XX市SDH传输网规划(优化)设计

XX大学网络教育学院

毕业设计

论文题目：XX市SDH传输网规划设计

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目录

一、同步数字体系(SDH)的基本原理 (3)

1、SDH的基本概念 (3)

2、SDH的帧结构 (5)

3、SDH的复用映射结构 (7)

4、SDH的传输网及网络单元 (8)

二、XX市SDH传输网络现状 (9)

1、网络结构，交换局数量及位置，传输设备类型及容量 (9)

2、存在的问题及扩大SDH网的必要性 (10)

三、XX市SDH传输网络结构设计方案 (11)

1、网络拓扑结构的设计 (11)

2、设备选型 (11)

3、局间中继电路分配 (11)

4、局间中继距离的计算 (12)

四、SDH网络保护方式的设计 (14)

1、SDH网络保护的基本原理 (14)

2、XX市SDH网网络保护方式的选择 (18)

五、SDH网同步的设计 (18)

1、网同步的基本概念 (18)

2、XX市SDH网同步的设计...................... ... (20)

六、方案论证、评估 (20)

一、同步数字体系(SDH)的基本原理

1、SDH的基本概念

（1）什么是SDH传输网

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、并由统一网管系统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同步光网络（SONET）。国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适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

靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。

（2）SDH传输网的特点

SDH技术同传统的PDH技术相比，有下面几个明显的优点：a:统一的比特率：

在PDH中，世界上存在着欧洲、北美及日本三种体系的速率等级。而SDH中实现了统一的比特率。此外还规定了统一的光接口标准，因此为不同厂家设备间互联提供了可能。

b:极强的网管能力：

在SDH帧结构中规定了丰富的网管字节，可提供满足各种要求的能力。

c:自愈保护环：

在SDH设备还可组成带有自愈保护能力的环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止的情况。

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,SDH技术也有一下的缺点

a: 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。

b:指针调整机理复杂

SDH体制可从高速信号（例如STM-1）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。

c: 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，这也意味着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体制是一种在发展中不断成熟的体制，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是一个不争的事实。

2、SDH的帧结构

SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。图给出SDH帧一个STMN帧有9行，每行由270×N个字节组成。这样每帧共有9×270×N个字节，每字节为8 bit。帧周期为125 μs，即每秒传输8000帧。对于STM1 而言，传输速率为9

×270×8×8000=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。如图1.1标示了SDH的帧结构：

图1.1

S DH帧大体可分为三个部分：

（1）信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N 传送的各种用户信息码块的地方。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（低阶通道）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传送所必须附加的网络运行、管理和维护的字节。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，而通道开销

（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还有一些其他管理功能。

（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，AU-PTR起什么作用呢？我们讲过SDH能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号（例如2Mbit/s），为什么会这样呢？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，以便接收端能根据这个位置指示符的值（指针值）准确分离信息净负荷。其实指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针），TU-PTR的作用类似于AU-PTR，只不过所指示的信息负荷更小一些而已。各种信号装入SDH帧结构的净负荷区需经过三个步骤：映射、定位、复用。

3、SDH的复用映射结构

（1）SDH复用的特点:PDH的复用为逐级复用，称为线路复用。需使用大量的硬件配置，灵活性差。而SDH系统则是低阶通道层信号适配进高阶通道层，高阶通道层信号适配进复用段层。SDH采用同步复用、映射、指针处理的新概念，增加了数据处理的灵活性。SDH 可以将目前PDH绝大多数的标准速率装入SDH帧结构内的信息净负荷区，也可是

ATM 信源或其他新业务信号。

（2）SDH 的一般复用映射结构：SDH 的一般复用结构如图1.2所示，它是由一些基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构，各种业务信号复用进STM —N 帧的过程都要经历映射，定位和复用三个步骤。

图1.2

（3）映射结构的分类：

SDH 主要分为异步，比特同步和字节同步三种方法。

a ：异步映射：是一种对映射信号结构无任何限制（信号有无帧结构均可），也无需其与网同步，仅使用正码速调整或正/零/负码速调整将信号适配装入VC 的映射方法。

b: 比特同步映射是一种对映射信号结构无任何限制，但要求其与网同步，从而无需码速调整即可使信号适配装入VC 的映射方法。 c ：字节同步映射：是一种要求映射信号具有块状帧结构，并与网同步，无需任何速率调整可使信号适配装入VC 内规定位置的映射方法。

×1×N

4、SDH的传输网及网络单元

（1）SDH传输网的基本网络结构

SDH网主要由终端复用器TM、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。图1.3标示出SDH传输网各基本网元的拓扑结构，SDH终端的主要功能是复接/分接和提供业务适配，例如将多路E1信号复接成STM1信号及完成其逆过程，或者实现与非SDH网络业务的适配。ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：一部分直接转发，另一部分卸下给本地用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。

图1.3

（2）SDH网络的基本拓扑结构：

在SDH网络中，通常采用链形，星形，树形，环形和网孔形等结构，如图1.4所示。

图1.4

二、XX市SDH传输网络现状

1、网络结构，交换局数量及位置，传输设备类型及容量

XX市SDH传输网络结构如图2.1所示，共有综合楼，二枢纽，残联，热源厂，新程控楼，报社等六个汇聚交换机房，汇聚机房采用华为OSN3500设备，容量为10G，接入层机房采用华为Metro1000设备，容量为155M。

图2.1

2、存在的问题及扩大SDH网的必要性

主要存在问题如下：（a）网络成环率不足，多数组网结构为链形结构，一旦发生光缆阻断，极易导致传输中断，基站退服，存在严重的网络安全隐患。（b）部分链路网元过多或业务承载较多，原有的

155M容量不足以支撑全网业务，制约了部分网元的接入及新业务的开通。因此对于

XX市SDH传输网的规划改造势在必行。

三、XX市SDH传输网络结构设计方案

1、网络拓扑结构的设计：

网络拓扑结构主要采用环形拓扑，部分接入网元采用链形结构。拟在原有网络结构的基础上新敷设新程控楼—锡温宾馆和石灰厂—残联两段光缆线路，如图3.1所示。同时对原有的电路利用率较大的155M环路或链路进行扩容，升级为622M。

图3.1

同时将无委会机房升级为汇聚机房，新增华为OSN3500设备，同时新敷设无委会—二枢纽汇聚光缆一条，实现汇聚机房成环优化，具体如图3.2所示。

图3.2

再敷设奶牛场—电力宾馆接入层光缆一条，实现两条链路的成环改造。

2、设备选型

通过综合考虑XX市原有网络结构，选用设备如下：

（1）汇聚层：选用华为技术公司生产的型号为OSN3500的设备，该设备是适用于城域网传输的STM-16/64兼容下一代多业务、智能化光传输设备（NG SDH），是满足当今以及未来城域网需求的主流设备。该设备除了能够支持SDH设备传输的各种业务外，还强大的数据业务处理能力。

选用本设备除了满足传输方面的需求外，还能为锡盟移动下一步大力发展的数据业务提供有力支撑。

（2）接入层：选择华为技术公司生产的型号为155/622H(Metro1000)设备。该设备是STM-1/STM-4兼容的多业务传输设备，提供STM-1/STM-4光同步传输功能，线路速率可以从STM-1在线升级到STM-4。OptiX 155/622H（（（（Metro 1000））））提供丰富的业务接口和比较大的交叉能力，同时该设备即可以通过SDH接口与华为公司的OptiX OSN 2000、OptiX 10G(Metro5000)、OptiX OSN 9500、OptiX OSN 7500、OptiX OSN 3500、OptiX OSN 2500、OptiX OSN 1500、OptiX Metro 500和OptiX Metro 100等设备组成传输网；也可以通过PDH 接口、以太网接口与接入网设备、GSM移动蜂窝基站、ETS无线接入基站、交换机、路由器等设备配合组成通信网。选用本设备是为了能进行灵活快捷的组网，为各种类型业务提供方便接入。

3、局间中继电路的分配：

首先计算发生业务是所需的局间中继电路数，主要包括以下几步：（1）求某局到汇接局的平均话务量:

每户平均话务量（Erl/户）*用户数量

（2）求中继电路条数：

查厄朗表（呼损率不大于1%）得到中继电路条数，或根据下式计算得出中继电路条数：

某局到汇接局的平均话务量（Erl）/0.7（Erl/条）

（3）计算业务所需的2Mbit/s电路数：

所需的2Mbit/s 电路数为：中继电路条数/30

综合以上数据得出，各节点所用的2Mbit/s 电路数为： 综合楼 二枢纽 残联 热源厂 新城控楼 报社 55

50 41 30 35 40

4、局间中继距离的计算：

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；工作在1550nm 窗口，一般受色散和衰减两种限制。但不管工作那种波长，衰减和色散都要核算。通常的方法是，先计算衰减，再核算色散值是否符合要求。我们采用最坏值法进行衰减的计算，公式如下：

j f C

P c e R s M P M P P L ααα+-----=2max （a ）

或

C j f P

c e R s M P M P P L ++----=ααα2max (b)

式中：Ps --发送机在S 点最小平均发送光功率（dBm ）；

PR --接收机在R 点最差灵敏度（BER=10-10时）(dBm)； Me --设备富余度，一般取3dB ，在光接口参数中已考虑； PP --最大光通道代价(dB)；

c --光纤连接器损耗，通常一个中继段两端各1个连接器，损耗取 0.5dB/个；

f --光纤衰减，干线用G.652 型光纤可分一，二两级，光纤