SDH设备组网设计

西安科技大学

通信工程专业综合课程设计报告题目：SDH设备组网设计

专业：通信工程班级：0701 姓名：孙哲学号：0607020120 成绩：

姓名：王莎学号：0607020402 成绩：

姓名：袁晓霞学号：0707020101 成绩：

姓名：张坤学号：0707020102 成绩：

姓名：李雅华学号：0707020103 成绩：

设计时间：审阅教师：

西安科技大学通信通信学院

摘要 (3)

第一章 SDH基本知识 (3)

1.1 SDH基本网络拓扑结构 (3)

1.2 SDH自愈环网 (4)

第二章中兴ZXSM光传输设备硬件组成情况 (5)

2.1 基本原理 (5)

2.2 系统结构 (6)

2.3 单板联系 (7)

第三章组网设计 (8)

3.1 假设业务矩阵 (8)

3.2 网络形式确定 (8)

3.3 单板联系 (8)

3.4 网元配置 (9)

3.5 时隙分配图 (9)

总结 (11)

心得体会 (12)

参考文献 (13)

ＳＤＨ是由ＩＴＵ－Ｔ定义的一种传输体制。它严格定义了传输比特率、复用结构、复用设备、线路系统和光接口、网络管理、信息模型等。在标准的ＳＤＨ速率等级上，按照比特交织的方法进行同步复用。当前，用户对网络的安全性要求越来越高，要求网络不但能够完成基本的功能，并且能够在网络有故障时于极短时间内恢复，这就要求网络要有自愈功能，而ＳＤＨ能够组成多种自愈网。

ＳＤＨ在中兴接入网中已经得到大量应用。在中兴接入网应用中，具体组网有中兴公司的ＺＸＳＭ系列外置式ＳＤＨ设备，有与ＺＸＡ１０完全一体的内置式ＳＤＨ设备，有内置设备和外置设备混合的组网，还有ＳＤＨ内置式设备接入到高速率等级标准ＳＤＨ设备的混合组网。在本文中我们根据自行假设的业务矩阵选择合适的网络结构、传输设备型号和等级完成了SDH设备组网设计。

1、SDH基本知识

SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy），SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。

1.1 SDH基本网络拓扑结构

网络的基本物理拓扑结构有5 种，用于SDH网络时，如4图

(1) 线形

将通信网中的所有节点串联起来，并使首尾两个节点开放时就形成了线形拓扑。线形拓扑是SDH 早期应用的比较经济的网络拓扑形式。这种结构无法应付节点和链路失效问题，生存性较差。

(2) 星形（枢纽形）

将通信网中的一个特殊的枢纽节点与其余所有节点相连，而其余所有节点之间互相不能直接相连时，就形成了星形拓扑，又称枢纽形拓扑。这种结构对枢纽节点依靠性过大，存在枢纽点的潜在瓶颈问题和失效问题。

(3) 树形

将点到点拓扑单元的末端节点连接到几个特殊节点时就形成了树形拓扑。这种拓扑结构适合于广播式业务，但存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，不适用于提供双向通信业务。(4) 环形

将通信网中的所有节点串联起来，而且首尾相连，没有任何节点开放时，就形成了环形网。线形网的首尾两个开放节点相连时就变成了环形网。在环形网中，为了完成两个非相邻节点之间的连接，这两个节点之间的所有节点都应完成连接功能。这种网络拓扑的最大优点是具有很高的生存性，这对现代大容量光纤网络是至关重要的，因而环形网在SDH 网中特别受到重视。

(5) 网孔形

将通信网的许多节点直接互连时就形成了网孔形拓扑，。网孔形结构不受节点瓶颈问题和失效的影响，两节点间有多种路由可选，可靠性很高，但结构复杂、成本较高，适用于业务量很大且分布又比较均匀的干线网。

1.2 SDH自愈环网

ＳＤＨ组网的保护功能

（１）线路保护倒换

线路保护倒换是设备在运行过程中检测到传输系统性能劣化到一定程度时，利用网络中备份的线路设备，快速地将主用业务倒换到备用线路的保护方法。线路保护倒换方式在ＰＤＨ和ＳＤＨ设备中均有大量应用。

（２）环形网保护

环形网保护根据保护方式分为通道保护环和复用段保护环。

ＳＤＨ的环形网保护环还有二纤单向复用段保护环、二纤双向复用段保护环和四纤双向复用段保护环等方式。

自愈环网分为通道保护倒换环和复用段保护倒换环两大类。

从功能结构观点来划分，通道倒换环和复用段倒换环分别属于子网连接保护和路径保护。

对于通道保护倒换环，业务信息的保护是以每个通道为基础的，根据环内每个通道信号质量的优劣决定是否进行倒换。

对于复用段保护倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，根据每一对节点间的复用段信号质量的优劣决定是否进行倒换，当复用段出现故障时，整个节点间的所有复用段业务信号都倒换到保护回路。

通道保护倒换环与复用段保护倒换环的一个重要区别是前者往往使用专用保护，即正常情况下保护段也在传送业务信号，而后者往往使用共享保护，即保护段在正常情况下是空闲的，保护时隙由每对节点共享。

按照业务通路和保护通路的利用情况，自愈网中存在1:1，1+1 等保护形式。

1:1 保护形式是指正常情况下业务信号只在工作通路上传输，在保护通路上可以传输额外的业务信号，当工作通路发生故障时，节点将保护通路上的额外业务舍弃，切换为传输业务信号，实现业务信号的保护。

1+1 保护形式是指业务信号同时跨接在工作通路和保护通路，接收业务的节点从工作通路和保护通路中择优接收业务信号，即当工作通路发生故障时，节点自动切换到保护通路接收业务信号。

2、中兴ZXSM光传输设备硬件组成情况

中兴ZXSM-622的硬件结构的介绍，包括系统、模块、单元、单板工作原理、功能和结构特点。

2.1 基本原理

ZXSM-622严格遵循ITU-T的建议和国家标准。用于实现SDH传输网络中的可变网络单元。在使用中可根据实际要求灵活配置，并可通过更换或增加单板增强和改变网元的等级和结构，实现多种组网形式。

ZXSM-622采用ITU-T G.709中的AU-4子集的复用映射结构，能够提供SDH的STM-4和STM-16速率的标准光接口、STM-1光/电接口以及PDH的2.048Mbit/s、34.368Mbit/s、139.264Mbit/s电接口、IP接口，并可利用了SOH中的未定义字节提供额外的音频/数据接口。其总体功能如图-1所示：

图中，将系统的各项功能划分为单元块，具体说明如下：

1．时钟单元

时钟单元为设备提供系统时钟，实现网络同步。系统时钟的来源可以有多种选择：跟踪外部定时基准(BITS)；锁定某一方向的线路或支路时钟；在可用参考定时基准故障的情况下进入保持或自由振荡模式。时钟单元还可实现通过定时和环路定时，并可为其它设备提供标准的参考基准输出。时钟单元依据定时基准的状态信息实现定时基准的自动倒换。

2．控制管理单元

控制管理单元完成网元设备的配置、管理，通过ECC实现网元之间的消息的收发和传递。控制管理单元还提供与后台网管的多种接口，包括可与TMN连接的标准Q3接口。通过控制管理单元可以对传输网络进行集中网管。

3．线路单元

线路单元实现设备的线路接口，包括STM-1、STM-4、STM-16三种线路接口速率。线路单元完成接口的电光和光电转换、接收数据和时钟恢复、发送数据成帧、包括DCC通道在内的SOH处理。线路单元尤其是STM-16 级别的线路单元可选提供WDM或EDFA功能。线路单元完成ECC的转发。

4．交叉单元

交叉单元是设备的核心功能单元。交叉单元可分别完成AU-4、TU-3、TU-12等各种级别的交叉连接。交叉单元是线路单元与支路单元之间的连接纽带，通过采用适当的交叉单元，可以构成不同类型的网元设备。

5．支路单元

支路单元实现设备的局内接口，包括STM-4光支路接口、STM-1光/电支路接口以及E1、E3、E4等PDH电接口。支路单元完成支路信号的异步映射/去映射或同步间插复用/解复用，支路单元还可处理通道开销。

6．公务与辅助通道单元

公务与附加通道单元是利用SOH的E1、E2字节，F1字节以及一些未定义的开销字节，在传输净荷数据的同时，提供公务话音通道和若干辅助数据数字或模拟(音频)通道。

7．馈电与告警单元

馈电与告警单元为设备提供一次电源的保护、滤波和分配，以及声光告警等处理。

8．功能扩展单元

ZXSM-622可增加如PCM、EDFA、WDM、图象编解码器等相对独立的扩展功能。扩展功能单元与SDH统一网管。

2.2 系统结构

ZXSM-150/600/2500的电路结构采用后背板＋单板插件的实现方式，供电方式采用分散与集中相结合的混合供电方式，即对电源敏感的单板（STM-4等级以上的接口板等）采用本板一次电源供电，其他单板的数字电路电源采用统一提供的二次电源。ZXSM-150/600/2500硬件上采用易于扩展的业务处理平台的结构方式，有网元控制平台、ECC通讯处理平台、净荷交叉平台、开销处理平台以及时钟和电源分配。通过后背板的连接，在各种平台上开发各种接口单板，实现多种业务功能，并保证了以后的业务可扩展性。这几种平台的相互关系如图2-1所示：

线路接口线路接口或接口线路接口或音频数据接口

BITS 接口Q3F

图2-1 系统总体结构图

2.3 单板联系

ZXSM-622的单板之间的联系如图3-1所示：

由单板连接图明确了各单板之间的关系：

电源/时钟板为系统中所有单板提供系统时钟以及-48V 、+5V 、-5V 三种直流电源。

交叉板完成各个线路方向和各个支路接口业务的空分交叉与时分交叉；

网元控制处理板完成对网元的控制和ECC 的处理，并实现与网管连接的Q3和F 接口；

开销处理板实现来自于光接口板和音频/数据接口板的开销交换以及公务和F1接口匹配；

光接口板能够实现光电/电光转换、开销的提取插入、开销总线的合成分离、净荷的分插复用以及DCC 的提取插入；

电接口板完成接口匹配、信号的映射与解映射、通道保护、2M 支路再定时等功能。

3、组网设计

3.1 假设业务矩阵

有A、B、C、D、E 五个站点，站点A 与站点B、站点C、站点D 间各有15 个2M 双向业务，站点A 与站点E 间有5 个2M 双向业务。所有站点间应可以通公务电话。

各站点物理位置如图

3.2 网络形式的确定

1、进行组网时应根据站点的分布情况确定网络拓扑结构，一般情况下，由于环形网具有良好的自愈能力，只要路由允许，都应尽可能组建环形网。在极端情况，如铁路、公路沿线网，常采用链形网，在线路光缆足够时，也建议将其建成环形网。对于复杂站点分布，可考虑多种网络拓扑混合组网。

该例中，根据各站点的地理位置以及业务分配情况，将站点A、站点B、站点C、站点D 构成环网，站点E 作为站点D 的支链。

2．保护形式的设定

环网可配置为二纤单向通道保护环。站点E 和站点D 之间的链网，无保护。

3．接入网元的设定

接入网元是指网络中接入网管计算机的网元，应根据用户要求选择，一般应选择在业务量较集中的主要局站。本例中将网元A 设为接入网元。

4．网头网元的设定

网头网元是指网络中提供同步时钟的网元，也包括接入外时钟源的网元。为便于设备的日常维护，将网头网元和接入网元设为同一网元。本例中将网元A 设为网头网元，时钟源类型为内时钟。

3.3 传输设备型号和等级

ZXSM（II）设备是一种大容量智能复用和传输系统，其主要设计思想是兼容STM-1至STM-16等级，可提供多种传输容量；实现巨大的交叉矩阵，提供灵活的SDH网络设计支持。

ZXSM（II）设备支持从STM-1至STM-16的平滑升级，支持多光路方向，支持STM-16直接分插大量2Mbit/s和其它PDH和SDH信号。

国内电信网的本地网建设大规模采用了2.5Gb/s 和622Mb/s 的SDH传输设备，农话和用户网则较多采用155Mb/s（STM-1）和622Mb/s的SDH设备。本地网络的特点是拓扑结构复杂多样，要求传输设备具备灵活的组网能力和方便的上下电路能力。因此传输设备采用

ZXSM-150（V2），等级为STM-4。

3.4 网元配置

1．均需配置背板MB1、网元控制处理板NCP、电源板PWA、勤务板OW、系统时钟板SCB、交叉板CSBE。其中PWA、SCB、CSBE 可以根据需要配置1+1 热备份。

2．根据光接口速率选择光接口板，并根据传输距离等实际情况选择光接口类型。本例中使用的光接口板为OIB1S 和OIB1D，光接口类型为S-1.1。

3．根据2M 业务数量确定支路板ET1 数量，同时应根据用户对支路接口要求选择不同的ET1 板型号，本例中2M 接口按75Ω 非平衡接口考虑。

4．由于网元A 的支路业务量很大，为进一步提高该网元接入业务的可靠性，本例中对该点配置1:N 支路保护。

根据上述各项，得出各站点设备的单板配置

3.5 时隙分配表：

线路时隙分配的基本原则：SDH光传输设备中（包括2-5Gb／s，622Mb／s及155Mb／s速率)，在同一节点的同一侧任何一个线路时隙(包括155 Mb／s及2Mb／s)只能使用一次，不管是直通类型的叉连接还是落地类型的交叉连接这是设备的特点决定的。

此外，为了路由清楚并且易于检查，任一节点上的直通类型及设定为环保护落地类型交叉连接的A侧与B侧要用相同的时隙。

1、环内两节点间传输所用的2Mb／s线路时隙。如果设定为环保护，那么只能使用一次。如图1所示，n-3和n-8间有一个2M b／s的传输．并且设为环保护，选定时隙为1．111 。n- 3和n- 8的两端分别做落地类型的交叉连接。其余8个节点分别做直通类型的交叉连接。D1为工作路由,D2为保护路由。1.111时隙在每个节点的两侧都用过，按基本原则，1.111不能再用。

图1 环内两节点的时隙分配

2、有一个及一个以上重叠节点的两个传输，不能使用相同的线路时隙。如图2所示，D1与D2有一个重叠节点n- 2，所以两者不能有任何一个2Mb／s时隙相同。反之，相互问没有重叠节点的多个传输，可以使用相同时隙，如图3所示。

图2 有重叠节点的时隙分配

图3 无重叠节点的时隙分配

3、同一节点的反向抽取。如图4所示，节点A侧的传输D1与B侧的传输D2无重叠节点。如果m所用时隙的个数大于等于D2，则D2可利用ml中的任何时隙例如，D2中的7个时隙，1．111～1．1 31是ml中的10个时隙1．111～1．141的子集。

图4 同一节点的反向抽取

4、前向节点的反向抽取。如图5所示，m1为节点1的A侧传输，D2及D3分别为节点2及节点3的B侧传输，且D2，D3与m1均无重叠节点，则D2，D3均可从D1中反向抽取时隙。D2称为m1的前向一阶节点的反向抽取，D3称为D1的前向二阶节点的反向抽取。图中，D2抽取D1的第1到第10个时隙，D3抽取D1的第11到第20个时隙。

前向借点的反向抽取

总结

通过本次课程设计，我们了解到传输网是重要的电信基础网，而SDH是目前应用最为广泛的传输体制，通过SDH设备组网设计使我们熟悉了SDH的基本知识，知道了SDH的一些拓扑结构，了解了每个拓扑结构的特点，掌握了SDH自愈环网的基本保护功能及其应用，特别是通道保护环和复用段保护环，并学习了中兴ZXSM光传输设备硬件组成情况，了解了ＳＨＤ的基本设计过程。利用以上知识我们设计了一套简单的SDH设备组网，实现了5个2M双向业务之间信息的互通。在设计过程中我们也遇到不少的问题，甚至很多地方还是没有弄明白，但我们也尽力查资料把问题都弄懂，大家各司其职，又能相互配合，最后完成了本次课程设计的任务。

任务分配及组员评价：

王莎：主要负责SDH主要负责知识资料的搜集，因为王莎忙于考研的缘故，就只让她负责了资料搜集的部分，她完成的也比较认真，也是颇有收获。

孙哲：主要负责了中兴ZXSM光传输设备硬件组成这一部分，他很负责人，完成的很及时，还主动搜集了许多资料，与大家一起探讨设计过程。

袁晓霞：主要负责时隙分配表的部分，她也比较及时的配合大家完成了任务，较认真，效率较高。

张坤：主要负责了假设业务矩阵和网络形式的确定这两个设计环节，作为组长还包括给组员分配任务，组织大家一起讨论，同样参与了其他的部分，以及报告的编写和目录编排，尽心尽力贡献最多。

李雅华：主要负责传输设备型号和等级和网元配置的确定，也参与了报告编写和修正，主要是总结和任务分配的部分，认真负责，比较敬业。

心得体会

孙哲：本次设计令我受益匪浅。

通过本次设计，我了解到SDH的基本知识，熟悉了各种网络拓扑结构，特别是通道保护环和复用段保护环，以及中兴ZXSM622光传输设备硬件组成情况。

之前对SDH略微有所了解，然而真正进行组网设计的时候却比较困难，就连中兴ZXSM622光传输设备的硬件组成都十分难找，在网站上奔波了好几天，终于皇天不负有心人，让我找到了这一部分的内容，从而对接下来的设计做好了准备。

此次设计不是某一个人的设计，仅凭某一个人也很难独立完成，大家相互配合，彼此协调，分工明确又紧密联系，把一个题目分成若干个点，具体到每一个人完成一点，最终把这些点平滑的组织到一起就成为一个完整的面。所以，在这次设计中，令我体会最深的不是课题的难度，而是大家的团结与默契，一个富有团队精神的集体，在任何时候任何困难面前都能迎刃而解，这是我们必须重视的的一种精神，包括我们工作以后更需拥有的精神。

最后，我想说，noting impossible，只要大家团结努力！

王莎：一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

通过这次实习，本人在多方面都有所提高。通过这次实习，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次SDH组网设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了SDH组网设计等课程所学的内容，掌握SDH组网设计的方法和步骤，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

最后感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

袁晓霞：一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中我们小组的同学分工设计，相互探讨，相互学习，相互监督。通过这次SDH组网的设计，使我对于以前对SDH笼统的、模糊的概念有了进一步深入的理解。在搜寻资料的过程中，事实上也就是一个学习的过程。虽然刚拿到题目的时候对于一些概念名词并不是很懂，但是在我们充分利用图书馆和网络资源大力翻阅相关资料的过程中，所有的问题一个接一个地迎刃而解。更多的时候在这一类型的课程设计中我们要学会怎么利用资料，怎么解决问题，怎么让一个个一点浮出水面。在这

个过程中我们先看一些相关的只是了解组网的基本组成模块，各个模块电路的功能，然后分析题目要求，将相关要求与系统的的设计相联系，试着一点一点去设计，去改进。

总之，通过这次课程设计我们每个人都学到了新的知识，以后在SDH的相关知识领域方面可能会被同窗的同学了解我更多。对于以后学习和工作都是一个较好的小铺垫。

张坤：此次课程设计使我们对SDH基本知识和中兴ZXSM系列设备有了一定的了解，在本次设计中我们曾遇到过很多的问题，首先是学习新的知识时遇到了很大的问题，但是大家齐心协力，共同探讨，我们对SDH有了一个系统的了解。我们再通过了解中兴ZXSM系列设备，确定了我们这次设计的大致方案。然后大家分配了任务就各自紧锣密鼓的准备了。在我的任务完成当中，上网查资料是我们迈开的第一步，看是否有类似的题目，可是泡了几个小时的还是没有，刚开始我挺失望的，但是朋友给了我很大的帮助。我再次鼓起勇气，开始找相关的知识进行学习，按照要求一步步，踏踏实实，认认真真的学习。最后几天的努力之下我完成了我的那部分任务。接下来我们就把所有的综合在一起，撰写了课程设计报告。这次的课程设计锻炼了我遇到问题解决问题的勇气和能力，以及遇到挫折不达目的不罢休的韧性，这在以后的工作与学习中将会非常重要。

李雅华：通过这次的课程实习，是我掌握了SDH的基本原理，了解了中兴ZXSM的光传输设备硬件的组成部分，还明白的SDH设备组网设计过程以及应该注意的问题，为以后的工作和学习又形成了一层铺垫，同样让我获益良多。

同时我又一次感觉到团队合作的重要性，即使个人的能力再强也是有限的，只有大家合作才能更好的取得成功，“独而无友则孤陋而寡闻”，遇到问题多和同学交流学习，取长补短，才能不断的进步。还有，我体会到了一种学习方式，不同于以前的老师教学生学，而是遇到问题不要先想着去问别人，而是试着自己去解决，多动手查一些资料，还能学到更多的知识，又提高了自学能力。

总之，每一次的课程设计都是一次挑战，也是一次提高，每一次都会有问题，每一次也有收获，在挑战中体验，在体验中总结，在总结中进步。

参考文献

１、许昌电力通信光传输网的优化［期刊论文］－电力系统通信２００９焦晓波、郭力辉２、论SDH的基本原理及传输网设计［期刊论文］２００８蓝宇冰

３、光同步数字传输网１９９５韦乐平

４、ZXSM(II)SDH传输设备介绍及开局案例分析

5、SDH设备虚拟环组网方式及应用陈二伟、张林