数字电子电路第六章.ppt

整整 体体 内内 容容2SDHSDH数字同步光传送网数字同步光传送网31PDHPDH准同步数字序列准同步数字序列差错控制编码差错控制编码语音信号编码语音信号编码234第六章第六章 SDHSDH数字复接原理数字复接原理第一节第一节 SDHSDH的基本概念的基本概念第二节第二节 SDHSDH的速率与帧结构的速率与帧结构第三节第三节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法第四节第四节 光传送网光传送网第五节第五节 SDHSDH的网同步技术的网同步技术第一节第一节 SDHSDH的基本概念的基本概念PDH系统简介系统简介PPlesio 是希腊语词根，是‘近似的’意思 Plesiochronous准同步DDigital 数字HHierarchy 系列 PDH准同步数字系列 也是一个传输系统•一一. PDH的弱点的弱点•现在的准同步数字体系（PDH）传输体制已不能适应现代通信网的发展要求，其弱点主要表现在如下几个方面»(1) 只有地区性数字信号速率和帧结构标准而不存在世界性标准»(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大量出现。

»(3) 准同步系统的复用结构，除了几个低等级信号（如2048kbit／s，1544kbit／s）采用同步复用外，其它多数等级信号采用异步复用，即靠塞入一些额外的比特使各支路信号与复用设备同步并复用成高速信号•(4) 复接方式大多采用按位复接，虽然节省了复接所需的缓冲存储器容量，但不利于以字节为单位的现代信息交换•(5) 复用信号的结构中用于网络运行、管理、维护（OAM）的比特很少，网络的OAM主要靠人工的数字交叉连接和停业务检测，这种方式已经不能适应不断演变的电信网的要求•(6) 由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使数字通道设备利用率很低•标准不统一标准不统一»世界上存在3种异步复接体系，国际互联必须转换»只有统一的电标准接口G.703，无光接口标准»光口码型、速率不同，很难互通»增加网络成本，影响网络互通群号群号一次群一次群 二次群二次群 三次群三次群 四次群四次群 五次群五次群速率速率(Mbps)1.544 6.312 32.064 97.728 1.544 6.312 44.736.064 274 2.048 8.448 34.368 139.264 564.992 •复用结构复杂复用结构复杂»高速信号提取低速支路信号过程复杂»以比特为单位的异步复接»结构复杂、成本高、设备利用率低•缺乏强大的网络管理能力缺乏强大的网络管理能力»光纤通信中需要具备辅助通信系统，同时具有辅助信道，而PDH很难提供足够的辅助通道»PDH设备运营维护和管理，采用人工交叉和停业务测试，其帧结构本身缺乏OAM字节数字交换机二次群2/8M MUX三次群8/34M MUX2 M 8 M四次群 34/140M MUX34 M140M 五次群复接..2MDDF(电路调度及测试 ) DDFDDFDDF1230.VDFPCM基群光线路终端PDH系统的基本构成系统的基本构成SDHSDH概述概述概述概述S S S Synchronous 同 步D D D Digital 数 字 H H H Hierarchy 序 列 SDHSDH同步数字系列同步数字系列本质上是一个传输系统传输系统•同步：两个或多个信号之间在频率和相位上具有相同的长期频率准确度，最简单的关系是频率相等数字数字数字数字传输传输技技技技术术的的的的发发展（模展（模展（模展（模拟拟 PDHPDH数字）数字）数字）数字） 数字通信的数字通信的发展过程发展过程模模拟拟传传输输方方式式 1948年，年，晶体管发明晶体管发明1965年，日本年，日本PCM-241962年，美国年，美国PCM-241968年，欧洲年，欧洲PCM-30形成三大形成三大PDH体系体系Reeves.A.H1937年年里夫斯里夫斯 PCM方式方式电子管构成的系统非常电子管构成的系统非常复杂、庞大，无法实用复杂、庞大，无法实用各国电信网先各国电信网先后开始了从模后开始了从模拟向数字的过拟向数字的过渡。

短距离小渡短距离小容量向长距离容量向长距离大容量发展大容量发展 传输和交换传输和交换数字化的成熟数字化的成熟七、八十年代形成七、八十年代形成完整的完整的PDH建议体系建议体系SDHSDH概述概述概述概述数字数字数字数字传输传输技技技技术术的的的的发发展（展（展（展（PDH SDHPDH SDH））））激光器和光纤激光器和光纤的发明和实用化的发明和实用化数字光通信技数字光通信技术的发展术的发展1985，，ANSI，，同步光网络同步光网络（（SONET））建议逐步完善（设备功能、光接口、建议逐步完善（设备功能、光接口、组网方式、网络管理等），形成完整组网方式、网络管理等），形成完整的的SDH通信标准通信标准1984年，贝尔年，贝尔通信研究所，通信研究所，全同步网构想全同步网构想（（SYSTRAN））超出最初建立标超出最初建立标准光接口目标准光接口目标引出传送网的概念引出传送网的概念1988，，ANSI，，SONET标准，增加标准，增加2M、、34M接口；接口；CCITT第一批第一批SDH建议（速率建议（速率 系列、系列、信号格式、复用结构）信号格式、复用结构） 技术的发展技术的发展PDHPDH体系的标准化工作 “先有设备，后出标准”SDH体系的标准化工作 “先有标准，后出设备”用总结经验的方式来制定标准，形成的标准自然技术上比较完善，但其是一个折中的产物，自然带有许多不完全合理的东西以哲学家式的想象力，从全网的角度出发制定标准，用来指导设备的研制和网络建设 SDHSDH概述概述概述概述•二、 SDH的概念及特点»1. SDH的概念•SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络（SDH网中不含交换设备，它只是交换局之间的传输手段）。

SDH网的概念包含几个要点l SDH网有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接等过程l SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特（即比特流中除去信息净负荷后的剩余部分）用于网络的OAMl SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系(PDH)、同步数字体系和宽带综合业务数字网(B-ISDN)的信号都能纳入其帧结构中传输，即具有兼容性和广泛的适应性l SDH网大量采用软件进行网络配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，适合将来不断发展的需要l SDH网有标准的光接口，即允许不同厂家的设备在光路上互通l SDH网的基本网络单元有终端复用器(TM)、分插复用器(ADM)、再生中继器(REG)和同步数字交叉连接设备(SDXC)等2. SDH的特点SDH的特点主要体现在如下几个方面：（1） 有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准2） 采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，净负荷与网络是同步的3） SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（约占信号的5％），因而使得网络运行、管理、维护(OAM)能力大大加强。

4） 将标准的光接口综合进各种不同的网络单元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线拥挤5） SDH与现有的PDH网络完全兼容，即可兼容PDH的各种速率，同时还能方便地容纳各种新业务信号6） SDH的信号结构的设计考虑了网络传输和交换的最佳性 上上/ /下话路下话路(ADD/DROP)--------(ADD/DROP)--------电路分配电路分配 环环(RING)-------------------(RING)-------------------自愈性自愈性/ /生存性生存性交叉连接交叉连接(CROSS CONNECT)----(CROSS CONNECT)----容量管理容量管理 带宽管理带宽管理 保护路由多样化保护路由多样化SDHSDH的优点（一的优点（一）） .同步网络同步网络. 复用过程简单复用过程简单 易于从复接的高速信号中提取支路信号易于从复接的高速信号中提取支路信号SDHSDH的优点（二的优点（二）） .开销比特开销比特. 实现高级网络管理实现高级网络管理故障管理故障管理 (Fault management)配置管理配置管理 (Configuration management)性能管理性能管理 (Performance management)安全管理安全管理 (Security management)计费管理计费管理 (Accounting management)SDHSDH的优点（三的优点（三）） .统一的接口统一的接口. 多厂家产品环境多厂家产品环境 易于国际互连易于国际互连 上述特点中最核心的有三条，即同步复用、标准光接口上述特点中最核心的有三条，即同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。

和强大的网络管理能力当然SDH也有不足之处主要体现在如下几个方面•（1） 频带利用率不如传统的PDH系统（这一点可从本章第六节介绍的复用结构中看出)；•（2） 采用指针调整技术会使时钟产生较大的抖动，造成传输损伤；•（3） 大规模使用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉节点上，这些关键部位出现问题可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪；•（4） SDH与PDH互连时（在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经PDH互连的局面），由于指针调整产生的相位跃变，使经过多次SDH／PDH变换的信号在低频抖动和漂移上比纯粹的PDH或SDH信号更严重 第二节第二节 SDHSDH速率与帧结构速率与帧结构•一、 网络节点接口» 网络节点接口（NNI）是实现SDH网的关键» NNI在网络中的位置如图5.26所示图5.26 NNI在网络中的位置• SDH按一定规律组成块状帧结构，称为同步传递模块STM• SDH体系中最基本最重要的模块信号是STM-1，其速率是155.520Mbit/s• 更高等级的模块STM-N是N个基本模块按同步复用经字节间插后形成的，其速率是STM-1的N倍。

SDHG.707 STM-1 155 .520Mb/s STM-4 622.080Mb/s STM-16 2488.320Mb/s STM-64 9953.280Mb/s 整整 数数 倍倍 STM-256 39813.12Mb/s SDH速率速率SONET/SDH等级等级电信号电信号光信号光信号CCITT名称名称STS-1STS-3STS-9STS-12STS-18STS-24STS-36STS-48OC-1OC-3OC-9OC-12OC-18OC-24OC-36OC-4851.84155.52466.56622.08933.121244.161866.242488.32STM-1STM-3STM-4STM-6STM-8STM-12STM-16速率速率SDHSDH比特率比特率比特率比特率ITU-T最终采纳了一种以字节为单位的矩形块状（或称页状）帧结构，如图5.27所示•STM-1帧结构帧结构图5.27 SDH帧结构5139 ByteSOHRSOHAU PTRMSOHC4或OR3 x TUG-321 x TUG-2POHVC-4STM-1270 Byte261Byte净负荷净负荷：存放各种信息码块的地方，同时存在少量用于通道性能监视、管理和控制的开销字节 段开销段开销：中继段开销RSOH（也称为再生段开销）和复用段开销MSOH ；保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节。

主要作用是提供帧定位、网络运行、管理和维护使用的字节 管理单元指针管理单元指针：指示信息净负荷第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以便正确分出所需的信息 STM-1STM-1的的的的帧结帧结构构构构线路码流…...…...(1)(2)270 bytes. . .(9) 行、列块状帧结构RSOHAU PTRMSOH1359261125us净负荷（Payload )VC-4POH2619TU Pointer1263POHPOHPOH•STM-N由270×N列9行组成，即帧长度为270×N×9个字节或270×N×9×8bit帧周期为125μs(即一帧的时间)•对于STM-1而言，帧长度为270×9＝2430byte，相当于19440bit，帧周期为125μs，由此可算出其速率为270×9×8／125×10-6=155．520Mbit／s»１．段开销（SOH）区域•段开销（Ｓection Ｏverhead）是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必需的附加字节，是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节»2. 净负荷（Pay1oad）区域• 信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负载的地方，图5.27之中横向第10×N～270×N，纵向第1行到第9行的2349×N个字节都属此区域。

»3. 管理单元指针（AU-PTR）区域• 管理单元指针用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置，以便在接收端能正确地分解H-path(开销)(通道)(段)L-pathMSRSPOHSOHOHSDHPathSection(高阶通道)(低阶通道)(复用段)(再生段)HPOH(高阶通道开销)(低阶通道开销)(复用段开销)(再生段开销)(通道开销)LPOHMSOHRSOH为了便于了便于SDHSDH网网络的的优化化设计，有助于网管功能的，有助于网管功能的实现以及以及保持技保持技术规范的相范的相对稳定性，定性，SDHSDH将将传输网划分成上述若干网划分成上述若干层次，每一次，每一层次上都有相次上都有相应开开销比特与之比特与之对应：(段开销)SDHSDH为什么要提出这些概念呢为什么要提出这些概念呢？•四、 段开销（SOH）字节 1. 段开销字节的安排• SOH中包含定帧信息，用于维护与性能监视的信息以及其它操作功能• STM-N帧中SOH所占空间与N成正比，N不同，SOH字节在空间中的位置也不同，但SOH字节的种类和功能是相同或相近的图5.28STM-1 SOH字字节安安排排A1A2J0B1E1F1D1D2D3H1H2H3B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2净复合区净复合区A1A1A2A2H1H1H2H2H3H3B2B2****图5.29STM-4 SOH字字节安排安排A1 A1A1A2J0C1Z0C1Z0C1Z0C1╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳B1●●●●●●●●●●●●●●●●E1●●●●●●●●F1╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳D1●●●●●●●●●●●●●●●●D2●●●●●●●●D3AU PTRB2 B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳A1A1A1A1A1A1A1A1A1A2A2A2 A2A2A2 A2A2A2A2 A2╳╳B2B2B2 B2B2B2B2B2B2B2Z0: 功能尚未定义，备用。

图5.30 STM-16 SOH字字节安排安排图5.31 STM-64 SOH字字节安排安排»2. SOH字节的功能•（1） 帧定位字节A1和A2•（2） 再生段踪迹字节J0•（3）数据通信通路•（DCC）D1～D12•（4）公务字节E1和E2•（5）使用者通路F1•（6）比特间插奇偶检验8位码•（BIP-8）B1•（7） 比特间插奇偶检验24位码（BIP-N×24）字节B2B2B2• (8)自动保护倒换（APS）通路字节K1和K2（b1～b5）• (9) 复用段远端失效指示（MS-RDI）字节K2（b6～b8）• (10) 同步状态字节S1（b5～b8）• (11) 复用段远端差错指示（MS-REI）M1 •(12) 与传输媒质有关的字节△• (13) 备用字节Z0开开销（段开（段开销））A1, A2 帧定位定位B1BIP-8C1(J0)C1:STM C1:STM 识别符符J0:J0:再生段跟踪再生段跟踪E1公公务F1用用户信道信道D1-D3 DCCrB2BIP-NX24K1, K2 APS, MS-AIS, MS-RDI(FERF)D4-D12 DCCmS1同步状同步状态M1 段段REI(FEBE)REI(FEBE)E2公公务 Z1,Z2空空闲备用用RSMS如果如果连续5 5帧以上找不到以上找不到A1A1、、A2A2图案，案，则进入入OOFOOF帧失步状失步状态；；如果如果OOFOOF状状态持持续一定一定时间，，则设备进入入LOFLOF帧丢失状失状态。

A1:11110110 F6 A2:00101000 28K1(b1~b4): K1(b1~b4): 指示倒指示倒指示倒指示倒换换原因原因原因原因 K1(b5~b8):K1(b5~b8):指示提出倒指示提出倒指示提出倒指示提出倒换请换请求求求求 的工作系的工作系的工作系的工作系统统序号序号序号序号K2(b1~b5):K2(b1~b5):指示复用段接收指示复用段接收指示复用段接收指示复用段接收侧备侧备 用系用系用系用系统统倒倒倒倒换换开关所开关所开关所开关所桥桥 接到的工作系接到的工作系接到的工作系接到的工作系统统序号序号序号序号K2(b6~b8):K2(b6~b8):回送回送回送回送发发送端，接收端送端，接收端送端，接收端送端，接收端 已已已已检测检测到上游段的缺到上游段的缺到上游段的缺到上游段的缺 陷或告警指示信号陷或告警指示信号陷或告警指示信号陷或告警指示信号第三节第三节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法•一、一、 复用结构复用结构•1. 1. SDH的一般复用结构的一般复用结构•2. 2. 复用单元复用单元•SDH的基本复用单元包括标准容器的基本复用单元包括标准容器( (C)，，虚容器虚容器( (VC)，，支路单元支路单元( (TU)，，支路单元组支路单元组( (TUG)，，管理单元管理单元( (AU)和管理单元组和管理单元组( (AUG)（（见图见图5.335.33）。

•3. 3. 简化的简化的SOH功能接口功能接口图5.33 G.709建建议的的SDH复用复用结构构6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s44736kbit/s34368kbit/s  4  3  1  7  7  1  3  3  1  NSTM-NAUGAU-4VC-4TUG-3C-4AU-3VC-3TU-3VC-3C-3C-2C-12C-11TUG-2TU-2TU-12TU-11VC-12VC-11VC-2139264kbit/s指针处理指针处理复用复用定位校准定位校准映射映射»（1） 标准容器(C)•容器是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构，主要完成适配功能（例如速率调整），以便让那些最常使用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器»（2） 虚容器（VC）•虚容器是用来支持SDH的通道（通路）层连接的信息结构虚容器虚容器---Virtual container---VC不同的不同的PDH 原始信息对应于不同的原始信息对应于不同的VC：： 低阶虚容器低阶虚容器( (单个结构单个结构））--Lower order VC 1.5Mb/s---------------VC-11 2Mb/s-----------------VC-12 6.3Mb/s---------------VC-2 高阶虚容器（可由多个高阶虚容器（可由多个TUTU或或TUGTUG组成）组成） --Higher order VC 34Mb/s或或45Mb/s-----VC-3 140Mb/s-----------------VC-4 虚容器、通道、段虚容器、通道、段虚容器、通道、段虚容器、通道、段））））通道和段（通道和段（ 一）一） regenerator section（再生段）（再生段）--------------两个两个NE之间的物理连接之间的物理连接multiplex section (复用段）复用段）--------------相邻相邻LTLT间对业务逻辑功能间对业务逻辑功能path（通道）（通道）----------------两个两个PDH接口之间接口之间( (端到端端到端) )的逻辑连接的逻辑连接REGNENENEpath #1path #2section #1section #2section #4NE #1NE #2NE #3NE #4PDH端口PDH端口Section/TSSection/TSPathsection #3RSRSMSMS•（（3 3）） 支路单元和支路单元组（支路单元和支路单元组（TU和和TUG））•（（4 4）） 管理单元和管理单元组（管理单元和管理单元组（AU和和AUG））»3. 3. 我国的我国的SDH复用结构复用结构•我国的光同步传输网技术体制规定，以我国的光同步传输网技术体制规定，以2 2Mbit／／s为基础的为基础的PDH系列作为系列作为SDH的有效负荷的有效负荷并选用并选用AU-4复用路线，其基本复用映射结构如图复用路线，其基本复用映射结构如图5.345.34所示。

所示我国的我国的我国的我国的SDHSDH基本复用基本复用基本复用基本复用结结构构构构（（（（指针调整下的同步复接指针调整下的同步复接指针调整下的同步复接指针调整下的同步复接））））STM-NAUGTUG-3TUG-2C-4C-3C-12 N 1 7 3 1 3139264kb/s44736kb/s34368kb/s2048kb/sTU-3TU-12AU-4VC-3VC-12VC-4指针处理映射定位、校准复用AUGSTM-1+LPOH+TU PTR+AU PTR+RSOH MSOH+HPOH复接复接复接复接结结构构构构图5.34 我国的基本复用映射结构图5.35 139.264Mbit／／s支支路路信信号号复复用用映映射射过程程»二、 映射•映射是一种在SDH边界处使支路信号适配进虚容器的过程»1. 通道开销（POH）•通道开销分为低阶通道开销和高阶通道开销»（1） 高阶通道开销（HPOH）图5.36 HPOH位置示意位置示意图开开开开销销（（（（高高高高阶阶通道开通道开通道开通道开销销））））J1B3C2G1F2H4Z3K3N11260VC-4VC-4HPOHJ1高阶通道跟踪B3通道BIP-8C2G1F2，Z3H4K3（1-4） N1(Z5)信号标识通道状态 ( REI 1-4,RDI5)用户信道复帧位置指示APS网络操作者字节，用于串接监视•HPOH各自的功能如下：»① 通道踪迹字节»② 通道BIP-8码»③ 信号标记字节»④ 通道状态字节»⑤ 通道使用者字节»⑥ TU位置指示字节»⑦ 自动保护倒换（APS）通路字节»⑧ 网络操作者字节»⑨ 备用比特»（2） 低阶通道开销（VC-1／VC-2 POH）•在此解释一下复帧的概念。

为了适应不同容量的净负荷在网中的传送需要，SDH允许组成若干不同的复帧形式图5.37 低低阶通通道道开开销位位置置示示意意图»① V5字节»② 通道踪迹字节»③ 网络操作者字节»⑤ 增强型远端缺陷指示»⑥ 备用比特开销（开销（低阶低阶通道开销）通道开销）VC-12500S35125SLPOHV5J2N2(Z6)K41-2, BIP-23, REI(远端块差错指示）4, RFI（远端故障指示）5-7, 信号标识8，RDI (远端失效指示）低阶通道跟踪网络操作者字节，用于串接监视APSV5K4N2J2»2. 映射过程»（1） 映射方式的分类•映射分为异步、比特同步和字节同步三种方法与浮动和锁定两种工作模式• ① 三种映射方法•·异步映射，是一种对映射信号的结构无任何限制（信号有无帧结构均可），也无需其与网同步，仅利用正码速调整或正/零／负码速调整将信号适配装入VC的映射方法•·比特同步映射，是一种对映射信号结构无任何限制，但要求其与网同步，从而无需码速调整即可使信号适配装入VC的映射方法因此可认为是异步映射的特例或子集•·字节同步映射，是一种要求映射信号具有块状帧结构（例如PDH基群帧结构），并与网同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定位置的映射方式。

»② 两种工作模式•·浮动VC模式，是指VC净负荷在TU或AU内的位置不固定，并由TU-PTR或AU-PTR指示其起点位置的一种工作模式•·锁定TU模式，是一种信息净负荷与网同步并处于TU或AU帧内固定位置，因而无需TU-PTR或AU-PTR的工作模式»③ 映射方式的比较»(2) 139.264Mbit／s支路信号（H-4）的映射•139.264Mbit／s支路信号的映射一般采用异步映射、浮动模式»① 139.264Mbit／s支路信号异步装入C-4图5.38 C-4的子的子帧结构构»② C-4装入VC-4图5.39 139.264Mbit／／s信号映射信号映射图解解•（3） 2.048Mbit/s支路信号（H-12）的映射•2.048Mbit／s支路信号的映射既可以采用异步映射，也可以采用比特同步映射或字节同步映射图5.40 2.048Mbit／／s支路信号支路信号的异步映射成的异步映射成VC-12（（复复帧））»三、 定位•定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程•SDH中指针的作用可归结为三条：•（1） 当网络处于同步工作方式时，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（即处于准同步工作方式），指针用作频率和相位校准；当网络处于异步工作方式时，指针用作频率跟踪校准（有关同步工作方式，准同步工作方式和异步工作方式的概念参见本章第七节中SDH网同步的内容。

•（3） 指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移»1. VC-4在AU-4中的定位（AU-4指针调整）» （1） AU-4指针图5.41 AU-4指指针图案案图5.42 AU-4指指针位置和偏移位置和偏移编号号1. 指指指指针针的字的字的字的字节节安排安排安排安排AU-4指针的字节安排（一）指针的字节安排（一）N N N N S S I DH1I D I D I D I DH2YY1* 1*净负荷区H3 H3 H3H4H4H4塞入码信息10比特指针值比特指针值I—增加指示比特D—减少指示比特表示指针值将进行加1或减1操作，10比特的取值范围是0-1023,当AU-PTR的值不在此0-782范围内时，为无效指针，当连续8帧收到无效指针值或NDF时，产生AU-LOP新数据标识（NDF） 0110 指针正常操作 1001 指针将有一个 全新的值指示新数据若帧净负荷不再变化，下一帧NDF又回到正常值0110,且3帧内不再作指针值增减操作负调整机会字节正调整机会字节»(2) 指针调整原理»① 正调整»② 负调整»（3） 速率调整时指针值变化举例» (4) AU-4指针调整小结指指指指针针的作用的作用的作用的作用指针的正调整H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3…........................H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3…........................H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3…........................VC-4VC-4VC-4I比特反转正调整机会指指指指针针的作用的作用的作用的作用指针的负调整H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3…........................H1 Y Y H2 1* 1*…........................H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3…........................VC-4VC-4VC-4D比特反转负调整机会图5.43 TU-12复复帧结构构»2. VC-12在在TU-12中的定位（中的定位（TU-12指指针调整）整）»(1) TU-12指指针 (2) TU-12指指针调整原理整原理图5.44 TU-12指针编码四四. 复用复用•复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道，或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程，即以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。

»1. TU-12复用进TUG-2再复用进TUG-3图5.45 TU-12复用复用进TUG-2再复用再复用进TUG-3»2. 3个TUG-3复用进VC-4图5.46 3个个TUG-3复用复用进VC-4»3. AU-4复用进AUG图5.47 AU-4复复用用进AUG»4. N个AUG复用进STM-N帧图5.48 将将N个个AUG复用复用进STM-N帧»5. 2.048Mbit／s信号复用、定位、映射过程总结图5.49 2.048Mbit／／s支支路路信信号号映映射射、、定定位位、、复复用用过程程•具体过程为：»（1） 映射•速率为2.048Mbit／s的信号先进入C-12作适配处理后，加上VC-12 POH构成了VC-12»（2） 定位（指针调整）•VC-12加上TU-12 PTR构成TU-12»（3） 复用»（4） 定位»（5） 复用第四节第四节. SDH传送网传送网 SDH网络由网元组成，网元的物理实体就是SDH设备本章从网元功能规范入手，重点介绍SDH复用设备、数字交叉连接设备等功能、组成和结构类型等，最后对SDH传送网的分层结构特征进行说明，并讨论SDH的未来发展等问题。

内容概述内容概述1. 网元功能规范2. SDH设备复用类型3. SDH传送网络4. SDH的未来•SDH Synchronous Digital Hierarchy 同步数字序列•TM Terminal Multiplexer 终端复用器•ADM Add-Drop Multiplexer•DXC Digital cross connect equipment •MSTP Multi-Service Transport Platform •MPLS Multiprotocol Label Switch，多协议标签交换 •GFP General Frame Protocol 通用成帧规范 •LCAS Link Capacity Adjustment Scheme链路容量调整方案•RPR Resilient Packet Ring 弹性分组环•QoS Quality of Service 业务质量»一、 传送网的基本概念•传送网就是完成传送功能的手段，当然传送网也能传递各种网络控制信息。

1. 1. 网元功能规范网元功能规范基本功能块方法 ITU-T最早采取一种称为基本功能模块的描述方法对SDH设备进行规范，即将设备分解成一系列基本功能模块，详述其内部过程和输入输出参考点的原始信息流，而对总的功能设备只做一般性描述 可自由选择不同功能模块组合及软硬件实现，降低成本，提高设备灵活性设备功能复合功能基本功能其它方法：l 自然语言描述方法l 原子功能模型法»2、 SDH传递网的物理拓扑SDH的基本网络单元•SDH网是由一些基本网络单元构成的，目前实际应用的基本网络单元有四种，即终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和数字交叉连接设备（SDXC）»（3） 再生中继器（REG）»（4） 数字交叉连接设备（SDXC）»① 基本概念•SDH网络中的DXC设备称为SDXC，它是一种具有一个或多个PDH（G.702）或SDH（G.707）信号端口并至少可以对任何端口速率（和／或其子速率信号）与其它端口速率（和／或其子速率信号）进行可控连接和再连接的设备89华北电力大学 2024年8月21日图5.50 SDH的基本网络单元155Mbit/s155Mbit/sSTM-1终端复用器电源公务告警TMN接口1404534621.51). STM-1 终端复用器设备SDH设备标准：ITU-T G.781, G.782, G783 2. 主要主要设备终端复用器（TM）：用于把速率较低的PDH或者STM-N信号组成成一个速率较高的STM-M信号（M>N），或做相反处理。

» 终端复用器（TM）•① 在发送端能将各PDH支路信号复用进STM-N帧结构，在接收端进行分接•② 在发送端将若干个STM-N信号复用为一个STM-M（M＞N）信号（例如将四个STM-1复用成一个STM-4) ，在接收端将一个STM-M信号分成若干个STM-N（M＞N）信号•③ TM还具备电／光（光／电）转换功能2). STM-1分插复用器设备155Mbit/s155Mbit/sSTM-1分插复用器电源公务告警 TMN接口1404534621.5155Mbit/s支路口：n2M(34M)EASTWESTSTM-1/4STM-1/4ADM分插复用器（ADM）：具有在无需分接和终结整个STM-M信号的条件下，分出或者插入STM-M信号中的任何支路信号III.1型设备可从PDHG.703接口分出或者插入信号III.2型设备通过STM-N分出或者插入信号，并且在内部将低速STM分解成VC» 分插复用器（ADM）•分插复用器（ADM）位于SDH网的沿途，其主要功能为：•① 具有支路——群路（即上/下支路）能力•②具有群路——群路（即直通）的连接能力•③可以具有数字交叉连接功能，即将DXC功能融于ADM中。

•④用于环形网中图5.52 TM和ADM组成的典型网络应用STM-1终端复用器STM-1终端复用器155Mbit/s支路信号支路信号G.957G.957点到点应用点到点应用支路信号STM－1分插复用器STM－1终端复用器支路信号线性STM－1终端复用器支路信号155Mbit/s155Mbit/s线形应用线形应用•枢纽网应用枢纽网应用STM－1终端复用器支路信号端 局155Mbit/sSTM－1终端复用器枢纽点STM－1终端复用器支路信号STM－1终端复用器支路信号STM－1终端复用器支路信号 155Mbit/s155Mbit/s155Mbit/s数字交叉连接器(DXC)： 具备一个或者多个PDH或者SDH信号端口，并至少可以对任意端口的接口速率信号与其它端口的接口速率信号之间进行可控连接和再连接设备 用于SDH的同步数字交叉连接设备SDXC则能进一步在信号端口间提供可控的VC透明传输数字交叉连接系统数字交叉连接系统STM－1140Mbit/sSTM－16STM－4 DXC4/4STM－16STM－4 STM－1140Mbit/s34Mbit/s2Mbit/sDXC4/12Mbit/s2Mbit/s64Kbit/s。

DXC1/0a. 功能DXC X/Y配置类型：1) X表示接入接口速率的最高等级2) Y表示参与交叉连接的最低级别 0: 表示64kb/s电路速率 1-4: 表示PDH系列的一次群到四次群速率，其中4也可以代表STM-1等级. 155 VC4VC4 VC3 VC12140VC4VC3VC12VC12VC4VC3140VC122VC122 2VC122342140 2VC123421402140M34(45)M2(1.5)M2(1.5)M34(45)M140M140M140M34M34M155M164164复用2.5G622G2.5G622G155M155Mb. 原理从高到低»SDXC的主要功能•SDXC设备与相应的网管系统配合，可支持如下功能：•·复用功能•·业务汇集•·业务疏导•·保护倒换•·网络恢复•·通道监视•·测试接入•·广播业务C. 设备组成交换机等传 输线传 输线同 步器主 控警 告端 口端 口端 口端 口端 口端 口交叉连接矩阵»四、 SDH网络结构•SDH网是一种传送网，它为交换局之间提供高速高质量的数字传送能力•最高层面为长途一级干线网，主要省会城市及业务量较大的汇接节点城市装有DXC4／4，其间由高速光纤链路STM-4或STM-16组成，形成了一个大容量、高可靠的网孔形国家骨干网结构，并辅以少量线形网。

点对点点对点TE多点（线型）多点（线型）TETEADMADMTE环形环形具有高度的具有高度的自愈性、可靠性自愈性、可靠性REGADMADMADMADM几种常见的网络拓朴结构几种常见的网络拓朴结构复杂网络拓朴结构复杂网络拓朴结构树型拓扑树型拓扑TETEADMTE网孔拓扑网孔拓扑REGADMADMADMADMADMTE»2. SDH传送网的基本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，它反映了物理上的连接»（1） 线形将通信网络中的所有点一一串联，而使首尾两点开放，这就形成了线性拓扑，有时也称为链形»（2） 星形这一种拓扑即是通信网络中某一特殊点与其它各点直接相连，而其它各点间不能直接连接，即星形拓扑»（3） 树形所谓树形拓扑可以看成是线性拓扑和星形拓扑的结合»（4） 环形环形拓扑实际上就是将线形拓扑的首尾之间再相互连接，从而任何一点都不对外开放，即为环形拓扑当涉及通信的许多点直接互相连接时就形成了网孔拓扑，若所有的点都彼此连接即称为理想的网孔形拓扑»（5） 网孔形SDH网络层(G.803)STM－16STM－4STM－1干线层汇接层用户层STM-16 DXCSTM-16 ADMSTM-16 TRMSTM-16 REG4/1 DXCSTM-4 LXCSTM-4 ADMSTM-4 REGSTM-4 LXCSTM-4 ADMSDH RADIO•第二层面为二级干线网，主要汇接节点装有DXC4／4或DXC4／1，其间由STM-1或STM-4组成，形成省内网状或环形骨干网结构，并辅以少量线形网结构。

•第三层面为中继网（即长途端局与市局之间以及市话局之间的部分），可以按区域划分为若干个环，由ADM组成速率为STM-1或STM-4的自愈环，也可以是路由备用方式的两节点环•最低层面为用户接入网•综上所述，我国的SDH网络结构具有以下几个特点：•（1） 具有四个相对独立而又综合一体的层面；•（2） 简化了网络规划设计；•（3） 适应现行行政管理体制；•（4） 各个层面可独立实现最佳化；•（5） 具有体制和规划的统一性、完整性和先进性(1) (1) 传送网类型传送网类型传送网 ATM传送网络 SDH传送网络 光传送网络传送功能实现手段自动交换光网络（ASON）自动传输光网络（ASTN）控制功能实现手段3. SDH传送网传送网 电路层网络 通道层传输媒质层(2) 传送网分层结构64kb/s 电路交换网分组交换网租 用线 电路网SDH VC-1n低阶通道SDH VC-4高阶通道光纤物理网无线传输网l传送网分层优点l层间关系Ø 客户－服务者(C/S）l各层现有技术Ø 电路层64kb/s,2Mb/sØ 通道层SDHØ 传输媒质层 电缆、光纤、微波、卫星等(3) SDH传送网分层模型 电路层网络 复用段层网VC-11VC-3VC-2VC-12VC-4VC-3 再生段层网物理层网低阶通道 层高阶通道 层电路层通道层电段层光段层传输媒质层SDH传输层n 多业务融合n 业务驱动网络发展n 智能传输与智能交换n 数字化业务的普遍存在n SDH将朝向多业务传输平台发展4. SDH的未来SDHSDH向多业务传输平台向多业务传输平台MSTPMSTP的发展的发展SDH基于业务的QoS第一代MSTP• 提供点到点的以太网透传功能• 支持PPP协议封装；缺点：带宽消耗严重，无法提供以太网流量控制及业务保护第二代MSTP• 提供以太网二层交换功能• 支持以太网业务层的保护缺点：交换速率低，成本高，不能提供端到端的QoS；数据业务的配置过程较为复杂第三代MSTP• 支持GFP\虚级联\LCAS• 内部嵌入802.17RPR功能下一代MSTP• 支持RPR功能；• 支持GFP\虚级联\LCAS• 通过MPLS提供端到端QoS• 支持RPR＋MPLS保护机制（（1 1）未来网络：）未来网络：IPIP与与WDMWDM的融合的融合•未来网络可简单的分为两层：IP层与光层 IPATMSONET/SDHWDMIP directlyWDM with optical Switchingl 可减少网络各层间的中间冗余部分，减少SDH、ATM和IP等各层间的功能重叠，减少设备操作、维护和管理费用。

l 传输效率高，额外开销低，简化了网管，充分利用带宽 l 一种最直接、最简单、最经济的IP网络体系结构，非常适用于超大型IP骨干网（（2 2））MPLSMPLS：：IPIP层与电路型传输网络的融合层与电路型传输网络的融合• MPLS是一种位于OSI 7层模型中的第3层（网络层）和第2层（数据链路层）之间的2.5层技术• MPLS的基本思想是“边缘的路由，核心的交换”•本身仍是一种电路型传输网络第五节第五节. SDH. SDH的网同步的网同步»1. 网同步的基本概念»（1） 网同步的概念•所有数字网都要实现网同步»（2） 网同步的必要性•① 写入速率大于读出速率，将会造成存储器溢出，致使输入信息比特丢失（即漏读）； •② 写入速率小于读出速率，可能会造成某些比特被读出两次，即重复读出（重读）图5.62 数字网示意数字网示意图»（3） 网同步的方式•网同步的方式有好几种，目前各国公用网中交换节点时钟的同步主要采用主从同步方式•所谓主从同步方式是在网内某一主交换局设置高精度高稳定度的时钟源（称为基准主时钟或基准时钟），并以其为基准时钟通过树状结构的时钟分配网传送到（分配给）网内其它各交换局，各交换局采用锁相技术将本局时钟频率和相位锁定在基准主时钟上，使全网各交换节点时钟都与基准主时钟同步。

1. 主从同步方式主时钟（基准）从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟时钟分类：*基准时钟G.811;*转接局从时钟G.812;*SDH网元时钟G.81s;*端局从时钟G.812;1.1 主从同步方式分类主时钟（基准）从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟从时钟1.1.1 直接主从时钟1.1.2 等级主从时钟一级主时钟（基准）二级从时钟三级从时钟•主从同步方式一般采用等级制，目前ITU-T将时钟划分为四级：•① 一级时钟——基准主时钟，由G.81l建议规范；•② 二级时钟——转接局从时钟，由G.812建议规范；•③ 三级时钟——端局从时钟，也由G.8l2建议规范；•④ 四级时钟——数字小交换机（PBX）、远端模块或SDH网络单元从时钟，由G.81S建议规范同步网定时基准传输链G.811PRCG.812从钟第一个G.812从钟第（k-1）个G.812从钟第k个N个具备G.81s钟的NEN个具备G.81s钟的NEN个具备G.81s钟的NEN个具备G.81s钟的NE转接局转接局或端局转接局链路增加 噪声、温度变化引起电子漂移 定时基准信号的质量 SDH的NE数 一般情况下：Kmax=10Nmax=20G.81s钟的个数=60个（最多）»（（4 4）） 从时钟工作模式从时钟工作模式•在主从同步方式中，节点从时钟有在主从同步方式中，节点从时钟有三种工作模式。

三种工作模式»① ① 正常工作模式正常工作模式»② ② 保持模式保持模式»③ ③ 自由运行模式自由运行模式»2. 2. SDH的网同步的网同步»（（1 1）） SDH网同步结构网同步结构•SDH网同步通常采用主从同步方式网同步通常采用主从同步方式»① ① 局间应用局间应用»② ② 局内应用局内应用»（（2 2）） SDH网同步的工作方式网同步的工作方式•SDH网同步有四种工作方式网同步有四种工作方式① ① 同步方式，指在网中的所有时钟都能最终跟踪到同步方式，指在网中的所有时钟都能最终跟踪到同一个网络的基准主时钟同一个网络的基准主时钟② ② 伪同步方式，是在网中有几个都遵守伪同步方式，是在网中有几个都遵守G.811建议要建议要求的基准主时钟，它们具有相同的标称频率，但实际频率仍求的基准主时钟，它们具有相同的标称频率，但实际频率仍略有差别略有差别③ ③ 准同步方式，是同步网中有一个或多个时钟的同准同步方式，是同步网中有一个或多个时钟的同步路径或替代路径出现故障时，失去所有外同步链路的节点步路径或替代路径出现故障时，失去所有外同步链路的节点时钟，进入保持模式或自由运行模式工作。

时钟，进入保持模式或自由运行模式工作④ ④ 异步方式，是网络中出现很大的频率偏差（即异异步方式，是网络中出现很大的频率偏差（即异步的含义），当时钟精度达不到步的含义），当时钟精度达不到ITU-T G.81S所规定的数值时，所规定的数值时，SDH网不再维持业务而将发送网不再维持业务而将发送AIS告警信号告警信号课后课后»要求：要求：•掌握掌握SDH的速率等级和特点的速率等级和特点•掌握掌握SDH的帧结构的帧结构•SDH的映射、复用和定位过程的映射、复用和定位过程•指针的作用指针的作用•掌握掌握SDH光传送的结构光传送的结构•掌握掌握SDH设备类型设备类型•了解了解MSTP的有关概念的有关概念•了解了解SDH的同步方式和时钟运行方式的同步方式和时钟运行方式。