技术有限公司,1、SDH基本概念7、同步光缆2、帧结构与段开销8、SDH网同步3、复用与映射9、网络性能4、指针与通道开销10、SDH传送网5、同步复用设备11、网络管理系统6、数字交叉连接设备,内容提要,一、PDH缺点没有国际统一的速率标准(1.5M与2M系列)没有国际统一的光接口规范上下电路需大量硬件、结构复杂、成本高网络的OAM能力差,SDH基本概念
(一),SDH基本概念
(二),二、SDH特点优点:
速率统一:
155M、622M、2.5G、10G光接口与帧结构统一(STM-N)一步复用特性:
从高速信号中直接提取/接入低速信号强大的OAM&P能力实现了网络管理的智能化组网灵活、网络的生存性强前后向兼容缺点:
带宽利用率稍低,SDH基本概念(三),三、SDH基本概况1.等级与速率,等级,STM-1,STM-4,STM-16,STM-64,速率(Mb/s),155.520,622.080,2488.320,9953.280,含2M数量,63,252,1008,4032,SDH基本概念(四),2.SDH设备.终端复用器TM在线形网的端站,把PDH/SDH支路信号复用成SDH线路信号,或反之。
PDH支路信号SDH支路信号,OAM,线路信号,STM-N,TM,SDH基本概念(五),.分插复用器ADM设在网络的中间局站,完成直接上、下电路功能。
PDH支路信号SDH支路信号,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,ADM,SDH基本概念(六),.再生器REG设在网络的中间局站,目的是延长传输距离,但不能上、下电路。
OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,REG,SDH基本概念(七),.数字交叉连接设备DXC兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能的SDH设备。
PDH支路信号,STM-N,STM-N,SDH支路信号,DXC,SDH基本概念(八),3.SDH网络拓扑.线形网,TM,ADM,ADM,TM,REG,.树形网,TM,ADM,ADM,TM,REG,ADM,TM,SDH基本概念(九),.环形网,ADM,ADM,ADM,ADM,SDH基本概念(十),.枢纽网,TM,DXC,ADM,TM,REG,ADM,TM,TM,ADM,TM,TM,SDH基本概念(十一),.网状网,ADM,ADM,ADM,ADM,帧结构与段开销
(一),9270N字节,1,3,4,5,9,SOH,STM-N净负荷(含POH),传输方向,9N,261N,270N列,SOH,SOH:
段开销AUPTR:
管理单元指针POH:
通道开销,AUPTR,T=125s,帧结构与段开销
(二),一、STM-1SOH字节安排,A1,A1,A1,A2,A2,A2,J0,B1,E1,F1,D1,D2,D3,AU-PTR(管理单元指针),B2,B2,B2,K1,K2,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,S1,M1,E2,RSOH,MSOH,9行,传输方向,T=125s,国内使用字节传输媒质指示字节空格:
国际使用字节,9列,帧结构与段开销(三),二、SOH开销字节功能A1、A2:
帧定位字节(F628H)J0:
再生段跟踪:
收、发是否正确对接B1:
再生段比特间插奇偶校验字节(BIP-8)D1D3:
再生段数据通信通道:
可传送网管数据D4D12:
复用段数据通信通道:
可传送网管数据E1、E2:
公务联络F1:
使用者通道:
为维护目的提供数据/音频通道B2:
复用段比特间插奇偶校验字节(BIP-N24)K1、K2:
自动保护倒换字节APSS1:
同步状态字节:
指示同步状态、时钟级别等M1:
复用段远端差错指示:
误码检测结果,复用与映射
(一),一、SDH复用特点字节间插复用:
各支路信号按字节顺序进行间插排列以形成更高速率的信号;各支路信号的位置固定,可直接提取/接入。
净负荷指针技术:
用软件指针来指示净负荷在帧中的位置;允许支路信号速率有差异(可进行速率调整);不使用125s缓存器,避免滑动损伤。
复用与映射
(二),二、参与复用与映射的单元1.信息容器C用于装载各种速率业务信号的信息结构。
我国使用其中的三种(共5种):
种类,C-12,C-3,C-4,装载信号种类,2Mb/s,34/45Mb/s,140Mb/s,结构,9行4列2,9行84列,9行260列,速率(Mb/s),2.176,48.384,149.760,复用与映射(三),2.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。
种类,VC-12,VC-3,VC-4,装载信号种类,2Mb/s,34/45Mb/s,2/34/45/140Mb/s,结构,9行4列1,9行85列,9行261列,速率(Mb/s),2.240,48.960,150.336,复用与映射(四),POH,C-3(34/45Mb/s),C-4(140Mb/s),POH,VC-12VC-3,85列,261列,9行,POH,C-12(2Mb/s),4列,3TUG-3(2/34/45M),POH,261列,9行,VC-4(a),VC-4(b),R2,R1,9行,复用与映射(五),3.支路单元TU是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构。
TU是由低阶VC加上支路单元指针TUPTR构成。
种类,TU-12,TU-3,构成,VC12+TUPTR,VC3+TUPTR,结构,9行4列,9行85列+3,速率(Mb/s),2.304,49.152,H1H2H3,复用与映射(六),TUPTR,VC-12,VC-3,9行,TU-12TU-3,4列,85列,9行,复用与映射(七),4.支路单元组TUG由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。
种类,TUG-3,构成,3TU-12,7TUG-2,结构,9行12列,9行86列,速率(Mb/s),6.912,49.536,TUG-2,复用与映射(八),3TU-12,7TUG-2,9行,TUG-2TUG-3R为填充字节,12列,86列,9行,R,R,复用与映射(九),5.管理单元AU-4是在高阶VC与复用段之间进行适配的信息结构。
AU是由高阶VC加上管理单元指针AUPTR构成。
VC-4,9行,261列,AU-PTR,9列,复用与映射(十),AUG,TUG-2,VC-3,C-3,C4,TU-12,VC-12,C-12,140M,34M/45M,2M,指针处理,映射,复用,校准,N,7,3,3,TUG3,STM-N,AU-4,VC-4,TU-3,1,三、我国规范的SDH复用与映射结构,1,2,b,复用与映射(十一),四、字节间插复用各支路信号按字节顺序进行间插排列,形成更高速率信号。
1,2,3,1,3,1,2,3,c,a,c,b,a,TU-12a,TU-12b,TU-12c,TUG-2,4,4,4,复用与映射(十二),五、映射1.何谓映射映射就是在SDH网络边界把各种业务信号适配进相应的虚容器。
如:
把2Mb/s信号适配进VC-12;把34(或45)Mb/s信号适配进VC-3;把140Mb/s信号适配进VC-4。
复用与映射(十三),2.SDH映射种类.异步映射用码速率调整的方法把与网络同步或不同步的支路信号映射进相应的虚容器。
优点:
对映射信号无任何限制性要求:
如信号速率的高低、是否具有帧结构等;接口简单、应用灵活。
缺点:
不能直接提取/接入支路信号。
.字节同步映射无需进行速率调整,直接把支路信号适配进虚容器。
对映射信号要求:
速率必须与网络同步(仅含N64kb/s),必须具有块状帧结构。
优点:
可直接提取/接入低速支路信号。
缺点:
对映射信号有限制性要求;硬件接口较复杂。
.毕特同步映射要求映射信号速率必须与网络同步,但可不具有一定的帧结构。
与PDH相比,无明显优势;尚无人采用。
复用与映射(十四),复用与映射(十五),3.2Mb/s信号异步映射进VC-12,W=DDDDDDDDD:
数据比特R:
填充比特O:
开销比特C:
调整控制比特S:
调整机会比特,VC-12(子帧)的速率为2.240Mb/s;映射信号的速率为2.048Mb/s;进行速率调整后(加入填充毕特R),适配进虚容器VC-12。
POH,RRRRRRRR,32W,RRRRRRRR,POH,C1C2OOOORR,32W,RRRRRRRR,POH,C1C2OOOORR,32W,RRRRRRRR,POH,C1C2RRRRRS1,S2DDDDDDD,31W,RRRRRRRR,1子帧,2子帧,3子帧,4子帧,T=500s,净负荷指针
(一),一、净负荷指针概念1.作用指示净负荷的位置:
净负荷的第一个字节相对于指针最后一个字节的偏移量进行速率调整:
容纳净负荷速率偏差2.种类管理单元指针AUPTR支路单元指针TU-3PTR、TU-12PTR,净负荷指针
(二),二、管理单元指针AUPTR1.位置与结构,VC-4,9行,261列,AU-PTR,9列,H1,Y,Y,H2,1*,1*,H3,H3,H3,Y=1001SS11(S未规定)1*=11111111,净负荷指针(三),2.H1、H2、H3字节安排,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,H1,H2,H3,H3,H3,NDF,10毕特指针,负调整字节,AU类别,NDF:
新数据标识SS:
AU类别,SS=11:
AU-4I:
增加毕特D:
减少毕特,净负荷指针(四),3.H1、H2、H3字节功能.净负荷位置指示10毕特指针指示净负荷的第一个字节相对于第三个H3字节的偏移量。
.对净负荷VC-4进行速率调整正调整:
5个I毕特反转;在净负荷前面加3个填充字节;指针值加1。
负调整:
5个D毕特反转;在净负荷前面3个字节移到3个H3字节中;指针值减1。
.新数据标识NDF指示净负荷中的新数据变化。
正常时:
NDF=0110有新数据时:
NDF=1001,净负荷指针(五),三、支路单元指针TU-3PTR1.位置与结构,H1H2H3,VC-3,9行,85列,TU-3,净负荷指针(六),2.H1、H2、H3字节安排,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,H1,H2,H3,NDF,10毕特指针,负调整字节,AU类别,NDF:
新数据标识SS:
TU类别,SS=10:
TU-3I:
增加毕特D:
减少毕特,净负荷指针(七),3.H1、H2、H3字节功能.净负荷位置指示10毕特指针指示净负荷的第一个字节相对于H3字节的偏移量。
.对净负荷VC-3进行速率调整正调整:
5个I毕特反转;在净负荷前面加1个填充字节;指针值加1。
负调整:
5个D毕特反转;在净负荷前面1个字节移到H3字节中;指针值减1。
.新数据标识NDF指示净负荷中的新数据变化。
正常时:
NDF=0110有新数据时:
NDF=1001,净负荷指针(八),四、支路单元指针TU-12PTR1.位置与结构,V1,VC-12,V2,VC-12,V3,VC-12,V4,VC-12,500s复帧,净负荷指针(九),2.V1、V2、V3字节安排,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,V1,V2,V3,NDF,10毕特指针,负调整字节,AU类别,NDF:
新数据标识SS:
TU类别,SS=10:
TU-12I:
增加毕特D:
减少毕特,净负荷指针(十),3.V1、V2、V3字节功能.净负荷位置指示10毕特指针指示净负荷的第一个字节相对于V2字节的偏移量。
.对净负荷VC-3进行速率调整正调整:
5个I毕特反转;在V3字节后面加1个填充字节;指针值加1。
负调整:
5个D毕特反转;在净负荷前面1个字节移到V3字节中;指针值减1。
.新数据标识NDF指示净负荷中的数据变化。
正常时:
NDF=0110有新数据时:
NDF=1001,通道开销
(一),一、高阶通道开销VC-4/VC-3POH1.位置与结构,VC-4/VC-3,J1,B3,C2,G1,F2,H4,K3,N1,通道开销
(二),2.开销字节功能J1:
通道跟踪字节:
收、发是否正确对接B3:
通道奇偶校验字节(BIP-8)C2:
信号标记字节:
VC-4可能包含1140M;334/45M;632M;G1:
通道状态字节:
远端差错指示REI(误码计数)远端缺陷指示FDIF2:
使用者通道H4:
位置指示字节:
指示TU子帧在复帧中的位置K3:
通道自动保护倒换字节(APS)N1:
网络操作者字节,通道开销(三),二、低阶通道开销VC-12POH1.位置与结构,V5,VC-12,J2,VC-12,N2,VC-12,K4,VC-12,500s复帧,通道开销(四),2.开销字节功能V5:
通道状态与信号标记。
b1b2:
奇偶校验BIP-2b3:
误码检测结果b4:
远端失效指示b5b6b7:
信号标记,映射方式b8:
远端接收失效指示J2:
通道跟踪字节:
收、发是否正确对接N2:
网络操作者字节。
K4:
通道自动保护倒换字节。
同步复用设备
(一),一、特点1.一步复用特性采用字节间插复用与净负荷指针技术;可直接提取/接入低速支路信号(如从2.5G提取2M)。
2.一定的交叉连接能力对线路信号中的支路信号进行交叉连接。
3.强大的OAM能力利用丰富的开销字节,具有对网络、设备的运行、管理与维护能力。
同步复用设备
(二),二、设备性能要求1.误码性能在设计所考虑的工作条件范围内,应无误码运行。
2.同步性能(同步方式).外同步定时设备的工作时钟严格跟踪(锁定)从外部输入的定时基准信号。
同步复用设备(四),定时发生器,外定时基准,东侧STM-N,西侧STM-N,外同步定时方式,同步复用设备(五),.提取定时设备从含有定时基准信息的外来信号中提取定时信号。
A).线路定时:
所有的发送时钟,皆从某一特定的STM-N接收信号中提取定时信号。
定时发生器,西侧STM-N,东侧STM-N,同步复用设备(六),B).通过定时:
STM-N发送时钟,从其同方向终结的STM-N接收信号中提取定时信号。
定时发生器,西侧STM-N,东侧STM-N,同步复用设备(七),C).环路定时:
STM-N发送时钟,从其同侧的STM-N接收信号中提取定时信号。
定时发生器,西侧STM-N,东侧STM-N,同步复用设备(七),.内部定时当外同步定时与提取定时不能正常工作时,设备转入内部定时工作方式。
A).保持模式设备模拟它在24小时以前存储的同步记忆信息来维持设备的同步状态;其精度要求为:
0.37ppm。
B).自由运行模式超过24小时以后,设备内部存储的同步记忆信息已经用完,此时利用其内部的振荡器产生的信号作为同步信号;其精度要求为:
4.6ppm。
同步复用设备(八),2.定时性能抖动与漂移.抖动与漂移含义抖动:
数字信号的特定时刻(如最佳抽样时刻)与理想时刻位置的短时间偏差。
噪声、码间干扰、时钟的不稳定;映射、指针调整等是产生抖动的主要原因。
漂移:
数字信号的特定时刻(如最佳抽样时刻)与理想时刻位置的长时间(10Hz以下)偏差。
温度的变化是产生漂移的主要原因。
0.2UI,同步复用设备(九),.输入抖动与漂移容限A).STM-N光接口输入抖动与漂移容限在STM-N输入信号上使光设备产生1dB光功率代价的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。
B).STM-N电接口输入抖动与漂移容限在STM-N输入信号上使设备刚刚不产生误码的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。
C).PDH接口输入抖动与漂移容限在PDH支路输入信号上使设备刚刚不产生误码的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。
同步复用设备(十),.抖动与漂移的产生在无输入抖动的条件下,设备在其输出端所产生的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。
A).STM-N光接口抖动与漂移的产生在无输入抖动的条件下,用12KHz高通滤波器在设备的光接口输出端测得的抖动根均方值(RMS)。
B).STM-N电接口抖动与漂移的产生在无输入抖动的条件下,用规定滤波器在设备的光接口输出端测得的抖动根均方值。
C).映射抖动与漂移又称因支路信号映射产生的抖动与漂移。
是指在无指针调整的条件下,因进行映射、去映射处理所产生的输出抖动与漂移值。
D).指针调整抖动与漂移因进行指针调整而产生的抖动与漂移值。
E).结合抖动是考虑支路映射与指针调整同时发生时所产生的抖动值。
同步复用设备(十一),同步复用设备(十二),.抖动与漂移传递函数输出STM-N信号的抖动值与加在输入STM-N信号上的抖动值之比,随频率而变化的关系。
目前,该参数仅适用于再生器。
同步复用设备(十三),三、同步复用设备的种类1.终端复用设备TM从PDH/SDH支路信号到SDH线路信号的复用;或反之。
TM,PDH支路信号SDH支路信号,OAM,线路信号,STM-N,同步复用设备(十四),2.分插复用设备ADM在不分接和终结线路信号的条件下,可将任何支路信号接入或解出。
ADM,PDH支路信号SDH支路信号,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,同步复用设备(十五),3.再生设备REG在无须上下电路的局站,对因长距离传输而衰减的SDH线路信号进行整形、定时、数据再生。
REG,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,同步复用设备(十五),四、同步复用设备的系统结构,定时,通信与控制,公务,PDH&SDH支路接口,线路接口,线路接口,交叉矩阵,数字交叉连接设备
(一),一、DXC概念1.定义拥有一个或多个准同步或同步数字端口,并可以对其任意端口的速率信号(和/或子速率信号)和其它端口的速率信号(和/或子速率信号)进行可控透明的连接与再连接。
数字交叉连接设备
(二),2.规范化表示:
DXCx/yx、y为16的数字。
x:
DXC端口的速率最高等级;y:
可进行交叉连接的最低速率等级;1:
VC-12、2M信号;2:
VC-3、34/45M信号;4:
VC-4、140M、155M信号;5:
STM-4(622M)信号;6:
STM-16(2.5G)信号。
数字交叉连接设备(三),二、DXC的基本技术特点1.与常规数字交换机SPC区别.交换对象不同DXC交换对象是宽带信号;SPC的交换对象是窄带信号即64kb/s话音信号。
.状态持续时间不同DXC的状态持续时间是半永久性的,其持续时间最少为几十天;SPC的接续状态是动态的,其持续时间一般仅为几分钟。
数字交叉连接设备(四),.阻塞性设计不同DXC设计是无阻塞的;SPC设计是允许有阻塞的。
.透明度不同DXC的交叉连接是透明的;SPC的交换接续是不透明的。
.控制交叉(交换)的主体不同DXC的交叉连接是由操作系统控制;SPC的交换接续是由用户控制,即按信令进行。
数字交叉连接设备(五),2.交叉连接方式.单向连接被交叉连接的端口只能作为输出。
.双向交叉连接交叉连接的端口既可接入输出信号,也可以接入输入信号。
.广播方式输入的VC信号可以和一个以上的VC信号(可属于不同端口)相连接。
数字交叉连接设备(六),.环回方式输出信号和本端口的输入信号相连接。
.分离接入方式把端口的输入信号就地终结,把某些辅助信号插入进去,然后再利用单向连接功能把它们交叉连接到其它端口。
三、DXC的规范方法与同步复用设备相同。
数字交叉连接设备(七),四、DXC的系统结构,定时,通信与控制,公务,接口板,交叉矩阵,接口板,接口板,接口板,接口板,接口板,数字交叉连接设备(八),五、DXC的应用1.多种网络的网关可作SDH网与PDH网的网关,长途网与中继网的网关,中继网与用户网的网关等。
2.电路调度在多个网络的汇接点,用DXC实现网络之间的业务流动或电路调度。
数字交叉连接设备(九),3.网络的保护与恢复.集中控制法网络的保护与恢复由中心系统控制。
庞大的数据库中存有网络各节点的全部信息(节点的业务流量、交叉状态、空闲路由等);一旦网络的某链路发生故障,中心系统会根据数据库中各节点存放的信息,计算和模拟出多个替代路由;最后选择一条最佳替代路由,并据此发布执行命令让各节点进行相应的操作,建立起新的替代路由。
数字交叉连接设备(十),.分布控制法网络的保护与恢复由各个节点分散控制。
当网络中的某链路发生故障时,故障的源节点会向网络中的所有节点发出要求提供空闲信道的信息,直至故障链路的另一端(终节点)。
各节点都会提供与其相邻节点的空闲信道,直到搜寻出一条从源节点到终节点(故障链路)的最佳替代路由。
最后,各节点执行相应的操作,建立起新的替代路由。
同步光缆系统
(一),一、光纤1.主要特性参数.衰减系数f每公里光纤对光信号的衰减值(dB/km),G.653,G.652,波长nm,1310nm波段,1550nm波段,衰耗,S,C,L,同步光缆系统
(二),.色度色散系数D()单位光源谱宽经1公里光纤传输后所产生的脉冲展宽值(ps/nmkm)。
G.653,G.652,波长nm,C波段色散量G.6521720ps/nm*kmG.65303.5ps/nm*km,S,C,L,同步光缆系统(三),.零色散波长0在某波长0处,光纤的材料色散与波导色散相互抵消,使光纤的总色度色散为零。
.零色散斜率S0在零色散波长处,光纤的色度色散系数随波长变化曲线的斜率。
其值越小,说明光纤的色散系数随波长的变化越缓慢。
.模场直径d是度量光在单模光纤中传输时,基模的场强在空间分布的集中程度(m)。
同步光缆系统(四),2.种类.G.652光纤1310nm性能最佳光纤(色散未移位光纤)。
它有二个波长工作区:
1310nm与1550nm。
在1310nm波长:
色散最小(未移位),小于3.5ps/nmkm;但损耗较大,为0.30.4dB/km。
在1550nm波长:
色散较大,为20ps/nmkm;但损耗很小,为0.150.25dB/km。
同步光缆系统(五),.G.653光纤1550nm性能最佳光纤(色散移位光纤)。
它主要用于1550nm波长工作区。
在1550nm波长,色散较小(色散移位),为3.5ps/nmkm;损耗也很小,为0.150.25dB/km。
但它不能用于WDM方式,因会出现四波混频效应(FWM)。
同步光缆系统(六),.G.654光纤1550nm损耗最小光纤。
它主要用于1550nm波长工作区,其损耗为0.150.19dB/km;主要用于海缆通信。
.G.655光纤它是为克服G.653光纤的FWM效应而设计的新型光纤。
其性能与G.653光纤类似,但既能用于WDM,又能传输TDM方式的10G。
理想情况:
A)、低色散:
210ps/nm.km;B)、色散斜率小于0.05ps/nm2*km,便于色散补偿;C)、大的有效面积,减少非线性效应的影响;,同步光缆系统(七),波长nm,衰耗:
色散:
理想G.655G光纤特性,S,C,L,同步光缆系统(八),3.各类光纤应用状况.G.652光纤在我国占95%以上。
虽称1310nm性能最佳光纤,但绝大部分却用于1550nm,其原因是在1310nm无实用化光放大器。
它可传输2.5G或以2.5G为基群的WDM系统;但传输TDM的10G,面临色散受限的难题(色度色散与PMD)。
.G.653光纤因FWM效应而被冷落。
.G.655光纤因既可传输TDM的10G,又可传以2.5G或10G为基群的WDM系统;所以近年倍受欢迎,但理想的G.655光纤无法实现,因在光纤的有效横截面积与色散斜率方面难以统一。
目前G.655光纤尚无国际统一规范。
大的有效横截面积,会有效地降低非线性效应,但将导致色散斜
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