第六章同步數(shù)字體系

1、光纖通信與數(shù)字傳輸光纖通信與數(shù)字傳輸南京郵電大學(xué)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通信與信息工程學(xué)院2本章要點(diǎn) 以同步數(shù)字體系（SDH）為代表的傳輸體制完成了光纖通信與數(shù)字傳輸系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，使得在跨越不同國家和體制的通信網(wǎng)絡(luò)中提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口和復(fù)用體制。 本章主要介紹SDH原理及其主要技術(shù)。 本章教學(xué)課時為12學(xué)時(包括實(shí)驗(yàn)學(xué)時4學(xué)時)。通信與信息工程學(xué)院36.1 SDH概述 80年代中期以來，光纖通信在電信網(wǎng)中獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。光纖通信的廉價、優(yōu)良的帶寬特性正使之成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段。然而，傳統(tǒng)的基于點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)臏?zhǔn)同步（PDH）系統(tǒng)存在著一些固有的、難以克服的弱點(diǎn)，為了克

2、服這些缺點(diǎn)，同步數(shù)字體系SDH應(yīng)運(yùn)而生。通信與信息工程學(xué)院46.1.1 SDH的產(chǎn)生 SDH的產(chǎn)生最直接的背景是由于PDH技術(shù)存在的固有缺點(diǎn)，包括： 標(biāo)準(zhǔn)化差 接口不一致 復(fù)用和解復(fù)用復(fù)雜 OAM能力弱 通道利用率低通信與信息工程學(xué)院5PDH 分插信號流程示意圖光電變換解復(fù)用電光變換復(fù)用復(fù)用復(fù)用解復(fù)用解復(fù)用光信號光信號PDH140/34Mbit/s34/140Mbit/s34/8Mbit/s8/34Mbit/s8/2Mbit/s2/8Mbit/s2Mbit/s電信號通信與信息工程學(xué)院66.1.2 SDH的基本概念和特點(diǎn) 光同步數(shù)字傳送網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)元（NE）組成，在光纖上進(jìn)行同步信息傳送、

3、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。它具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI），從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換過程。 SDH具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊STM，并具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開銷比特（即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中扣除凈負(fù)荷后的剩余部分）用于網(wǎng)絡(luò)的OAM。 通信與信息工程學(xué)院7SDH 基本概念和特點(diǎn)（續(xù)） SDH基本網(wǎng)元類型較多，但都有統(tǒng)一的光接口，具有高度的橫向兼容性，允許不同廠家設(shè)備在光路上互通。SDH還具有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)，允許現(xiàn)存多種類型的信號都能進(jìn)入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應(yīng)性。通信與信息工程學(xué)院8SDH傳送網(wǎng)主要特點(diǎn) 作為一種全新的傳送

4、網(wǎng)體制，光同步數(shù)字傳送網(wǎng)的主要特點(diǎn)可以總結(jié)如下： 接口統(tǒng)一 靈活復(fù)用和解復(fù)用 OAM能力強(qiáng) 結(jié)構(gòu)簡化 對信息負(fù)荷透明 定時透明性 運(yùn)營成本低 便于多廠家產(chǎn)品互通 良好的兼容性通信與信息工程學(xué)院9小結(jié)：SDH體制的核心特點(diǎn) 同步復(fù)用（解復(fù)用） 標(biāo)準(zhǔn)光接口 強(qiáng)大的網(wǎng)管能力通信與信息工程學(xué)院106.2 SDH速率等級和幀結(jié)構(gòu)建立一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）是實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)的關(guān)鍵，而規(guī)定一套必須遵守的速率和數(shù)據(jù)傳送格式是NNI標(biāo)準(zhǔn)化的首要任務(wù)。本節(jié)中將首先介紹NNI的概念和要求，然后分別介紹速率和幀結(jié)構(gòu)規(guī)范。通信與信息工程學(xué)院116.2.1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口 一個傳輸網(wǎng)是由兩種基本設(shè)備構(gòu)成的，即傳輸設(shè)備

5、和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。傳輸設(shè)備可以是光纜線路系統(tǒng)，也可以是由微波接力系統(tǒng)或衛(wèi)星通信系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是指可以進(jìn)行交換或選路的設(shè)備，可以有多種。簡單的節(jié)點(diǎn)只有復(fù)用功能，復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)則包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的全部功能，即終結(jié)、交叉連接、復(fù)用和交換功能。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）在概念上是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的接口，從具體實(shí)現(xiàn)上看就是傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口。 NNI在網(wǎng)絡(luò)中的位置可以用圖6-1來表示。通信與信息工程學(xué)院12圖6-1 NNI在網(wǎng)絡(luò)中的位置SMSMSMLINERADIODXCEATRLINERADIOSMTRTRTRNNINNINNINNISMSMTRTRTR支路信號SM同步復(fù)用器LINE線路系統(tǒng)RADIO無線系統(tǒng)

6、DXC數(shù)字交叉連接設(shè)備EA外部接入設(shè)備通信與信息工程學(xué)院136.2.2 同步數(shù)字體系的速率同步數(shù)字體系信號最基本也是最重要的模塊信號是STM-1，其速率為155.520Mbit/s，相應(yīng)的光接口信號也只是STM-1信號經(jīng)擾碼后的電光變換結(jié)果，因而速率不變。更高等級的STM-N信號是將基本模塊按同步復(fù)用，經(jīng)字節(jié)間插后的結(jié)果，其中N是正整數(shù)，即N為4、8、16和64。表6-1中列出了建議G.707所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)速率值。通信與信息工程學(xué)院14表6-1 SDH的標(biāo)準(zhǔn)速率SDH等級速率（Mbit/s）工程簡記STM-1155.520155MSTM-4622.080622MSTM-162488.3202.5

7、GSTM-649953.28010G STM-25639813.12040G通信與信息工程學(xué)院156.2.3 幀結(jié)構(gòu) SDH要求能對各種支路信號進(jìn)行同步的復(fù)用、交叉連接和交換，因而幀結(jié)構(gòu)必須能適應(yīng)所有這些功能。同時也希望支路信號在一幀內(nèi)的分布是均勻的、有規(guī)律的，以便進(jìn)行接入和取出，還要求幀結(jié)構(gòu)能對北美1.5Mbit/s和歐洲2Mbit/s系列信號同樣方便和實(shí)用。為此ITU-T采納了一種以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)安排如圖6-2所示。 通信與信息工程學(xué)院16圖6-2 STM-N幀結(jié)構(gòu)9270N字節(jié)13459SOHAU PTRSOHSDH凈負(fù)荷（含POH）9N270N列傳輸方向261N

8、通信與信息工程學(xué)院17SDH 幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容 SDH幀結(jié)構(gòu)由270N列和9行字節(jié)組成，每字節(jié)8比特。對于STM-1而言，幀長度為27092430字節(jié)，相當(dāng)于19440比特。若用時間表示，對于任何STM等級，其幀長或幀周期均為125s。幀結(jié)構(gòu)中字節(jié)的傳輸是從左到右按行進(jìn)行的，首先由圖中左上角第1個字節(jié)開始，從左到右、由上而下按順序進(jìn)行，直至整個字節(jié)都傳完，再轉(zhuǎn)入下一幀。如此一幀一幀地傳送，每秒共傳8000幀。 通信與信息工程學(xué)院181. 段開銷SOH區(qū)域 段開銷是指STM幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負(fù)荷正常靈活傳送所必須的附加字節(jié)，主要是供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)使用的字節(jié)。圖6-2中橫向?yàn)榈?至第9N列、縱

9、向第1至第3行和第5至第9行的72N個字節(jié)已分配給段開銷。對于STM-1而言，相當(dāng)于每幀有72個字節(jié)（576比特）可用于段開銷。由于每秒傳8000幀，因而，STM-1有4.608Mbit/s可用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)目的。可見段開銷是相當(dāng)豐富的，這是光同步傳送網(wǎng)的重要特點(diǎn)之一。通信與信息工程學(xué)院19STM-1 SOH 結(jié)構(gòu)示例管理單元指針AU PTRA1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 D1 D2 D3B1 E1 F1 D7 D8 D9D4 D5 D6B2 B2 B2 K1 K2D10 D11 D12S1 M1 E2 再生段開銷RSOH復(fù)用段開銷MSOH9行9列 與傳輸媒質(zhì)有關(guān)的字節(jié)（暫定

10、） 國內(nèi)使用保留字節(jié) 不擾碼字節(jié)未標(biāo)記字節(jié)保留未來使用通信與信息工程學(xué)院202. 管理單元指針AU PTR區(qū)域AU PTR是一種指示符，主要用來指示信息凈負(fù)荷的第1個字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便在接收端正確地分解。圖6-2中橫向?yàn)榈?至第9N列、縱向第4行的9N個字節(jié)是保留給AU PTR用的。采用指針方式是SDH的重要創(chuàng)新，可以使之在準(zhǔn)同步環(huán)境中完成復(fù)用同步和STM-N信號的幀定位。通信與信息工程學(xué)院213. 信息凈負(fù)荷區(qū)域信息凈負(fù)荷區(qū)就是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息容量的地方。圖中橫向?yàn)榈?0至第270N列、縱向第1至第9行的2349N個字節(jié)都屬于凈負(fù)荷區(qū)域。當(dāng)然，其中還有少量的用于通道性能

11、監(jiān)視、管理和控制的通道開銷字節(jié)（POH）。通常，POH作為凈負(fù)荷的一部分與其一起在網(wǎng)絡(luò)中傳送。通信與信息工程學(xué)院226.3 SDH復(fù)用和映射過程 將低速信號復(fù)用成高速信號一般有兩種方法。一是脈沖插入法又稱正碼速調(diào)整法。它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)。這種方法可以容許被復(fù)用的凈負(fù)荷有較大的頻率差異（異步復(fù)用）。但不能直接把支路信號接入高速復(fù)用信號或從高速復(fù)用信號中分出支路信號。 另一種是固定位置映射法。它利用低速支路信號在高速信號中的特殊固定位置來攜帶低速同步信號。這種方法可較方便地接入或取出支路信號。但高速信號與支路信號之間可能會出現(xiàn)微小的頻率差和相移，這必須在復(fù)

12、用設(shè)備接口處用125s的緩存器來進(jìn)行頻率校正和相位對準(zhǔn)，從而產(chǎn)生了信號延遲和滑動性損傷。 SDH中采用了指針調(diào)整機(jī)制實(shí)現(xiàn)了靈活的復(fù)用和映射過程。通信與信息工程學(xué)院23 為了保證所有的PDH體系信號都能收容進(jìn)SDH，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6-3所示。6.3.1 基本復(fù)用映射原理和復(fù)用單元44736kb/s34368kb/s6312kb/s2048kb/s1544kb/sVC-3TUG-2VC-12VC-11TU-11TU-12 TU-2 TU-3TUG-3139

13、264kb/sC-11C-12C-2C-3C-4AUGVC-4 AU-4 AU-4STM-NVC-4VC-3N137713134指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射圖6-3 G.707給出的復(fù)用途徑通信與信息工程學(xué)院25 SDH基本復(fù)用單元包括若干容器（C-n）、虛容器（VC-n）、支路單元（TU-n）、支路單元組（TUG-n）、管理單元（AU-n）和管理單元組（AUG-n），n為PDH系列等級序號。1. SDH 基本復(fù)用單元通信與信息工程學(xué)院262. 復(fù)用單元的參數(shù) 各類基本復(fù)用單元的參數(shù)由表6-26-4給出。通信與信息工程學(xué)院27表6-2 各類容器的主要參數(shù)容器C-4C-3C-2C-12C-11周期或

14、復(fù)幀周期（s）125125500500500幀頻或復(fù)幀頻率（Hz）80008000200020002000結(jié)構(gòu)26098494（129-1）-14（99-1）-14（39-1）-1容量（字節(jié)數(shù)）2340756427139103速率（Mbit/s）149.76048.3846.8322.2241.648通信與信息工程學(xué)院28表6-3 各類虛容器的主要參數(shù)虛容器VC-4VC-3VC-2 VC-12VC-11周期或復(fù)幀周期（s）125125500500500幀頻或復(fù)幀頻率（Hz）80008000200020002000結(jié)構(gòu)26198594（129-1）4（99-1）4（39-1）容量（字節(jié)數(shù)）234

15、9765428140104速率（Mbit/s）150.33648.9606.8482.2401.664通信與信息工程學(xué)院296.3.2 我國采用的復(fù)用結(jié)構(gòu) 由圖6.3中可知，從一個有效信息凈負(fù)荷到STMN的復(fù)用路線不是唯一的，而對于一個國家或地區(qū)而言，其復(fù)用路線應(yīng)該是唯一的。 我國光同步傳輸體制規(guī)定以2048kbit/s為基礎(chǔ)的PDH系列作為SDH的有效負(fù)荷，并選用AU-4復(fù)用路線，其基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。這主要是考慮到我國PDH網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較多的是2048kbit/s和139264kbit/s支路接口，如需要也可提供34368kbit/s的支路接口。通信與信息工程學(xué)院30STM-NV

16、C-3TUG-2VC-12TU-12 TU-3TUG-3139264kb/s34368kb/s2048kb/sC-12C-3C-4AUGVC-4 AU-4N17133指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射圖6-4 我國的SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)通信與信息工程學(xué)院31PDH信號復(fù)用映射進(jìn)SDH過程示例 PDH信號復(fù)用成SDH信號必須經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個步驟，如右圖所示。低速支路信號容器C虛容器VCSDH管理單元AU支路單元TU支路單元組TUG通信與信息工程學(xué)院321. 映射 映射是一種在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處，使支路信號適配進(jìn)虛容器的過程。即各種速率的PDH信號分別經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器，再加進(jìn)低階或高階

17、通道開銷（POH）形成虛容器負(fù)荷的過程。 通信與信息工程學(xué)院33復(fù)用定位校準(zhǔn)映射155.520 Mb/sSTM-1AUGSOH3碼速調(diào)整2.048 Mb/s2.224 Mb/sVC-122.240 Mb/sTU-122.304 Mb/sTUG-26.912 Mb/sTUG-349.536 Mb/sVC-4150.336 Mb/sAU-4150.912 Mb/sC-12VC-12 POHC-12C-12TU-12 PTRTU-12TU-12TUG-2 TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2 TUG-2TU-12VC-12TUG-3TUG-3 TUG-3VC-4AU-4 PTRVC-4

18、 POH731VC-4AU-4 PTRAUG150.912 Mb/s圖6-5 利用AU-4直接從C-1復(fù)接的方法通信與信息工程學(xué)院342. 定位 定位是一種將幀偏移信息收進(jìn)支路單元或管理單元的過程。即以附加于VC上的支路單元指針（或管理單元指針）指示和確定低階VC幀的起點(diǎn)在高階凈負(fù)荷中（或高階幀的起點(diǎn)在AU凈負(fù)荷中）的位置。在發(fā)送相對幀相位偏差使VC幀起點(diǎn)浮動時，指針值隨之調(diào)整，從而始終保證指針值準(zhǔn)確指示VC幀的起點(diǎn)的過程。 指針分為AU-4指針、TU-3指針和TU-12指針。通信與信息工程學(xué)院35圖6-10 AU-4指針偏移范圍14914919 102700125s250sAUG負(fù)調(diào)整機(jī)會正

19、調(diào)整機(jī)會H1 Y YH21。1。H3 H3 H3087H1 Y YH21。1。H3 H3 H3865225217828601。表示全“1”字節(jié)Y表示1001SS11（S比特未規(guī)定）通信與信息工程學(xué)院36圖6-11 AU-4TU-3指針（H1、H2、H3）值N N N N S S I DI D I D I D I D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16H1H2H310 bit指針值負(fù)調(diào)整機(jī)會正調(diào)整機(jī)會10 bit指針VC字節(jié)塞入字節(jié)正常值0 1 1 0 0 0通信與信息工程學(xué)院373. 復(fù)用 復(fù)用是一種使多個低階通道層的信號適配進(jìn)高階通道或者把多個高階通道

20、信號適配進(jìn)復(fù)用層的過程，即以字節(jié)交錯間插方式把TU組織進(jìn)高階VC或者把AU組織進(jìn)STM-N的過程。 由于經(jīng)由TU和AU指針處理后的各VC支路已經(jīng)相位同步，此復(fù)用過程為同步復(fù)用。復(fù)用原理與數(shù)據(jù)的并串變換類似。 由我國的復(fù)用路線可知： TUG-23TU-12；TUG-37TUG-2或1TU-3； STM-1VC-43TUG-3；STM-NNSTM-1；由上述可知，一個STM-1可以直接提供63個2Mbit/s或3個34Mbit/s（經(jīng)PDH復(fù)用解復(fù)用可以得到48個2Mbit/s）或一個140Mbit/s（經(jīng)PDH復(fù)用解復(fù)用可以得到64個2Mbit/s口）。 因此，在SDH干線上開通34Mbit/s

21、是不經(jīng)濟(jì)的。通信與信息工程學(xué)院38 SDH設(shè)備的一般描述采用“功能參考模型”的方法，即把SDH設(shè)備按邏輯功能劃分為許多基本功能塊，每一個基本功能塊完成一種簡單的功能，幾個基本功能塊組合在一起構(gòu)成較復(fù)雜的復(fù)合功能。全部基本功能塊構(gòu)成一個功能最完善的SDH設(shè)備，這就是一般化邏輯方框圖，如圖6-20所示。 需要注意的是，圖6-20中功能塊之間的點(diǎn)只作為邏輯參考點(diǎn)存在，不是內(nèi)部接口，所以不作規(guī)定和描述。6.4.1 SDH設(shè)備的一般描述通信與信息工程學(xué)院39圖6-20 復(fù)用設(shè)備一般化邏輯方框圖（部分）SPILTCMLPCMLSUTLTCALTCTHTCMHTCTHTCAHSUTHPCMHPAHPPHPI

22、HPTHPPLPAPPIMSAMSPMSTRSTHPCLPCHPTHPPLPAPPI通信與信息工程學(xué)院40復(fù)用設(shè)備包括終端復(fù)用器（TM）和分插復(fù)用器（ADM），分為四類七種。如圖6-21所示。其中型設(shè)備主要用于在使用AU-4和AU-3的網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)換，這里不作介紹。6.4.2 SDH復(fù)用設(shè)備通信與信息工程學(xué)院411. TM類型和功能塊描述.1型復(fù)用設(shè)備 該型復(fù)用設(shè)備提供把PDH支路信號映射、復(fù)接到STM-N信號的功能，.2型復(fù)用設(shè)備 該型復(fù)用設(shè)備提供把PDH支路信號靈活地映射，安排到STM-N信號幀中任何位置上的能力。.1型復(fù)用設(shè)備 該型設(shè)備提供把若干個STM-N信號組合成一個STM-M（MN）

23、信號的能力。.2型復(fù)用設(shè)備 該型設(shè)備提供把若干個STM-N信號靈活地組合成一個STM-M（MN）信號的能力。通信與信息工程學(xué)院422. ADM類型和功能塊描述 分插復(fù)用設(shè)備ADM分為兩類：.1型和.2型。 .1型復(fù)用設(shè)備 該型復(fù)用設(shè)備提供分出和插入PDH信號的能力，分出和插入信號的接口符合G.703建議。 .2復(fù)用設(shè)備 該型復(fù)用設(shè)備提供分出和插入SDH信號的能力，分出和插入信號的接口符合G.707建議。通信與信息工程學(xué)院432/8Mbit/sMUX8/34Mbit/sMUX34/140Mbit/sMUX8Mbit/s DF34Mbit/s DF140Mbit/s DFOLTE2Mbit/sxM

24、bit/s DF2Mbit/sSDHTM140Mbit/s2Mbit/s155Mbit/sNSTM-NDF:數(shù)字配線架OLTE：光端機(jī)MUX：復(fù)用器TM：終端復(fù)用器圖6-26 SDH TM與PDH復(fù)用的區(qū)別通信與信息工程學(xué)院44DF:數(shù)字配線架OLTE：光端機(jī)MUX：復(fù)用器ADM：分插復(fù)用器SDHADM2Mbit/sSTM-NSTM-N2/34Mbit/sMUX2Mbit/s140Mbit/sOLTE2Mbit/s34/140Mbit/sMUX140Mbit/sOLTE34/140Mbit/sMUX2/34Mbit/sMUX圖6-29 SDH ADM替代PDH分插復(fù)用器通信與信息工程學(xué)院45多

25、達(dá)126個2Mbit/s支路主主備備155Mbit/s155Mbit/s 155Mbit/s155Mbit/s STM-1接口No.1 STM-1接口No.1圖6-30 ADM用作終端復(fù)用器通信與信息工程學(xué)院46 再生器REG可按照抖動轉(zhuǎn)移參數(shù)的不同分為A型和B型兩類。兩類再生器的功能塊描述完全一樣。再生器是雙向雙工設(shè)備。在描述再生器各功能塊的作用時，僅選從左向右的信號流向，并把功能塊在收、發(fā)信方向的功能分別用附于功能塊英文縮寫符后的（1）和（2）來區(qū)分。 再生器的物理接口分為信號接口、網(wǎng)絡(luò)管理接口、公務(wù)電話接口和外部事件告警接口。3. REG類型和功能塊描述通信與信息工程學(xué)院47 SDXC分

26、為三種基本類型： SDXC44這種設(shè)備只有高階交叉連接功能，可看成是高階通道VC-4的“交換機(jī)”。 SDXC41這種設(shè)備只有低階通道交叉連接功能，可看成是低階通道VC-12 的“交換機(jī)”。 SDXC441這種設(shè)備既有高階通道交叉連接功能，又有低階通道交叉連接功能，可看成是兩種功能組合的“交換機(jī)”。4. 數(shù)字交叉連接設(shè)備通信與信息工程學(xué)院486.5 SDH同步與定時 網(wǎng)同步的問題是SDH中最重要的問題之一，只有保證網(wǎng)同步，才可以借助于指針實(shí)現(xiàn)支路信號靈活得上/下。網(wǎng)同步的目的是使網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的時鐘頻率和相位都限制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)，以免由于數(shù)字傳輸系統(tǒng)中信息比特的溢出和取空，從而導(dǎo)致傳輸損傷。

27、通信與信息工程學(xué)院496.5.1 SDH網(wǎng)同步基本原理1. 同步方式 偽同步和主從同步是解決頻率同步的兩種辦法。偽同步是指數(shù)字網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)都具有獨(dú)立的基準(zhǔn)時鐘，時鐘的精度較高，雖然各節(jié)點(diǎn)間時鐘不完全相同，存在一定誤差，但誤差值極小，接近同步。而主從同步是指網(wǎng)內(nèi)設(shè)一主局，配有較高精度的時鐘，網(wǎng)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)均受控于主局，并且逐級下控，直至最末端的節(jié)點(diǎn)。兩種方式的基本原理見圖6-35所示。通信與信息工程學(xué)院50圖6-35 偽同步和主從同步原理圖至國外國際局偽同步MS：主從同步MSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMS國際局國際局端局端局國內(nèi)局國內(nèi)局國內(nèi)局國內(nèi)局匯接局匯接局匯接局匯接局端局端

28、局端局端局通信與信息工程學(xué)院51等級主從同步方式 另一種主從控制方式稱之為等級主從控制方式。圖6-36中，A為主時鐘，B為副時鐘，兩者均為精度較高的原子鐘。平時，A起主控作用，B亦受控于A。當(dāng)A發(fā)生故障時，改由B起控制作用；當(dāng)A恢復(fù)時，仍由A起主控作用。等級主從控制的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)一步增加了可靠性，目前我國也采用這種方式，在北京安裝主控鐘，在武漢安裝副控鐘。通信與信息工程學(xué)院52圖6-36 等級主從控制示意圖AB正常時鐘分配路徑備用時鐘分配路徑通信與信息工程學(xué)院53其他同步方式 數(shù)字網(wǎng)頻率同步的方式除了上述兩種以外，還有相互同步、外基準(zhǔn)輸入等。目前采用的外基準(zhǔn)注入方法是利用GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）

29、，在網(wǎng)絡(luò)的一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝GPS接收機(jī)，可提供精度較高的時鐘信號，以形成地區(qū)基準(zhǔn)時鐘（LPR），在該地區(qū)的其他節(jié)點(diǎn)則采用主從同步方式同步于LPR。國際間一般采用偽同步方式。通信與信息工程學(xué)院54 主從同步方式中，節(jié)點(diǎn)時鐘通常有三種工作模式。 正常工作模式 保持工作模式 自由運(yùn)行模式2. 從時鐘的工作模式通信與信息工程學(xué)院553. SDH的引入對網(wǎng)同步的要求 數(shù)字網(wǎng)的同步性能對網(wǎng)絡(luò)的工作性能至關(guān)重要。SDH的引入對網(wǎng)同步提出了更高的要求。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)工作在正常模式時，所有節(jié)點(diǎn)都同步于一個基準(zhǔn)時鐘，節(jié)點(diǎn)間只存在相位差而不存在頻率差，所以只會出現(xiàn)偶然的指針調(diào)整事件。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)丟失了定時基準(zhǔn)進(jìn)入保持模式或自由

30、運(yùn)行模式時，該節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)時鐘之間會出現(xiàn)較大的頻率差，從而導(dǎo)致指針連續(xù)調(diào)整。通信與信息工程學(xué)院56 我國數(shù)字同步網(wǎng)采用分級的主從同步方式，即用單一基準(zhǔn)時鐘經(jīng)同步分配網(wǎng)的同步鏈路控制全網(wǎng)同步，網(wǎng)絡(luò)中使用一系列分級的時鐘，每一級時鐘都與上級時鐘或同一級時鐘同步。SDH也應(yīng)納入全國的同步網(wǎng)中。6.5.2 SDH定時要求通信與信息工程學(xué)院57SDH 同步時鐘類型 SDH網(wǎng)的主從同步的時鐘大致有以下四種：作為全網(wǎng)定時基準(zhǔn)的主時鐘；作為轉(zhuǎn)接局的從時鐘；作為端局（本地局）的從時鐘以及作為SDH設(shè)備的時鐘。目前ITU-T將各級時鐘劃分為四類： 基準(zhǔn)主時鐘，由G.811規(guī)定； 轉(zhuǎn)接局時鐘，由G.812規(guī)定；

31、端局從時鐘，由G.812規(guī)定； SDH網(wǎng)絡(luò)單元時鐘，由G.81s規(guī)定。通信與信息工程學(xué)院58 為了保證同步網(wǎng)在三種工作模式下都能正常工作，必須對這四類時鐘在三種工作模式下的性能進(jìn)行規(guī)范。 在正常工作模式下，各類時鐘的性能主要取決于同步傳輸鏈路和定時提取電路的性能。各類時鐘的定時要求通信與信息工程學(xué)院59時鐘種類各類時鐘的性能主要取決于各類時鐘自身的時鐘源的性能。 基準(zhǔn)時鐘，一般采用銫原子鐘，這是一種重啟頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度很高的時鐘源，其長期頻偏優(yōu)于110-11 G.812時鐘是具有保持功能的高穩(wěn)晶體時鐘，采用雙備份恒溫槽晶體或銣原子鐘，并采用相應(yīng)的相位技術(shù)提高其性能 G.81s時鐘是具有保持功

32、能的溫度補(bǔ)償高穩(wěn)晶體時鐘，其性能又低于G.812時鐘；此外，對于再生器和某些終端，采用一般晶體時鐘，丟失信號源后自動進(jìn)入自由運(yùn)行模式。通信與信息工程學(xué)院60時鐘源主要參數(shù) 規(guī)范時鐘源的主要參數(shù)有：準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度、長期穩(wěn)定度、短期穩(wěn)定度等。為了更好的描述時鐘的性能，ITU-T建議采用最大事件間隔誤差（MTIE）的概念來度量時鐘的定時性能。 MTIE即為在特定時間間隔內(nèi)，一個給定的定時信號相對理想定時信號延時的峰峰變化值通信與信息工程學(xué)院61MTIE (6-1) (6-2) (6-3) S為測量時間間隔，ff為定時信號的相對頻偏，為定時抖動和漂移。SffMTIEMTIES0limSffMTIESl

33、im通信與信息工程學(xué)院622. SDH設(shè)備定時時鐘要求 由于SDH網(wǎng)元采用了指針調(diào)整機(jī)理，所以對超過1000s觀察間隔出現(xiàn)的相位變化不太敏感，相反地，對短期穩(wěn)定性參數(shù)比較敏感。因此，SDH網(wǎng)元時鐘的定時與傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)元不同，主要參數(shù)在ITU-T建議G.813中已作了規(guī)定，包括：頻率準(zhǔn)確度、同步范圍和失步范圍、噪聲指標(biāo)、瞬變響應(yīng)和保持性能等。 通信與信息工程學(xué)院636.5.3 SDH網(wǎng)同步1. SDH網(wǎng)同步的規(guī)劃原則 在規(guī)劃和設(shè)計同步網(wǎng)時必須考慮到地域和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)情況，一般應(yīng)遵循以下原則： 在同步網(wǎng)內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)環(huán)路； 盡量減少定時傳遞鏈路的長度； 應(yīng)從分散路由獲得主、備用基準(zhǔn)； 受控時鐘應(yīng)從其他同

34、級或高一級設(shè)備獲得基準(zhǔn)； 選擇可用性高的傳輸系統(tǒng)傳送基準(zhǔn)。通信與信息工程學(xué)院64圖6-37 同步定時基準(zhǔn)傳輸鏈G.811PRCG.812SCG.812SCG.812SCN個具備G.813時鐘的NE轉(zhuǎn)接局轉(zhuǎn)接局或端局轉(zhuǎn)接局N個具備G.813時鐘的NEN個具備G.813時鐘的NEN個具備G.813時鐘的NE第1個第K個第K-1個通信與信息工程學(xué)院65同步狀態(tài)字節(jié)S1的使用 在SDH網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)定時的路由隨時可能會發(fā)生變化，因而其定時性能也隨時可能變化，這就要求網(wǎng)絡(luò)單元必須有較高的智能從而能決定定時源是否還使用，是否需要搜尋其他更合適的定時源等，以保證低級的時鐘只能接收更高等級或同一等級的定時，以避免

35、形成定時信號的環(huán)路，造成同步不穩(wěn)定,在STM-N中安排的S1字節(jié)是一種有效的措施。 通信與信息工程學(xué)院66表6-7 同步狀態(tài)信息編碼S1（b5b8）SDH同步質(zhì)量等級描述0000同步質(zhì)量不知道（現(xiàn)存同步網(wǎng)）0010G.811時鐘信號0101G.812轉(zhuǎn)接局時鐘信號1000G.812本地局時鐘信號1011同步設(shè)備定時源（SETS）信號1111不應(yīng)用作同步通信與信息工程學(xué)院672. SDH設(shè)備的同步方式 SDH網(wǎng)中包括DXC、ADM等不同種類的設(shè)備，這些不同的設(shè)備在SDH網(wǎng)中的地位和應(yīng)用有很大差別，因而其同步配置和時鐘要求也不一樣。一般來說，SDH同步網(wǎng)提供了三種不同的網(wǎng)絡(luò)單元定時方法： 外同步定

36、時源 接收信號中提取定時 內(nèi)部定時源通信與信息工程學(xué)院68SDH網(wǎng)元定時方式示例時鐘定時基準(zhǔn)STMNSTMN時鐘STMNSTMN時鐘時鐘STMNSTMN外同步輸入定時環(huán)路定時時鐘時鐘STMNSTMN通過定時線路定時時鐘內(nèi)部定時數(shù)字信號傳輸定時信號傳輸提取定時信號通信與信息工程學(xué)院696.6 SDH傳送網(wǎng)6.6.1 傳送網(wǎng)的分層與分割 傳送網(wǎng)可從垂直方向分解為三個獨(dú)立的層網(wǎng)絡(luò)，即電路層，通道層和傳輸媒質(zhì)層。每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向又可以按照該層內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割為若干分離的部分，組成適于網(wǎng)絡(luò)管理的基本骨架。 采用分層和分割的方法有許多優(yōu)點(diǎn)，例如可以單獨(dú)進(jìn)行每一個層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，在對每一層進(jìn)行修改時也無需涉及

37、到其他層次。通信與信息工程學(xué)院70圖6-38 分層和分割視圖特定電路層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)特定通道層網(wǎng)絡(luò) 分層視圖（客戶/服務(wù)者聯(lián)系） 分割視圖通信與信息工程學(xué)院711. SDH傳送網(wǎng)分層 一個適用于SDH的傳送網(wǎng)分層模型見圖6-39所示。 圖中電路層網(wǎng)絡(luò)是面向業(yè)務(wù)的，嚴(yán)格意義上不屬于傳送層網(wǎng)絡(luò)，但是為敘述的完整性，此處仍將其列入。傳送層本身大致分為兩層，從上至下依次為通道層和傳輸媒質(zhì)層。通信與信息工程學(xué)院72圖6-39 SDH傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)電路層（非SDH客戶）VC-11VC-4-XcVC-4VC-3VC-3VC-2-ncVC-2VC-12復(fù)用段再生段物理層低階高階段層通道層傳輸媒質(zhì)層通信與信

38、息工程學(xué)院73再生段、復(fù)用段和通道關(guān)系示例TMTMTMREGADM和DXCREG通道通道復(fù)用段復(fù)用段再生段再生段再生段再生段復(fù)用段STM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-M(MN)通信與信息工程學(xué)院742. 層網(wǎng)絡(luò)的分割 傳送網(wǎng)分層后每一層網(wǎng)絡(luò)仍然很復(fù)雜。為了管理上的方便，在分層的基礎(chǔ)上再對每一層網(wǎng)絡(luò)劃分為若干分離的部分，組成網(wǎng)絡(luò)管理的基本骨架。 子網(wǎng)絡(luò)的分割 網(wǎng)絡(luò)連接和子網(wǎng)絡(luò)連接的分割 鏈路連接和分層通信與信息工程學(xué)院753. 帶光放大器的SDH分層模型 在SDH系統(tǒng)以及波分復(fù)用系統(tǒng)中，配置光放大器是克服損耗，延長中繼距離的主要手段。由于光放大器的引入，SDH的分層模型將在再生段層和

39、復(fù)用段層之間引入新的光通路層網(wǎng)絡(luò)、光復(fù)用段網(wǎng)絡(luò)和光放大器網(wǎng)絡(luò)。 通信與信息工程學(xué)院76圖6-40 帶光放大器的SDH傳送網(wǎng)分層 電路層通道層物理層光放大段層光復(fù)用段層光通路層再生段層復(fù)用段層通信與信息工程學(xué)院776.6.2 SDH傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳輸線路的幾何排列，反映了物理連接或物理拓?fù)洹?SDH傳送網(wǎng)物理拓?fù)涞倪x擇應(yīng)綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的生存性、配置的難易度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否適應(yīng)新業(yè)務(wù)的引進(jìn)等多種因素，需要根據(jù)情況來決定。作為一般性原則，用戶網(wǎng)適于星形拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)?，中繼網(wǎng)適于環(huán)形和線形拓?fù)洌L途網(wǎng)適于樹形和網(wǎng)孔形的結(jié)合，物理節(jié)點(diǎn)配置比較簡單的情況也適用于環(huán)形 通信與信息工程

40、學(xué)院781. 基本的物理拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳輸線路的幾何排列，反映了物理連接或物理拓?fù)洹?點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)涫亲詈唵蔚耐ㄐ判问?，早期的SDH系統(tǒng)都基于這種拓?fù)洹?通信與信息工程學(xué)院79圖6-42 基本物理拓?fù)?通信與信息工程學(xué)院802. 環(huán)形網(wǎng) 利用分插復(fù)用設(shè)備（ADM）或數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）首尾相接時可以構(gòu)成SDH環(huán)形網(wǎng)。環(huán)形網(wǎng)可以分為兩類，即通道保護(hù)轉(zhuǎn)換環(huán)和復(fù)用段保護(hù)轉(zhuǎn)換環(huán)（具體可參見后續(xù)章節(jié)關(guān)于SDH自愈環(huán)的介紹）。 通信與信息工程學(xué)院813. 以DXC為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)孔形網(wǎng) 在業(yè)務(wù)量高度集中的長途網(wǎng)中，一個節(jié)點(diǎn)有多條大容量光纖鏈路進(jìn)出，其中有攜帶業(yè)務(wù)的，也有空閑的，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間構(gòu)成互連

41、的網(wǎng)孔形拓?fù)?。這種高度互連的網(wǎng)孔形拓?fù)溥m于用DXC作傳輸節(jié)點(diǎn)，此時DXC主要提供網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)恢復(fù)和監(jiān)視功能。 通信與信息工程學(xué)院824. 混合應(yīng)用 采用環(huán)形網(wǎng)和DXC保護(hù)在某些場合可以互相結(jié)合，取長補(bǔ)短。對于核心網(wǎng)和較大規(guī)模的城域而言，最終形成的都是連接度較高的網(wǎng)孔形網(wǎng)。此時可用DXC將多個環(huán)行網(wǎng)連接形成。通信與信息工程學(xué)院836.7 SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù) SDH光纖傳送網(wǎng)絡(luò)具有很大的通信容量。這樣的傳送網(wǎng)絡(luò)一旦發(fā)生光纜被切斷等故障，將會帶來嚴(yán)重的損失。因此SDH光纖傳送網(wǎng)絡(luò)必須具有較強(qiáng)的抵抗故障或?yàn)?zāi)害的能力，即SDH網(wǎng)絡(luò)的生存性。SDH生存性的實(shí)現(xiàn)主要有兩種方法，即保護(hù)（Protection）

42、和恢復(fù)（Restoration），保護(hù)的基本思想是利用預(yù)先規(guī)劃的備用系統(tǒng)容量對主用系統(tǒng)進(jìn)行切換保護(hù)，恢復(fù)則是在業(yè)務(wù)失效后利用快速路由等機(jī)制重新建立連接。通信與信息工程學(xué)院846.7.1 SDH傳送網(wǎng)故障及自愈機(jī)制 SDH傳送網(wǎng)中一個10Gbit/s系統(tǒng)等效容量就超過120000條話路，一根光纜可以容納48、96芯乃至更多數(shù)量的光纖。這樣巨大的通信容量在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時，也對網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了極高的要求。 大規(guī)模光纖網(wǎng)絡(luò)必須具備有效的自愈（Self-healing）機(jī)制，即在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，無需人為干預(yù)就能自動而迅速地恢復(fù)失效節(jié)點(diǎn)或鏈路，重新配置業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的自愈機(jī)制是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性尤其是生存性

43、的主要手段之一。通信與信息工程學(xué)院851. 自愈體系 自動保護(hù)倒換（APS）n基本原理是通過備用系統(tǒng)切換來恢復(fù)業(yè)務(wù) 自愈環(huán)（SHR）n可以理解為是APS的擴(kuò)展 基于數(shù)字交叉連接的自愈網(wǎng)（SHN）通信與信息工程學(xué)院86 不同的用戶對故障恢復(fù)速度要求也不同。有的用戶對網(wǎng)絡(luò)的無間斷運(yùn)行具有強(qiáng)烈的依賴性，如銀行自動取款機(jī)、大貿(mào)易公司等。對于這類用戶，恢復(fù)時間應(yīng)是自愈機(jī)制所能達(dá)到的最短時間，目前這個時間約為50ms。但是多數(shù)應(yīng)用的故障恢復(fù)時間的容許范圍可以在幾秒鐘到幾分鐘之間。特別是業(yè)務(wù)成本比較低的時候，容許范圍可以達(dá)到30min。2. 故障恢復(fù)速度與備用容量效率通信與信息工程學(xué)院87連接切斷最小時間的

44、確定 不同業(yè)務(wù)對于連接切斷的敏感性不同 2秒被定義為連接切斷閾值（CDT Connection Dropping Threshold） 50毫秒內(nèi)切換對絕大多數(shù)業(yè)務(wù)的影響可以忽略通信與信息工程學(xué)院886.7.2 自動保護(hù)倒換APS SDH標(biāo)準(zhǔn)中定義了兩類APS體系結(jié)構(gòu)：1+1和1:n 。 1+1結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)信號同時在工作信道（段）和保護(hù)信道（段）上發(fā)送，也就是說在發(fā)送端STM-N信號永久地與工作信道和保護(hù)信道相連。接收端的復(fù)用段保護(hù)功能（MSP）對兩個信道上的STM-N信號條件進(jìn)行監(jiān)視，并選擇較合適的一路信號，也即 “并發(fā)選收”形式。 1:n APS體系結(jié)構(gòu)能夠?qū)個工作信道中的任意一個切換到唯

45、一的保護(hù)信道上。保護(hù)信道由n個工作信道共享，1:1結(jié)構(gòu)是1:n結(jié)構(gòu)的子集。通信與信息工程學(xué)院89圖6-43 1+1 和 1:n 保護(hù)ABn個主用備用(b)1:n保護(hù)AB主用備用(a)1+1保護(hù)通信與信息工程學(xué)院901. 自愈環(huán) 自愈環(huán)（SHR）就是一種環(huán)型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。SDH自愈環(huán)分為兩類：雙向SHR（B-SHR）和單向SHR（U-SHR），其類型決定于由每對節(jié)點(diǎn)間的雙工信道的方向。雙工信道的兩個方向相反（一個為順時針，另一個為逆時針）的SHR，被稱為B-SHR，而雙工信道的兩個方向相同（同為順時針，或同為逆時針）的SHR被稱為USHR。6.7.3 SDH自愈環(huán)通信與信息工程學(xué)院91U-SHR只用兩條光纖，一條工作，另一條備用。每個節(jié)點(diǎn)一個分插復(fù)用器（ADM）。在U-SHR中，一個雙工信道的兩個方向經(jīng)由兩節(jié)點(diǎn)間的不同路由。利用APS環(huán)回和通道選擇獲得自愈能力。利用APS環(huán)回獲得自愈能力的