---SDH技術(shù)及其結(jié)構(gòu)特點

1、第三章 SDH 技術(shù)及其結(jié)構(gòu)特點3.1SDH 技術(shù)的幀結(jié)構(gòu)3.11SDH 的幀結(jié)構(gòu)SDH 傳輸網(wǎng)的一個關(guān)鍵功能是要對支路信號進行同步和數(shù)字服用和交叉連接。SDH 幀結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)這些功能要求，同時也希望支路信號在一幀內(nèi)呈現(xiàn)均勻地、有規(guī)律的排列。這樣便于實現(xiàn)支路低速信號的分/插、復(fù)用和交換，說到底就為了方便的從高速 SDH 信號中直接上/下低速支路信號。鑒于此，ITU-T 規(guī)定了 STM-N 的幀是以字節(jié)（8bit）為單位的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，如圖3-1 所示。從圖 3-1 看出 STM-N 的信號是 9 行 X270XN 列的幀結(jié)構(gòu)。此處的 N 與 STM-N 的 N 相一致，取值范圍：1,4,16

2、,64，表示此信號由 N 個 STM-1 信號通過字節(jié)間插復(fù)用而成。由此可知，STM-1 信號的幀結(jié)構(gòu)是 9 行 X270 列的塊狀幀，由上圖看出，當(dāng) N 個 STM-1 信號通過字節(jié)間插復(fù)用成 STM-N 信號時，僅僅是將 STM-1 信號的列按字節(jié)間插復(fù)用，行數(shù)恒定為 9 行。SDH 的矩形幀在光纖上傳輸時是成鏈傳輸?shù)?，在光發(fā)送端經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換成鏈狀結(jié)構(gòu)進行傳輸，而在光接收端經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換成矩形塊狀進行處理.SDH 信號幀傳輸?shù)脑瓌t是：幀結(jié)構(gòu)中的字節(jié)（8bit）從左到右，從上到下一個字節(jié)一個字節(jié)（一個比特一個比特）的傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。如此一幀一幀地傳輸，每秒可傳 8

3、000 幀。SDH 的幀頻率為 8000 幀/秒，那么該字節(jié)的比特速率為 8000*8bit=64kb/s.這里需要注意到的是：幀周期的恒定是 SDH 信號的一大特點，任何級別的 STM-N 幀它的幀頻都是8000 幀/秒。由于幀周期的恒定使 STM-N 信號的速率有其規(guī)律性。例如 STM-4 的傳輸數(shù)速恒定的等于STM-1 信號傳輸數(shù)速的 4 倍，STM-16 恒定等于 STM-4 的 4 倍，等于 STM-1 的 16 倍。SDH 信號的這種規(guī)律性使高速 SDH 信號直接分/插出低速 SDH 信號成為可能，特別適用于大容量的傳輸情況。從圖 3-1 中看出，STM-N 的幀結(jié)構(gòu)由 3 部分組

4、成：段開銷，包括再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）;管理單元指針（AU-PTR）;信息凈負荷（payload）。下面我將介紹這三大部分的功能。（1）斷開銷在 SDH 幀結(jié)構(gòu)中，段開銷（SOH）是為了保證信息凈負荷正常、靈活傳送所必須附加的供網(wǎng)絡(luò)運行、管理和維護（OAM）使用的字節(jié)。斷開銷被分配在 STM-N 幀中的第 1 至第 9*N 列，第 1 行至第 3 行和第5 行至第 9 行.每個 SDH 幀中斷開銷共有 8*8*9*N=576*N 個比特，豐富的斷開銷為 SDH 系統(tǒng)強大的智能化網(wǎng)絡(luò)管理功能提供了良好的基礎(chǔ)段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）,分別對

5、相應(yīng)的段層進行監(jiān)控。我們講過段其實也相當(dāng)于一條大的傳輸通道，RSOH 和 MSOH 的作用也就是對這一條大的傳輸通道進行監(jiān)控。第 1 行至第 3 行為再生段開銷，監(jiān)控的是整個 STM-N 的傳輸特性,既可在再生器接入又可在終端設(shè)備接入；第 5 行至第 9 行為復(fù)用斷開銷，監(jiān)控的是 STM-N 中每一個 STM-1 的性能情況，它只能在終端設(shè)備中街，在再生器終將被透明傳輸.舉個簡單的例子，若光纖上傳輸?shù)氖?2.5G 信號，那么，RSOH 監(jiān)控的是 STM-16 整體的傳輸性能，而 MSOH 則是監(jiān)控 STM-16 信號中每一個 STM-1 的性能情況。（2）信息凈負荷信息凈負荷（payload）

6、是在 STM-N 幀結(jié)構(gòu)中存放將由 STM-N 傳送的各種信息碼塊的地方。這些信息碼塊（低速彳 t 號）在傳輸之前先被 SDH 打包并裝入一系列大小不同的標準容器，再按一定幀序列裝入STN-N 幀內(nèi).信息凈負荷區(qū)相當(dāng)于 STM-N 這輛運貨車的車箱，車箱內(nèi)裝載的貨物就是經(jīng)過打包的低速信號一一待運輸?shù)呢浳?。為了實時監(jiān)測貨物（打包的低速信號）在傳輸過程中是否有損壞，在將低速信號打包的過程中加入了監(jiān)控開銷字節(jié)一一通道開銷（POH）字節(jié)。POH 作為凈負荷的一部分與信息碼塊一起裝載在 STM-N 這輛貨車上在 SDH 網(wǎng)中傳送，它負責(zé)對打包的貨物（低速信號）進行通道性能監(jiān)視、管理和控制（有點兒類似于傳

7、感器）。（3）管理單元指針（AU-PTR）管理單元指針位于 STM-N 幀中第 4 行的 9XN 歹 U,共 9XN 個字節(jié)， 是指一種指示符用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在 STM-N 幀內(nèi)的準確位置，以便收端能根據(jù)這個位置指示符的值（指針值）正確分離信息凈負荷。指針是 SDH 實現(xiàn)同步復(fù)用的重要手段。由于低速支路信號在高速 SDH 信號幀中的排列具有規(guī)律性，因此只要根據(jù)指針找到信息靜負荷區(qū)的第一個字節(jié)的位置，就可以根據(jù)支路信號擺放位置的規(guī)律性直接分插出所需支路信號。引入指針可使 SDH 在準同步數(shù)字環(huán)境中完成同步和 STM-N 信號的幀定位。3.12 段開銷字節(jié)安排及字節(jié)功能為與傳輸媒質(zhì)有

8、關(guān)的特征字節(jié)（暫用）；x 為國內(nèi)使用保留字節(jié)；*X 為不擾碼字節(jié)；所有未標記字節(jié)待將來國際標準確定（與媒質(zhì)有關(guān)的應(yīng)用，附加國內(nèi)使用和其他用途）STM-N 幀的段開銷字節(jié)示意圖1 定幀字節(jié) A1 和 A2在 SDH 的幀結(jié)構(gòu)中，信號以一幀一幀德形式，按照從左到右，從上到下方式的規(guī)律傳輸?shù)?。定幀字?jié) A1 和 A2 的作用是識別一幀的起始位置，以區(qū)分幀，即實現(xiàn)幀同步。2 再生段蹤跡字節(jié)：J0在 SDH 網(wǎng)絡(luò)中，為了檢驗再生段、信號源端和信號宿端是否按照要求機型連接，引入的再生段蹤跡字節(jié)。該字節(jié)被用來重復(fù)地發(fā)送段接入點標識符，以便使接收端能據(jù)此確認與指定的發(fā)送端處于持續(xù)連接狀態(tài)。J0 字節(jié)還有一個用

9、法， 在 STM-N 幀中每一個 STM-1 幀的 J0 字節(jié)定義為 STM 的標識符 C1,用來指示每個 STM-1 在 STM-N 中的位置指示該 STM-1 是 STM-N 中的第幾個 STM-1（間插層數(shù)）和該 C1 在t系STM-1 幀中的第幾列（復(fù)列數(shù)），可幫助 A1、A2 字節(jié)進行幀識別。3 數(shù)據(jù)通信通路（DCC）字節(jié)：D1-D12用于 OAM 功能的數(shù)據(jù)信息一一下發(fā)的命令，查詢上來的告警性能數(shù)據(jù)等，是通過 STM-N 幀中的D1-D12 字節(jié)傳送的。也就是說用于 OAM 功能的相關(guān)數(shù)據(jù)是放在 STM-N 幀中的 D1-D12 字節(jié)處，由 STM-N 信號在 SDH 網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)?/p>

10、。這樣 D1-D12 字節(jié)提供了所有 SDH 網(wǎng)元都可接入的通用數(shù)據(jù)通信通路，作為嵌入式控制通路（ECC）的物理層，在網(wǎng)元之間傳輸操作、管理、維護（OAM）信息，構(gòu)成 SDH 管理網(wǎng)（SMN）的傳送通路。其中，D1-D3 是再生段數(shù)據(jù)通路字節(jié)（DCCR）,速率為 3X64kbit/s=192kbit/s,用于再生段終端間傳送OAM 信息；D4-D12 是復(fù)用段數(shù)據(jù)通路字節(jié) （DCCM） ,共 9x64kbit/s=576kbit/s,用于在復(fù)用段終端間傳送 OAM 信息。DCC 通道速率總共 768kbit/s,它為 SDH 網(wǎng)絡(luò)管理提供了強大的通信基礎(chǔ)。4 公務(wù)聯(lián)絡(luò)字節(jié)：E1 和 E2A1

11、A1A1 A2 A2 A2 J0*X*XB1AE1AF1XXD1AAD2AD3管理單元指針B2 B2B2 K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1EE2XX9行9列RSOHMSOHE1 和 E2 分別提供一個 64kbit/s 的公務(wù)聯(lián)絡(luò)語聲通道，語音信息放于這兩個字節(jié)中傳輸，供維護人員通過電話進行公務(wù)聯(lián)絡(luò)。E1 屬于 RSOH,用于再生段的公務(wù)聯(lián)絡(luò)；E2 屬于 MSOH,用于終端間直達公務(wù)聯(lián)絡(luò)。例如網(wǎng)絡(luò)如下：終端復(fù)用器再生器再生器終端復(fù)用器圖2-1網(wǎng)絡(luò)示意圖5 使用者通路字節(jié)：F1提供速率為 64kbit/s 數(shù)據(jù)/語音通路，保留給使用者（通常指網(wǎng)絡(luò)提供者）用于特定維護目的

12、的臨時公務(wù)聯(lián)絡(luò)。6 比特間插奇偶校驗 8 位碼 BIP-8:B1這個字節(jié)就是用于再生段層誤碼監(jiān)測的（B1 位于再生段開銷中）。B1 字節(jié)的工作機理是：發(fā)送端對本幀（第 N 幀）加擾后的所有字節(jié)進行 BIP-8 偶校驗，將結(jié)果放在下一個待擾碼幀（第 N+1 幀）中的 B1 字節(jié)；接收端將當(dāng)前待解擾幀（第 N 幀）的所有比特進行 BIP-8 校驗，所得的結(jié)果與下一幀（第 N+1 幀）解擾后的 B1 字節(jié)的值相異或比較，若這兩個值不一致則異或有 1出現(xiàn)，根據(jù)出現(xiàn)多少個 1,則可監(jiān)測出第 N 幀在傳輸中出現(xiàn)了多少個誤碼塊。7 比特間插奇偶校驗 NX24 位的（BIP-N*24）字節(jié)：B2B2 字節(jié)用于

13、復(fù)用段誤碼檢測，B2 的工作機理與 B1 類似。B1 字節(jié)是對整個 STM-N 幀信號進行傳輸誤碼檢測的，一個 STM-N 幀中只有一個 B1 字節(jié)，而 B2 字節(jié)是對 STM-N 幀中的每一個 STM-1 幀的傳輸誤碼情況進行監(jiān)測，STM-N 幀中有 N3 個 B2 字節(jié)，每三個B2 對應(yīng)一個 STM-1 幀。檢測機理是發(fā)端 B2 字節(jié)對前一個待擾的 STM-1 幀中除了 RSOH（RSOH 包括在 B1 對整個 STM-N幀的校驗中了）的全部比特進行 BIP-24 計算，結(jié)果放于本幀待擾 STM-1 幀的 B2 字節(jié)位置。收端對當(dāng)前解擾后 STM-1 的除了 RSOH 的全部比特進行 BI

14、P-24 校驗，其結(jié)果與下一 STM-1 幀解擾后的 B2 字節(jié)相異或，根據(jù)異或后出現(xiàn) 1 的個數(shù)來判斷該 STM-1 在 STM-N 幀中的傳輸過程中出現(xiàn)了多少個誤碼塊?？蓹z測出的最大誤碼塊個數(shù)是 24 個。8 自動保護倒換（APS）通路字節(jié)：K1、K2（b1-b5）這兩個字節(jié)用作傳送自動保護倒換（APS）信令，用于保證設(shè)備能在故障時自動切換，使網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)恢復(fù)一一自愈，用于復(fù)用段保護倒換自愈情況。9 復(fù)用段遠端失效指示（MS-RDI）字節(jié)：M1M1 是個對告的信息，由收端（信宿）回送給發(fā)端（信源），M1 字節(jié)內(nèi)容為接收端由 B2碼所檢測出的誤塊數(shù)，以便發(fā)送端據(jù)此了解收端收信誤碼情況。10 同步

15、狀態(tài)字節(jié)：S1（b5-b8）不同的比特圖案表示 ITU-T 的不同時鐘質(zhì)量級別，使設(shè)備能據(jù)此判定接收的時鐘信號的質(zhì)量，以此決定是否切換時鐘源，即切換到較高質(zhì)量的時鐘源上。S1（b5-b8）的值越小，表示相應(yīng)的時鐘質(zhì)量級別越高。11 復(fù)用段遠端誤碼塊指示（MS-REI）字節(jié)：M1這是個對告信息，由接收端回發(fā)給發(fā)送端。M1 字節(jié)用來傳送接收端由 BIP-NX24（B2）所檢出的誤塊數(shù)，以便發(fā)送端據(jù)此了解接收端的收信誤碼情況。12 與傳輸媒質(zhì)有關(guān)的字節(jié)：字節(jié)專用于具體傳輸媒質(zhì)的特殊功能，例如用單根光纖做雙向傳輸時，可用此字節(jié)來實現(xiàn)辨明信號方向的功能。13 國內(nèi)保留使用的字節(jié)：x所有未做標記的字節(jié)的用

16、途待由將來的國際標準確定。以上介紹了 SDH 幀結(jié)構(gòu)中所具有的完整 SOH 定義、功能和應(yīng)用。在某些場合，可以采用簡化功能，即只選擇其中的部分開銷字節(jié)。3.2SDH 的復(fù)用和映射3.21 復(fù)用SDH 的復(fù)用包括兩種情況：一種是低階的 SDH 信號復(fù)用成高階 SDH 信號；另一種是低速支路信號（例如 2Mb 讓/s、34Mbit/s、140Mbit/s）復(fù)用成 SDH 信號 STM-N。傳統(tǒng)的將低速信號復(fù)用成高速信號的方法有兩種：1 比特塞入法（又叫做碼速調(diào)整法）這種方法利用固定位置的比特塞入指示來顯示塞入的比特是否載有信號數(shù)據(jù)，允許被復(fù)用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復(fù)用）。它的缺點是因為存在

17、一個比特塞入和去塞入的過程（碼速調(diào)整），而不能將支路信號直接接入高速復(fù)用信號或從高速信號中分出低速支路信號，也就是說不能直接從高速信號中上/下低速支路信號， 要一級一級的進行。 這種比特塞入法就是 PDH 的復(fù)用方式。2 固定位置映射法這種方法利用低速信號在高速信號中的相對固定的位置來攜帶低速同步信號，要求低速信號與高速信號同步，也就是說幀頻相一致。它的特點在于可方便的從高速信號中直接上/下低速支路信號，但當(dāng)高速信號和低速信號間出現(xiàn)頻差和相差（不同步）時，要用 125ds（8000 幀/秒）緩存器來進行頻率校正和相位對準，導(dǎo)致信號較大延時和滑動損傷。從上面看出這兩種復(fù)用方式都有一些缺陷，比特塞

18、入法無法直接從高速信號中上/下低速支路信號；固定位置映射法引入的信號時延過大。SDH 網(wǎng)的兼容性要求 SDH 的復(fù)用方式既能滿足異步復(fù)用（例如：將 PDH 信號復(fù)用進 STM-N）,又能滿足同步復(fù)用（例如 STM-1-STM-4）,而且能方便地由高速 STM-N 信號分/插出低速信號，同時不造成較大的信號時延和滑動損傷，這就要求 SDH 需采用自己獨特的一套復(fù)用步驟和復(fù)用結(jié)構(gòu)。在這種復(fù)用結(jié)構(gòu)中，通過指針調(diào)整定位技術(shù)來取代 125ds 緩存器用以校正支路信號頻差和實現(xiàn)相位對準，各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進 STM-N 幀的過程都要經(jīng)歷映射（相當(dāng)于信號打包）、定位（相當(dāng)于指針調(diào)整）、復(fù)用（相當(dāng)于字節(jié)間插復(fù)用

19、）三個步驟。ITU-T 規(guī)定了一整套完整的復(fù)用結(jié)構(gòu)（也就是復(fù)用路線），通過這些路線可將 PDH 的 3個系列的數(shù)字信號以多種方法復(fù)用成 STM-N 信號。ITU-T 規(guī)定的復(fù)用路線如圖從圖中可以看到此復(fù)用結(jié)構(gòu)包括了一些基本的復(fù)用單元：C容器、VC虛容器、TU支路單元、TUG支路單元組、AU管理單元、AUG管理單元組，這些復(fù)用單元的下標表示與此復(fù)用單元相應(yīng)的信號級別。在圖中從一個有效負荷到 STM-N 的復(fù)用路線不是唯一的，有多條路線（也就是說有多種復(fù)用方法）。例如：2Mbit/s 的信號有兩條復(fù)用路線，也就是說可用兩種方法復(fù)用成 STM-N 信號。注意：8Mbit/s 的 PDH 信號是無法復(fù)

20、用成 STM-N 信號的。盡管一種信號復(fù)用成 SDH 的 STM-N 信號的路線有多種，但是對于一個國家或地區(qū)則必須使復(fù)用路線唯一化。我國的光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定了以 2Mbit/s 信號為基礎(chǔ)的 PDH系列作為 SDH 的有效負荷，并選用 AU-4 的復(fù)用路線，其結(jié)構(gòu)見圖所示。我國的 SDH 基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)3.22 映射映射是一種在 SDH 網(wǎng)絡(luò)邊界處（例如 SDH/PDH 邊界處），將支路信號適配進虛容器的過程。像我們經(jīng)常使用的將各種速率（140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s）信號先經(jīng)過碼速調(diào)整，分別裝入到各自相應(yīng)的標準容器中，再加上相應(yīng)的低階或高階的通道開銷，形成各自

21、相對應(yīng)的虛容器的過程。為了適應(yīng)各種不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況，有異步、比特同步、字節(jié)同步三種映射方法與浮動 VC 和鎖定 TU 兩種模式。1 映射方法（1）異步映射異步映射對映射信號的結(jié)構(gòu)無任何限制（信號有無幀結(jié)構(gòu)均可），也無需與網(wǎng)絡(luò)同步（例如 PDH 信號與 SDH 網(wǎng)不完全同步）。利用碼速調(diào)整將信號適配進 VC 的映射方法。在映射時通過比特塞入將其打包成與 SDH 網(wǎng)絡(luò)同步的 VC 信息包，在解映射時，去除這些塞入比特，恢復(fù)出原信號的速率，也就是恢復(fù)出原信號的定時。因此說低速信號在 SDH網(wǎng)中傳輸有定時透明性，即在 SDH 網(wǎng)邊界處收發(fā)兩端的此信號速率相一致（定時信號相一致）。此種映射方法可從高速

22、信號中（STM-N）中直接分/插出一定速率級別的低速信號。（2）比特同步映射此種映射是對支路信號的結(jié)構(gòu)無任何限制，但要求低速支路信號與網(wǎng)同步，無需通過碼速調(diào)整即可將低速支路信號打包成相應(yīng)的 VC 的映射方法。原則上講此種映射方法可從高速信號中直接分/插出任意速率的低速信號，因為在STM-N 信號中可精確定位到 VC,由于此種映射是以比特為單位的同步映射，那么在 VC 中可以精確的定位到你所要分/插的低速信號具體的那一個比特的位置上，這樣理論上就可以分/插出所需的那些比特，由此根據(jù)所需分/插的比特不同，可上/下不同速率的低速支路信號。異步映射將低速支路信號定位到 VC 一級后就不能再深入細化的定位了， 所以拆包后只能分出 VC 相應(yīng)速率級別的低速支路信號。比特同步映射類似于將以比特為單位的低速信號（與網(wǎng)同步）進行比特間插復(fù)用進 VC 中，在 VC 中每個比特的位置是可預(yù)