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《移动通信专线基础知识培训》


专线基础知识
一、 SDH
1,SDH 的概念 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。 2、SDH 的产生背景 SDH 技术的诞生有其必然性,随着通信的发展,要求传送的信息不仅是话音,还 有文字、数据、图像和视频等。加之数字通信和计算机技术的发展,在 70 至 80 年代,陆续出现了 T1(DS1)/E1 载波系统(1.544/2.048Mbps)、X.25 帧中继、 ISDN(综合业务数字网) 和 FDDI(光纤分布式数据接口)等多种网络技术。随着信 息社会的到来,人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路 和业务,而上述网络技术由于其业务的单调性,扩展的复杂性,带宽的局限性, 仅在原有框架内修改或完善已无济于事。SDH 就是在这种背景下发展起来的。在 各种宽带光纤接入网技术中, 采用了 SDH 技术的接入网系统是应用最普遍的。 SDH 的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展, 而产生了用户与核心网之间的接入"瓶颈"的问题, 同时提高了传输网上大量带宽 的利用率。SDH 技术自从 90 年代引入以来,至今已经是一种成熟、标准的技术, 在骨干网中被广泛采用,且价格越来越低,在接入网中应用可以将 SDH 技术在核 心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域,充分利用 SDH 同步复用、标

准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处,在接 入网的建设发展中长期受益。 3、SDH 的基本传输原理 SDH 采用的信息结构等级称为同步传送模块 STM-N(Synchronous Transport, N=1,4, 16,64),最基本的模块为 STM-1,四个 STM-1 同步复用构成 STM -4,16 个 STM-1 或四个 STM-4 同步复用构成 STM-16;SDH 采用块状的帧结 构来承载信息,每帧由纵向 9 行和横向 270×N 列字节组成,每个字节含 8bit, 整个帧结构分成段开销(Section OverHead,SDH)区、STM-N 净负荷区和管理 单元指针(AU PTR)区三个区域,其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维 护及指配以保证信息能够正常灵活地传送,它又分为再生段开销(Rege nerator Section OverHead, RSOH) 和复用段开销 (Multiplex Section OverHead, MSOH) ; 净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道 开销字节;管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在 STM-N 帧内的准 确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH 的帧传输时按由左到右、由上到下的 顺序排成串型码流依次传输,每帧传输时间为 125μs,每秒传输 1/ 125×1000000 帧,对 STM-1 而言每帧字节为 8bit×(9×270×1)=19440bit, 则 STM-1 的传输速率为 19440×8000=155.520Mbit/s;而 STM-4 的传输速率 为 4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s; STM-16 的传输速率为 16×155.520 或 ( 4×622.080)=2488.320Mbit/s。 SDH 传输业务信号时各种业务信号要进入 SDH 的帧都要经过映射、定位和复用三 个步骤:映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C), 再加入通道开销 (POH)形成虚容器(VC)的过程,帧相位发生偏差称为帧偏移; 定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程,它通过支 路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现;复用则是将多 个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通 过码速调整使之进入复用层的过程。 4、SDH 的特点:

SDH 之所以能够快速发展这是与它自身的特点是分不开的,其具体特点如下: (1)SDH 传输系统在国际上有统一的帧结构,数字传输标准速率和标准的光路 接口, 使网管系统互通, 因此有很好的横向兼容性, 它能与现有的 PDH 完全兼容, 并容纳各种新的业务信号,形成了全球统一的数字传输体制标准,提高了网络的 可靠性; (2)SDH 接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律, 而净负荷与网络是同步的, 它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信 号,实现了一次复用的特性,克服了 PDH 准同步复用方式对全部高速信号进行逐 级分解然后再生复用的过程,由于大大简化了 DXC,减少了背靠背的接口复用设 备,改善了网络的业务传送透明性; (3)由于采用了较先进的分插复用器(ADM)、数字交叉连接(DXC)、网络的 自愈功能和重组功能就显得非常强大,具有较强的生存率。因 SDH 帧结构中安排 了信号的 5%开销比特,它的网管功能显得特别强大,并能统一形成网络管理系 统,为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力 起到了积极作用; (4)由于 SDH 有多种网络拓扑结构,它所组成的网络非常灵活,它能增强网监, 运行管理和自动配置功能,优化了网络性能,同时也使网络运行灵活、安全、可 靠,使网络的功能非常齐全和多样化; (5)SDH 有传输和交换的性能,它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合, 实现了不同层次和各种拓扑结构的网络,十分灵活; (6)SDH 并不专属于某种传输介质,它可用于双绞线、同轴电缆,但 SDH 用于 传输高数据率则需用光纤。这一特点表明,SDH 既适合用作干线通道,也可作支 线通道。例如,我国的国家与省级有线电视干线网就是采用 SDH,而且它也便于 与光纤电缆混合网(HFC)相兼容。 (7)从 OSI 模型的观点来看,SDH 属于其最底层的物理层,并未对其高层有严 格的限制,便于在 SDH 上采用各种网络技术,支持 ATM 或 IP 传输; (8)SDH 是严格同步的,从而保证了整个网络稳定可靠,误码少,且便于复用 和调整; (9)标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容,降低了联网成本。

5、SDH 的应用 由于以上所述的 SDH 的众多特性, 使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的 发展。电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于 SDH 的骨干光传 输网络。利用大容量的 SDH 环路承载 IP 业务、ATM 业务或直接以租用电路的方 式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了 SDH 技术,架设系统内 部的 SDH 光环路,以承载各种业务。比如电力系统,就利用 SDH 环路承载内部的 数据、远控、视频、语音等业务。 而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用 SDH 环路的单位,很多都采用了租 用电信运营商电路的方式。由于 SDH 基于物理层的特点,单位可在租用电路上承 载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种,可以是利用基于 TDM 技术的 综合复用设备实现多业务的复用,也可以利用基于 IP 的设备实现多业务的分组 交换。 技术可真正实现租用电路的带宽保证, SDH 安全性方面也优于 VPN 等方式。 在政府机关和对安全性非常注重的企业,SDH 租用线路得到了广泛的应用。一般 来说,SDH 可提供 E1、E3、STM-1 或 STM-4 等接口,完全可以满足各种带宽要求。 同时在价格方面,也已经为大部分单位所接受。 六、SDH 的发展趋势 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,能很好地适应 通信网飞速发展的需要。迄今,SDH 得到了空前的应用与发展。在标准化方面, 已建立和即将建立的一系列建议已基本上覆盖了 SDH 的方方面面。 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。 近些年,点播电视、多媒体业务和其他宽带业务如雨后春笋般纷纷出现,为 SDH 应用在接入网中提供了广阔的空间。SDH 技术应用于接入网的好处是:1)对于 要求高可靠、高质量业务的大型企事业用户,SDH 可以提供较为理想的网络性能 和业务可靠性。2)可以将网管范围扩展至用户端,简化维护工作。3)利用 SDH 固有灵活性,可使网络运营者更快、更有效地提供用户所需的长期和短期业务需 求。

可以预计 SDH 技术将不断发展。随着网络的发展,它将进一步为终端用户提供宽 带服务,在迎接 ATM、CATV、多媒体、因特网、全光网络带来的机会和提出的挑 战中,将得到更加广泛的应用。 综上所述,SDH 以其明显的优越性已成为传输网发展的主流。SDH 技术与一些先 进技术相结合,如光波分复用(WDM)、ATM 技术、Internet 技术(IP over SDH) 等,使 SDH 网络的作用越来越大。SDH 已被各国列入 21 世纪高速通信网的应用 项目,是电信界公认的数字传输网的发展方向,具有远大的商用前景。

二,PDH 和 SDH 的区别
传统的数字通信制式是异步(或称准同步)数字系列(PDH)。所谓异步是指各 级比特率相对其标称值有一个规定容限的偏差,而且是不同源的。在数字通信发 展初期,异步数字系列起到了很大作用,使数字复用设备能先于数字交换设备得 到开发。但在数字网技术迅速发展的今天,这种基于点对点的体制正暴露出一些 固有的弱点。 为了适应新的电信网的发展,新一代公认的理想的传输体制,即光同步数字系列 (SDH)应运而生。 所谓 SDH 是由一些网络单元(如复用器等)构成的,在光纤(或微波)上进行同 步信息传输、复用的方式。SDH 的问世之所以被称为是通信传输体制上的重大变 革,皆因其具有许多 PDH 所不及的优点。 1.SDH 拥有全世界统一的网络节点接口(NNI),是真正的数字传输体制上的国 际性标准。 长期以来,世界各国数字通信设备基本上都采用准同步数字系列(PDH),但由 于 PCM 基群复用设备所采用的编码律及复用路数不同, 故形成了两种不同的地区 性数字体制标准:一种是俄罗斯和欧洲系列(我国亦采用此系列),以 2Mbit/ s 为基础;另一种是北美和日本系列,以 1.5sMbit/s 为基础。由于这两种系列

具有不同的比特率,因此,各个国家的设备只有通过光/电转换变成标准电接口 才能互通,在光路上则无法实现互相调配。由于两大系列难以兼容,限制了联网 应用的灵活性,增加了网络运营成本,故给国际间互通联网带来了困难,而且向 更高群次发展在技术上也有更大难度。由于 SDH 有一套开放的标准化光接口,因 而使现有准同步两大数字系列得以兼容, 可以很方便地在光路上实现不同厂家新 产品的互通,使信号传输、复用和交换过程得到简化,从而降低了联网成本。 2.SDH 拥有一套标准化的信息结构等级,称为同步传送模块(STM),并采用步 复用方式,使得利用软件就可以从高速复用信号中一次分出(插入)低速支路信 号,不仅简化了上下话路的业务,也使交叉连接得以方便实现。 通常,电端机是光纤数字通信系统的终端设备,它由基群和复接设备组成。如 4 个基群可以复接成一个二次群,4 个二次群可以复接成一个三次群,4 个三次群 可复接成一个四次群,4 个四次群可以复接成一个五次群。反之,1 个五次群可 以分解成 4 个四次群,1 个四次群可以分解成 4 个三次群,等等。在传统的异步 数字系列里,从高次群的信号中难以直接分出低次群的信号,必须采用逐级分接 和复接的方法进行,即将整个高速率信号一步一步地分解到所需的低速信号等 级,然后再一步一步地复用至高速信号。如:为了从四次群(140Mbit/s)高速 码流中分出(插入)1 个基群(2Mbit/s)支路信号,需要经过将四次分解成三 次群、将三次群分解成二次群、将二次群分解成基群的三次分接和复接过程才能 完成。而电信号的反复分接和复接,对全程全网的传输质量有明显的影响。 在 SDH 光缆通信系统中, 常规 PDH 系统的众多复用器和线路终端被综合在一个设 备终端复用器(TM)中,省去了全套背靠背的复用设备。其支路接口可以是 2Mbit/s、 34Mbit/s、 140Mbit/s 和 155Mbit/s 的任意组合。因而利用软件系 统就可以很方便地从干路高速码率复用信号中一次性地分出(插入)低速码流支 路,避免了需要对全部信号按部就班地进行解(复)用的做法,不仅使上下业务 十分容易,而且可靠性也大大提高。如果将线路沿途的再生中继器换成分插复用 器,则在中途就可以任意分路和插入电路、速率也可以为 2Mbit/s、34Mbit/s、 140Mbit/s 和 155Mbit/s 的任意组合, 从而使区间通信变得十分灵活方便。 此外, 利用 SDH 设备还可以对原有的光纤数字通信系统进行扩容。

3.SDH 拥有丰富的开销比特(约占信号的 5%),以用于网络的运行、维护和管 理。 SDH 具有自愈保护功能,可大大提高网络的通信质量和应付紧急的能力。SDH 网 结构有很强的适应性,现有的准同步数字体系、同步数字体系和宽带综合业务数 字网(B-ISDN)均可进入其帧结构。

三,MSTP
1 MSTP 概念 MSTP(基于 SDH 的多业务传送平台)是指,基于 SDH 平台同时实现 TDM、ATM、 以太网等业务的接入、处理和传送,提供统一网管的多业务节点。基于 SDH 的多 业务传送节点除应具有标准 SDH 传送节点所具有的功能外, 还具有以下主要功能 特征。 (1)具有 TDM 业务、ATM 业务或以太网业务的接入功能; (2)具有 TDM 业务、ATM 业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明传送 功能; (3)具有 ATM 业务或以太网业务的带宽统计复用功能; (4)具有 ATM 业务或以太网业务映射到 SDH 虚容器的指配功能。 基于 SDH 的多业务传送节点可根据网络需求应用在传送网的接入层、汇聚层, 应用在骨干层的情况有待研究。 城域网是当前电信运营商争夺的焦点,目前城域网组网技术种类繁多,大致包括 基于 SDH 结构的城域网、基于以太网结构的城域网、基于 ATM 结构的城域网和基 于 DWDM 结构的城域网。其实,SDH、ATM、 Ethernet 、WDM 等各种技术也都在

不断吸取其他技术的长处,互相取长补短,即要实现快速传输,又要满足多业务 承载, 另外还要提供电信级的 QoS, 各种城域网技术之间表现出一种融合的趋势。 2 MSTP 工作原理 MSTP 可以将传统的 SDH 复用器、数字交叉链接器(DXC)、WDM 终端、网络二层 交换机和 IP 边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备,即基于 SDH 技 术的多业务传送平台(MSTP),进行统一控制和管理。基于 SDH 的 MSTP 最适合 作为网络边缘的融合节点支持混合型业务,特别是以 TDM 业务为主的混合业务。 它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商,应用于局间或 POP 间,还适合于大企 事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量 SDH 网的运营公司,以 SDH 为基础的 多业务平台可以更有效地支持分组数据业务, 有助于实现从电路交换网向分组网 的过渡。所以,它将成为城域网近期的主流技术之一。 这就要求 SDH 必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台, 即融合 的多业务节点。MSTP 的实现基础是充分利用 SDH 技术对传输业务数据流提供保 护恢复能力和较小的延时性能,并对网络业务支撑层加以改造,以适应多业务应 用,实现对二层、三层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一 起,构成业务层和传送层一体化的 SDH 业务节点,称为融合的网络节点或多业务 节点,主要定位于网络边缘。 下面以中兴通信的 MSTP 业务板 SFE8(智能自适应以太网板)为例说明具体的工 作原理。 SFE8 板提供在 SDH 上传输以太网帧的接口板, 它可以实现以太网帧映射进 VC12。 单板的硬件核心是一块以太网交换芯片,提供 8 个 LAN 接口和 8 个广域网方向 (可扩展为 16 个方向), 每个广域网方向由 1~47 个 VC12 实现任意绑定(采用 虚级联方式)来调整带宽。8 个 LAN 接口间可以经该板进行 L2(OSI 第二层)的 线速交换。SDH 侧提供 8 个最小 2Mbit/s,最大 100Mbit/s 的出口,带宽总和最 大为 155Mbit/s;SFE8 板的软件对于每位客户(每个客户可包含多个 VLAN)运 行独立的生成树协议,兼容 IEEE 802.1D,避免成环业务;同时通过强大统一的

SDH 网管平台完成所有管理功能。它能处理链路层的数据转发,完成以太网数据 向 SDH 数据的映射,实现 IP over SDH 的功能。 SFE8 提供的用户端口可以完成 OSI 二层的数据转发,当需要通过系统下业务到 SDH 上时,将通过提供的包封装方式将以太网数据包转换为 SDH 帧,同样如果有 业务要从系统侧下到用户将会有一个逆过程完成。 3 MSTP 的特点 (1)业务的带宽灵活配置,MSTP 上提供的 10/100/1000Mbit/s 系列接口,通过 VC 的捆绑可以满足各种用户的需求; (2)可以根据业务的需要,工作在端口组方式和 VLAN 方式,其中 VLAN 方式可 以分为接入模式和干线模式: · 端口组方式:单板上全部的系统和用户端口均在一个端口组内。这种方式只 能应用于点对点对开的业务。换句话说,也就是任何一个用户端口和任何一个系 统端口 (因为只有一个方向, 所以没有必要启动所有的系统端口, 一个就足够了) 被启用了, 网线插在任何一个启用的用户端口上, 那个用户口就享有了所有带宽, 业务就可以开通。 · VLAN 方式:分为接入模式和干线模式。 其中的接入模式,如果不设定 VLAN ID,则端口处于端口组的工作方式下,单板 上全部的系统和用户端口均在一个端口组内。 如果设定了 VLAN ID,需要设定“端口 VLAN 标记”。这是因为交换芯片会为收 到的数据包增加 VLAN ID,然后通过系统端口走光纤发到对端同样 VLAN ID 的端 口上。比如某个用户口 VLAN ID 为 2,则对应站点的用户端口的 VLAN ID 也应该 设定为 2。这种模式可以应用于多个方向的 MSTP 业务,这时每个方向的端口都 要设置不同的 VLAN ID。然后把该方向的用户端口和系统端口放置到一个虚拟网 桥中(该虚拟网桥的 VLAN ID 必须与“端口 VLAN 标记”一样)。

(3)可以工作在全双工、半双工和自适应模式下,具备 MAC 地址自学习功能; (4)QoS 设置: QoS 实际上限制端口的发送,原理是发送端口根据业务优先级上有许多发送队 列,根据 QoS 的配置和一定的算法完成各类优先级业务的发送。因此,当一个端 口可能发送来自多个来源的业务,而且总的流量可能超过发送端口的发送带宽 时,可以设置端口的 QoS 能力,并相应地设置各种业务的优先级配置。当 QoS 不作配置时,带宽平均分配,多个来源的业务尽力传输。 QoS 的配置就是规定各端口在共享同一带宽时的优先级及所占用带宽的额度。 (5)对每个客户独立运行生成树协议。 4 MSTP 的优势 (1) 现阶段大量用户的需求还是固定带宽专线, 主要是 2Mbit/s、 10/100Mbit/s、 34Mbit/s、155M bit/s。对于这些专线业务,大致可以划分为固定带宽业务和可 变带宽业务。对于固定带宽业务,MSTP 设备从 SDH 那里集成了优秀的承载、调 度能力,对于可变带宽业务,可以直接在 MSTP 设备上提供端到端透明传输通道, 充分保证服务质量,可以充分利用 MSTP 的二层交换和统计复用功能共享带宽, 节约成本,同时使用其中的 VLAN 划分功能隔离数据,用不同的业务质量等级 (CoS)来保障重点用户的服务质量。 (2)在城域汇聚层,实现企业网络边缘节点到中心节点的业务汇聚,具有节点 多、端口种类多、用户连接分散和较多端口数量等特点。采用 MSTP 组网, 可以 实现 IP 路由设备 10M/100M/1000M POS 和 2M/FR 业务的汇聚或直接接入,支持 业务汇聚调度,综合承载,具有良好的生存性。根据不同的网络容量需求,可以 选择不同速率等级的 MSTP 设备。 5 MSTP 的应用

MSTP 技术在现有城域传输网络中备受关注,得到了规模应用,并且即将作为业 界的一项行业标准而发布。它的技术优势与其他技术相比在于:解决了 SDH 技术 对于数据业务承载效率不高的问题;解决了 ATM/IP 对于 TDM 业务承载效率低、 成本高的问题;解决了 IP QoS 不高的问题;解决了 RPR 技术组网限制问题,实 现双重保护,提高业务安全系数;增强数据业务的网络概念,提高网络监测、维 护能力;降低业务选型风险;实现降低投资、统一建网、按需建设的组网优势; 适应全业务竞争需求,快速提供业务。 MSTP 使传输网络由配套网络发展为具有独立运营价值的带宽运营网络,利用自 身成熟的技术优势提供质高价廉的带宽资源,满足城域带宽需求。由于自身多业 务的特性,利用 B-ADM 设备构建的城域传输网可以根据用户的要求提供种类丰 富的带宽服务内容,MSTP 技术体制下的 B-ADM 设备在网络调度、设备等一些方 面融入运营理念、智能特性,实现业务的方便、快捷的建立,从而进一步保证带 宽运营的可实施性,满足市场对于城域传输网络的需求。 6 小结 综上所述,由于 MSTP 广泛应用于城域传输网络,激发了城域传输网络的活力, 带给运营商更大的利益空间。各大设备供应商也在不断地针对 MSTP 进行研究与 开发,MSTP 的内涵也在逐步得到丰富。相信 MSTP 的发展依然存在巨大的空间, 本身技术的能量也同样具有巨大的潜力等待挖掘。MSTP 将在城域建设中起到决 定性的作用,成为网络建设的首选方案。


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