光传输在接入网中的应用毕业论文.doc
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1、鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 0 学号: 鹤壁职业技术学院电信系 毕业设计(论文)毕业设计(论文) 题 目:光传输在接入网中的应用 专 业:电子信息工程技术(3G 方向) 班 级: 10 级电信 2 班 指导教师: xxxx 职称: 工程师 2013 年 5 月 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 1 摘 要:最近几年,SDH 传输体制在全世界范围内广泛的发展,现在,几乎世界上所有的 数字电信传输网络都将采用 SDH 技术。但在几年前,SDH 还是被集中用于主干网上,在接 入网中应用的较少,其原因是在本地环路上使用 SDH 显得过于昂贵。但如今 SDH 应用在 接入网中的时机已经成熟,点播电
2、视、多媒体业务和其它宽带业务如雨后春笋纷纷出现, 都为 SDH 应用在接入网中提供了广阔的空间。用户的需求正是 SDH 进入接入网的可靠保 证和市场推动力。 由于光通信技术的进步,接入网已由普通模拟用户环路逐步演变成光接入网 OAN,另 一方面,由于 SDH 技术的成熟性和先进性,也使其逐步由长途网到中继网,最后在接入 网上得到广泛应用。在接入网中,为满足组网的灵活性和电路的实时调配,SDH 技术广泛 应用于用户与局端之间,其完善的环保护功能为“最后一公里”提供安全保障。 在接入网中采用 SDH 传输体制,不仅在接入网可以接受的价格水平上引入了 SDH 传 输体制的优越性,如同步复用、标准的光
3、接口和强大的网管能力等,而且有利于整个传 输体制的统一标准,将在整个接入网的长期发展中明显受益。 关键词:环路、复用、光接口、网管能力 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 2 目目 录录 第第 1 1 章章 引言引言5 1.1 课题研究背景 5 1.2 课题研究的意义 5 第第 2 2 章光传输技术概述章光传输技术概述6 2.1 通信系统结构 6 2.2 传输网分层结构 6 2.3 光纤通信发展概述 7 2.4 光网络在通信网中的地位和作用 7 第第 3 3 章章 SDHSDH 光传输光传输9 3.1 SDH 概述 .9 3.2 SDH 帧结构和复用 9 3.2.1SDH 帧结构 .9 3.2.
4、2 复用步骤 .10 3.2.3 一个 E1(2M)信号在 PDH 复用成 SDH 信号举例: 12 3.3 SDH 的组网方式 .15 3.4 SDH 的自愈网保护方式 .17 3.4.1.自愈的概念.17 3.4.2 自愈环的分类 .18 3.4.3 二纤单向通道保护环 .18 3.4.4 二纤单向复用段环 .20 3.5 SDH 的光接口 .22 3.6 定时与同步.22 3.6.1 同步方式 .22 3.6.2 SDH 网络常见的定时方式 24 第第 4 4 章章 接入网接入网25 4.1 接入网的定义 .25 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 3 4.2 接入网的特征 .27 4.3
5、 接入网的结构 .27 4.4 接入网的重要性 .27 4.4.1 业务发展的必然要求.27 4.4.2 降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节.28 4.4.3 优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革28 4.4.4 电信市场竞争的需要 .28 第第 5 5 章章 SDHSDH 光传输在接入网中的应用光传输在接入网中的应用 29 5.1 SDH 中接入网的引入 .29 5.2 接入网中 SDH 的应用之开销 .31 5.3 接入网中 SDH 的应用之速率 .32 5.4 接入网中 SDH 的应用之业务处理 .32 5.5 接入网中 SDH 的应用之组网 .34 5.6 接入网中 SDH
6、 的应用之保护 .35 5.7 接入网中 SDH 的应用之网管 .36 第第 6 6 章章 接入网中的接入网中的 SDHSDH 的发展方向的发展方向37 6.1 接入网中有 SDH 是一个发展趋势 .37 6.2 SDH 应用在接入网中要解决的问题 .37 致谢:致谢:39 参考文献参考文献40 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 4 第第 1 1 章章 引言引言 1.11.1 课题研究背景课题研究背景 SDH(Synchronous Digital Hierarchy 同步数字体系)是一种将复接、线路传输及 交换功能融为一体、并统一网管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
7、同步光网络(SONET)。国际电话电报咨询文员会(CCITT)现(ITU-T)于 1988 年接受了 SONET 概念并重新命名为 SDH,使其成为不仅使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 的网络运行维护,因此当今世界信息领域在技术方面的发展和应用的热点,受到人们的 广泛重视。 接入网是电信网中一个非常重要的部分,它涉及千家万户,是普及电信服务,开拓 新的电信业务的关键,而且其规模非常巨大,投资几乎是电信总投资的 50%。我国电信 界从 1996 年开
8、始的接入网的全面实验加深了人们对接入网建设的紧迫性和重要性的认识, 各省都在结合自己的网络及实际用户的需要,立足现有需求,面向未来发展,探索一条 建设的道路。 1.21.2 课题研究的意义课题研究的意义 随着光纤传输技术的不断进步和成本不断下降,高速可靠的光纤系统正逐步成为满 足目前窄带业务的理想接入方案。无论是传统的 PDH,还是各种新技术,如无源光网络 PON,综合数字环路载波 IDLC 和数字同步体系 SDH 等,在接入网中正以光纤到路边、到 大楼或者光纤到户等形式提供各种综合业务接入。各本地网正陆续引入各种接入网设备, 以及提供一个具有竞争力的、灵活安全、既满足现有业务接入,又方便将来
9、网络升级的 新型接入网。 对设备、系统、网络的功能要求及性能的要求而言,SDH 在接入网与在骨干网中的应 用要求不一样,为了给接入网环境提供一个更经济的传输方案,有必要研究 SDH 在接入 网中的应用内容。 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 5 第第 2 2 章章 光传输技术概述光传输技术概述 2.12.1 通信系统结构通信系统结构 CPN CPN 用户网络用户网络 用户网络用户网络 接入网接入网 接入网接入网交换网交换网 交换网交换网 传输网传输网 (传送网)(传送网) 分配网分配网分配网分配网分支网分支网分支网分支网 核心网核心网 图 21 通信系统结构图 交换设备-网络的节点(node)
10、 传输设备-网络的链路(link) 终端设备-网络的终端 2.22.2 传输网分层结构传输网分层结构 图 22 传输网分层结构示意图 DXC4/4DXC4/4 DXC4/4DXC4/4 DXC4/1 DXC4/1ADM DXC4/1ADM DXC4/1 ADM DXC4/1 ADMADM ADMADM DXC4/1 DXC4/1 ADMADMADMTM ADMADMTMTM STM-16/64 STM-4/16 STM-1/4/16 第1层: 省际干线网 第2层: 省内干线网 第3层: 中继网 第4层: 接入网 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 6 2.32.3 光纤通信发展概述光纤通信发展概
11、述 光纤通信技术是近 40 年来迅速发展起来的新技术,给世界通信技术乃至经济、国防 事业及人民的生活带来了重大的变革,然而社会需求和科学技术的发展有促进了光纤通 信技术的发展。 我国的光纤通信技术的研究始于 70 年代初光纤通信系统的实用化则始于 80 年代初。 综上所述,光纤通信的发展可分为四个阶段: 第一阶段(1880 年-1969 年)光话系统的发明与光通信理论的提出,这时光通信处 于探索初创阶段。 第二阶段(1970 年-1979 年) ,光纤与半导体激光器的研制成功使光纤通信进入了实 用化,1976 年,美国亚特兰大的光纤市话局间中继系统是世界上第一个实用的光纤通信 系统。 第三阶段
12、(1979 年-1989 年) ,光纤技术取得进一步的突破,光纤衰耗率下降到 0.5 dB/km 以下,光纤类型由多模向单模转移,由短波长向长波长转移。数字通信系统的速率 不断提高,光纤连接技术与器件寿命问题都得到解决,光纤传输系统与光缆线路建设逐 渐进入高潮。 第四阶段(1989 年至今)光纤通信系统由 PDH 向 SDH 过渡,光纤通信系统的传输速 率不断提高,1989 年掺铒光纤放大器(EDFA)的问世给光纤通信技术带来巨大变革, EDFA 的应用解决了长途光纤传输信号的放大问题。随着各种新技术、新器件、新工艺的 深入研究,光纤通信技术将进入光发大、光交叉连接和光交换的全光网时代。 尤其
13、是 20 世纪 90 年代以来,通信技术的告诉迅猛发展,移动通信、卫星传输和光 纤通信将通信演变为高速、大容量、数字化和综合的多媒体业务。在国际电信联盟的推 动下,光纤通信的一系列标准纷纷制定,有 PDH、SDH、WDM 等。美国最先提出建立 国家信息高速公路的想法,即国家信息基础建设,后续其他国家陆续制定相关计划,并 一起推动全球的信息技术建设计划。 目前光纤通信逐步向用户方向延伸,众所周知的光纤到路边(FTTC) 、光纤到公寓 (FTTA) 、光纤到大楼(FTTB) ,直到光纤到用户(FTTH) 。 2.42.4 光网络在通信网中的地位和作用光网络在通信网中的地位和作用 光传输的地位相当于
14、“高速公路” 。主要体现在以下几点: 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 7 第一:传输系统是通信网的重要组成部分,是各通信网元间连接的纽带; 第二:系统性能的好坏直接制约着通信网的发展; 第三:提高传输线路上的信号速率,扩宽传输频带,是传输技术发展的不断追 求。 光传输的作用是纽带和桥梁。主要体现在以下几点: 第一:它连接各通信网元,完成各网元间的信息传递; 第二:它是一个承载网,承载各通信网元之间的信息流; 第三:它是一个平台,完成各通信网元之间长/短距离的连接。 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 8 第第 3 3 章章 SDHSDH 光传输光传输 3.13.1 SDHSDH 概述概述 SD
15、H 概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网,是构成 综合业务数字网(ISDN) ,特别是宽带综合业务数字网(B-ISDN)的重要组成部分那么怎 样理解这个概念呢?因为与传统的 PDH 体制不同,按 SDH 组建的网是一个高度统一的、 标准化的、智能化的网络,它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容,在全 程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作,实现灵活的组网与业务调度,实现网络 自愈功能,提高网络资源利用率,由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。 3.23.2 SDHSDH 帧结构和复用帧结构和复用 3.2.1SDH 帧结构 SDH 帧结构是实现数字同
16、步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。图 31 给出 SDH 帧一个 STMN 帧有 9 行,每行由 270N 个字节组成。这样每帧共有 9270N 个字节, 每字节为 8 bit。帧周期为 125 s,即每秒传输 8000 帧,对于 STM-1 而言,传输速率 为 927088000=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。 图 31 帧结构示意图 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 9 SDH 帧大体可分为三个部分: (1) 段开销(SOH)。 段开销是在 SDH 帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节(每 字节含 64 kb/s 的容量),主要用于运行
17、、 维护和管理,如帧定位、误码检测、公务通 信、自动保护倒换以及网管信息传输。对于 STM-1 而言,SOH 共使用 98(第 4 行除外) =72 Byte 相应于 576bit。由于每秒传输 8000 帧,所以 SOH 的容量为 5768000=4.608Mb/s。 根据传输通道连接模型,段开销又细分为再生段开销(SOH)和复接段开销(LOH)。前 者占前 3 行,后者占 59 行。 (2) 信息载荷(Payload)。信息载荷域是 SDH 帧内用于承载各种业务信息的部分。对 于 STM1 而言,Payload 有 9261=2349 Byte, 相应于 234988000=150.336
18、 Mb/s 的 容量。 在 Payload 中包含少量字节用于通道的运行、维护和管理,这些字节称为通道开销 (POH)。 (3) 管理单元指针(AU-PTR)。管理单元指针是一种指示符,主要用于指示 Payload 第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)。对于 STM1 而言,AU-PTR 有 9 个字节(第 4 行),相应于 988000=0.576 Mb/s。采用指针技术是 SDH 的创新,结合虚 容器(VC)的概念,解决了低速信号复接成高速信号时,由于小的频率误差所造成的载荷 相对位置漂移的问题。 3.2.2 复用步骤 各种信号复用映射进 STM-N帧的过程都要经过映射、定
19、位和复用 3 个步骤。 (1)映射 映射是一种在 SDH 网络边界处(例如 SDH/PDH 边界处) ,将支路信号适配进虚容器的 过程。象我们经常使用的将各种速率(140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s)信号先经过码 速调整,分别装入到各自相应的标准容器中,再加上相应的低阶或高阶的通道开销,形 成各自相对应的虚容器的过程。 为了适应各种不同的网络应用情况,有异步、比特同步、字节同步三种映射方法与 浮动 VC 和锁定 TU 两种模式。 (2)定位 定位(Alignmem)是把 VC-n放进 TU-n或 AU-n中,同时将其与帧参考点的偏差也作 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 10
20、 为信息结合进去的过程。通俗讲,定位就是用指针值指示 VC-n的第一个字节在 TU-n或 AU-n帧中的起始位置。 (3)复用 复用(Multiplex)是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶 通道层信号适配进复用段层的过程,即指将多个低速信号复用成一个高速信号。 其方法是采用字节间插的方式将 TU 组织进高阶 VC 或将 AU 组织进 STM-N。复用过程 为同步复用,复用的路数参见图 32。如:1STM-1=1AUG=1AU-4=1VC-4=3TUG- 3=21TUG-2=63TU-12=63VC-12 图 32 G.707 复用映射结构 SDH 基本复用单元有:容器、虚
21、容器、支路单元、支路单元组、管理单元、管理单元 组、 (1)信息容器(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 规定了 5 种标准容器,C-11、C-12、C-2、C-3 和 C-4,每一种容器分别对应于一种标称的输入速率,即 1.544Mbit/s、2.048Mbit/s、6.312Mbit/s、34.368Mbit/s 和 139.264Mbit/s。 (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 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 11 道开销(
22、POH)组成,即 VCn=Cn+VCnPOH (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-nPTR)组成,即 TU-n=低阶 VC-n+TU-nPTR (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。 1TUC-2=3TU-12 1TUG-3=7TUG-2=21TU-12 1VC-4=3TUG-3=63TU-
23、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-nPTR)组成,AU-n=高阶 VC-n+AU-nPTR。 (6)管理单元组(AUG) 管理单元组是由一个或多个在 STM-N 净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组 成。例如:1AUG=1AU-4。 (7)同步传送模块(STM-N) N 个 AUG 信号按字节间插同步复用后再加上 SOH 就构成了 STM-N 信号 (N=4,16,64,) ,即 NAUG+SOH=STM-N。
24、3.2.3 一个 E1(2M)信号在 PDH 复用成 SDH 信号举例: 当前运用的最多的复用方式是 2Mbit/s 信号复用进 STM-N 信号,它也是 PDH 信号复 用进 SDH 信号最复杂的一种复用方式。 鹤壁职业技术学院毕业论文(设计) 12 图 33 映射复用过程 (1)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 C-12 中,为 了便于速率的适配采用了复帧的概念,即将 4 个 C-12 基帧组成一个复帧。C-12 的基帧帧 频是 8000 帧/秒,那么 C-12 复帧的帧频就成了 2000 帧/秒。 (2)从 C12 映射为 VC12 为了在 SD
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