光傳輸在接入網(wǎng)中的應(yīng)用畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 的速率就是 AU4的速率。 （ 9）從 AUG 到 STM1 AUG+SOH 就合成了 STM1 信號。 N個 STM1信號通過字節(jié)間插復(fù)用合成 STMN。 從 2Mbit/s 復(fù)用進(jìn) STMN信號的復(fù)用步驟可以看出 3個 TU12復(fù)用成一個 TUG2， 7個 TUG2 復(fù)用成一個 TUG3， 3個 TUG3復(fù)用進(jìn)一個 VC4，一個 VC4復(fù)用進(jìn) 1個 STM1，也就是說 2Mbit/s 的復(fù)用結(jié)構(gòu)是 3－ 7－ 3結(jié)構(gòu)。由于復(fù)用的方式是字節(jié)間插方式，所以在一個 VC4 中的 63 個 VC12的排列方式不是順序來排列的。頭一個 TU12 的序號和緊跟其后的 TU12 的序號相差 21。 鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 圖 3 5 STM1 速率變換過程 SDH 的組網(wǎng)方式 SDH 網(wǎng)是由 SDH 網(wǎng)元設(shè)備通過光纜互連而成的，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)元）和傳輸線路的幾何排列就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的有效性（信道的利用率）、可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕窘Y(jié)構(gòu)有鏈形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔形，如圖 3 6 所示。 鏈形網(wǎng) 此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫菍⒕W(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)一一串聯(lián)，而首尾兩端開放。這種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)是較經(jīng)濟(jì)，在 SDH 網(wǎng)的早期用得較多，主要用于專網(wǎng)（如鐵路網(wǎng)）中。 星形網(wǎng) 此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫菍⒕W(wǎng)中一網(wǎng)元做為特殊節(jié)點(diǎn)與其他各網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)相連，其他各網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)互不相連，網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的 業(yè)務(wù)都要經(jīng)過這個特殊節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)是可通過特殊節(jié)點(diǎn)來統(tǒng)一管理其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，利于分配帶寬，節(jié)約成本，但存在特殊節(jié)點(diǎn)的安全保障和處理能力的潛在瓶頸問題。特殊節(jié)點(diǎn)的作用類似交換網(wǎng)的匯接局，此種拓?fù)涠嘤糜诒镜鼐W(wǎng)（接入網(wǎng)和用戶網(wǎng)）。 鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 ( a) 鏈形 ( b) 星 形 ( c) 樹形 ( d) 環(huán)形 ( e) 網(wǎng) 孔形 TM TM TM TM TM TM TM TM TM TM AD M AD M AD M AD M AD M AD M AD M AD M D X C / AD M D X C / AD M D X C / AD M D X C / AD M D X C / AD M D X C / AD M 圖 3 6 基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 樹形網(wǎng) 此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煽闯墒擎溞瓮負(fù)浜托切瓮負(fù)涞慕Y(jié)合，也存在特殊節(jié)點(diǎn)的安全保障和處理能力的潛在瓶頸。 環(huán)形網(wǎng) 環(huán)形拓?fù)鋵?shí)際上是指將鏈形拓?fù)涫孜蚕噙B，從而使網(wǎng)上任何一個網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)都不對外開放的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问健＿@是當(dāng)前使用最多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑饕且驗(yàn)樗?具有很強(qiáng)的生存性，即自愈功能較強(qiáng)。環(huán)形網(wǎng)常用于本地網(wǎng)（接入網(wǎng)和用戶網(wǎng)）、局間中繼網(wǎng)。 網(wǎng)孔形網(wǎng) 將所有網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)兩兩相連，就形成了網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹＿@種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇閮删W(wǎng)元節(jié)點(diǎn)間提供多個傳輸路由，使網(wǎng)絡(luò)的可靠更強(qiáng)，不存在瓶頸問題和失效問題。但是由于系統(tǒng)的冗余度高，必會使系統(tǒng)有效性降低，成本高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。網(wǎng)孔形網(wǎng)主要用于長途網(wǎng)中，以提供網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。 當(dāng)前用得最多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫擎溞魏铜h(huán)形，通過它們的靈活組合，可構(gòu)成更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)主要講述鏈網(wǎng)的組成和特點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)的幾種主要的自愈形式（自愈環(huán)）的工作機(jī)理及特點(diǎn)。 鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 SDH 的自愈網(wǎng)保護(hù)方式 傳輸網(wǎng)上的業(yè)務(wù)按流向可分為單向業(yè)務(wù)和雙向業(yè)務(wù)。以環(huán)網(wǎng)為例說明單向業(yè)務(wù)和雙向業(yè)務(wù)的區(qū)別。如圖 3 7 所示。 ABCD 圖 3 7 環(huán)形網(wǎng)絡(luò) 若 A 和 C 之間互通業(yè)務(wù)， A 到 C 的業(yè)務(wù)路由假定是 A→ B→ C，若此時 C 到 A 的業(yè)務(wù)路由是 C→ B→ A，則業(yè)務(wù)從 A 到 C 和從 C 到 A 的路由相同，稱為一致路由。 若此時 C 到 A 的路由是 C→ D→ A，那么業(yè)務(wù)從 A 到 C 和業(yè)務(wù)從 C 到 A 的路由不同，稱為分離路由。 我們稱一致路由的業(yè)務(wù)為雙向業(yè)務(wù)，分離路由的業(yè)務(wù)為單向業(yè)務(wù)。常見組網(wǎng)的業(yè)務(wù)方向和路由如表 3 8 所示。 表 3 8 常見組網(wǎng)的業(yè) 務(wù)方向和路由表 組網(wǎng)類型 路由 業(yè)務(wù)方向 鏈形網(wǎng) 一致路由 雙向 環(huán)形網(wǎng) 雙向通道環(huán) 一致路由 雙向 雙向復(fù)用段環(huán) 一致路由 雙向 單向通道環(huán) 分離路由 單向 單向復(fù)用段環(huán) 分離路由 單向 當(dāng)今社會各行各業(yè)對信息的依賴愈來愈大，要求通信網(wǎng)絡(luò)能及時準(zhǔn)確的傳遞信息。隨著網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒃絹碓蕉啵瑐鬏斝盘柕乃俾试絹碓娇欤坏┚W(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障（這是難以避免的，例如土建施工中將光纜挖斷），將對整個社會造成極大的損壞。因此網(wǎng)絡(luò)的生存能力即網(wǎng)絡(luò)的安全性是當(dāng)今第一要考慮的問題。 所謂自愈 是指在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障（例如光纖斷）時，無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)自動地在極短的時間內(nèi)（ ITUT 規(guī)定為 50ms 以內(nèi)），使業(yè)務(wù)自動從故障中恢復(fù)傳輸，使用戶幾乎感覺不到網(wǎng)絡(luò)出了故障。其基本原理是網(wǎng)絡(luò)要具備發(fā)現(xiàn)替代傳輸路由并重新建立通信的能力。鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 替代路由可采用備用設(shè)備或利用現(xiàn)有設(shè)備中的冗余能力，以滿足全部或指定優(yōu)先級業(yè)務(wù)的恢復(fù)。由上可知網(wǎng)絡(luò)具有自愈能力的先決條件是有冗余的路由、網(wǎng)元強(qiáng)大的交叉能力以及網(wǎng)元一定的智能。 自愈僅是通過備用信道將失效的業(yè)務(wù)恢復(fù)，而不涉及具體故障的部件和線路的修復(fù)或更換，所以故障點(diǎn)的修復(fù)仍需人工干預(yù)才 能完成，就象斷了的光纜還需人工接好。 自愈環(huán)的分類 目前環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用得最多，因?yàn)榄h(huán)形網(wǎng)具有較強(qiáng)的自愈功能。自愈環(huán)的分類可按保護(hù)的業(yè)務(wù)級別、環(huán)上業(yè)務(wù)的方向、網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)間光纖數(shù)來劃分。 按環(huán)上業(yè)務(wù)的方向可將自愈環(huán)分為單向環(huán)和雙向環(huán)兩大類；按網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)間的光纖數(shù)可將自愈環(huán)劃分為雙纖環(huán)（一對收 /發(fā)光纖）和四纖環(huán)（兩對收發(fā)光纖）；按保護(hù)的業(yè)務(wù)級別可將自愈環(huán)劃分為通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)兩大類。 下面講講通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)的區(qū)別。對于通道保護(hù)環(huán)，業(yè)務(wù)的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，也就是保護(hù)的是 STMN 信 號中的某個 VC（某一路 PDH 信號），倒換與否按環(huán)上的某一個別通道信號的傳輸質(zhì)量來決定的，通常利用收端是否收到簡單的 TUAIS 信號來決定該通道是否應(yīng)進(jìn)行倒換。例如在 STM16 環(huán)上，若收端收到第 4VC4 的第 48 個TU12 有 TUAIS，那么就僅將該通道切換到備用信道上去。 復(fù)用段倒換環(huán)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒換與否是根據(jù)環(huán)上傳輸?shù)膹?fù)用段信號的質(zhì)量決定的。倒換是由 K K2（ b1— b5）字節(jié)所攜帶的 APS 協(xié)議來啟動的，當(dāng)復(fù)用段出現(xiàn)問題時，環(huán)上整個 STMN 或 1/2STMN 的業(yè)務(wù)信號都切換到備用信道上。復(fù)用段 保護(hù)倒換的條件是 LOF、 LOS、 MSAIS、 MSEXC 告警信號。 二纖單向通道保護(hù)環(huán) 二纖通道保護(hù)環(huán)由兩根光纖組成兩個環(huán)，其中一個為主環(huán) —— S1；一個為備環(huán) ——P1。兩環(huán)的業(yè)務(wù)流向一定要相反，通道保護(hù)環(huán)的保護(hù)功能是通過網(wǎng)元支路板的“并發(fā)選收”功能來實(shí)現(xiàn)的，也就是支路板將支路上環(huán)業(yè)務(wù)“并發(fā)”到主環(huán) S備環(huán) P1 上，兩環(huán)上業(yè)務(wù)完全一樣且流向相反，平時網(wǎng)元支路板“選收”主環(huán)下支路的業(yè)務(wù)，如圖 3 9（ a）所示。 若環(huán)網(wǎng)中網(wǎng)元 A 與 C 互通業(yè)務(wù)，網(wǎng)元 A 和 C 都將上環(huán)的支路業(yè)務(wù)“并發(fā)”到環(huán) S1和 P1 上， S1 和 P1 上的所傳業(yè)務(wù)相同且流向相反 —— S1 逆時針， P1 為順時針。在網(wǎng)絡(luò)鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 正常時，網(wǎng)元 A 和 C 都選收主環(huán) S1 上的業(yè)務(wù)。那么 A 與 C 業(yè)務(wù)互通的方式是 A 到 C 的業(yè)務(wù)經(jīng)過網(wǎng)元 D 穿通，由 S1 光纖傳到 C（主環(huán)業(yè)務(wù)）；由 P1 光纖經(jīng)過網(wǎng)元 B 穿通傳到 C（備環(huán)業(yè)務(wù)）。在網(wǎng)元 C 支路板“選收”主環(huán) S1上的 A→ C 業(yè)務(wù)，完成網(wǎng)元 A 到網(wǎng)元 C的業(yè)務(wù)傳輸。網(wǎng)元 C 到網(wǎng)元 A 的業(yè)務(wù)傳輸與此類似。 CACAACACS1P1ACD BP1S1S T M N 圖 3 9（ a）二纖單向通道倒換環(huán) 當(dāng) BC 光纜段的光纖同時被切斷，注意此時網(wǎng)元支路板的并發(fā)功能沒有改變，也就是此時 S1 環(huán)和 P1 環(huán)上的業(yè)務(wù)還是一樣的。如圖 .3 9（ b）。 CACAACACS1P1ACD BP1S1S T M N倒換 圖 3 9（ b）二纖單向通道倒換環(huán) 我們看看這時網(wǎng)元 A 與網(wǎng)元 C之間的業(yè)務(wù)如何被保護(hù)。網(wǎng)元 A到網(wǎng)元 C 的業(yè)務(wù)由網(wǎng)元A 的支路板并發(fā)到 S1 和 P1光纖上，其中 S1業(yè)務(wù)經(jīng)光纖由網(wǎng)元 D穿通傳至網(wǎng)元 C， P1 光纖的業(yè)務(wù)經(jīng)網(wǎng)元 B穿通，由于 B— C間光纜斷，所以光纖 P1 上的業(yè)務(wù)無法傳到網(wǎng)元 C，不過由于網(wǎng)元 C 默認(rèn)選收主環(huán) S1上的業(yè)務(wù)，這時網(wǎng)元 A到網(wǎng) C的業(yè)務(wù)并未中斷，網(wǎng)元 C 的支路板不進(jìn)行保護(hù)倒換。 網(wǎng)元 C的支路板將到網(wǎng)元 A 的業(yè)務(wù)并發(fā)到 S1 環(huán)和 P1 環(huán)上，其中 P1 環(huán)上的 C到 A 業(yè)務(wù)經(jīng)網(wǎng)元 D穿通傳到網(wǎng)元 A， S1 環(huán)上的 C到 A業(yè)務(wù)，由于 B— C 間光纖斷所以無法傳到網(wǎng)元 A，網(wǎng)元 A 默認(rèn)是選收主環(huán) S1 上的業(yè)務(wù)，此時由于 S1 環(huán)上的 C→ A的業(yè)務(wù)傳不過來，鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 這時網(wǎng)元 A的支路板就會收到 S1 環(huán)上 TUAIS 告警信號。網(wǎng)元 A的支路板收到 S1光纖上的 TUAIS 告警后，立即切換到選收備環(huán) P1 光纖上的 C 到 A 的業(yè)務(wù)，于是 C→ A 的業(yè)務(wù)得以恢復(fù)，完成環(huán)上業(yè)務(wù)的通道保護(hù)，此時網(wǎng)元 A的支路板處于通道保護(hù)倒換狀態(tài) —— 切換到選收備環(huán)方式。 網(wǎng)元發(fā)生了通道保護(hù)倒換后，支路板同時監(jiān)測主環(huán) S1上業(yè)務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)連續(xù)一段時間（華為的設(shè)備是 10 分鐘左右）未發(fā)現(xiàn) TUAIS 時，發(fā)生切換網(wǎng)元的支 路板將選收切回到收主環(huán)業(yè)務(wù)，恢復(fù)成正常時的默認(rèn)狀態(tài)。 二纖單向通道 保護(hù)倒換環(huán)由于上環(huán)業(yè)務(wù)是并發(fā)選收，所以通道業(yè)務(wù)的保護(hù)實(shí)際上是1＋ 1 保護(hù)。倒換速度快（華為公司設(shè)備倒換速度≤ 15ms），業(yè)務(wù)流向簡捷明了，便于配置維護(hù)。缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)容量不大。二纖單向保護(hù)環(huán)的業(yè)務(wù)容量恒定是 STMN，與環(huán)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)元間業(yè)務(wù)分布無關(guān)。為什么？舉個例子，當(dāng)網(wǎng)元 A和網(wǎng)元 D之間有一業(yè)務(wù)占用X 時隙，由于業(yè)務(wù)是單向業(yè)務(wù)，那么 A→ D的業(yè)務(wù)占用主環(huán)的 A— D光纜段的 X時隙（占用備環(huán)的 A— B、 B— C、 C— D光纜段的 X時隙）； D— A 的業(yè)務(wù)占 用主環(huán)的 D— C、 C— B、 B— A的 X時隙（備環(huán)的 D— A 光纜段的 X 時隙）。也就是說 A— D間占 X時隙的業(yè)務(wù)會將環(huán)上全部光纜的（主環(huán)、備環(huán)） X時隙占用，其它業(yè)務(wù)將不能再使用該時隙（沒有時隙重復(fù)利用功能）了。這樣，當(dāng) A— D之間的業(yè)務(wù)為 STMN時，其它網(wǎng)元將不能再互通業(yè)務(wù)了 —— 即環(huán)上無法再增加業(yè)務(wù)了，因?yàn)榄h(huán)上整個 STMN的時隙資源都已被占用，所以單向通道保護(hù)環(huán)的最大業(yè)務(wù)容量是 STMN。 二纖單向通道環(huán)多用于環(huán)上有一站點(diǎn)是業(yè)務(wù)主站 —— 業(yè)務(wù)集中站的情況。 二纖單向復(fù)用段環(huán) 前面講過復(fù)用段環(huán)保護(hù)的業(yè)務(wù)單位是復(fù) 用段級別的業(yè)務(wù)，需通過 STMN 信號中 KK2 字節(jié)承載的 APS 協(xié)議來控制倒換的完成。由于倒換要通過運(yùn)行 APS 協(xié)議，所以倒換速度不如通道保護(hù)環(huán)快，華為 SDH 設(shè)備的復(fù)用段倒換速度是≤ 25ms。 下面我們講一講單向復(fù)用段保護(hù)倒換環(huán)的自愈機(jī)理，如圖 3 10（ a）所示。 鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 CACAACACS1P1ACDBP1S1( b )倒換CACAACACS1P1ACDBP1S1( a )S TM N 圖 3 10 二纖單向復(fù)用段倒換環(huán) 若環(huán)上網(wǎng)元 A與網(wǎng)元 C互通業(yè)務(wù)，構(gòu)成環(huán)的兩根光纖 S P1 分別稱之為主纖和備纖，上面?zhèn)魉偷臉I(yè)務(wù)不是 1＋ 1 的業(yè)務(wù)而是 1∶ 1 的業(yè)務(wù) —— 主環(huán) S1 上傳主用業(yè)務(wù)，備環(huán) P1上傳備用業(yè)務(wù)；因此復(fù)用段保護(hù)環(huán)上業(yè)務(wù)的保護(hù)方式為 1∶ 1保護(hù)，有別于通道保護(hù)環(huán)。 在環(huán)路正常時，網(wǎng)元 A往主纖 S1 上發(fā)送到網(wǎng)元 C的主用業(yè)務(wù)，往備纖 P1上發(fā)送到網(wǎng)元 C的備用業(yè)務(wù)，網(wǎng)元 C 從主纖上選收主纖 S1上來的網(wǎng)元 A發(fā)來的主用業(yè)務(wù)，從備纖 P1上收網(wǎng)元 A 發(fā)來的備用業(yè)務(wù)（額外業(yè)務(wù)），圖 56 中只畫出了收主用業(yè)務(wù)的情況。網(wǎng)元 C到網(wǎng)元 A 業(yè)務(wù)的互通與此類似，如圖 .3 10（ b）所示。 在 C— B 光纜段間的光纖都被切斷時，在故障端點(diǎn)的兩網(wǎng)元 C、 B產(chǎn)生一個環(huán)回功能，見圖 542。網(wǎng)元 A到網(wǎng)元 C 的主用業(yè)務(wù)先由網(wǎng)元 A 發(fā)到 S1光纖上，到故障端點(diǎn)站 B 處環(huán)回到 P1 光纖上，這時 P1光纖上的額 外業(yè)務(wù)被清掉，改傳網(wǎng)元 A 到網(wǎng)元 C的主用業(yè)務(wù)，經(jīng) A、 D網(wǎng)元穿通，由 P1 光纖傳到網(wǎng)元 C，由于網(wǎng)元 C只從主纖 S1 上提取主用 業(yè)務(wù)，所以這時 P1 光纖上的網(wǎng)元