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SDH光传输系统时延测算的分析与研究*

更新时间:2009-03-28

同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)是为不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构,包括复用、映射及同步等方法。

SDH具有路由自动选择,上下电路方便,管理功能强大,标准统一,速率高,便于传输等诸多良好特性,因此,诸如中国移动、中国电信、广电等国内运营商都建设了基于SDH的骨干光传输网络。目前,SDH已被世界各国列入21世纪高速通信网的应用项目,具有远大的商用前景[1]

光传输网络系统性能的衡量指标主要有:时延、带宽、吞吐量、抖动和漂移等。其中,时延是光网络性能的一项重要指标,那么,研究SDH光传输系统的时延,使其满足业务需求,有一定现实研究意义。因此,本文搭建光传输网络测试系统,使用SDH分析仪测试系统的时延,并比较测试时延和计算时延的结果,验证方法的正确性,为实际工程设计和验收提供一定的借鉴和参考。

空气流量计失准有两种情况:测量值偏大,造成混合汽浓;测量值偏小,造成混合汽稀。无论是测量值偏大还是偏小,都会导致发动机在怠速和高速时,燃油修正值异常,且对怠速和加速过程均有比较明显的影响。

1 时延

时延是指数字信号传输的群延时,即数字信号以群速通过一个系统所经历的时间,常见传输介质的时延如表1所示[2]

 

1 各类传输介质时延

  

类型传输时延值/(μs·km)无线3.3光纤4.9同轴电缆4.0双绞线4.7卫星120000

2 SDH网络及时延测算

SDH是由若干网络单元组成,在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。拥有STM-1、STM-4、STM-16、STM-64等同步传送模块;其基本网元包括具有标准光接口的同步数字交叉连接(SDXC)设备、终端复用器(TM)和分插复用器(ADM)等;适应性强,允许同步数字体系、B-ISDN信号进入其帧结构;同时采用大量软件控制网络配置,便于增加新的功能和特性。

我们采用前文的测试方法,使用MP1595A分析仪进行不同路径的测试,并从理论值进行计算,然后进行比较,其环形网测试时延与计算时延结果对比如表1所示。

在整个端到端通信连接中,SDH光传输系统的时延包含:媒介(光缆)时延、传输时延和网元节点的处理时延。

设SDH光传输系统的总时延为t,媒介时延为t1,传输时延为t2,节点处理时延为t3,那么SDH光传输系统的总时延如公式(1)所示:

t=t1+t2+t3

(1)

(1)媒介时延

下面我们分别计算其t1t2t3时延数值。

时延结果分析如下:

由于磁盘和非易失存储器(Non-Volatile Memory,NVM)的存储介质不同,数据存储在不同介质上的性能差异较大,所以针对此问题我们设计了相应的数据部署方案。假设所有的数据原本均存储在磁盘中,设定初始数据块的标签表示Label=N,并且以读写、冷热和生存周期标签为迁移标准。

t1=Ln1/c

(2)

式中:c为光速,c=3×108m/s,L为光缆长度,n1=1.48,为光纤芯区折射率。因此,通过计算,光信号在光纤中的传输时延约为4.933 μs·km。由于系统中复用器也会产生少量时延, 因此,整个光缆系统所产生的延时一般按5 μs·km来估算。另外,我们可以看到,传输时延与光缆长度L成正比,光缆长度越长,其传输时延越大。也就可以解释前文表1中卫星的卫星离地面L=3×105km,因此,其传输时延是0.12 s,也是表中最大的。

(2)传输时延

(1)选取SDH网络中常用的典型设备和速率进行时延测试和测算。

(3)节点处理时延

(2)为了便于计算,两个相邻网元的型号应该相同。

研究表明,指针调整、接口连接、映射和去映射等都会使SDH产生处理时延,但没有标准数值,且不同设备的时延不同。SDH设备的处理时延主要由映射时延ty、去映射时延tqy和直通时延tz组成[3-4],映射时延ty是在E1中64bit位存储器的映射功能块中,信息以2 M时钟写入,以19 M时钟读出信息的时间;而去映射时延tqy与映射时延相反,在E1中1024 bit位存储器的去映射功能块中,信息以19 M时钟写入,以2 M时钟读出信息的时间;直通时延tz为信号在光口间的传输时间。因此,处理时延t3可表示为式(3):

t3=ty+tqy+n×tz

(3)

其中:n为传输网元个数。据文献资料的研究,一般映射时延ty是去映射时延tqy的1.8倍,那么式(3)可以改写为式(4):

t3=2.8ty+n×tz

(4)

综上,传输系统的总时延公式(1)可改写为式(5):

t=4.93L+125+2.8ty+n×tz

(5)

因此,只要已知光缆长度,使用测试仪器测出网元环回时延及网元直通时延,即可计算出总时延时间。

3 时延测试原则和方法

3.1 时延测试遵循的原则

由于SDH设备种类繁多,不同厂家设备的型号、速率不同,因此,在具体的工程中测算传输时延应遵循以下几个方面的原则:

上述研究工作对于搭建基于BIM的建筑运维管理平台具有一定的借鉴意义,BIM运维平台的搭建对于智能建筑、智慧城市的建立均具有重要意义。

SDH节点的工作时钟、帧长度和线路接口速率直接影响传输时延。一般传输时延为t2=125 μs。

除了传输的线路会产生时延外,网络节点设备,例如:TM、ADM、DXC等都有缓存器,时隙交换单元和其他数字处理设备也会有排队时延、处理时延等。

(3)站点间光缆距离长度必须精确,否则计算出的传输时延和实际测量的时延会有很大误差。

(4)分析测试仪精度要高,避免仪器带来的误差。

想到这里,我说,你既然是自由人,我也还你一个自由人。我有一个女朋友,但并没有婚约,所以咱们做什么都是不受限制的。

(5)在测试相邻站点间时延时,假如距离较短,那么需考虑到SDH设备的时延。

3.2 时延测试采用的方法

设备时延测试主要是证明设备能够满足业务要求,达到测试效果。测试传输系统时延即测试信号经过的线路和设备的总时延。由于设备的厂家、型号、速率不同,那么传输时延和处理时延也不同,但是,可通过测试SDH光传输网络系统,并进行计算得到时延值。采用的测试方法是使用时延测试功能的SDH分析仪,采用一端用仪表,另一端环回的方法,环回测试得到的结果,是往返两个方向的传输时延[5-6]。系统测试连接如图1所示。

  

图1 系统测试连接图

本文选用Marconi公司生产的SDH设备——OMS1664,和不同型号的光模块搭建测试系统,SDH分析仪选用安立推出的MP1595A分析仪,它是一台理想的评估公司传输网络及设备的测试仪表,支持40/43 G,以及从2.5 G到10 G的设备和模块,同时支持包括APS、误码测试、开销分析、延迟测试等所有的SDH和OTN测试。

4 结果对比分析研究

本文搭建一个环形光网络传输测试系统,利用测试结果验证计算结论,该环形网络由5个站点构成,如图2所示。

政策三:6月28日,市场监管总局、发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、生态环境部、交通运输部、人民银行8部门联合印发《关于实施企业标准“领跑者”制度的意见》。《意见》提出到2020年,我国在主要消费品、装备制造、生产性和生活性服务以及新兴产业领域实施企业标准“领跑者”制度。

实验时采用安捷伦8720和安捷伦N5230A两种矢量网络分析仪测量微波损耗.天线系统使用双脊喇叭天线和聚四氟乙烯透镜.天线、透镜和样品均对称放置.图1中入射天线B和样品S的距离为448mm,透镜L1距样品S距离为168mm.

  

图2 某5个站点的环形光网络结构图

随着冠脉积分数值的增加,UA、TC、LDL明显升高,而TBIL、IBIL、DBIL、HDL均明显降低;组间比较,差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

 

1 环形网络测试时延与计算时延结果对比

  

路径分析仪测试时延(单程)/μs计算时延(单程)/μs误差值/μsA→B2452461A→B→C3023002A→B→C→D3833785A→E2762751A→E→D3683713A→E→D→C4324266

单模光纤中,光沿纤芯中心轴方向直线传播,光纤长度即为传播距离,其时延t1可由式(2)计算得到:

(1)由于采取环回方式进行测试,MP1595A分析仪测得的传输时延是来回双程的时延,因此,表1中的A点到B点以及其他路径的时延数值均为分析仪读数的1/2,即单程时延。

(2)光缆距离长度是衡量时延的主要因素,两个站点间的时延受距离影响较大,传输距离越长,时延越大,因此,计算光缆距离长度必须精确,否则计算出的传输时延和实际测量的时延会有很大误差。

三是大力营造森林防火的浓厚氛围。按照“大声势、高频率、广覆盖”的要求,在全市组织开展森林防火“宣传月”活动。在重点林区、重点村镇大密度设置、悬挂、刷新和张贴高标准、人性化的防火宣传标语、标牌、横幅;充分利用广播、电视、报纸、微信、微博等媒体媒介,采取开动宣传车、张贴标语、刊发警示短语短信、送明白纸进村入户等形式,及时宣传推广经验做法和典型案例,做到宣传到户到人,营造全社会关注森林防火、参与森林防火的浓厚氛围,切实增强全民的森林防火意识。

(3)由表1可以看到,除路径A→B→C→D和路径A→E→D→C误差值较大以外,其他的分析仪测试时延值和计算时延值数据差距不大,这是由于每多经过1个节点,就会增加1个光配,就会引起误差,经过光配越多,误差也越大。

十九大报告指出:建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,坚持节约资源和保护环境的基本国策,像对待生命一样对待生态环境。随着全球生态环境的恶化,绿色发展理念深入人心,企业碳信息披露这一课题也逐渐受到全球范围内学术界的广泛关注。

5 时延测试应用

通过前文的分析,在实践中,通过本文的方法可以测算出站点间传输时延和相邻网元间的光缆长度。

(1)计算网络站点间的传输时延。在光网络设计阶段,无法测试站点间的传输时延时,只要已知站点间所有网元的型号和光缆长度,就可以通过前文公式计算得到站点间传输时延。

(2)计算相邻网元之间的光缆长度。如前文图1所示,假设计算网元(n-1)到网元(n)的光缆长度,只要测量出网元n的直通时延和网元(n-1)到网元n的线路时延的增加部分,就可以计算出相邻两个网元间的光缆长度。

现今的中小学生,大多数在幸福的家庭环境中成长起来,被溺爱被照顾的养育方式造就了部分学生缺乏远大的理想,抗挫折能力不强,很难与人相处,缺乏进取心。因此,中小学教育需要将君子教育的理念渗透到课堂教学中,注重纠正他们的不良习惯,提升他们的综合素质。

6 结束语

研究测试SDH光网络系统的时延问题,搭建测试系统,比较了分析仪测试时延和计算测算结果,其误差均在合理范围内,验证了方法的正确性,并且可以在实践中用于测算站点间传输时延及相邻网元间光缆长度,为实际工程设计和验收提供一定的依据。

参考文献

[1] 韦乐平,李英灏.SDH及其新应用[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[2] 王华,肖兵,赵玉良. SDH光纤环网传输节点数、时延及保护方式研究[J]. 青海电力, 2009,28(3):7-10.

[3] 高钧利. SDH光传输系统的时延测算[J]. 浙江电力,2011,30(4):42-45.

[4] 杨威,刘娜,金晓光,等. SDH光传输系统时延测算及分析[J]. 移动通信, 2016,40(15):5-8.

[5] 王会民,金长锴,张秀梅. 光传输系统时延分析[J].有线电视技术,2014(8):100-102.

[6] 杨丽曼,李运华,袁海滨. 网络控制系统的时延分析及数据传输技术研究[J].控制与决策,2004(4):361-382.

 
邓维,魏星
《桂林航天工业学院学报》2018年第01期文献

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