网元,网元管理系统

网元Network Element就是一个网络系统中的某个网络单元或者节点, 该单元能独立完成一种或几种功能的设备.
举个例子：在GSM网络系统中, 一个基站就是一个网元.
能单独完成一项功能的实体就可以成为一个网元，比如BTS ,BSC, MGW ,SGSN ,GGSN, HLR等等
交换机路由器等也是一个网元在网络结构中，能独立完成一种或几种功能的设备或实体可被称为网元。

在通信网络结构中，从核心网到无线接入网，关系有并行的，也有上下级的关系。

如一个本地网的BSC网元间的是平行的关系，而BSC网元和BTS网元，就是控制与被控制的关系。

网元是由一个或多个机盘或机框组成, 能够独立完成一定的传输功能的合。

如PDH设备、SDH-ADM、DACS、TEM、REG、PCM等等。

网管系统中的网元其实和这个差不多，简单理解就是网络中的元素，网络中的设备。

能够完成某项功能模块。

总之，网元是网络管理中可以监视和管理的最小单位，值得注意的是，网络元素和网元和被管设备是同义语，但被管设备容易被人理解成硬件。

网元管理系统
说到网元，不能不提网元管理系统。

网元管理系统(EMS)是管理特定类型的一个或多个电信网络单元（NE）的系统。

一般来说，EMS管理着每个NE的功能和容量，但并不理会网络中不同NE之间的交流。

为了支持NE间的交流，EMS需要与更高一级的网络管理系统（NMS）进行通信，NMS也是电信管理网络（TMN）层次模型中的一元。

EMS是基于TMN层次模型的运作支持系统（OSS）构架的基础，这个构架使得服务提供商(SP)能够满足客户对高速发展着的服务的需求，同时也能满足严厉的服务质量（QOS）要求。

相关主题内容如下：
1、EMS在电信网络构架中的位置
2、EMS在五层TMN中的作用
3、OSS的TMN FCAPS模型
4、四功能EMS模型
5、服务提供
6、服务保障
7、EMS和NE的运营支持
8、自动配置
9、EMS软件的构架
ADM
ADM Adaptive Delta Modulation 自适应增量调制
ADM Add / Drop Multiplexer 分插复用器
ADM Automated Data Management 自动数据管理
1. Adaptive Delta Modulation -- 自适应增量调制
2. Add Drop Multiplexer -- 分插复用器
利用时隙交换实现宽带管理，即允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互连，并且具有无需分接和终结整体信号，即可将各种G.703规定的接口信号(PDH)或STM-N信号(SDH)接入STM-M(M>N)内作任何支路。

在电信网络的接点上，经常需要把部分信号流从节点上“分”出来，或把某些信号流“插”进网络传输系统。

这种可以把信号分出来，插进去的设备叫做“分插复用器”，也可以叫做“上下复用器”。

在现代光纤网络的节点上，可以把某个波长的光信号从传输系统中分出来，或是把某个波长的光信号插进该传输系统的节点进行传输，实现这种把光信号分出来和插进去功能的器件，就叫“光分插复用器”
3. Automated Data Management -- 自动数据管理
4.MADM 多分叉复用器
分插复用器（Add-Drop Multiplexer）
在电信网络的接点上，经常需要把部分信号流从节点上’分’出来，或把某些信号流’插’进网络传输系统。

这种可以把信号分出来，插进去的设备叫做“分插复用器”，也可以叫做“上下复用器”。

在现代光纤网络的节点上，可以把某个波长的光信号从传输系统中分出来，或是把某个波长的光信号插进该传输系统的节点进行传输，实现这种把光信号分出来和插进去功能的器件，就叫“光分插复用器”（OADM）。

PDH和SDH区别
数字传输系统一个接一个按节拍传送和接收数字信号，称为同步。

数字传输系统在信息编码后以时分复用方式进行传送。

如果被复接的支路信号的时钟来自同一个时钟源，而且被复接的各支路信号与本机定时信号是同步的（即同一时钟源），这样的支路复接称为同步复接；
如果被复接的支路信号的时钟来自不同的时钟源（即各自有自己独立的时钟），各支路信号与本机定时信号是异步的，这样的复接称为异步复接。

对于异源信号，各支路信号的数码率都可以在标称值上有偏差，所以又称准同步信号。

准同步数字系列复接，在复接前必须调整各支路码速（对各支路信号频率和相位进行调整），使之成为同步信号，在进行复接。

在接收端先进行同步分离，再进行各支路快速恢复，还原为各支路信号。

现在通信中使用的时分多路复用传输系统主要有两类，即准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。

PDH没有世界性光接口规范。

各厂家自行开发线路码型，即便在同一等级上的光接口和速率也不一样，无法横向互连。

PDH除了几个低等级的信号（北美1.5Mbps，日本1.5Mbps和6.3Mbps、欧洲2Mbps）采用同步复接外，其他等级数字信号采用异步复接。

无法实现分层管理。

全称叫做同步数字体系（Synchr ON ous Digital Hierarchy）简称SDH，SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性，提供了一个在国际上得到支持的框架，在此基础上就可以发展并建成一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。

这种未来的传输网扩展容易，适于新的电信业务的开发，并且使不同厂家生产的设备之间进行互通成为可能，这正是网络建设者长期以来所一直期望的。

SDH 速率
SDH 信号的速率等级表示为STM-N，其中N 是正整数。

目前SDH 只能支持一定的N 值，即N只能为1，4，16 和64，其中最基本、也是最重要的模块信号是STM-1，其速率是155.520Mbit/s，更高等级的STM-N 信号是将基本模块信号STM-1 经过字节间插后得出，STM-4 等级的速率为622.080Mbit/s，STM-16 等级的速率为2488.320Mbit/s，STM-64 等级的速率为9953.280Mbit/s。

SDH 帧结构
SDH 帧结构如图所示。

SDH 以字节为单位进行传输，它的帧结构是一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构，包括270 ×N 列和9 行字节，每字节包括8 个比特。

SDH 的矩形帧在光纤上传输时是成链传输的，在光发送端经并/串转换成链状结构进行传输，而在光接收端经串/并转换成矩形块状进行处理。

在SDH 帧中，字节的传输是从左到右按行进行的，首先由图中左上角第一个字节开始，从左向右按顺序传送，传完一行再传下一行，直至整个9×270×N 个字节都传送完再转入下一帧，如此一帧一帧地传送。

每秒可传8000 帧，帧长恒定为125μs。

SDH 的帧频为8000 帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送8000 次，那么
该字节的比特速率是8000×8bit＝64kbit/s，也即是一路数字电话的传输速率。

以STM-1 等级为例，其速率为270（每帧270 列）×9（共9 行）×64kbit/s（每个字节的比特速率为64kit/s）=155520kbit/s=155.520Mbit/s。

从图中看出，STM-N 的帧结构由三部分组成：段开销（包括再生段开销RSOH、复用段开销MSOH），信息净负荷（Payload），和管理单元指针（AU-PTR）。

1．段开销（SOH）区域段开销是指STM-N 帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活地传送所必须的附加字节，主要用于网络的运行、管理和维护。

SDH 帧中的第1 至第9×N 列中，第1 至第3 行和第5 行至第9 行分配给段开销。

段开销还可以进一步划分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。

第1 行至第 3 行分给RSOH，而第5 行至第9 行分给MSOH。

RSOH 既可在再生器接入，又可在终端设备接入，而MSOH 将透明地通过再生器，只能在终端设备处终结。

2．信息净负荷（Payload）区域信息净负荷区域是SDH 帧结构中用于存放各种业务信息的地方。

横向第10×N 列至第270×N 列，纵向第1 至第9 行都属于信息净负荷区域，在这里面还含有通道开销字节（POH），也作为净负荷的一部分并与之一齐在网络中传送，主要用于通道性能的监视、管理和控制。

3．管理单元指针（AU-PTR）区域AU-PTR 是一种指示符，主要用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N 内的准确位置，以便在接收端正确地进行信息分解。

它位于STM-N 帧结构中1 至第9×N 列中的第四行。

采用指针方式是SDH 的重要创新，可使之在准同步环境中完成复用同步和STM-N 信号的帧定位。

PDH 的缺点和SDH 的产生
在SDH 得到应用前，传输系统应用的是准同步数字体系PDH。

它是一种采用比特填充和码位交织把低速率等级的信号复合成高速信号的一种复用技术，它能够独立传送国内长途和市话网业务，如果扩容，也只需要增加新的PDH 设备就行了。

但是，随着电信网的发展和用户要求的提高，PDH 逐渐暴露出其本身固有的缺点：
1．只有地区性的数字信号速率和帧结构而不存在世界性的标准。

现在国际上通行的有三种信号速率等级，即欧洲系列、北美系列和日本系列。

北美和日本使用1.5M 体制，欧洲使用2M 体制，我国采用的是欧洲体制。

欧洲的速率标准是2Mbit/s（E1），8Mbit/s（E2），34Mbit/s（E3），140Mbit/s （E4）；北美的速率标准是1.5Mbit/s（T1），6.3Mbit/s（T2），45Mbit/s（T3）；而同样体制的日本的速率标准是1.5Mbit/s，6.3Mbit/s，32Mbit/s。

这三种通行的信号速率等级互不兼容，造成了国际互通的困难。

2．没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自行开发的专用光接口各不相同，并且互不兼容，这样就限制了联网的灵活性，也增加了网络的复杂性和运营成本。

3．PDH 是建立在点对点传输基础上的复用结构，即它只支持点对点传输，组成一段一段的线状网，而且只能进行区段保护，无法实现统一工作的多种路由的环状保护，所以它的网络拓扑缺乏灵活性，数字设备的利用率也很低，不能提供最佳的路由选择。

4．传统的PDH 的运行、管理和维护主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试，因而复用信号帧结构中未安排用于网络运行、管理和维护的比特，这种开销比特的缺乏使得难以建立集中式的传输网管，难以满足用户对网络动态组网和新业务接入的要求。

5．PDH 的复用结构中除了象北美的1.5Mbit/s，日本的1.5Mbit/s 和6.3Mbit/s 以及欧洲的2Mbit/s 这几个低速率等级的信号采用同步复用外，其他多数等级的信号采用的是异步复用，也就是说靠塞入一些额外的比特使各支路信号和复用设备同步并复用成高速信号，这种方式难以从高速信号中识别和提取低速支路信号。

为了下话路，唯一的办法就是将整个高速线路信号一步步地解复用到所要取出的低速线路信号，上话路时，再一步步地复用到高速线路信号进行传输。

例如要从140Mbit/s 码流中分插出一个2Mbit/s 的低速支路信号，采用PDH 时，光信号经光/电转换成电信号后，需要经过140Mbit/s→34Mbit/s（140M 解复用到34M），34Mbit/s→8Mbit/s 和8Mbit/s→2Mbit/s 这三次解复用到2Mbit/s 下话路，再经过2Mbit/s →8Mbit/s（2M 复用到8M），8Mbit/s→34Mbit/s 和34Mbit/s→140Mbit/s 三次复用到140Mbit/s 来进行传输，参见图。

可见PDH 系统不仅复用结构复杂，也缺乏灵活性，硬件数量大，上下业务费用高，数字交叉连接功能的实现也十分复杂。

图SDH 与PDH 分插信号的比较
要想满足现代电信网络的发展需要和用户的业务需求，在原有体制和技术框架内解决上述问题是事倍功半的，最佳的解决途径就是从技术体制上进行根本的改革。

SDH 作为一种结合了高速大容量光传输技术和智能网络技术的新体制，就在这种情况下诞生了。

SDH 的优越性
由于SDH 是为克服PDH 的缺点而产生的，因此它是先有目标再定规范，然后研制设备，这个过程与PDH 的正好相反。

显然，这就可能最大限度地以最理想的方式来定义符合未来电信网要求的系统和设备。

下列的SDH 主要特点反映了这些要求：
1．使北美、日本和欧洲三个地区性的标准在STM-1 及以上等级获得了统一。

数字信号在跨越国界通信时不再需要转换成另一种标准，因而第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。

2．由于有了统一的标准光接口，所以能够在基本光缆段上实现横向兼容，即允许不同厂家的设备在光路上互通，满足多厂家环境的要求。

3．SDH 采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的，因而只需利用软件即可使高速信号一次直接分出低速支路信号，也就是所谓的一步复用特性。

比较一下SDH 和PDH 系统中分插信号的过程：要从155Mbit/s 码流中分
出一个2Mbit/s 的低速支路信号，采用了SDH 的分插复用器ADM 后，可以利用软件直接一次分出2Mbit/s 的支路信号，避免了对全部高速信号进行逐级分解后再重新复用的过程，省去了全套背靠背的复用设备。

所以SDH 的上下业务都十分容易，网络结构和设备都大大简化了，而且数字交叉连接的实现也比较容易。

4．SDH 采用了大量的软件进行网络配置和控制，使得配置更为灵活，调度也更为方便。

5．SDH 帧结构中安排了丰富的开销比特，这些开销比特大约占了整个信号的5%，可利用软件对开销比特进行处理，因而使网络的运行、管理和维护能力都大大加强了。

6．SDH 网与现有网络能够完全兼容，即SDH 兼容现有PDH 的各种速率，使SDH 可以支持已经建起来的PDH 网络，同时也有利于PDH 向SDH 顺利过渡。

同时，SDH 网还能容纳象A TM 信元等各种新业务信号，也就是说，SDH 具有完全的后向兼容性和前向兼容性。

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

SDH 网中常见网元有终端复用器TM，分插复用器ADM，再生中继器REG，数字交叉连接设备DXC。

1 终端复用器（TM）
终端复用器用于网络的终端站点上，如图1所示。

图1终端复用器模型图
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。

它的线路端口输入/输出一路STM-N 信号，而支路端口可以输出/输入多路低速支路信号。

在将低速支路信号复用进线路信号的STM-N 帧上时，支路信号在线路信号STM-N 中的位置可任意指定。

2 分插复用器（ADM）
分插复用器用于SDH 传输网络的转接站点处，例如链的中间节点或环上节点，是SDH 网上使用最多、最重要的一种网元，如图2所示。

图2 分插复用器模型图
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），为了描述方便我们将其分为西向（W）、东向（E）两个线路端口。

ADM 的作用是将低速支路信号交叉复用到线路上去，或从线路端口收到的线路信号中拆分出低速支路信号。

另外，还可将东/西向线路侧的STM-N
信号进行交叉连接。

ADM 是SDH 最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：ADM 可等效成两个TM。

3 再生中继器（REG）
光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光学的再生中继器，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（O/E）、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换（E/O）等处理，以达到不积累线路噪声、保证传送信号波形完好的目的。

此处指的是后一种再生中继器，REG 只有两个线路端口，如图3所示。

图3 再生中继器模型图
REG 的作用是将接收的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O 后在对侧发出。

真正的REG 只需处理STM-N 帧中的RSOH，并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 都具有交叉连接功能。

4 数字交叉连接设备（DXC）
数字交叉连接设备主要完成STM-N 信号的交叉连接，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，如图4所示。

图4 数字交叉连接设备模型图
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 的核心是交叉矩阵，功能强大的DXC 能够实现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（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。

m 和n 的相应数值的含义见表所示。

表DXCm/n 数值速率对照表
SDH传送网的物理拓扑
网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，它反映了网络节点在物理上的连接性。

网络的效能、可靠性、经济性在很大程度上都与具体的网络结构有关。

网络的简单物理拓扑结构有5 种，如图所示。

（a）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。

在这种拓扑结构中，为了使两个非相邻节点之间完成连接，其间的所有节点都应完成连接。

线形拓扑是SDH 早期应用的比较经济的网络拓扑形式。

（b）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不能直接相连时，就形成了星形拓扑。

在这种拓扑结构中除了枢纽节点之外的任意两节点间的连接都是通过枢纽节点进行的，枢纽节点为经过的信息流进行路由选择并完成连接功能。

这种网络拓扑可以由枢纽站节点将多个光纤终端连接成一个统一的网络，进而实现综合的带宽管理。

（c）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。

树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。

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，也不适于提供双向通信业务。

（d）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。

将线形网的首尾两个开放节点相连就形成了环网。

在环形网中，为了完成两个节点之间的连接，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 网中受到特殊的重视。

（e）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，如果所有的节点都直接互连时则称为理想网孔形。

在非理想网孔形拓扑中，没有直接相连的两个节点之间需要经由其它节点的连接功能才能实现连接。

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，适用于业务量很大的干线网。

综上所述，所有这些拓扑结构都各有特点，在网中都有可能获得不同程度的应用。

网络拓扑的选择应考虑诸多因素，如网络应有高生存性、网络配置应当容易、网络结构应当适于新业务的引进等。

实际网络的不同部分适用的拓扑结构也有所不同，例如本地网（即接入网或用户网）中，环形和星形拓扑结构比较适宜，有时也可用线形拓扑。

在市内局间中继网中采用环形和线型拓扑比较合适，而长途网则可能需要网孔形拓扑。

光端机，就是将多个E1（一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps，此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。

光端机根据传输E1口数量的多少，价格也不同。

一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。

光端机的种类
在数字传输系统中,有两种数字传输系列,一种叫"准同步数字系列"简称PDH;另一种叫"同步数字系列"简称SDH.
光端机分3类：PDH光端机，SPDH光端机，SDH光端机。

PDH光端机
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，PDH光端机一般是成对应用，也叫点到点应用，PDH光端机容量一般为4E1，8E1，16E1。

SDH光端机
SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，SDH光端机的容量一般是16E1到4032E1。

SPDH光端机
SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy）光端机，SPDH光端机介于PDH光端机和SDH光端机之间。

SPDH光端机是带有SDH（同步数字系列）特点的PDH传输体制（基于PDH的码速调整原理，同时SPDH光端机又尽可能采用SDH中一部分组网技术）。

光端机原理
数字化视频光端机原理是：数字化视频光端机一般由发射端和接收端两部分组成。

发射端的基本功能是将用户端的模拟信号通过放大、A／D转换、复用等处理，最后通过电一光转换把电信号转换成光纤可以传送的光信号由光纤传输到接收端。

在接收端则进行相反的处理，先是光一电转换把光信号转化成电信号，电信号解复用、通过D／A及放大滤波送给用户。

非压缩数字图像光端机原理是：将模拟视频信号进行A/D变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。

它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。

非压缩数字图像光端机能提供很好的图像传输质量（信噪比大于60dB，微分相位失真小于2°，微分增益失真小于2%），达到了广播级的传输质量，并且图像传输是全实时的。

由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。