25Gbps光传输SDH网络设计毕业设计.docx

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25Gbps光传输SDH网络设计毕业设计

毕业设计（论文）任务书

题目名称

2.5Gbps光传输SDH网络设计

设计（论文）的主要内容和要求

一．目前光传输网络SDH技术的现状及发展趋势。

二．SDH技术分析。

三．SDH传输网设计方案。

四．利用中兴通讯SDH光网络设备和E300网管软件设计实现2.5Gbps光传输SDH网络。

五．在毕业设计过程按照正常计划进度进行，按指导老师要求定期汇报毕业设计的进度。

六．保留设计图表、文档、软件等资料。

七．积极认真完成毕业设计，按要求在预定日期前以标准格式文档向指导老师提交毕业论文。

推荐参考文献

[1]李履信，沈建华．光纤通信系统[M]．北京：

机械工业出版社，2007．

[2]杨世平，张引发，邓大鹏，何渊．SDH光同步数字传输设备与工程应用[M]．北京：

人民邮电出版社，2001．

[3]徐晓静．ZXMPS380（V1.10）基于SDH的多业务节点设备技术手册[M]．深圳：

中兴通讯股份有限公司，2006．

[4]YD/T1266-2003．SDH环网保护倒换测试方法[S]．中国：

行业标准-邮电通信（CSIC-YD），2003．

[5]刘磊．SDH传输网建设设计[D]．山东：

山东大学，2009．

[6]于代印．城域光传输网的设计与实现[D]．山东：

山东大学，2011．

[7]蓝宇冰．论SDH的基本原理及传输网设计[J]．广东科技，2008，（04）．

[8]李昕．SDH技术及本地传输网组网设计[J]．科学之友，2011，（20）．

[9]定晓东．ZXMPS380&S390基于SDH的多业务节点设备客户培训教材[M]．深圳：

中兴通讯股份有限公司，2005．

[10]HuubVanHelvoort．NextGenerationSdh/sonet:

EvolutionOrRevolution?

[M]．Chichester：

JohnWiley&Sons，2005．

[11]KennethC．Budka，RichardJ．EngineeringLargeSONET／SDHManagementNetworks[J]．BellLabsTechnicalJournal．October-Deeemberl999．

[12]唐宗丽，许薇，李兴明．SDH传输网络的规划与优化技术[J].现代传输，2006，（6）．

[13]许国亮，陆兴旺．本地SDH/MSTP传输网优化建议[J]．通信技术，2011，（08）．

[14]KeiKarato，ShunYamamoto，TomoyoshiKataoka，YukihideYana，YuzoFujita．AStudyonSDH/OTNIntegratedNetworkManagementMethod[J/OL]．

[15]黄兵．下一代SDH的现状及发展趋势[J]．西部探矿工程，2004（7）．

[16]许再良．传统传输网向ASON的演进．[J]．电信工程技术与标准化．2008，21（3）．

预期目标和成果形式

1）完成设计图表、文档、软件等资料。

2）在实验室设备上仿真演示。

3）完成一篇8000～10000字的毕业论文。

起止时间

2011年9月20日至2012年4月30日

指导单位

电子信息学院

指导教师

2011年9月25日

审核意见

审核签名

2011年9月30日

毕业设计（论文）成绩评定表

设计（撰写）过程

评语：

指导教师：

年月日

成绩

论文评阅

评语：

评阅教师：

年月日

成绩

论文答辩

评语：

答辩组长：

年月日

成绩

总分

审核人：

年月日

2.5Gbps光传输SDH网络设计

摘要

作为新一代的理想传输系统，SDH具有路由自动选择能力、能方便的上下电路，电路、强大的自愈能力和维护、控制、管理功能，有统一规范的标准，适合传输高速率业务的优势，可以更好地适应快速发展的通信网络的需求。

到目前为止，SDH的应用与发展是前所未有的。

开始广泛应用在接入网、中继网、干线网、长途网中，而在光纤通信、微波通信、卫星通信这几方面也正在积极的开展探究和应用。

本文首先介绍了论文的研究背景，接着对SDH技术进行了分析，主要介绍了SDH信号的帧结构和复用原理，SDH网络结构和网络保护机理，讨论了SDH传输网组网中需要考虑的问题，并设计传输速率为2.5Gbps的本地SDH传输网。

该网络拓扑结构选择环形，自愈保护方式为二纤双向复用段保护，选择中兴ZXMPS380&S390为网络站点的主要设备，详细介绍了实现的流程和实际操作步骤并作总结。

关键词：

SDH技术；SDH传输网；ZXMPS380；传输网组网

ADesignof2.5GbpsSDHOpticalTransmissionNetwork

Abstract

Asanewgenerationofidealtransmissionsystem,SDHhastheauto-selectcapabilitiesinroutesandthepowerfulself-recovery,anditsupstreamanddownstreamcircuitsarebotheasy.Besidestheuniformstandards,themaintenance,controlandmanagementfunctionsofSDHarealsostrong.SDHiscapabletotransmithighrateservicesandwelladaptedtotheneedsofrapiddevelopmentofcommunicationnetwork.Nowadays,thedevelopmentandapplicationofSDHhasbeenunprecedented.Ithasbeenwidelyusedinthetrunknetwork,long-distancenetwork,relaynetworkandaccessnetwork,andalsoactivelyengagedintheresearchandapplicationinopticalfibercommunications,microwavecommunications,satellitecommunications.

Thepresentpaperfirstlyintroduceditsresearchbackground，andthencarriedontheanalysistotheSDHtechnology,mainlyintroducedtheprincipleoftheSDHframestructureandmultiplexingofsignals,theSDHnetworkarchitectureandthenetworkprotectionmechanism.Thendiscusstheissuestobeconsideredintransmissionnetworkanddesigna2.5Gbpslocaltransmissionnetwork.UsetheZXMPS380tobuildaringnetworkwithBi-directional2-FiberMS-SPself-healingprotection,detailedthedescriptionstheimplementationprocessandstepsandmakethesummary.

Keywords:

SDHTechnology;SDHTransportNetwork;ZXMPS380;Networking

1绪论

1.1本文的研究背景

我们都知道，如今的社会已经是信息社会，高速发展的信息社会需要更加广泛的电讯服务，同时，在通信网络中传输的交换、处理也在不断增加信息量，无论是从数据传输的用户数量还是从单个用户需要的带宽来讲，都在飞速增长着，特别是后者，它的增长将直接需要系统的带宽以数量级形式增长。

因此如何提高通信系统的性能，增加系统带宽，以满足不断增长的业务需求成为大家关心的焦点。

这就需要一个以数字化、综合化、智能化、个性化的方向发展的现代通信网络。

作为通信网至关重要的部分，传输系统的优差直接制约着通信网络的发展。

全世界都在发展信息高速公路，最重点的一步就是建立大容量的光纤网络，以便加大传输速率，并且扩宽传输带宽，就像建立一条能扩容能容纳大车流的高速公路，此外，还需要传输网络拥有世界性的接口标准，每个用户可以更方便的实现全球通信。

SDH（SynchronousDigitalHierarchy，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，最先是在1985年由美国国家标准协会（ANSI）提出的，当时命名为同步光网络（SONET：

SynchronousOpticalNetwork），1986年，IUT-T的前身——CCITT以SONET为基础制定了SDH同步数字体系标准。

它的出现和发展并不是偶然的，是针对已有的准同步系统（PDH）的缺点，并考虑了对现有网络投资的保护而提出的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[1]。

1.1.1PDH技术的缺点

（1）SDH从90年代开始得到了大规模的应用，在此之前，电信传输网是基于点对点传输的准同步数字体系（PDH：

PlesiochronousDigitalHierarchy）。

最主要的PDH技术就是PCM系统，它的应用相当广泛，但随着电信业务要求的提高，开始暴露出了一些固有缺点。

（2）不存在世界性标准。

有欧美系列、北美系列和日本系列三种信号速率等级，如表1-1所示（以PCM数字信号速率为例）。

表1-1PCM数字信号速率

基群

二次群

三次群

四次群

北美

1.544Mbit/s

6.312Mbit/s

44.736Mbit/s

274.176Mbit/s

日本

1.544Mbit/s

6.312Mbit/s

32.064Mbit/s

97.728Mbit/s

欧洲、中国

2.048Mbit/s

8.448Mbit/s

34.368Mbit/s

139.264Mbit/s

（3）此外在帧结构、开销比特、同步要求方面也存在着诸多不同，造成国际互通的困难局面。

（4）没有世界性标准的光接口规范，导致不同厂家之间的设备不能相互兼容，因此，在同一传输路线两端的设备必须使用同一个厂家的，在组网、管理及网络互通方相对比较困难。

（5）低次群/高次群之间的复接过程复杂：

一般只有部分低速率等级的信号是采用同步复用的；其它高速率等级的信号由于同步调整代价较大，多采用异步复用，即加入额外的开销比特使支路低速信号跟高速信号同步。

这样，从高速信号中提取低速信号就十分复杂，唯一的办法就是将整个高速信号一步步的解复用到所需要的低速支路信号等级，交换支路信号后，再重新复用到高速信号，既缺乏灵活性、又增加了设备的成本。

（6）开销比特小，不能够提供足够的运行、管理和维护（OAM：

Operation,AdministrationandMaintenance）能力。

（7）网络基于点对点结构，设备利用率低。

建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使得数字传输设备的利用率较低。

（8）这些缺点的产生，并非开发不到位，而是因为PDH自身的“先天不足”，这些缺点制约了电信网向“网络化、智能化、综合化”的发展，而急需一个更为先进的体制来取而代之。

1.1.2SDH技术的特点

为了解决PDH体制的弊病，SDH应运而生，SDH传送网主要有下列特点[1]：

（1）使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字体系在STM－1等级上获得统一。

各个国家之间在进行数字信号通信时，无需转换为另一标准，是第一个世界性统一标准的数字传输体系。

（2）同步复用，复用映射结构灵活。

不同码流根据不同等级有规律地排列在帧结构净负荷中，而净负荷跟网络之间是同步的，因此，只需用软件，就可使低速支路信号一次直接高速信号分插出来，这并不影响其他支路信号，还不再需要对所有高速多路复用信号分用，简化了网络结构，上下业务也方便，DXC还得到极大地简化了。

通过同步分插能力还能构建自愈环网，大大提高网络的可靠性与安全性。

还有，减少背对背接口业务能改进业务的透明性，方便端到端的业务管理，使网络更容易适应并加快引进新的贷款业务。

（3）丰富的开销比特。

极大地提高了网络的OAM能力，而且DXC和ADM等那类网元的高度智能化，可以通过嵌入式的控制通路把一部分网络管理功能分配给网元，这种分布式的管理能促进发展新特性和功能。

（4）因为把标准光接口集成到各种网元，所以减少了原本需要的分开传输和复用，从而简化硬件，纾缓挤塞路由。

另外，因为有了标准的光接口和通信协议，光接口就成为了开放型接口，实现在基本光缆段上横向兼容，适应多厂家环境要求，从而降低联网成本。

（5）具有信息净负荷的透明性。

该网络可以传输多种净负荷及其混合体，无论它们的信息结构是怎样的。

净负荷和SDH网络接口只存在边界上，净负荷一旦装入虚容器，需要处理的就只是虚容器了，这样光路实体数量就能减少了，从而网络管理更容易。

（6）具有定时透明性。

通过SDH网元连接到高精度参考时钟，可以减少调整频率和提高网络性能。

另外SDH的指针调整技术，使净负荷能在不同的“同步岛”间传输而不会影响业务质量。

也就是说，SDH网络的定时透明性可以确保即使它在伪同步状态下也能正常工作，也能够承受定时基准丢失。

（7）用一个光接口代替了大量电接口。

可以不由常规的SDH同步系统的背靠背电接口传输业务，而是直接直接经由光纤接口通过中间节点，消除很多单元相关的电路和跳线光缆，这样，网络的可用性和误码率性就能得到改进。

同时，因为减少了电接口的数量、设备种数，简化了操作任务，从而减少了20％～30％的运营成本。

（8）与现有网络能完美兼容，现有PDH的各种速率依旧可发挥作用。

（9）能接入各种新业务，从而具备完全的向后、向前的兼容性。

总之，SDH网有着最核心的三个特点，即同步复用、标准光接口和强大的网管能力，其明显的优越性已成为传输网发展的主流。

1.1.3SDH技术的应用

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，使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。

在干线网和长途网、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。

1.2本文的研究内容

鉴于SDH网络的优点，本次研究是2.5Gbps光传输SDH网络，假设某光传输工程需要在A、B、C、D四个站点采用2.5GbpsSDH光传输设备通信，站点A与B之间有2个34M业务，站点A与C之间有2个2M业务，站点B与D之间有1个34M和2个2M业务，详细阐述设计实现过程。

1.2.1设备和网管选择

中兴通讯基于SDH的多业务节点设备产品可以满足从核心层、汇聚层到接入层的所有应用，为用户提供了面向未来的城域网整体解决方案。

其中ZXMPS380/S390的传输容量很大，可广泛运用于骨干网和本地网。

而ZXMPS380最高传输速率为2488.320Mbit/s，根据题目要求我们选定了它作为实现设备。

由于网络由ZXMPS380设备组成，所以网管采用ZXONME300。

1.2.2组网方式的确定

由于环形网具有良好的自愈能力，加上只有4个点，刚好可以使用环形网，所以构建为环网。

保护方式采用二纤双向复用段保护。

时钟源类型应根据用户要求进行选择，包括外时钟、抽线路时钟和内时钟。

网头网元是指配置为时钟源的网元，网络的同步时钟则从该网元获得。

为便于设备的日常维护，通常将网头网元和接入网元设为同一网元。

在本课题中，将网元A设定为网头网元，时钟源类型为外时钟。

依据以上的组网分析结果绘出系统组网图，如图1-1所示。

图1-12.5Gbps传输网系统组网图

1.3论文的结构

本论文在第一章的绪论中主要介绍了论文的研究背景、PDH的缺点和SDH的特点、SDH的应用；第二章对SDH技术进行了分析，主要介绍了SDH信号的帧结构、SDH网络结构和网络保护机理、传输网的建设方案分析；第三章详细介绍了中兴ZXMPS380系统；第四章则是对该SDH传输系统网管系统实现步骤的详细记录；在最后一章的结论中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、二章为原理性论述，第三、四、五章是本论文研究工作的主要体现。

2

SDH技术分析

2.1SDH的帧结构和复用

SDH中的帧结构以同步传输模块（STM，Synchronoustransportmodule）的形式被定义和传输。

在各种STM-N帧结构中，STM-1是SDH中最基本、最重要的帧结构信号，其速率为155.520Mbit/s。

STM-1信号经扰码和电/光转换之后直接在光接口上传输，速率不变。

更高等级的STM-n信号是将低等级的STM信号进行同步字节间插复用得到的。

目前，SDH仅支持N=1、4、16、64，其它等级的信号因其应用有限，将逐渐趋于消亡。

2.1.1SDH的帧结构

SDH帧结构的物理结构如图2-1所示。

[1]

图2-1SDH的帧结构示意图

（1）SDH以字节为单位进行传输，是一种以字节为基础的矩形块状帧结构，由270×N列和9行8bit的字节组成。

（2）SDH的矩形帧在光纤上传输时是逐行传输的，在光发送端经并/串转换后逐行进行传输，而在光接收端经串/并转换后还原成矩形帧进行处理。

（3）在SDH帧中，字节的传输是从左到右按行进行的。

首先由每一帧左上角第一个字节开始，从左向右按顺序传送，一行一行地传，直至整个9×270×N个字节都传送完再开始传下一帧。

这样一帧帧地传送，每秒传输8000帧，每帧长度为125μs。

（4）SDH的帧频是8000帧/秒，即信号帧中某一特定字节每秒被传送8000次，那么该字节的比特速率算法就是8000×8bit＝64kbit/s，也即是一路数字电话的传输速率为64kbit/s。

以STM-1等级为例，其速率为270（每帧270列）×9（共9行）×64kbit/s（每个字节的传输速率为64kbit/s）=155520kbit/s=155.520Mbit/s。

从图2.1来看，STM-N的帧结构的逻辑结构由三部分组成。

（1）段开销（SOH）区域

段开销是指STM-N帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必需的附加字节，用于网络的运行、管理和维护。

SDH帧的第1至第9×N列中，第1至第3行和第5行至第9行分配给段开销。

段开销还可以进一步划分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。

（2）信息净负荷（Payload）区域

信息净负荷区域是是在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。

横向第10×N列至第270×N列，纵向第1至第9行都属于信息净负荷区域，包含通道开销字节（POH），它也是净负荷的一部分，跟净负荷一起在网络中传送，用于监视、管理和控制通道性能。

（3）管理单元指针（AUPTR）区域

AUPTR位于STM-N帧结构第4行的第1至第9×N列。

它是一种指示符，用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内确切的位置，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。

采用指针方式是SDH的重要创新，可使之在准同步环境中完成同步复用和STM-N信号的帧定位。

2.1.2SDH的复用

低速信号复用成高速信号有两种方法：

一是PDH系统中采用的脉冲插入法，又称正码速调整法。

它用固定位置的比特塞入指示来表示塞入的比特是否载有信号数据。

此方法可接受异步复用（即被复用的净负荷有较大的频率差异），不过不可以把低速信号接入高速复用信号，或者从高速信号中还原出低速信号。

另一种是固定位置映射法，它可以根据低速支路信号在高速信号中的某个特定位置来附着低速同步信息。

虽然后一种方法能较为方便地接入或取出支路信号，但有可能导致在这两种信号之间出现轻微频差和相移，需要在复用设备接口处用125缓存器去校准支路信号频率差和相位，因此造成信号延迟与滑动性损伤。

ITU-T规定了一套完整的复用映射结构，如图2-2所示，通过这些路线可将PDH的3个系列的数字信号以多种方法复用成STM-N信号[2]。

图2-2ITU-T规定的SDH结构复用示意图

我国为了使每种净负荷只有一条复用映射途径，规定了一个较为简单的复用映射结构，如图2-3所示，它是标准复用映射结构的一个子集[2]。

图2-3我国的SDH基本复用映射结构

各种信号装入SDH帧结构的净负荷区都需经过映射、定位校准和复用三个步骤[3]。

（1）映射

映射是一种在SDH的边界处，将支路信号适配相应的n阶虚容器（VC-n）的过程。

各种速率等级的数字流进入相应的接口容器C，完成象速率调整这样的适配功能。

这些容器C是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，完成适配功能（例如速率调整），目前有5种标准容器：

C-11、C-12、C-2、C-3和C-4。

我国定义C-12对应速率是2.048Mbit/s，C-3对应速率是34.368Mbit/s，C-4对应速率是139.264Mbit/s。

由标准容器输出的数字流加上通道开销POH后就构成了虚容器（VC），这一过程就是映射。

（2）定位

定位校准即加入调整指针，用来校正支路信号频差和实现相位对准。

定位是用指针值指示VC-n的第一个字节在TU-n或者AU-n帧的起始位置。

VC是SDH中必不可少的一种信息结构，其包封速率与网络同步，包封内装载不同容量的PDH支路信号。

除VC的组合点和分解点（即PDH网和SDH网的边界处）外，VC在SDH中传输时一直是完整不变的，因此，VC可在通道中任一点作为一个独立的实体取出或插入，可以进行同步复用和交叉连接处理，相当灵活和方便。

VC可分为低阶虚容器和高阶虚容器两类。

VC-12和VC-3为低阶虚容器，VC-4为高阶虚容器。

把VC-n装进TU-n或者AU-n中，同时将其帧参考点的偏差也当成信息结合进去，从VC-n到TU-n和VC-n到AU-n的转换是一个速率适配的过程正是这定位校准过程。

（3）复用

复用即字节间插复用，是一种将多个低阶通道层信号适配进高阶通道或将多个高阶通道层信号适配进复用段层的，即将多个低速信号复用成一个高速信号。

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。

TU是一种为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC和TUPTR组成。

AU是一种为高阶通道层和复用段层