光纤通信技术与设备 教学课件 ppt 作者 段智文 光纤通信-5

1、第5章 SDH传输网,5.1 SDH概述 5.2 SDH信号的帧结构和复用步骤 5.3 开销 5.4 指针 5.5 SDH设备 5.6 SDH网络结构和网络保护机理 5.7 SDH的网同步 5.8 SDH管理网 思考题,5.1 SDH概述,目标 建立有关SDH的整体概念 掌握SDH帧的结构及其各主要部分的作用 了解PDH信号复用进STM-N帧的过程 掌握复用和映射的概念 掌握SDH的层层细化监控机制及指针定位机理 掌握开销字节（段开销和通道开销）对告警和性能的检测机理 了解SDH网络的常见网元类型和基本功能 掌握组成SDH设备的基本逻辑功能块的功能及其监控的相应告警和性能事件 了解SDH各功能块提供的相应告警维护信号及其相应告警流程图 了解SDH网络基本拓扑的特点和适用范围 掌握自愈环机理，重点掌握单向通道保护环，双二纤双向复用段保护环的工作机理 掌握数字网的同步方式 掌握主从同步方式中节点从时钟三种工作模式的特点 掌握S1字节的作用和SDH网络时钟保护倒换原理 掌握SDH网元管理层的管理功能,5.1.1 SDH产生的技术背景,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

2、信网的发展。 传统的由准同步数字体系PDH组建的传输网已经越来越成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。,传统的PDH传输体制的缺陷,（1）接口方面 1）只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。 2）没有世界性标准的光接口规范。 （2）复用方式 1）从高速信号中分/插出低速信号要一级一级地进行。(图5-1) 2）由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损耗加大，使传输性能劣化. （3）采用按位复接 （4）运行维护方面 （5）没有统一的网管接口,图5-1 从140Mbit/s信号中分/插出2Mbit/s信号示意图,同步数字体系（SDH）的特点,（1）接口方面 1）电接口方面。SDH体制对网络节点接口（NNI）的数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等作了统一的规范。 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。 （2）复用方式 （3）运行维护方面 （4）兼容性,SDH的缺陷,频带利用率低 指针调整机理复杂 软件的大量使用对系

3、统安全性的影响,表5-1 PDH与SDH的比较,续表5-1 PDH与SDH的比较,5.2 SDH信号的帧结构和复用步骤,5.2.1 SDH信号的STM-N帧结构 1网络节点接口 图5-2 NNI在网络中的位置,2SDH的速率 ITU-T G.707建议规范的SDH标准速率见表5-2。 表5-2 SDH标准速率,3. SDH帧结构,图5-3 STM-N帧结构,从图5-3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）和复用段开销（MSOH）、管理单元指针（AU-PTR）和信息净负荷（payload）。,5.2.2 SDH的复用结构和步骤 SDH复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。 SDH复用结构中，各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射、定位、复用三个步骤。 ITU-T规定了一套完整的SDH复用结构（也就是复用路线），通过这些路线可将PDH的三个系列的数字信号以多种方法复用成STM-N信号。 ITU-T规定的SDH复用映射

4、结构如图5-4所示。,从图5-4中可以看到此复用结构包括了一些基本复用单元：C-容器、VC-虚容器、TU-支路单元、TUG-支路单元组、AU-管理单元、AUG-管理单元组，这些复用单元的后缀表示与此复用单元相对应的信号级别。,图5-4 SDH复用映射结构,我国的光同步传输网体制规定了以2Mbit/s信号为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU-4的复用路线，我国的SDH复用映射结构如图5-5所示。,图5-5 我国的SDH复用映射结构,PDH信号如何复用进STM-N信号,1140Mbit/sPDH信号复用进STM-N信号 1）首先将140Mbit/s的PDH信号（E4）经过码速调整（比特塞入法）适配进C4，C4是用来装载140Mbit/s的PDH信号的标准信息结构。,图5-6 C4的帧结构,怎样进行E4信号的速率调整呢？,图5-7 C-4的子帧结构,2）为了能够对140Mbit/s的通道信号进行监控，在复用过程中要在C4的块状帧前加上一列通道开销字节（高阶通道开销VC4-POH），此时信号成为VC4信息结构，VC4信息结构如图5-8所示。,图5-8 VC4信息结构,3）信息都打

5、成了标准的包封，现在就可以将它复用进STM-N信号中了，此过程就像往车上装载货物，货物（VC）装载的位置是其信息净负荷区。,图5-9 AU-4结构,4）只剩下最后一步了，将AU-4加上相应的SOH合成STM-1信号，N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号。140Mbit/sSTM-N的复用全过程见我国SDH复用结构示意图，如图5-10所示。,图5-10 我国SDH复用结构示意图,234Mbit/sPDH信号复用进STM-N信号 1）同样，34Mbit/s的信号先经过码速调整将其适配到相应的标准容器C3中，然后加上相应的通道开销，C3打包成VC3，此时的帧结构是9行85列。C3、VC3的帧结构见图5-10。 2）支路单元指针TU-PTR的作用是指示低阶VC的起点在支路单元TU中的具体位置。,图5-11 装入TU-PTR后的TU3结构,3）TU3的帧结构有点残缺，先将其缺口部分补上，成为TUG3信息结构，TUG3的帧结构如图5-12所示。 4）三个TUG3通过字节间插复用方式，复合成C4信号结构。 5）这时剩下的工作就是将C4复用进STM-N中去了，过程与前面讲的将140Mbi

6、t/s信号复用进STM-N信号的过程类似：C4VC4AU-4AUGSTM-N。,图5-12 TUG3的帧结构,图5-13 C4帧结构图,32Mbit/sPDH信号复用进STM-N信号 1）首先，将2Mbit/s的PDH信号经过速率适配装载到对应的标准容器C12中，为了便于速率的适配采用了复帧的概念，即将四个C12基帧组成一个复帧。见图5-10。,图5-14 C-12复帧结构和字节安排,2）为了在SDH网的传输中能实时监测任一个2Mbit/s通道信号的性能，需将C12再打包加入相应的通道开销（低阶通道开销），使其成为VC12的信息结构。见图5-10 3）为了使接收端能正确定位VC12的帧，在VC12复帧的4个缺口上再加上4个字节的TU-PTR，这时信号的信息结构就变成了TU12，9行4列。 4）3个TU12经过字节间插复用合成TUG-2，此时的帧结构是9行12列。,5）7个TUG-2经过字节间插复用合成TUG3的信息结构。,图5-15 TUG3的信息结构,6）TUG3信息结构再复用进STM-N中的步骤则与前面所讲的一样。,图5-16 VC4中的TUG3、TUG2、TU12的排放结构,5.

7、2.3 映射、定位和复用的概念,在将低速支路信号复用成STM-N信号时，要经过三个步骤：映射、定位、复用。 映射是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器的过程。 为了适应各种不同的网络应用情况，有异步、比特同步、字节同步三种映射方法与浮动VC和锁定TU两种模式。,表5-3 映射的种类,定位是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低阶VC帧的起点在TU净负荷中或高阶VC帧的起点在AU净负荷中的具体位置，使接收端能据此正确地分离相应的VC。 复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层（例如TU12（3）TUG2（7）TUG3VC4）或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程（例如AU-4（1）AUG2（N）STM-N）。复用也就是通过字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。,5.3 开销,开销的功能是实现对SDH信号提供层层细化的监控管理功能，开销可分为段开销、通道开销。 5.3.1 段开销,图5-17 STM-N帧的段开销字节示意图,（1）定帧字节A1和A2 定帧字节的作用有点类似于指针，起定位的作用。

8、（2）J0：再生段踪迹字节 该字节被用来重复地发送“段接入点标识符”，以便让接收端能据此确认与指定的发送端是否处于持续连接状态。 （3）D1D12：数据通信通路（DCC）字节 SDH的一大特点就是OAM功能的自动化程度很高，可通过网管终端对网元进行命令的下发、数据的查询，完成PDH系统所无法完成的业务实时调配、告警故障定位、性能在线测试等功能。 （4）E1和E2：公务联络字节 E1和E2分别提供一个64kbit/s公务联络语音通路，语音信息放在这两个字节中传输。 （5）F1：使用者通路字节 该字节提供速率为64kbit/s数据/语音通路，保留给使用者（通常指网络提供者）专用，主要为特定维护目的而提供临时公务联络通路。,（6）B1：比特间插奇偶检验8位码（BIP-8） 这该字节用于再生段误码监测。 （7）B2：比特间插奇偶校验N24位的（BIP-N24）字节 B2的工作机理与 B1类似，只不过它检测的是复用段的误码情况。 （8）K1和K2（b1b5）：自动保护倒换（APS）通路字节 这两个字节用作传送自动保护倒换（APS）信令，用于保证设备能在故障时自动切换，使网络业务恢复自愈，用于复用

9、段保护倒换自愈情况。,图5-18 BIP-8奇偶校验示意图,（9）K2（b6b8）：复用段远端失效指示（MS-RDI）字节 这是一个对告的信息，由接收端（信宿）回送给发送端（信源），表示接收端检测到上游段故障或收到复用段告警指示信号（MS-AIS）。 （10）S1（b5b8）：同步状态字节 该字节表示同步状态信息，不同的比特图案表示ITU-T的不同时钟质量级别，设备能据此判定接收的时钟信号的质量，以此决定是否切换时钟源，即切换到较高质量的时钟源上。 （11）M1：复用段远端误块指示（MS-REI）字节 这是个对告信息，由接收端回发给发送端。 （12）：与传输媒质有关的字节 字节专用于具体传输媒质的特殊功能，例如用单根光纤做双向传输时，可用此字节来实现辨明信号方向的功能。 （13）：国内保留使用的字节。,N个STM-1帧通过字节间插复用成STM-N帧时，段开销的复用情况。,图5-19 STM-4帧的段开销结构,5.3.2 通道开销 1高阶通道开销 高阶通道开销（HP-POH）的位置在VC4帧中的的第1列，共9个字节，依次为J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1。,图5-20 高阶通道开销的结构图,2低阶通道开销 低阶通道开销（LP-POH）这里指的VC12中的通道开销，当然它监控的是VC12通道级别的传输性能，也就是监控2Mbit/s的PDH信号在STM-N帧中传输的情况。 低阶通道开销由V5、J2、N2和K4字节组成。,图5-21 低阶通道开销结构图,V5：通道状态和信号标记字节,图5-22 V5字节的结构,5.4 指针,SDH指针主要有以下作用： 1）当网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信号间的相位校准。 2）当网络失去同步时，指针用作频率和相位校准；当网络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准。 3）指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移。,5.4.1 管理单元指针 管理单元指针（AU-PTR）的位置在STM-1帧的第4行19列共9个字节，用以指示VC4的首字节J1在AU-4净负荷的具体位置，以便接收端能据此正确分离VC4，AU-4指针在STM-N帧中的位置如图5-23所示。,图5-23 AU-4指针在

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