SDH设备组网设计

摘要

由于网络迅速发展迫切需要快速增加传输带宽，而SDH传输网可较好的解决这一问题，并且SDH传输网有许多传统PDH网络无法比拟的优势，不仅可以应用在所有传统的电信领域，还可能使电信网络结构演变成为一个同一网络。因此，有必要研究SDH传输网组网技术。在研究过程中，首先研究了SDH理论，然后研究了SDH传输网组网中重点要考虑的几个问题，包括拓扑结构选择，自愈保护方式选择，时钟同步，设备选择等。并且，通过一个具体实例来验证，最终充分理解SDH传输网组网技术，并且深刻感受到SDH组网有很强的应用价值。SDH传输网在未来一段时期必将发挥更大作用。

关键词 SDH；网型；网络组成；组网设计

Title A Design of SDH Transmission Networking by equipment

Abstract

With the rapid development of the network, a fast growth in the bandwidth of transport network is needed, SDH transport network is able to deal with such problem, further, SDH transport network has many advantages which can not be found in the traditional PDH network, such network can be deployed not only in the realm of traditional telecommunications but can make the networks in to a whole one. So, it is necessary to research the technology of SDH networking, including topology selection, network protection selection, Synchronous, device selection and etc. Finally, via a analysis towards an example, a better comprehention of SDH is given and a strong feel of the value of SDH is gained. In the coming duration, SDH transport network will surely play an important role in transport network.

Keywords Transport network Synchronous digitial hierarchy network units Network protection Synchronous of clock

Key word：SDH Network type Network component Network design

目录

引言

自80年代中期以来，光通信在电信网中获得了大规模应用。光纤通信以其廉价、低损耗和高带宽特性成为电信网的主要传输手段。并且随着全球互联网的迅猛发展，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，都比过去大很多。所以迫切需要快速增加传输带宽，而SDH传输网可以较好的解决这一问题。它具有全世界统一的网络节点接口和一套标准化的信息结构等级，具有丰富的开销比特专用于网络的维护管理，采用同步复用结构并具有横向兼容性，因而能够灵活动态地适应任何业务和网络的变化，是一种理想的新一代传输体制。传统的准同步数字体系(PDH)由于存在一些难以克服的弱点，诸如缺乏标准接口，

僵硬的复用结构和极其有限的网管能力等，无法形成网络规模，而且网络生存性较差，将逐渐被淘汰。自从1988年SDH成为世界性标准以来，ITU-T已经颁布了涉及网络、设备、接口、性能、同步、保护和网管等一套15个建议，而且日臻趋于完善。目前，SDH已成为公认的未来信息高速公路的主要物理传送平台。总之，SDH有许多PDH无法比拟的优势同步数字系列(PDH)向同步数字系列(SDH)过渡势在必行。

一．SDH的基本概述

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。SDH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。

1.1SDH基本知识

1.11 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。

1.12 SDH的特点

SDH技术是大容量同步光通信网络的国际标准，是以提供经济、灵活的通信网络基础结构的同步数字传输系统。SDH传输网体系特点如下：

（1）统一的网络接口点；

（2）统一的光接口标准；

（3）传输速率高，传输容量大；

（4）良好的兼容性；

（5）灵活的复用映射结构；

（6）完善的保护和恢复的机制；

（7）强大的网络管理能力；

SDH作为一中的新的技术体制还存在一些缺陷，主要表现如下：

（1）频带利用率低

（2）指针调整机理复杂

（3）软件的大量使用对系统安全性的影响

二．SDH网络的常见网元

SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的，通过不同的网元完成SDH网的传送功能：上/下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。

2.1基本设备

（1）TM——终端复用器

终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件；它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号；有一个交叉的功能，对于华为设备，TM的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。

（2）ADM——分/插复用器

分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件。

ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤）。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进线路上去，或线路端口侧收的线路信号中拆分出低速支路信号。ADM是SDH最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，例如：一个ADM可等效成两个TM。

（3）REG——再生中继器

光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，

主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。真正的REG只需处理STM-N帧中的RSOH，且不需要交叉连接功能，而ADM和TM因为要完成将低速支路信号分/插到STM-N中，所以不仅要处理RSOH，而且还要处理MSOH；另外ADM和TM都具有交叉复用能力。

（4）DXC——数字交叉连接设备

数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接。

DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路STM-N信号上；DXC的核心是

交叉连接，功能强的DXC能完成高速信号在交叉矩阵

内的低级别交叉。通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能（注m≥n），m表示可接入DXC的最高速率等级，n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。m越大表示DXC的承载容量越大；n越小表示DXC的交叉灵活性越大。

2.2 SDH设备的逻辑功能块

SDH设备的逻辑功能构成

（1）SPI：SDH物理接口功能块。SPI是设备和光路的接口，主要完成光/电变

换、电/光变换，提取线路定时，以及相应告警的检测。

（2）TTF：传送终端功能块。SPI、RST、MST、MSA一起构成了复合功能块

TTF，它的作用是在收方向对STM-N光线路进行光/电变换（SPI）、处理RSOH （RST）、处理MSOH（MST）、对复用段信号进行保护（MSP）、对AUG消间插并处理指针AU-PTR，最后输出N个VC4信号；发方向与此过程相反，进入TTF的是VC4信号，从TTF输

出的是STM-N的光信号。

(3)RST：再生段终端功能块。

RST是RSOH开销的源和宿，也就是说RST功能块在构成SDH帧信号的过程中产生RSOH （发方向），并在相反方向（收方向）处理（终结）RSOH。

（4）HOI：高阶接口。此复合功能块由HPT、LPA、PPI三个基本功能块组成。完成的功能是将140Mbit/s的PDH信号踎C4踎VC4。

（5）HOA：高阶组装器。高阶组装器的作用是将2Mbit/s和34Mbit/s的POH信号通过映射、定位、复用，装入C4帧中，或从C4中拆分出2Mbit/s和34Mbit/s 的信号。

（6）MSA：复用段适配功能块.。MSA的功能是处理和产生AU-PTR，以及组合/分解整个STM-N帧，即将AUG组合/分解为VC4。

（7）LPA：低阶通道适配功能块。LPA的作用是通过映射和去映射将PDH信号适配进C，或把C信号去映射成PDH信号，其功能类似于PDH踎C，此处指140Mbit/s踎C4。

（8）SEMF：同步设备管理功能块。它的作用是收集其它功能块的状态信息，进行相应的管理操作。这就包括了本站向各个功能块下发命令，收集各功能块的告警、性能事件，通过DCC通道向其它网元传送OAM信息，向网络管理终端上报设备告警、性能数据以及响应网管终端下发的命令。

（9）LPT：低阶通道终端功能块。LPT是低阶POH的源和宿，对VC12而言就是处理和产生V5、J2、N2、K4四个POH字节。

（10）MCF：消息通信功能块。MCF功能块实际上是SEMF和其它功能块和网管终端的一个通信接口，通过MCF，SEMF可以和网管进行消息通信（F接口、Q接口），以及通过N接口和P接口分别与RST和MST上的DCC通道交换OAM 信息，实现网元和网元间的OAM信息的互通。MCF上的N接口传送D1—D3字节（DCCR），P接口传送D4—D12字节（DCCM），F接口和Q接口都是与网管终端的接口，通过它们可使网管能对本设备及至整个网络的网元进行统一管理。F接口提供与本地网管终端的接口，Q接口提供与远程网管终端的接口。(11)HPC：高阶通道连接功能块。

HPC实际上相当于一个交叉矩阵，它完成对高阶通道VC4进行交叉连接的功能，除了信号的交叉连接外，信号流在HPC中是透明传输的（所以HPC的两端都用F点表示）。HPC是实现高阶通道DXC和ADM的关键，其交叉连接功能仅指选

择或改变VC4的路由，不对信号进行处理。一种SDH设备功能的强大与否主要是由其交叉能力决定的，而交叉能力又是由交叉连接功能块即高阶HPC、低阶LPC来决定的。

(12)SETS：同步设备定时源功能块。

数字网都需要一个定时时钟以保证网络的同步，使设备能正常运行。而SETS功能块的作用就是提供SDH网元乃至SDH系统的定时时钟信号。

SETS时钟信号的来源有4个：

A 由SPI功能块从线路上的STM-N信号中提取的时钟信号；

B 由PPI从PDH支路信号中提取的时钟信号；

C 由SETPI（同步设备定时物理接口）提取的外部时钟源，如：2MHz方波信号或2Mbit/s；

D 当这些时钟信号源都劣化后，为保证设备的定时，由SETS的内置振荡器产生的时钟。

SETS对这些时钟进行锁相后，选择其中一路高质量时钟信号，传给设备中除SPI 和PPI外的所有功能块使用。同时SETS通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号，可供其它设备——交换机、SDH网元等作为外部时钟源使用。（13）SETPI：同步设备定时物理接口。

作用SETS与外部时钟源的物理接口，SETS通过它接收外部时钟信号或提供外部时钟信号。

（14）HPA：高阶通道适配功能块。

HPA的作用有点类似MSA，只不过进行的是通道级的处理/产生TU-PTR，将C4这种信息结构拆/分成TU12（对2Mbit/s的信号而言）。

（15）HPT：高阶通道终端功能块。

从HPC中出来的信号分成了两种路由：一种进HOI复合功能块，输出140Mbit/s 的PDH信号；一种进HOA复合功能块，再经LOI复合功能块最终输出2Mbit/s 的PDH信号。

HPT是高阶通道开销的源和宿，形成和终结高阶虚容器。

HPT检测J1和C2字节，若失配（应收的和所收的不一致）则产生HP-TIM、HP-SLM告警，使信号在G点相应的通道上输出为全“1”，同时通过G1的b5

往发端回传一个相应通道的HP-RDI告警。若检查到C2字节的内容连续5帧为00000000，则判断该VC4通道未装载，于是使信号在G点相应的通道上输出为全“1”，HPT在相应的VC4通道上产生HP-UNEQ告警。

（16）PPI：PDH物理接口功能块。

PPI的功能是作为PDH设备和携带支路信号的物理传输媒质的接口，主要功能是进行码型变换和支路定时信号的提取。

当PPI检测到无输入信号时，会产生支路信号丢失告警T-ALOS（2Mbit/s）或EXLOS（34Mbit/s、140Mbit/s），表示设备支路输入信号丢失。

（17）MST：复用段终端功能块。

MST是复用段开销的源和宿，在接收方向处理（终结）MSOH，在发方向产生MSOH。

（18）LOI：低阶接口。

（19）MSP：复用段保护功能块。MSP用以在复用段内保护STM-N信号，防止随路故障，它通过对STM-N信号的监测、系统状态评价，将故障信道的信号切换到保护信道上去（复用段倒换）。ITU-T规定保护倒换的时间控制在50ms以内。（19）LPC：低阶通道连接功能块。与HPC类似，LPC也是一个交叉连接矩阵，不过它是完成对低阶VC（VC12/VC3）进行交叉连接的功能，可实现低阶VC 之间灵活的分配和连接。一个设备

若要具有全级别交叉能力，就一定要包括HPC和LPC。

（20）LPA：低阶通道适配功能块。

低阶通道适配功能块的作用与前面所讲的一样，就是将PDH信号（2Mbit/s）装入/拆出C12容器，相当于将货物打包/拆包的过程：2Mbit/s 踎C12，。

（21）PPI：PDH物理接口功能块。

与前面讲的一样，PPI主要完成码型变换的接口功能，以及提取支路定时供系统使用的功能。

（22）LOI：低阶接口功能块。

低阶接口功能块主要完成将VC12信号拆包成PDH 2Mbit/s的信号（收方向），或将PDH的2Mbit/s信号打包成VC12信号，同时完成设备和线路的接口功能——码型变换；PPI完成映射和解映射功能。

设备组成的基本功能块就是这些，不过通过它们的灵活的组合，可构成不同的设备，例如组成：REG、TM、ADM和DXC，并完成相应的功能。设备还有一些辅助功能块，它们携同基本功能块一起完成设备所要求的功能，这些辅助功能块是：SEMF、MCF、OHA、SETS、SETPI。DCC（D1—D12）通道的OAM内容是由SEMF决定的，并通过MCF在RST和MST中写入相应的字节，或通过MCF功能块在RST和MST提取D1—D12字节，传给SEMF处理。

（23）OHA：开销接入功能块。

OHA的作用是从RST和MST中提取或写入相应E1、E2、F1公务联络字节，进行相应的处理。

三．SDH设备组网时的主要技术指标：

项目

局端设备远端设备或用户侧(CPE)设备

业务接口上行接

口

1、2个标准SDH STM-1光接

口STM-1光接口（标准或者1+1保护）

4×E1业务(TU-12-1~TU-12-4)

线速100Base-T以太网业务

多种接口插卡自由选择，单设备提供4个槽位，可以混

插。支持光卡和E1, 以太网和V.35等业务插卡

下行接

口

1、16×STM-1支路光接口；

2、16×10/100 Ethernet 以

太网专线接口；

3、 E1、V.35等各类业务接

口

插卡类型一台YKSDH-622支持

1.1~2块SDH汇聚盘(NIU)

2.1~2块以太网汇聚盘

3. 辅助信号接口盘，包括时钟，电

源等接口盘

4. 16块支路盘(LIU)，支持各种类

型，见表1

不支持插卡

1、STM-1光线路卡

2、4×E1卡

3、 100Base-T线速以太

网卡

3 以太网over N×VC-12

虚级联卡( N￡8)

4、成帧V.35插卡

时钟接口2路外时钟输入和1路输出，

2Mbit/s或2MHz可选，75Ω接口

时钟模式可选择为线路时钟

或设备内部高精度振荡源。

时钟模式可选择为线路时

钟或设备内部高精度振荡

源。

网管接口10Base-T以太网MDI接口

SNMP协议

RS232接口(F接口)

RS485监控接口

10Base-T以太网接口

SNMP协议

RS232接口（F接口）

LCD

显示

屏

支持不支持支持勤务

电话接口标准2线电话单机插座RJ11 标准电话手柄插座(4P4C)

标准2线电话单机插座

RJ11

供电

和功耗电源：－48V直流

功耗：≤100W（满配）

电源：－48V直流或 ~220V交流双模备份供电

功耗：≤8W

机箱尺寸7U，19寸

436×310×270 (mm)

1U，19英寸标准机箱

440 × 44 × 138 (mm)

重量约13kg（满配）≤2 kg

备注可以提供1+1保护、单纤传输、不同波长与发光功率等多种接口选项。

3.1组网设计

3.11 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

3.12 网络形式的确定

a、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。

b．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。

c．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。

d．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。

3.13 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。

3.14 网元配置

a．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。

b．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。

c．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。

d．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

3.15 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。

a、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

Title A Design of SDH Transmission Networking by equipment 1

引言 (1)

一．SDH的基本概述 (2)

1.1SDH基本知识 (2)

1.11 SDH基本网络拓扑结构 (2)

1.12 SDH的特点 (3)

二．SDH网络的常见网元 (4)

SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的，通过不同的网元完成SDH网的传送功能：上/下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。 (4)

2.1基本设备 (4)

（1）TM——终端复用器 (4)

2.2 SDH设备的逻辑功能块 (5)

三．SDH设备组网时的主要技术指标： (9)

3.1组网设计 (10)

3.11 假设业务矩阵 (10)

3.12 网络形式的确定 (11)

3.13 传输设备型号和等级 (11)

3.14 网元配置 (11)

3.15 时隙分配表： (12)

SDH发展不仅成功地延长了SDH的技术寿命，而且提供了一个融合的简化的网络边缘，可以更灵活有效地支持分组数据业务，增强业务拓展能力，保护已有投资，降低网络成本和投资风险，有助于实现从电路交换网向分组网过渡和最终向融合网向发展。SDH在电力系统和局域网中将会得到大量的应用[10]。

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，及SDH设备组网技术，并学习了光纤设备硬件组成情况，了解了ＳＨＤ的基本设计过程。