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光传输技术
课程设计报告
题目基于ZXMPS320的传输综合设计
学院电子信息工程学院
专业通信工程
学生姓名
学号年级2010级
指导教师职称讲师
2013年12月13日
设计报告成绩
(按照优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师评语:
指导教师(签名)
年月日
说明:
指导教师评分后,设计报告交院实验室保存。
基于ZXMPS320的传输综合设计
专业:
通信工程学号:
学生:
指导老师:
摘要:
SDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。
它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容,在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作,实现灵活的组网与业务调度,实现网络自愈功能,提高网络资源利用率。
并且由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。
本设计利用中兴公司的ZXMPS320传输设备进行基于SDH技术的光传输实验,完成一个完整的光传输系统的设置的全过程,全面了解一个完整的光传输通信系统的构成,对光通信网络核心的核心结构有一个整体的认识。
掌握光传输设备的实际操作,能够对电路业务进行熟练配置,着重掌握光传输设备的使用和维护,获得初步的工程实践经验。
关键词:
SDH;ZXMPS320;光传输系统;
第1章绪论
1.1选题背景
我们知道当今社会是信息社会,高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务,通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大,这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。
传输系统是通信网的重要组成部分,传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。
当前世界各国大力发展的信息高速公路,其中一个重点就是组建大容量的传输光纤网络,不断提高传输线路上的信号速率,扩宽传输频带,就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。
同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准,能实现我们这个地球村中的每一个用户随时随地便捷地通信。
传统的由PDH传输体制组建的传输网,由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求,另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度,因此在通信网向大容量、标准化发展的今天,PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈,制约了传输网向更高的速率发展。
因此SDH技术便应运而生,并迅速取代准同步数字体系,成为当下主流的光传输技术。
1.2实验内容及目的
本课题需要完成以下内容:
使用中兴公司的ZXONME300光网络产品网元子网层统一网管软件,完成一个完整的光传输系统的设置的全过程,全面了解一个完整的光传输通信系统的构成,得到设计一个真是光传输系统的全面训练,对光通信网络的核心结构有一个整体的认识。
同时,利用中心通讯光传输设备ZXMPS320,掌握光传输设备的实际操作,能够对电路业务进行熟练配置,并能够在实际设备上验证所配置业务是否正确,并着重掌握光传输设备的使用和维护,获得初步的工程实践经验。
通过该综合实验,期望增强学生分析问题解决问题的能力,加强学生理论与实际相结合的能力,提高学生的实践动手能力,最终培养学生的创新实践能力,为学生将来从事通信方面的科研、生产工作打下基础,以适应现代信息科学技术发展的需要。
第2章SDH技术原理
2.1SDH概述
(1)电接口方面
接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。
SDH体制对网络节点接口(NNI)作了统一的规范。
规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。
这就使SDH设备容易实现多厂家互连,也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备,体现了横向兼容性。
SDH体制有一套标准的信息结构等级,即有一套标准的速率等级。
基本的信号传输结构等级是同步传输模块——STM-1,相应的速率是155Mbit/s。
高等级的数字信号系列例如:
622Mbit/s(STM-4)、2.5Gbit/s(STM-16)等,是通过将低速率等级的信息模块(例如STM-1)通过字节间插同步复接而成,复接的个数是4的倍数,例如:
STM-4=4×STM-1,STM-16=4×STM-4。
(2)光接口方面
线路接口(这里指光口)采用世界性统一标准规范,SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码,不再进行冗余码的插入。
想想看,为什么会这样?
扰码的标准是世界统一的,这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。
扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”,便于从线路信号中提取时钟信号。
由于线路信号仅通过扰码,所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致,这样就不会增加发端激光器的光功率代价。
(3)复用方式
由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的,这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律的,也就是说是可预见的。
这样就能从高速SDH信号例如2.5Gbit/s(STM-16)中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/s(STM-1),从而简化了信号的复接和分接,使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。
另外,由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构,可将PDH低速支路信号(例如2Mbit/s)复用进SDH信号的帧中去(STM-N),这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的,于是可以从STM-N信号中直接分/插出低速支路信号。
注意此处不同于前面所说的从高速SDH信号中直接分插出低速SDH信号,此处是指从SDH信号中直接分/插出低速支路信号,例如2Mbit/s,34Mbit/s与140Mbit/s等低速信号。
于是节省了大量的复接/分接设备(背靠背设备),增加了可靠性,减少了信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等,使业务的上、下更加简便。
SDH的这种复用方式使数字交叉连接(DXC)功能更易于实现,使网络具有了很强的自愈功能,便于用户按需动态组网,实现灵活的业务调配。
(4)运行维护方面
也就是说维护的自动化程度大大加强。
PDH的信号中开销字节不多,以致于在对线路进行性能监控时,还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。
以PCM30/32信号为例,其帧结构中仅有TS0时隙和TS16时隙中的比特是用于OAM功能。
SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20,大大加强了OAM功能。
这样就使系统的维护费用大大降低,而在通信设备的综合成本中,维护费用占相当大的一部分,于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低,据估算仅为PDH系统的65.8%。
(5)兼容性
SDH有很强的兼容性,这也就意味着当组建SDH传输网时,原有的PDH传输网不会作废,两种传输网可以共同存在。
也就是说可以用SDH网传送PDH业务,另外,异步转移模式的信号(ATM)、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。
那么SDH传输网是怎样实现这种兼容性的呢?
SDH网中用SDH信号的基本传输模块(STM-1)可以容纳PDH的三个数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列——ATM、FDDI、DQDB等,从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性,确保了PDH向SDH及SDH向ATM的顺利过渡。
SDH是怎样容纳各种体制的信号呢?
很简单,SDH把各种体制的低速信号在网络边界处(例如:
SDH/PDH起点)复用进STM-1信号的帧结构中,在网络边界处(终点)再将它们拆分出来即可,这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号了。
2.2.SDH技术的缺陷
(1)频带利用率低
我们知道有效性和可靠性是一对矛盾,增加了有效性必将降低可靠性,增加可靠性也会相应的使有效性降低。
例如,收音机的选择性增加,可选的电台就增多,这样就提高了选择性。
但是由于这时通频带相应的会变窄,必然会使音质下降,也就是可靠性下降。
相应的,SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了(运行维护的自动化程度高),这是由于在SDH的信号--STM-N帧中加入了大量的用于OAM功能的开销字节,这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下,PDH信号所占用的频带(传输速率)要比SDH信号所占用的频带(传输速率)窄,即PDH信号所用的速率低。
例如:
SDH的STM-1信号可复用进63个2Mbit/s或3个34Mbit/s(相当于48×2Mbit/s)或1个140Mbit/s(相当于64×2Mbit/s)的PDH信号。
只有当PDH信号是以140Mbit/s的信号复用进STM-1信号的帧时,STM-1信号才能容纳64×2Mbit/s的信息量,但此时它的信号速率是155Mbit/s,速率要高于PDH同样信息容量的E4信号(140Mbit/s),也就是说STM-1所占用的传输频带要大于PDHE4信号的传输频带(二者的信息容量是一样的)。
(2)指针调整机理复杂
SDH体制可从高速信号(例如STM-1)中直接下低速信号(例如2Mbit/s),省去了多级复用/解复用过程。
而这种功能的实现是通过指针机理来完成的,指针的作用就是时刻指示低速信号的位置,以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号,保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。
可以说指针是SDH的一大特色。
但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。
最重要的是使系统产生SDH的一种特有抖动--由指针调整引起的结合抖动。
这种抖动多发于网络边界处(SDH/PDH),其频率低、幅度大,会导致低速信号在拆出后性能劣化,这种抖动的滤除会相当困难。
(3)软件的大量使用对系统安全性的影响
SDH的一大特点是OAM的自动化程度高,这也意味着软件在系统中占用相当大的比重,这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害,特别是在计算机病毒无处不在的今天。
另外,在网络层上人为的错误操作、软件故障,对系统的影响也是致命的。
这样,系统的安全性就成了很重要的一个方面。
SDH体制是一种在发展中不断成熟的体制,尽管还有这样那样的缺陷,但它已在传输网的发展中,显露出了强大的生命力,传输网从PDH过渡到SDH是一个不争的事实。
第3章实验步骤
3.1ZXONME300的启动与登录
(1)启动ZXONME300的服务器端和客户软件,并成功登录客户端,从而运行ZXONME300网管软件。
在安装服务器端软件的计算机中,单击[开始→程序→ZXONME300→Server]菜单项,启动ZXONME300的服务器端软件。
在安装客户端软件的计算机中,单击[开始→程序→ZXONME300→GUI]菜单项,弹出如下图所示的登录管理对话框,见图3-1。
图3-1登陆网管系统
ZXONME300客户端默认的登录名为root。
(2)备份一个空的数据库,备份在缺省目录下,缺省备份目录位于“网管安装目录/db/backup/config”文件夹中。
在客户端操作窗口中,单击[系统→系统数据管理→数据库备份恢复]菜单项,默认进入数据库备份/恢复对话框数据库备份/恢复页面。
在[备份→恢复]中,选择[备份]。
见图3-2。
3.2数据库备份与恢复设置
3.2创建网元
在客户端操作窗口中,单击[设备管理→创建网元]选项,弹出创建网元对话框。
通过定义网元的名称、名称、标示、IP地址等参数,在网管客户端创建网元,见图3-3,图3-4。
网元信息见表3-1。
图3.3创建网元c
图3.4创建网元a
表3.1网元信息
参数网元
A
B
C
网元名称
a
B
c
网元标示
1
2
3
网元地址
192.1.1.18
192.1.2.18
192.1.3.18
系统类型
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
设备类型
ZXMPS320
ZXMPS320
ZXMPS320
网元类型
ADM
ADM
ADM
速率等级
STM-4
STM-4
STM-4
网元状态
在线
在线
在线
注:
其中网元状态包含在线和离线两种状态。
3.3安装单板
在客户操作窗口中,双击拓扑图中的网元标示。
根据待安装单板的类型,在单板类型选择区单击相应的板按钮,板按钮高亮显示。
同时,模拟子架区中可以安装该类型单板的空闲槽位变成亮黄色。
单击某个亮黄色的槽位,该单版安装完毕。
如图3-5,图3-6,图3-7。
图3-5安装网元a单板
图3-6安装网元b单板
图3-7安装网元c单板
网元单板安装槽位信息见表3.2。
表3.2网元单板槽位信息
网元
单板
A
B
C
NCP
1
1
1
PWA
14
14
14
SCB
3
3
3
OW
13
13
13
O4CSD
6
6
6
ET1
8
8
8
3.4连接网元
在客户端操作窗口中,选择SDH网元,单击[设备管理→公共管理网元连接配置]菜单项,弹出连接配置对话框,增加网元连接关系。
图3-8网元连接关系
具体连接关系见表3-3。
表3-3网元连接关系
序号
源网元
源网元
1
A端口1
B端口2
2
B端口1
C端口2
3
C端口1
A端口2
3.5业务配置
(1)什么事业务配置
传输设备可以完成PDH-SDH的交叉,以及SDH-SDH的交叉。
(2)操作方法
在客户端操作窗口中,选择SDH网元,单击[设备管理→SDH管理→业务配置]菜单项,弹出业务配置对话框。
(3)业务配置
具体配置分别见表3-4;3-5;3-6。
配置结果见图3-9。
表3-4A→B:
一个2M
网元
时隙(入)
时隙(出)
A
ET1-1
Port1-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/1
B
Port2-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/1
ET1-1
表3-5A→C:
一个2M
网元
时隙(入)
时隙(出)
C
ET1-2
Port1-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/2
A
Port2-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/2
ET1-2
表3-6B→C:
一个STM-1
网元
时隙(入)
时隙(出)
B
Port2-AUG2-AU4/1
Port1-AUG2-AU4/1
C
Port2-AUG2-AU4/1
Port1-AUG2-AU4/1
图3-9业务配置过程
3.6检查业务配置是否正确
(1)选择SDH网元,在客户端操作窗口中,单击[业务管理→电路业务管理]菜单项,弹出电路业务管理对话框。
(2)点击“电路自动搜索”,可以看见有几条电路,再点击“查询”,取消掉“VC4服务层”,则可以看见所配电路。
3.7选择接入网元
在客户端操作窗口中,选择网元A,单击[设备管理→设置网管网元]菜单项,将网元A设置为接入网元。
3.8时钟源配置
选择SDH网元,在客户端操作窗口中,单击[设备管理→SDH管理→时钟源]菜单项,弹出时钟源配置对话框。
时钟配置注意选择一个网头,一般情况下网头只可以配置外时钟和內时钟,确保SDH网络只有一个外时钟源,且时钟不成环。
见图3-10,3-11。
图3-10网元b时钟配置
图3-11网元c时钟配置
注意要先在“SSM字节”中“启用SSM”,这样在“时钟源配置”的“定时源配置”中的“自动SSM”才会生效,否则即使这里选择“自动SSM”也不会起作用。
具体网元时钟配置信息见表3-7。
表3-7网元时钟配置信息
网元
优先级1
优先级2
A
外时钟
內时钟
B
线路抽时钟
內时钟
C
线路抽时钟
內时钟
3.9公务配置
选择SDH网元,在客户端操作窗口中,单击[设备管理→公共管理→公务配置]菜单项。
弹出公务配置对话框。
(1)公务号码配置,可以选择“自动配置”。
公务号码见表3-8。
配置见图3-12。
表3-8公务号码
网元
A
B
C
号码
333
222
111
图3-12网元a的公务配置
(2)公务控制点的配置:
当网络成环的时候,为了防止公务成环,我们会配置公务控制点,如果网络是链型就没有必要了。
(3)为保证不同设备、光板之间的公务互通,统一对接光板的公务保护字节。
在客户端操作窗口中,选择一个网元,单击[设备管理SDH管理公务字节选择]菜单项,弹出公务保护选择对话框。
选择“自动配置”,“R2C9”,“应用”。
选择“校验”可以检查全网公务保护字节。
见图3-13。
图3-13公务保护字节配置信息
3.10通道保护配置
在已配置的工作时隙基础上,再配置经过另一个路由的保护时隙,完成通道保护的配置。
配置放大与业务配置相同,先配置的时隙连接称为工作通路,有绿色线标示,后配置的时隙连接称为保护通路,由蓝色实线表示。
具体配置分别见表3-9,3-10,3-11。
表3-9A→B:
一个2M
网元
时隙(入)
时隙(出)
A
ET1-1
Port2-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/1
C
Port1-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/1
Port2-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/1
B
Port1-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/1
ET1-1
表3-10A→C:
一个2M
网元
时隙(入)
时隙(出)
C
ET1-2
Port2-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/2
B
Port1-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/2
Port2-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/2
A
Port1-AUG1-AU4/1-TUG3/1-TUG2/1-12/2
ET1-2
表3-11一个STM-1
网元
时隙(入)
时隙(出)
A
Port1-AUG2-AU4/1
Port2-AUG2-AU4/1
3.11复用段保护配置
在客户端操作窗口中,单击[设备管理→公共管理→复用段保护配置]菜单项,弹出复用段保护配置对话框。
(1)单击“新建”按钮,弹出复用段保护配置对话框,选择复用段保护类型,单击“确定”按钮,保存配置并返回复用段保护配置对话框,在“保护组列表”中将增加新建保护组的信息,“保护组网元树”中显示新建保护组的名称,见图3-14。
图3-14新建保护组信息
(2)在“保护组网元树”中单击新建的保护组名称,当前所选保护组反白显示。
同时“网元”列表中将显示所选中可以配置为该保护组复用段保护类型的网元。
将所选网元添加至“保护组网元树”。
单击“全量下发”按钮,保存并下发配置命令,单击“下一步”按钮,弹出APSID配置对话框,根据实际情况修改APSID或保存系统配置,见图3-15。
图3-15APSID配置
(3)单击“下一步”按钮,进入复用段保护关系配置对话框,双击左、右侧树的节点,展开节点下的端口节点,将两端口连起来。
单击“确认”按钮,保存配置。
单击“应用”按钮,下发配置命令,连线变成绿色连线,见图3-16,图3-17,图3-18。
图3-16下发网元a配置命令
图3-17下发网元b配置命令
图3-18下发网元c配置命令
(4)在“请选择网元”下拉列表框中选择保护组中的其他网元,重复步骤(3),进行复用段保护关系的配置。
(5)选择SDH网元,在客户端操作窗口中,单击[维护→诊断→APS操作]菜单项,启动APS标识,见图3-19。
图3-19启动APS标识
结论
SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的,网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。
常见的网络结构有链形网、星形网、树形网、环形网、网孔形、环带链、环相切、环相交等。
网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关,所以在建设网络时,首先要确定采用何种网络结构。
本次课程设计模拟的便是环形网的配置与管理。
本次课程设计完成了一个完整的光传输系统的设置,通过实验对一个完整的光传输通信系统的构成有了一定了解,对光传输系统的设计有了一个全面的训练,对光通信网络的核心结构有了一个整体的认识。
同时,利用中心通讯光传输设备ZXMPS320,掌握了光传输设备的实际操作,能够对电路业务进行熟练配置,并能够在实际设备上验证所配置业务是否正确,并着重掌握光传输设备的使用和维护,获得了初步的工程实践经验。
通过该综合实验,也增强了分析问题解决问题的能力,加强了理论与实际相结合的能力,提高了实践动手能力,为将来从事通信方面的科研、生产工作打下了一定基础,为适应现代信息科学技术发展提供了支撑。
参考文献
[1]乔桂红.光纤通信[M].北京:
人民邮电出版社,2002.
[2]孙学康,毛京丽.SDH技术[M].北京:
人民邮电出版社,2001.
[3]杨洪军.光传输综合实验系指导书[M].2012
[4]徐先波.同步复用设备的分析与设计[J].中国科技信息,2008.
[5]蓝宇冰.论SDH的基本原理及传输网设计[J].广东科技,2008.
致谢
课程设计期间,由于自己对实验原理掌握的不是很清晰,导致自己差点不能完成实验。
但最终在你们的帮组下使我顺利完成了本次课程设计。
在此我要特别感谢我的指导老师,在实验室操作过程中几次不厌其烦的给我讲解实验步骤和过程;同时也要感谢同学给予我的大量的帮助,使我的试验进度和过程都大大加快;同时也要感谢我们的学委同学无私分享的大量资料。
正是因为有你们的帮助,我才能完成本次课程设计,再次表示感谢。
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