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第一章
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第一章SDH概述P目标了解SDH的产生背景为什么会产生SDH传输体制了解SDH体制的优点和不足建立有关SDH的整体概念为以后更深入的学习打下基础11SDH产生的技术背景为什么会产生SDH传输体制在讲SDH传输体制之前我们首先要搞清楚SDH到底是什么那么SDH是什么呢SDH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象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那么SDH产生的技术背景是什么呢我们知道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前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传输光纤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展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的每一个用户能随时随地便捷地通信目前传统的由PDH传输体制组建的传输网由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加SDH原理第一章SDH概述11了难度由此看出在通信网向大容量标准化发展的今天PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈制约了传输网向更高的速率发展传统的PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面1接口方面1只有地区性的电接口规范不存在世界性标准现有的PDH数字信号序列有三种信号速率等级欧洲系列北美系列和日本系列各种信号系列的电接口速率等级以及信号的帧结构复用方式均不相同这种局面造成了国际互通的困难不适应当前随时随地便捷通信的发展趋势三种信号系列的电接口速率等级如图11所示565MBIT/S139MBIT/S34MBIT/S8MBIT/S2MBIT/S16GBIT/S400MBIT/S100MBIT/S63MBIT/S15MBIT/S274MBIT/S45MBIT/S63MBIT/S44444444673欧洲系列日本系列北美系列532MBIT/S图11电接口速率等级图2没有世界性标准的光接口规范为了完成设备对光路上的传输性能进行监控各厂家各自采用自行开发的线路码型典型的例子是MBNB码其中MB为信息码NB是冗余码冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能由于冗余码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号速率不仅增加了发光器的光功率代价而且由于各厂家在进行线路编码时为完成不同的线路监控功能在信息码后加上不同的冗余码导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样致使不同厂家的SDH原理第一章SDH概述12设备无法实现横向兼容这样在同一传输路线两端必须采用同一厂家的设备给组网管理及网络互通带来困难2复用方式现在的PDH体制中只有15MBIT/S和2MBIT/S速率的信号包括日本系列63MBIT/S速率的信号是同步的其他速率的信号都是异步的需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异由于PDH采用异步复用方式那么就导致当低速信号复用到高速信号时其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在正如你在一堆人中寻找一个没见过的人时若这一堆人排成整齐的队列那么你只要知道所要找的人站在这堆人中的第几排和第几列就可以将他找了出来若这一堆人杂乱无章的站在一起若要找到你想找的人就只能一个一个的按照片去寻找了既然PDH采用异步复用方式那么从PDH的高速信号中就不能直接的分/插出低速信号例如不能从140MBIT/S的信号中直接分/插出2MBIT/S的信号这就会引起两个问题1从高速信号中分/插出低速信事情要一级一级的进行例如从140MBIT/S的信号中分/插出2MBIT/S低速信号要经过如下过程如图12所示2MBIT/S解解解复复复用用用复复复用用用140MBIT/S34MBIT/S8MBIT/S8MBIT/S34MBIT/S140MBIT/S图12从140MBIT/S信号分/插出2MBIT/S信号示意图从图中看出在将140MBIT/S信号分/插出2MBIT/S信号过程中使用了大量的背靠背设备通过三级解复用设备从140MBIT/S的信号中分出2MBIT/S低速信号再通过三级复用设备将2MBIT/S的低速信号复用到140MBIT/S信号中一个140MBIT/S信号可复用进64个2MBIT/S信号若在此处仅仅从140MBIT/S信号中上下一个2MBIT/S的信号也需要全套的三级复用和解复用设备这样不仅增加了设备的体积成本功耗还增加了设备的复杂性降低了设备的可靠性SDH原理第一章SDH概述132由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大使传输性能劣化在大容量传输时此种缺点是不能容忍的这也就是为什么PDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因3运行维护方面PDH信号的帧结构里用于运行维护工作OAM的开销字节不多这也就是为什么在设备进行光路上的线路编码时要通过增加冗余编码来完成线路性能监控功能由于PDH信号运行维护工作的开销字节少这对完成传输网的分层管理性能监控业务的实时调度传输带宽的控制告警的分析定位是很不利的4没有统一的网管接口由于没有统一的网管接口这就使你买一套某厂家的设备就需买一套该厂家的网管系统容易形成网络的七国八制的局面不利于形成统一的电信管理网由于以上这种种缺陷使PDH传输体制越来越不适应传输网的发展于是美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步网络SONET体制CCITT于1988年接受了SONET概念并重命名为同步数字体系SDH使其成为不仅适用于光纤传输也适用于微波和卫星传输的通用技术体制本课程主要讲述SDH体制在光纤传输网上的应用想一想你也许在资料中看过SDH信号能直接从高速信号中下低速信号例如直接从622MBIT/S信号中下2M信号为什么这种特性跟SDH所特有的同步复用方式有关既然是同步复用方式那么低速信号在高速信号帧中的位置是可预见于是从高速信号中直接下低速信号就变成了一件很容易的事了12与PDH相比SDH有哪些优势既然SDH传输体制是PDH传输体制进化而来的因此它具有PDH体制所无可比拟的优点它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革SDH原理第一章SDH概述14首先我们先谈一谈SDH的基本概念SDH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BISDN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下面我们就SDH所具有的优势可以算是SDH的特点吧从几个方面进一步说明注意与PDH体制相对比1接口方面1电接口方面接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键SDH体制对网络节点接口NNI作了统一的规范规范的内容有数字信号速率等级帧结构复接方法线路接口监控管理等于是这就使SDH设备容易实现多厂家互连也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备体现了横向兼容性SDH体制有一套标准的信息结构等级即有一套标准的速率等级基本的信号传输结构等级是同步传输模块STM1相应的速率是155MBIT/S高等级的数字信号系列例如622MBIT/SSTM425GBIT/SSTM16等可通过将低速率等级的信息模块例如STM1通过字节间插同步复接而成复接的个数是4的倍数例如STM44STM1STM164STM4技术细节什么是字节间插复用方式呢我们以一个例子来说明有三个信号帧结构各为每帧3个字节若将这三AA1A2A3B1B2B3C1C2C3BCSDH原理第一章SDH概述15个信号通过字节间插复用方式复用成信号D那D就应该是这样一种帧结构帧中有9个字节且这9个字节的排放次序如下图A1B1B2C1C2C3B3DA2A3那么这样的复用方式就是字节间插复用方式你明白了吗2光接口方面线路接口这里指光口采用世界性统一标准规范SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码不再进行冗余码的插入想想看为什么会这样扰码的标准是世界统一的这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连扰码的目的是抑制线路码中的长连0和长连1便于从线路信号中提取时钟信号由于线路信号仅通过扰码所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致这样就不会增加发端激光器的光功率代价2复用方式由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的有规律性的也就是说是可预见的这样就能从高速SDH信号例如25GBIT/SSTM16中直接分/插出低速SDH信号例如155MBIT/SSTM1这样就简化了信号的复接和分接使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统另外由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构可将PDH低速支路信号例如2MBIT/S复用进SDH信号的帧中去STMN这样使低速支路信号在STMN帧中的位置也是可预见的于是可以从STMN信号中直接分/插出低速支路信号注意此处不同于前面所说的从高速SDH信号中直接分插出低速SDH信号此处是指从SDH信号中直接分/插出低速支路信号例如2MBIT/S34MBIT/S与140MBIT/S等低速信号于是节省了大量的复接/分接设备背靠背设备增加了可靠性减少了信号损伤设备成本功耗复杂性等使业务的上下更加简便SDH原理第一章SDH概述16SDH的这种复用方式使数字交叉连接DXC功能更易于实现使网络具有了很强的自愈功能便于用户按需动态组网实时灵活的业务调配技术细节什么是网络自愈功能网络自愈是指当业务信道损坏导致业务中断时网络会自动将业务切换到备用业务信道使业务能在较短的时间ITUT规定为50MS以内得以恢复正常传输注意这里仅是指业务得以恢复而发生故障的设备和发生故障的信道则还是要人去修复那么为达到网络自愈功能除了设备具有DXC功能完成将业务从主用信道切换到备用信道外还需要有冗余的信道备用信道冗余设备备用设备以下是一个具有自愈功能传输网的简单例子A主主备备主信道备信道B备信道主信道3运行维护方面SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护OAM功能的开销字节使网络的监控功能大大加强也就是说维护的自动化程度大大加强PDH的信号中开销字节不多以致于在对线路进行性能监控时还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成以PCM30/32信号为例其帧结构中仅有TS0时隙和TS16时隙中的比特是用于OAM功能SDH原理第一章SDH概述17SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20大大加强了OAM功能这样就使系统的维护费用大大降低而在通信设备的综合成本中维护费用占相当大的一部分于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低据估算仅为PDH系统的6584兼容性SDH有很强的兼容性这也就意味着当组建SDH传输网时原有的PDH传输网不会作废两种传输网可以共同存在也就是说可以用SDH网传送PDH业务另外异步转移模式的信号ATMFDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输那么SDH传输网是怎样实现这种兼容性的呢SDH网中用SDH信号的基本传输模块STM1可以容纳PDH的三个数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列ATMFDDIDQDB等从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性确保了PDH网向SDH网和SDH向ATM的顺利过渡SDH是怎样容纳各种体制的信号呢很简单SDH把各种体制的低速信号在网络边界处例如SDH/PDH起点复用进STM1信号的帧结构中在网络边界处终点再将它们拆分出来即可这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号了B诀窍在SDH网中SDH的信号实际上起着运货车的功能它将各种不同体制的信号本课程主要是指PDH信号象货物一样打成不同大小的速率级别包然后装入货车装入STMN帧中在SDH的主干道上光纤上传输在收端从货车上卸下打成货包的货物其它体制的信号然后拆包封恢复出原来体制的信号这也就形象地说明了不同体制的低速信号复用进SDH信号STMN在SDH网上传输和最后拆分出原体制信号的全过程SDH原理第一章SDH概述1813SDH的缺陷所在凡事有利就有弊SDH的这些优点是以牺牲其他方面为代价的1频带利用率低我们知道有效性和可靠性是一对矛盾增加了有效性必将降低可靠性增加可靠性也会相应的使有效性降低例如收音机的选择性增加可选的电台就增多这样就提高了选择性但是由于这时通频带相应的会变窄必然会使音质下降也就是可靠性下降相应的SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了运行维护的自动化程度高这是由于在SDH的信号STMN帧中加入了大量的用于OAM功能的开销字节这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下PDH信号所占用的频带传输速率要比SDH信号所占用的频带传输速率窄即PDH信号所用的速率低例如SDH的STM1信号可复用进63个2MBIT/S或3个34MBIT/S相当于482MBIT/S或1个140MBIT/S相当于642MBIT/S的PDH信号只有当PDH信号是以140MBIT/S的信号复用进STM1信号的帧时STM1信号才能容纳642MBIT/S的信息量但此时它的信号速率是155MBIT/S速率要高于PDH同样信息容量的E4信号140MBIT/S也就是说STM1所占用的传输频带要大于PDHE4信号的传输频带二者的信息容量是一样的2指针调整机理复杂SDH体制可从高速信号例如STM1中直接下低速信号例如2MBIT/S省去了多级复用/解复用过程而这种功能的实现是通过指针机理来完成的指针的作用就是时刻指示低速信号的位置以便在拆包时能正确地拆分出所需的低速信号保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能的实现可以说指针是SDH的一大特色但是指针功能的实现增加了系统的复杂性最重要的是使系统产生SDH的一种特有抖动由指针调整引起的结合抖动这种抖动多发于网络边界处SDH/PDH其频率低幅度大会导致低速信号在拆出后性能劣化这种抖动的滤除会相当困难SDH原理第一章SDH概述193软件的大量使用对系统安全性的影响SDH的一大特点是OAM的自动化程度高这也意味软件在系统中占用相当大的比重这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害特别是在计算机病毒无处不在的今天另外在网络层上人为的错误操作软件故障对系统的影响也是致命的这样系统的安全性就成了很重要的一个方面SDH体制是一种新生事物尽管还有这样那样的缺陷但它已在传输网的发展中显露出了强大的生命力传输网从PDH过渡到SDH已是一个必然的趋势想一想在这一节你学到了些什么1SDH究意是什么2为什么会出现SDH的传输体制3与PDH相对比SDH有什么优势4SDH的局限性是什么是否已建立了SDH的整体概念SDH原理第一章SDH概述110小结本节主要讲述了SDH体制产生的技术背景SDH的特点主要是建立SDH的整体概念习题1为什么SDH体制适合大容量传输的情况SDH原理第一章SDH概述111
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