SDH復用結構基本原理——初學者必備

1、SDH復用結構基本原理初學者必備一、SDH復用結構基本原理SDH的復用單元包括標準容器（C）、虛容器（VC）、支路單元（TU）、支路單元組（TUG）、管理單元（AU）、管理單元組（AUG）。圖1 G.709建議的SDH復用結構各種業(yè)務信號復用進STM-N的過程都要經(jīng)歷映射、定位和復用三個步驟。映射：是一種在SDH邊界處使支路信號適配進虛容器的過程。即各種速率的G.703信號先分別經(jīng)過碼速調整裝入相應的標準容器，之后再加進低階或高階通道開銷形成虛容器。定位：是一種將幀偏移信息收進支路單元或管理單元的過程。低階虛容器對應支路單元，高階虛容器對應管理單元。復用：是一種使多個低階通道層的信號適配進高階

2、通道層，或者把多個高階通道層信號適配進復用層的過程，即以字節(jié)交錯間插方式把TU組織進高階VC，或者把AU組織進STM-N的過程，也稱同步復用。SDH幀結構中安排有兩大類開銷：段開銷（SOH）和通道開銷（POH），它們分別用于段層和通道層的維護。二、SDH傳送網(wǎng)的分層模型總共分為四層，分別是物理層、段層、通道層、電路層。其中物理層為最下層，電路層為最上層，下層為上層提供服務，上層為下層提供服務內容。模型如下：圖2 SDH傳送網(wǎng)的分層模型1、物理層：完成STM-N線路光接口信號與邏輯電平信號之間的轉換。2、段層：分為再生段層和復用段層（1）再生段層：用于傳遞再生中繼器之間，以及再生中繼器與復用終端

3、之間信息的網(wǎng)絡。（2）復用段層：用于傳送復用終端之間信息的網(wǎng)絡，如負責向通道層提供同步信息，同時完成有關復用段開銷的處理和傳遞等工作。3、通道層：為電路層網(wǎng)絡節(jié)點如交換機提供透明的通道，即電路群。4、電路層：是面向公用交換業(yè)務的網(wǎng)絡，如電路交換業(yè)務、分組交換、租用線業(yè)務和B-ISDN虛通路等。三、SDH傳輸系統(tǒng)模型圖3 SDH傳輸系統(tǒng)與各層的對應關系1、終端復用器和分插復用器是SDH網(wǎng)中最重要的兩個網(wǎng)絡單元。（1）終端復用器（TM）：終端復用器用在網(wǎng)絡的終端站點上，例如一條鏈的兩個端點上，它是一個雙端口器件。圖4 終端復用器它的作用是將支路端口的低速信號復用到線路端口的高速信號STM-N中，或

4、從STM-N的信號中分出低速支路信號。請注意它的線路端口輸入/輸出一路STM-N信號，而支路端口卻可以輸出/輸入多路低速支路信號。在將低速支路信號復用進STM-N幀（將低速信號復用到線路）上時，有一個交叉的功能，例如：可將支路的一個STM-1信號復用進線路上的STM-16信號中的任意位置上，也就是指復用在116個STM-1的任一個位置上。將支路的2Mbit/s信號可復用到一個STM-1中63個VC12的任一個位置上去。對于華為設備，TM的線路端口（光口）一般以西向端口默認表示的。（2）分插復用器（ADM）：分/插復用器用于SDH傳輸網(wǎng)絡的轉接站點處，例如鏈的中間結點或環(huán)上結點，是SDH網(wǎng)上使用

5、最多、最重要的一種網(wǎng)元，它是一個三端口的器件。圖5 分插復用器ADM有兩個線路端口和一個支路端口。兩個線路端口各接一側的光纜（每側收/發(fā)共兩根光纖），為了描述方便我們將其分為西（W）向、東向（E）兩個線路端口。ADM的作用是將低速支路信號交叉復用進東或西向線路上去，或從東或西側線路端口收的線路信號中拆分出低速支路信號。另外，還可將東/西向線路側的STM-N信號進行交叉連接，例如將東向STM-16中的3#STM-1與西向STM-16中的15#STM-1相連接。ADM是SDH最重要的一種網(wǎng)元，通過它可等效成其它網(wǎng)元，即能完成其它網(wǎng)元的功能，例如：一個ADM可等效成兩個TM。2、再生中繼器（REG）

6、光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種，一種是純光的再生中繼器，主要進行光功率放大以延長光傳輸距離；另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換，以達到不積累線路噪聲，保證線路上傳送信號波形的完好性。圖6 再生中繼器REG與ADM相比僅少了支路端口，所以ADM若本地不上/下話路（支路不上/下信號）時完全可以等效一個REG。3、數(shù)字交叉連接設備（DXC）：數(shù)字交叉連接設備完成的主要是STM-N信號的交叉連接功能，它是一個多端口器件，它實際上相當于一個交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接。圖7 同步數(shù)字交叉連結器DXC可將輸入的m路STM-N信號交叉連接到輸

7、出的n路STM-N信號上，上圖表示有m條入光纖和n條出光纖。DXC的核心是交叉連接，功能強的DXC能完成高速（例STM-16）信號在交叉矩陣內的低級別交叉（例如VC12級別的交叉）。通常用DXCm/n來表示一個DXC的類型和性能（注mn），m表示可接入DXC的最高速率等級，n表示在交叉矩陣中能夠進行交叉連接的最低速率級別。m越大表示DXC的承載容量越大；n越小表示DXC的交叉靈活性越大。m和n的相應數(shù)值的含義見表1：表1 m、n 數(shù)值與速率對應表m或n0123456速率64kbit/s2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s 155Mbit/s622Mbit/s2.5Gb

8、it/s小容量的DXC可由ADM來等效，例如華為公司的2.5G設備可等效為6×6 DXC5/1。四、SDH保護環(huán)目前，SDH保護方式一般采用如下五種結構的環(huán)形網(wǎng)絡：1、二纖單向通道保護環(huán)2、二纖雙向通道保護環(huán)3、二纖單向復用段保護環(huán)4、二纖雙向復用段保護環(huán)5、四纖雙向復用段保護環(huán)1、SDH基本的網(wǎng)絡拓撲結構圖8 SDH基本網(wǎng)絡拓撲圖2、SDH環(huán)形網(wǎng)和鏈網(wǎng)（1）環(huán)形網(wǎng)傳輸網(wǎng)上的業(yè)務按流向可分為單向業(yè)務和雙向業(yè)務。圖9 SDH環(huán)形網(wǎng)絡若A和C之間互通業(yè)務，A到C的業(yè)務路由假定是ABC，若此時C到A的業(yè)務路由是CBA，則業(yè)務從A到C和從C到A的路由相同，稱為一致路由。若此時C到A的路由是C

9、DA，那么業(yè)務從A到C和業(yè)務從C到A的路由不同，稱為分離路由。一致路由的業(yè)務為雙向業(yè)務，分離路由的業(yè)務為單向業(yè)務。常見組網(wǎng)的業(yè)務方向和路由如表所示。表2 常見組網(wǎng)的業(yè)務方向和路由表組網(wǎng)類型路由業(yè)務方向鏈形網(wǎng)一致路由雙向環(huán)形網(wǎng)雙向通道環(huán)一致路由雙向雙向復用段環(huán)一致路由雙向單向通道環(huán)分離路由單向單向復用段環(huán)分離路由單向（2）鏈形網(wǎng)圖10 SDH鏈形網(wǎng)3、通道保護環(huán)和復用段保護環(huán)的區(qū)別通道保護環(huán)：業(yè)務的保護是以通道為基礎的，也就是保護的是STM-N信號中的某個VC（某一路PDH信號），倒換與否按環(huán)上的某一個別通道信號的傳輸質量來決定的，通常利用收端是否收到簡單的TU-AIS信號來決定該通道是否應進行

10、倒換。復用段保護環(huán)：以復用段為基礎，倒換與否是根據(jù)環(huán)上傳輸?shù)膹陀枚涡盘柕馁|量決定的。倒換是由K1、K2（b1b5）字節(jié)所攜帶的APS協(xié)議來啟動的，當復用段出現(xiàn)問題時，環(huán)上整個STM-N或1/2STM-N的業(yè)務信號都切換到備用信道上。復用段保護倒換的條件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信號。4、二纖單向通道保護環(huán)主環(huán)S1備環(huán)P1圖11 二纖單向通道保護環(huán)特點：（1）分離路由，AC業(yè)務通信非同時進行，S1西收東發(fā)，P1東收西發(fā)；（2）并發(fā)選收，即首段橋接，末端倒換；（3）1+1保護方式；（4）倒換速度快（一般15ms），業(yè)務流向簡捷明了，便于配置維護；（5）網(wǎng)絡的業(yè)務容量不大。在網(wǎng)

11、絡正常時，網(wǎng)元A和C都選收主環(huán)S1上的業(yè)務。那么A與C業(yè)務互通的方式是A到C的業(yè)務經(jīng)過網(wǎng)元D穿通，由S1光纖傳到C（主環(huán)業(yè)務）；由P1光纖經(jīng)過網(wǎng)元B穿通傳到C（備環(huán)業(yè)務）。在網(wǎng)元C支路板“選收”主環(huán)S1上的AC業(yè)務，完成網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的業(yè)務傳輸。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務傳輸與此類似。圖12 二纖單向通道保倒換環(huán)當BC光纜段的光纖同時被切斷，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的業(yè)務由網(wǎng)元A的支路板并發(fā)到S1和P1光纖上，其中S1業(yè)務經(jīng)光纖由網(wǎng)元D穿通傳至網(wǎng)元C，P1光纖的業(yè)務經(jīng)網(wǎng)元B穿通，由于BC間光纜斷，所以光纖P1上的業(yè)務無法傳到網(wǎng)元C，不過由于網(wǎng)元C默認選收主環(huán)S1上的業(yè)務，這時網(wǎng)元A到網(wǎng)C的業(yè)務并未中斷，網(wǎng)元C

12、的支路板不進行保護倒換。網(wǎng)元C的支路板將到網(wǎng)元A的業(yè)務并發(fā)到S1環(huán)和P1環(huán)上，其中P1環(huán)上的C到A業(yè)務經(jīng)網(wǎng)元D穿通傳到網(wǎng)元A，S1環(huán)上的C到A業(yè)務，由于BC間光纖斷所以無法傳到網(wǎng)元A，網(wǎng)元A默認是選收主環(huán)S1上的業(yè)務，此時由于S1環(huán)上的CA的業(yè)務傳不過來，A網(wǎng)元線路w側產(chǎn)生R-LOS告警，所以往下插全“1”AIS，這時網(wǎng)元A的支路板就會收到S1環(huán)上TU-AIS告警信號。網(wǎng)元A的支路板收到S1光纖上的TU-AIS告警后，立即切換到選收備環(huán)P1光纖上的C到A的業(yè)務，于是CA的業(yè)務得以恢復，完成環(huán)上業(yè)務的通道保護，此時網(wǎng)元A的支路板處于通道保護倒換狀態(tài)切換到選收備環(huán)方式。網(wǎng)元發(fā)生了通道保護倒換后，支

13、路板同時監(jiān)測主環(huán)S1上業(yè)務的狀態(tài)，當連續(xù)一段時間（華為的設備是10分鐘左右）未發(fā)現(xiàn)TU-AIS時，發(fā)生切換網(wǎng)元的支路板將選收切回到收主環(huán)業(yè)務，恢復成正常時的默認狀態(tài)。二、二纖雙向通道保護環(huán)圖13 二纖雙向通道保護環(huán)特點：（1）一致路由，AC業(yè)務通信同時進行；（2）并發(fā)選收；（3）11保護方式；（4）業(yè)務容量與二纖單向通道保護環(huán)相同，但可以在無保護環(huán)或線性應用場合下利用；（5）結構較復雜，與二纖單向通道環(huán)相比無明顯優(yōu)勢，故一般不用這種自愈方式。三、二纖單向復用段保護環(huán)圖14 二纖單向復用段倒換環(huán) 特點：（1）分離路由，AC業(yè)務通信非同時進行；（2）保護時，與斷纖相連的節(jié)點環(huán)回，其它節(jié)點穿透；（3

14、）業(yè)務首先上主光纖，不通時再倒換到備用光纖上，之后再倒換到主光纖上，收端始終從主光纖下業(yè)務；（4）倒換速度一般是50ms，華為25 ms；（5）11業(yè)務保護方式，1：1結構與1+1相似，區(qū)別是業(yè)務只向主光纖上發(fā)，備用光纖傳輸額外的業(yè)務量；（6）最大業(yè)務容量在正常時為2×STM-N（包括了額外業(yè)務），發(fā)生保護倒換時為1×STM-N；（7）二纖單向復用段保護環(huán)由于業(yè)務容量與二纖單向通道保護環(huán)相差不大，倒換速率比二纖單向通道環(huán)慢，所以優(yōu)勢不明顯，在組網(wǎng)時應用不多。在環(huán)路正常時，網(wǎng)元A往主纖S1上發(fā)送到網(wǎng)元C的主用業(yè)務，往備纖P1上發(fā)送到網(wǎng)元C的備用業(yè)務，網(wǎng)元C從主纖上選收主纖S1

15、上來的網(wǎng)元A發(fā)來的主用業(yè)務，從備纖P1上收網(wǎng)元A發(fā)來的備用業(yè)務（額外業(yè)務），圖5-6中只畫出了收主用業(yè)務的情況。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A業(yè)務的互通與此類似。在CB光纜段間的光纖都被切斷時，在故障端點的兩網(wǎng)元C、B產(chǎn)生一個環(huán)回功能，見圖5-4-2。網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務先由網(wǎng)元A發(fā)到S1光纖上，到故障端點站B處環(huán)回到P1光纖上，這時P1光纖上的額外業(yè)務被清掉，改傳網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務，經(jīng)A、D網(wǎng)元穿通，由P1光纖傳到網(wǎng)元C，由于網(wǎng)元C只從主纖S1上提取主用業(yè)務，所以這時P1光纖上的網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務在C點處（故障端點站）環(huán)回到S1光纖上，網(wǎng)元C從S1光纖上下載網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務。網(wǎng)元C到

16、網(wǎng)元A的主用業(yè)務因為CDA的主用業(yè)務路由業(yè)中斷，所以C到A的主用業(yè)務的傳輸與正常時無異，只不過備用業(yè)務此時被清除。四、二纖雙向復用段保護圖15 二纖雙向復用段保護環(huán)特點：（1）一致路由，AC業(yè)務通信通時進行；（2）在二纖單向復用段環(huán)的基礎上采用時隙技術，與四纖雙向復用段環(huán)比較，節(jié)約了兩根光纖；（3）前半個時隙傳送主用業(yè)務，后半個時隙傳送額外業(yè)務；（4）二纖雙向復用段保護環(huán)的業(yè)務容量為四纖雙向復用段保護環(huán)的1/2；（5）二纖雙向復用段保護環(huán)在組網(wǎng)中使用得較多，主要用于622和2500系統(tǒng)，也是適用于業(yè)務分散的網(wǎng)絡。在網(wǎng)絡正常情況下，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務放在S1/P2光纖的S1時隙，備用業(yè)務放

17、于P2時隙，沿光纖S1/P2由網(wǎng)元B穿通傳到網(wǎng)元C，網(wǎng)元C從S1/P2光纖上的S1/P2時隙分別提取出主用、額外業(yè)務。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的主用業(yè)務放于S2/P1光纖的S2時隙，額外業(yè)務放于S2/P1光纖的P1時隙，經(jīng)網(wǎng)元B穿通傳到網(wǎng)元A，網(wǎng)元A從S2/P1光纖上提取相應的業(yè)務。在環(huán)網(wǎng)BC間光纜段被切斷時，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務沿S1/P2光纖傳到網(wǎng)元B，在網(wǎng)元B處進行環(huán)回（故障端點處環(huán)回），環(huán)回是將S1/P2光纖上S1時隙的業(yè)務全部環(huán)到S2/P1光纖上的P1時隙上去，此時S2/P1光纖P1時隙上的額外業(yè)務被中斷。然后沿S2/P1光纖經(jīng)網(wǎng)元A、網(wǎng)元D穿通傳到網(wǎng)元C，在網(wǎng)元C執(zhí)行環(huán)回功能（故障端點站

18、），即將S2/P1光纖上的P1時隙所載的網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務環(huán)回到S1/P2的S1時隙，網(wǎng)元C提取該時隙的業(yè)務，完成接收網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務先由網(wǎng)元C將網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的主用業(yè)務S2，環(huán)回到S1/P2光纖的P2時隙上，這時P2時隙上的額外業(yè)務中斷。然后沿S1/P2光纖經(jīng)網(wǎng)元D、網(wǎng)元A穿通到達網(wǎng)元B，在網(wǎng)元B處執(zhí)行環(huán)回功能將S1/P2光纖的P2時隙業(yè)務環(huán)到S2/P1光纖的S2時隙上去，經(jīng)S2/P1光纖傳到網(wǎng)元A落地。圖16 二纖雙向復用段倒換環(huán)總之一句話，當BC出現(xiàn)間斷纖時，見下面示意圖：同時：五、四纖雙向復用段保護環(huán)圖17 四纖雙向通道保護環(huán)五、SDH復雜網(wǎng)絡的拓撲結構及特點1、T型網(wǎng)，實際上是一種樹形網(wǎng)。如圖18所示。圖18 T形網(wǎng)拓撲圖2、環(huán)帶鏈環(huán)帶鏈是由環(huán)網(wǎng)和鏈網(wǎng)兩種基本拓撲形式組成。鏈接在網(wǎng)元A處，鏈的ST