光纖通信系統(tǒng)第6章SDH技術

光纖通信系統(tǒng)第6章SDH技術

高度發(fā)達的信息社會要求通信網能提供多種多樣的電信業(yè)務，且通過通信網

進行傳輸、交換與處理的信息量不斷增大，現(xiàn)代化的通信網正朝著數(shù)字化、綜合化、

智能化與個人化方向進展。傳統(tǒng)的準同步數(shù)字體系（PDH）已經不能習慣現(xiàn)代通信網

進展的要求，不斷暴露出一些難以克服的缺點，隨之而產生的同步數(shù)字體系（SDH）

是完全不一致于準同步數(shù)字體系的新一代的傳送網體系。本章將介紹其產生的技術背

景、基本概念、要緊特點與基本原理。

6.1SDH基本概念

6.1.1SDH的產生

80年代中期以來，光纖通信在電信網中獲得了大規(guī)模的應用。其應用場合已

經逐步從長途通信、市話局間中繼通信轉向接入網。光纖通信的廉價、優(yōu)良的帶寬特

性正使之成為電信網的要緊傳輸手段。然而，隨著電信網的進展與用戶的要求，傳統(tǒng)

的基于點對點傳輸?shù)臏释剑≒DH）系統(tǒng)暴露出一些固有的、難以克服的弱點：

1.只有地區(qū)性的數(shù)字信號速率與幀結構標準（PDH系列有北美與歐洲兩個

體系與三個地區(qū)性標準），不存在世界性標準。不一致地區(qū)的速率標準不一致導致相

互補兼容，國際互通十分困難。

2.沒有世界性的標準光接口規(guī)范，導致各個廠家自行開發(fā)的專用光接口大

量滋生。這些專用光接口無法在光路上互通，唯有通過光/電變換轉變成標準的電接

口（G703接口）才能互通，限制了聯(lián)網應用的靈活性，也增加了網絡的復雜性與運

營成本。

3.準同步系統(tǒng)的復用結構，除了幾個低速率等級的信號使用同步復用外，

其他多數(shù)等級的信號使用異步復用，即靠塞入一些額外比特使各支路信號與復用設備

同步并復用成高速信號。這種方式彳艮難從高速信號中識別與提取低速支路信號。為了

上下電路，唯一的辦法就是將整個高速線路信號一步一步地解復用到所要取出的低速

支路信號等級；上下支路后，再一步一步地復用至高速線路信號進行傳輸?？梢姀陀?/p>

結構不僅復雜，也缺乏靈活性，硬件數(shù)量大，上下業(yè)務費用高，數(shù)字交叉連接（DXC）

的實現(xiàn)十分復雜。

4.傳統(tǒng)的準同步系統(tǒng)的網絡運行、管理與保護（OAM）要緊依靠人工的

數(shù)字交叉連接與停業(yè)務測試，因而復用信號幀結構中不需要安排很多用于網絡OAM

的比特。而今天，這種輔助比特的嚴重缺乏已經成了進一步改進網絡OAM能力的重

要障礙，使傳統(tǒng)的準同步系統(tǒng)無法習慣不斷演變的電信網要求，更難以很好支持新一

代的網絡。

5.由于建立在點對點傳輸基礎上的復用結構缺乏靈活性，使得數(shù)字通道設

備的利用率很低，非最短的通道路由占了業(yè)務流量的大部分。

為熟悉決上述的傳統(tǒng)的PDH體制的弊病，美國貝爾通信研究所提出來一種

新體制，稱之同步光網絡（SONET）o繼而由國際電信聯(lián)盟標準化部門（ITU-T）的

前身國際電報電話咨詢委員會（COTT）于1988年同意了SONET的概念，并重新命

名為同步數(shù)字體系（SDH）,使之成為不僅適于光纖也適于微波與衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉?/p>

術體制。為了建立起世界性的統(tǒng)一標準，ITU-T自1988年至1998年期間陸續(xù)完成了

有關SDH的30多個標準，涉及比特率、網絡節(jié)點接口、復用結構、復用設備、網絡

管理、線路系統(tǒng)與光接口、SDH信息模型、網絡結構與抖動性能、誤碼性能與網絡保

護結構等。

6.1.2SDH的基本概念與特點

光同步數(shù)字傳送網是由一些SDH網元（NE）構成，在光纖上進行同步信息

傳送、復用與交叉連接的網絡。它具有全世界統(tǒng)一的網絡節(jié)點接口（NNI）,從而簡化

了信號的互通與信號的傳輸、復用、交叉連接與交換過程；它有一套標準化的信息結

構等級，稱之同步傳送模塊STM-1、STM-4、STM-16……,并具有一種塊狀幀機構,

同意安排豐富的開銷比特（即網絡節(jié)點接口比特流中扣除凈負荷后的剩余部分）用于

網絡的OAM；它的基本網元有終端復用器TM、分插復用器ADM與同步數(shù)字交叉

連接設備SDXC等等，其功能各異，但都有統(tǒng)一的光接口，能夠在基本光纜段上實現(xiàn)

橫向兼容性，即同意不一致廠家設備在光路上互通；它有一套特殊的復用結構，同意

現(xiàn)存準同步系統(tǒng)、同步數(shù)字體系與B-ISDN信號都能進入其幀結構，因而具有廣泛的

習慣性;它大量使用軟件進行網絡配置與操縱，使得新功能與新特性的增加比較方便,

適于將來的不斷進展。

作為一種全新的傳送網體制，光同步數(shù)字傳送網要緊有下列特點：

（1）使1.5Mbit/s與2Mbit/s兩大數(shù)字系統(tǒng)（3個地區(qū)性標準）在STM-1等

級上獲得統(tǒng)一。今后，數(shù)字信號在跨越國界通信時，不再需要轉換成另一種標準，實

現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標準。

（2）使用了同步復用方式與靈活的復用映射結構。因而只需要軟件就能夠

使高速信號一次直接分插出低速支路信號，這樣既不影響別的支路信號，又不需要對

全部高速信號進行解復用，省去了全套背靠背復用設備，使網絡結構得以簡化，上下

業(yè)務十分容易，也使數(shù)字交叉連接（DXC）功能的實現(xiàn)大大簡化。利用同步分插能力

還能夠實現(xiàn)自愈環(huán)形結構，改進網絡的生存性。此外，背靠背接口的減少還能夠改善

網絡的業(yè)務透明性，便于端到端的業(yè)務管理，使網絡易于容納與加速各類新的寬帶業(yè)

務的引入。

（3）SDH幀結構中安排了豐富的開銷比特（大約占信號的5%）,因而使

網絡的OAM能力（諸如故障檢測、區(qū)段定位、端到端性能監(jiān)視等）大大加強。止匕外,

由于SDH中的DXC與ADM等一類網元是智能化的，通過嵌入在SOH中的操縱通

路能夠使部分網絡光路功能分配到網元，實現(xiàn)分布式光路與單端保護，減少了物理鏈

路與安裝運行成本，還使新特性與新功能的開發(fā)比較容易。

（4）由于將標準光接口綜合進各類不一致的網元，減少了將傳輸與復用分

開的需要，從而簡化了硬件，緩解了布線擁擠。此外還能夠減少光纖網絡的成本。

（5）SDH網具有信息凈負荷的透明性。即網絡能夠傳送各類凈負荷及其混

合體而不管其具體信息結構如何。凈負荷與SDH網的接口僅僅在邊界上才有，一旦

凈負荷裝入虛容器后，網絡內部所有設備只需處理虛容器即可，從而減少了光路實體

數(shù)量，簡化了網絡管理。

(6)SDH網還具有定時透明性。從理論上說，SDH是作為同步網工作的,

網元連接至高精度基準時鐘，這樣可減少調整頻率與改善網絡性能。各類互通的網元

可能屬于不一致的業(yè)務提供者，這樣盡管在每一業(yè)務提供者范圍內(同步島)是同步

的，但不一致范圍內卻是偽同步的。SDH采取了指針調整技術使得凈負荷能夠在不一

致同步島之間傳送而不影響業(yè)務質量。換言之，SDH網的這種定時透明性使其能在偽

同步狀態(tài)下很好地工作，并有能力經受定時基準的丟失。

(7)由于用一個光接口代替了大量電接口，因而SDH網中所傳輸?shù)臉I(yè)務

信息，能夠不必經由常規(guī)準同步系統(tǒng)所具有的一些中間背靠背電接口而直接經光接口

通過中間節(jié)點，省去了大量有關電路單元與跳線光纜，使網絡可用性與誤碼性能都得

到改善。而且，由于電接口數(shù)量銳減導致運行操作任務的簡化及備件種類與數(shù)量的減

少，使運營成本大大減少。

(8)SDH信號結構的設計，已經考慮了網絡傳輸與交換應用的最佳性，因

而在電信網的各個部分(長途、中繼與接入網)中都能通過簡單、靈活與經濟的信號

互連與管理，使得傳統(tǒng)電信網各個部分的差別正在慢慢消失，彼此的直接互連變得十

分簡單與有效，從而在電信網中可能出現(xiàn)一個單一的SDH/SONET基本網絡設施。

此外，由于有了唯一的網絡節(jié)點接口標準，因此各個廠家的產品能夠直接互連互通，

從而可能使電信網最終工作于多廠家產品并實現(xiàn)互操作。

(9)SDH/SONET網與現(xiàn)有網絡能完全兼容，即可兼容現(xiàn)有準同步體系

的各類速率。同時，SDH網還能容納各類新的業(yè)務信號，如FDDI、ATM、TCP/IP

等。簡言之，SDH/SONET網具有完全的前向與后向兼容性。

上述特點中最核心的有3條，即同步復用、標準光接口與強大的網管能力。

當然，作為一種新的技術體制不可能盡善盡美，也必定會有它的不足之處，比如：

(1)頻帶利用率不如傳統(tǒng)的PDH系統(tǒng)。以2.048Mbit/s為例，PDH的

139.264Mbit/s能夠收容64個2.048Mbit/s系統(tǒng)，而SDH的155.520Mbit/s只能收容63

個2.048Mbit/s系統(tǒng)，頻帶利用率從PDH的94%下降到83%；以34.368Mbit/s為例，

PDH的139.264Mbit/s能夠收容4個系統(tǒng)，而SDH的155.520Mbit/s只能收容3個，

頻帶利用率從PDH的99%下降到66%。當然，上述安排能夠換來網絡運用上的一些

靈活性，但畢竟使頻帶利用率降低了。

(2)使用指針調整機理增加了設備的復雜性。以一個復用映射支路為例，

容器與虛容器電路加上指針調整電路，與POH與SOH的插入功能，大約需要6?7

萬個等效門電路，好在使用超大規(guī)模集成電路技術后，成本代價不算太高。

(3)在從PDH向SDH的過渡時期，會形成多個SDH“同步島”經由PDH

互連的局面。這樣，由于指針調整產生的相位躍變使通過多次PDH/SDH變換的信

號在低頻抖動與漂移特性上會遭受比純粹SDH或者PDH信號更嚴重的損傷，需要采

取有效的相位平滑措施才能滿足抖動與漂移性能要求，也為同步網的規(guī)劃帶來了復雜

性。

(4)由于大規(guī)模地使用軟件操縱與將業(yè)務量集中在少數(shù)幾個高速鏈路與

交叉連接點上，軟件幾乎能夠操縱網絡中所有的交叉連接設備與復用設備。這樣，在

網絡層上的人為錯誤、軟件故障,乃至計算機病毒的入侵可能會導致網絡的重大故障,

甚至會造成全網的癱瘓。為此務必認真地測試軟件，選用可靠性較高的網絡拓撲。

綜上所述，光同步傳送網盡管也有其不足之處，但畢竟比傳統(tǒng)的準同步傳輸

有著明顯得優(yōu)越性。毫無疑問，進展方向應該是這種高度靈活與規(guī)范化的SDH/

SONET網，它必將會最終取代PDH傳輸體制，并為未來的國家信息基礎設施（Nil）

的進展鋪平道路。NGN-ASON

6.2SDH的速率等級與幀結構

建立一個統(tǒng)一的網絡節(jié)點接口（NNI）是實現(xiàn)SDH網的關鍵，而規(guī)定一套務

必遵守的速率與數(shù)據(jù)傳送格式是NNI標準化的首要任務。本節(jié)中將首先介紹NNI的

概念與要求，然后分別介紹SDH的速率等級與幀結構規(guī)范。

6.2.1網絡節(jié)點接口

一個電信傳輸網是由兩種基本設備構成的，即傳送設備與網絡節(jié)點。傳輸設

備能夠是光纜線路系統(tǒng)，也能夠是微波接力系統(tǒng)或者衛(wèi)星通信系統(tǒng)。網絡節(jié)點是指能

夠進行交換或者選路的設備，能夠有多種。簡單的節(jié)點只有復用功能，復雜的節(jié)點則

包含網絡節(jié)點的全部功能，即終結、交叉連接、復用與交換功能。網絡節(jié)點接口（NNI）

在概念上是網絡節(jié)點間的接口，從具體實現(xiàn)上看就是傳輸設備與網絡節(jié)點之間的接

□o但要想規(guī)范一個統(tǒng)一的NNI,首先要統(tǒng)一的是接口速率等級與信號的幀結構安排。

NNI在網絡中的位置能夠用圖6.1來表示。

NN1NNINNINNI

TR:支路信號hne:線路系統(tǒng)DXC:數(shù)字交叉連接設備

SM:同步復用器radio:無線系統(tǒng)EA:外部接入設備

圖6-1NNI在網絡中的位置

6.2.2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,其網絡節(jié)點接口

的速率為155.520Mbit/s,相應的光接口信號也只是STM-1信號經擾碼后的電/光變

換結果，因而速率不變。更高等級的STM-N信號是將基本模塊STM-1以字節(jié)交錯間

插的方式同步復用的結果，其速率是155.520Mbit/s的N倍，目前SDH支持的N=l、

4、16與64。表6.1中列出了建議G707所規(guī)范的標準速率值。

表6.1SDH的標準速率

SDH

等級速率(Mbit/s)

STM-1155520

STM-4622080

STM-162488.320

STM-649953.2X0

6.2.3幀結構

SDH網的一個關鍵功能是要求能對支路信號(2/34/140Mbit/s)進行同步的復

用、交叉連接與交換，因而幀結構務必能習慣所有這些功能。同時也希望支路信號在

一幀內的分布是均勻的、有規(guī)律的，以便進行接入與取出,還要求幀結構能對1.5Mbit/s

與2Mbit/S系列信號同樣方便與有用。為此ITU-T采納了一種以字節(jié)結構為基礎的矩

形塊狀幀結構，其結構安排如圖6.2所示。它由270XN列與9行字節(jié)構成，每字節(jié)8

比特。關于STM-1而言，幀長度為270X9=2430字節(jié)，相當于19440比特。若用時

間表示，關于任何STM等級，其幀長或者幀周期均為1253。幀結構中字節(jié)的傳輸是

從左到右按行進行的，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

序進行，直至整個字節(jié)都傳完，再轉入下一幀。如此一幀一幀地傳送，每秒共傳8000

幀。

X270XN?

1

SOH

3STM-N凈負荷傳輸方向

4AUPTR（含POH）

5

SOH

9F

;261X5------1

-------270XN列H

圖6-25TM?N幀結構

由圖6.2可知，整個幀結構大體上可分為3個要緊區(qū)域：

1.段開銷(SOH)區(qū)域

段開銷是指s?幀結構中為了保證信息凈負荷正常靈活傳送所務必的附加

字節(jié)，要緊是供網絡運行、管理與保護使用。圖6.2中橫向為第1至第9xN列、縱向

第1至第3行與第5至第9行的共8X9XN個字節(jié)已分配給段開銷。關于STM-1而

言，相當于每幀有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4.068Mbit/s可用于網絡運行、管理與保護?？梢姸伍_銷是相當豐富的，這

是光同步傳送網的重要特點之一。

2.管理單元指針（AUPTR）區(qū)域

AUPTR是一種指示符，要緊用來指示信息凈負荷的第1個字節(jié)在STM-N

幀內的準確位置，以便在接收端正確地分解。圖6.2中橫向為第1至第9xN歹U、縱向

第4行共9xN個字節(jié)是保留給AUPTR用的。關于STM-1,相當于每幀有1X9=9

個字節(jié)（72比特）。每秒傳8000幀，因而STM-1管理單元指針為0.576Mbit/s。使用

指針方式是SDH的重要創(chuàng)新,能夠使之在準同步環(huán)境中完成復用同步與STM-N信號

的幀定位。這一方法消除了常規(guī)準同步系統(tǒng)中滑動緩存器引起的延時與性能損傷。

3.信息凈負荷（payload）區(qū)域

信息凈負荷區(qū)就是幀結構中存放各類信息容量的地方。圖6.2中橫向為第10

至第270XN列、縱向第1至第9行的共9X261XN個字節(jié)都屬于凈負荷區(qū)域。當然,

其中還有少量的用于通道性能監(jiān)視、管理與操縱的通道開銷字節(jié)（POH）。通常，POH

作為凈負荷的一部分與其一起在網絡中傳送。

6.3SDH復用與映射過程

6.3.1基本復用映射原理與復用單元

將低速信號復用成高速信號通常有兩種方法。一是脈沖插入法又稱正碼速調

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

法能夠容許被復用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復用）。但不能直接把支路信號

接入高速復用信號或者從高速復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者取出支路信號。但高速信號與

支路信號之間可能會出現(xiàn)微小的頻率差與相移，這務必在復用設備接口處用125

的緩存器來進行頻率校正與相位對準，從而產生了信號延遲與滑動性損傷。

ITU-T為了保證所有的PDH體系的信號都能夠收容進SDH,在建議G707

中對PDH各級信號的映射復用途徑進行了規(guī)定，見圖6.3所示。

139264kb訥

XWXI

VC-4

STMMAUGX3XI

應卜Jmbit/s

X3X7

X7.同總+6見橄

□X41代-4fcqT岫腦

—一斛

.……趟＞

----螂

恥JGJ07黜艘喊住

由圖6.3中能夠看出SDH復用結構是由一些基本復用單元構成的有若干中間

復用步驟的復用結構。

LSDH基本復用單元

SDH基本復用單元包含若干容器（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）與管理單元組（AUG-n）,n為PDH系列

等級序號。

(1)容器(C)

容器是一種用來裝載各類速率的業(yè)務信號的信息結構。針對PDH速率系列

ITU-T建議G707規(guī)定了C-ll、C-12、C-2、C-3與C-4五種標準容器。其標準輸入比

特率如圖所示，分另IJ為1544kbit/s、2048kbit/s>6312kbit/s、8448kbit/s、34368kbit/s與

139264kbit/so

參與SDH復用的各類速率的業(yè)務信號都應該通過碼速調整等適配技術，裝

進一個恰當?shù)臉藴嗜萜?。已裝載的標準容器又作為虛容器的信息凈負荷。

(2)虛容器(VC)

虛容器是用來支持SDH的通道層連接的信息結構。它是SDH通道的信息終

端。其信息由容器的輸出與通道開銷(POH)所構成，即

VC-n=C-n+VC-nPOH

(3)支路單元(TU)與支路單元組(TUG)

支路單元是提供低階通道層與高階通道層之間適配的信息結構。其信息TU-n

由一個相應的低階VC-n與一個相應的支路單元指針TU-nPTR構成，即

TU-n=VC-n+TU-nPTR

一個或者多個TU的集合稱之支路單元組TUG。

(4)管理單元(AU)與管理單元組(AUG)

管理單元是提供高階通道層與復用層之間適配的信息結構。有AU-3與AU-4

兩種管理單元。其信息AU-n由一個相應的高階VC-n與相應的管理單元指針AU-n

PTR構成，即

AU-n=V-Cn+AU-nPTRn=3,4

一個或者多個AU的集合稱之管理單元組AUGo

2.復用單元的參數(shù)

各類基本復用單元的參數(shù)如表6.3?6.5所示。

表6.3各類容器的要緊參數(shù)

容器C-4C-3C-2C-12C-11

周期或者復幀周125125500500500

ui?nz、

幀頻或者復幀頻80008000200020002000

結構260x984x944(9x9-!)4(3x94)

容量（字節(jié)數(shù)）2340756427139103

速率（Mbit/s）149.76048.3846.8322.2241.648

表6.4各類虛容器的要緊參數(shù)

虛容器VC-4VC-3VC-2VC-12VC-H

周期或者復幀周125125500500500

t-Urt/、

幀頻或者復幀頻80008000200020002000

/TT\

結構261x985x944(9x94)4(3x9-!)

八1、

容量（字節(jié)數(shù)）2349765428140104

速率（Mbit/s）150.33648.9606.8482.2401.664

表6.5各類支路單元與管理單元的要緊參數(shù)

支路單元與管理單元AU-4AU-3TU-3TU-2TU-12TU-11

周期或者復幀周期125125125500500500

/、

幀頻或者復幀頻率800080008000200020002000

/-r-r\

結構261x9+987x9+385x9+4(12x9)4(4x9)4(3x9)

3

容量（字節(jié)數(shù)）2358786768432144108

速率（Mbit/s）150.91250.30449.1526.9122.3041.728

6.3.2我國使用的復用結構

由圖6.4中可知，從一個有效信息凈負荷到STMN的復用路線不是唯一的，

而關于一個國家或者地區(qū)而言，其復用路線應該是唯一的。

我國光同步傳輸體制規(guī)定以2048kbit/s為基礎的PDH系列作為SDH的有效

負荷，并選用AU4復用路線，其基本復用映射結構如圖6.4所示。

國64我國的SDH基本復用映射結構

這要緊是考慮到我國PDH網絡中應用較多的是2048kbit/s與139264kbit/s支

路接口，如需要也可提供34368kbit/s的支路接口。但是由于應用34368kbits時一個

STM-1中只能容納三個34368kbit/s,不夠經濟，因此通常不建議使用34368kbit/s的復

用線路。

PDH復用成SDH信號務必通過映射、定位與復用三個步驟。

1.映射

映射是一種在SDH網絡邊界處，使支路信號適配進虛容器的過程。即各類

速率的PDH信號分別通過碼速調整裝入相應的標準容器，再加進低階或者高階通道

開銷(POH)形成虛容器負荷的過程。

下面分別介紹幾種要緊信號的映射過程。

(1)利用AU-4直接從C-1復接的方法

復用方法如圖6.5所示。標稱速率為2.048Mbit/s的信號先進入C-12,作適配

處理后的C-12輸出速率為2.224Mbit/s,再加上VC-12PoH便構成了VC-12

(2.24Mbit/s)oTU-12PTR用來指明VC-12相關于TU-12的相位。經速率調整后與相

位對準后的TU-12速率為2.304Mbit/s。再經均勻的字節(jié)間插構成TUG-2(3X

2.304Mbit/s)o7個TUG-2經同樣的單字節(jié)間插構成TUG-3(加上塞入字節(jié)后速率達

49.536Mbit/s)o然后由3個TUG-3經單字節(jié)間插并加上高階P0H與塞入字節(jié)后，構

成VC-4凈負荷，速率為150.336Mbit/s。再加上0.576Mbit/sAU-4PTR就構成AU-4,

速率為150.912Mbit/s。單個AU-4直接置入AUG,N個AUG通過單字節(jié)間插并加段

開銷便得到了STM-N信號。當N=1時，一個AUG加上容量為4.608Mbil/s的段開

銷即為STM-1的標稱速率為155.520Mbit/so

---------邏輯結合

---------物理結合

圖6-5利用AU-4直接從C-1受用的方法

注：非陰影區(qū)域是相位對準定位的.陰賬區(qū)與非陰區(qū)間的

相位對準定位由指針規(guī)定并由箭頭指示。

(2)利用AU-4直接從C~4復接的方法

復用方法如圖6.6所示。

標稱速率為139.264Mbit/s的信號進入C-4,經適配處理后的C-4輸出速率為

149.760Mbit/s,再加上VC4POH便構成了VC-4(150.336Mbit/s)o它與AU-4的凈

負荷容量一樣，但速率可能不一致，需要進行調整。AUPTR的作用就是指明VG4

相關于AUd的相位。它占有9個字節(jié)（0.576Mbit/s）,因此考慮AUPTR后的AU4

速率為150.912Mbit/s。得到的單個AU~4直接置入AUG,N個AUG通過單字節(jié)間插

并加段開銷便得到了STM-N信號。當N=1時，一個AUG加上容量為4.608Mbit/s

的段開銷，即為STM-1的標稱速率155.520Mbit/s。

So

C39.264Mbit/s）I

C-4|e-4

，1497601Mbit/s)I

-------邏招結合

----------物理結合

（3）ATM信元的映射

ATM信元由53個字節(jié)構成，其中前5個字節(jié)為信頭，載有信元的地址與操

縱信息，后面的48個字節(jié)為信息字段，承載信息。

ATM信元的映射時通過將每個信元的字節(jié)結構與所用的虛容器（VC-n或者

VC-n-XcX>1）的字節(jié)結構進行定位對準來實現(xiàn)的。因VC-n容量不一定是ATM信元

長度（53字節(jié)）的整數(shù)倍，因此同意ATM信元跨越VC-n或者VC-n-Xc邊界，進入

另一個VC-n或者VC-n-Xc。

ATM信元信息字段（占48字節(jié)）在映射進VC-n或者VC-n-Xc之前應進行

擾碼。擾碼使用X43+i的自同步擾碼器。而且只對信元信息字段進行擾碼，對信頭

不擾碼。在信頭期間擾碼器停止工作，且保持狀態(tài)不變。

（i）將ATM信元映射進VC~4/VC-3

將ATM信元碼流映射進，只需將ATM信元字節(jié)邊界對準C-4/C-3字節(jié)邊

界，然后再將C-4/C-3與VC-4/VC-3POH（見圖6.7）一起映射進VC-4/VC-3。

這樣，ATM信元邊界就與VC4/VC-3字節(jié)邊界對準了。因C-4/C-3容量（2340/

756字節(jié)）不是信元長度（53字節(jié)）的整數(shù)倍，因此一個信元可能跨越C4/C-3邊

界而到另一個C4/C-3。

IJ1I

網

等

一

ATMVC-4/VC3

F2I

一

H41

亙

K3I

一

Nil2

VC-4/VC-3POH

圖6-7ATM信元映射進VC-4/VC-3

（ii）將ATM信元映射進VC-4-Xc

將ATM信元碼流映射進C-4-Xc只需要將信元邊界對準C-4-Xc字節(jié)邊界，然

后再與VC44POH及（X-1）列固定填充字節(jié)一起映射進VC4-&（見圖6.8）。這

樣，ATM信元邊界就與VC4Xc字節(jié)邊界對準了。用于C44的容量（X倍2340字

節(jié)）不是信元長度（53字節(jié)）的整數(shù)倍，因此一個信元有可能跨越C-4-Xc的邊界到

另一個C44去。如今H4字節(jié)不作指示信元的偏移用，而保留作將來使

ATM借元（53字節(jié)）

圖儀8ATM信元映射進VC4X.

（iii）將ATM信元映射進VC-12

將2.176Mbit/s數(shù)據(jù)率的ATM信元碼流映射進VC-12的方法見圖6.9。

在浮動TU模式中，由四個TU-12幀構成一個復幀。復幀中的每個VC-12

幀由一個字節(jié)的VC-12POH（V5、J2、N2、K4）與34字節(jié)的凈負荷區(qū)所構成。將

ATM信元裝到VC-12凈負荷區(qū)只需將信元邊界對準任何一個VC-12字節(jié)邊界即可。

由于VC-12凈負荷區(qū)容量不是ATM信元長度（53字節(jié)）的整數(shù)倍，因而ATM信元

邊界各VC-12結構之間的對準是隨幀而變的，但每53幀為一個重復周期。同樣地，

同意信元跨越VC-12邊界。

（4）IP數(shù)據(jù)報的映射

最近幾年來，IP業(yè)務呈現(xiàn)出爆炸式的增長，TCP/IP協(xié)議已經成為事實上公

認的統(tǒng)一的上層協(xié)議標準。能否有效地支持IP業(yè)務，已成為新技術是否具有長遠技

術壽命的標志之一。ATM與SDH均能支持IP,兩者各有千秋，分別稱之IPoverATM

與IPoverSDHoIPoverATM利用ATM的速度快、容量大、多業(yè)務支持能力的優(yōu)點

及IP的簡單、靈活、易擴充與統(tǒng)一性的優(yōu)點，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。不足之處是網絡體系

結構復雜，傳輸效率低，開銷缺失大（可達25%以上）。而IPoverSDH恰好能彌補

上述IPoverATM的缺點，是一種更加直截了當?shù)暮喢鹘鉀Q方案。

IPoverSDH的基本思路是將IP數(shù)據(jù)表（包含Ipv4、IPX等）通過點到點協(xié)

議（PPP）直接映射到SDH幀，從而省去了中間的復雜的ATM層。具體作法是先將

IP數(shù)據(jù)報封裝進PPP分組，然后再利用高級數(shù)據(jù)鏈路操縱規(guī)程HDLC按照RFC1662

的規(guī)定組幀，最后將字節(jié)同步映射進SDH包封中，加上相應的SDH開銷置入STM-N

幀中。IPoverSDH的協(xié)議棧見表6.6所示。其中PPP層的功能包含IP多協(xié)議封裝、

差錯校驗與鏈路初始化操縱，而HDLC利用“塞入/不塞入”方法為PPP封裝的IP數(shù)

據(jù)報提供定界，每一HDLC的始末都用標志01111110表示。這種方法在本質上保留

了因特網作為IP網的無連接特性，形成統(tǒng)一的平面網，簡化了網絡體系結構，提高

了傳輸效率，降低了成本，易于實現(xiàn)IP組播與兼容不一致的技術體系的互連。這種

方法也突破了傳統(tǒng)IP網的性能限制，具有可擴展性。利用SDH提供的保護恢復能夠

改進網絡可靠性。高速路由器直接將IP網與SDH環(huán)相連能夠省去大量ADM,降低

了網絡成本。缺點是網絡流量與擁塞操縱能力差，大規(guī)模網絡路由表太復雜，只有業(yè)

務分級，尚無優(yōu)先級業(yè)務質量，關于某些實時高質量業(yè)務難以保證其質量。因此，它

是以運載IP業(yè)務為主的網絡的理想方案。特別是隨著千兆路由器的商用化，其進展

勢頭十分強勁。當然，IPoverSDH方案不管是從標準的角度還是從技術的角度都有

很多工作要作。比如，為了保證IP數(shù)據(jù)報映射的透明性，可能需要在HDLC幀映射

進VC包封之前進行擾碼，已經有人提出使用ATM的1+X43自同步擾碼器以提供足

夠的比特序列透明性。能夠相信，隨著IP業(yè)務的大進展與千兆高速路由器技術的日

益成熟與改進，IPoverSDH會獲得越來越廣泛的應用。

表6.6IPoverSDH協(xié)議棧

協(xié)議棧功能

IP客戶層數(shù)據(jù)報

IP多協(xié)議封裝

ppp差錯檢驗

HDLCPPP分組定界

SDH通道

2.定位

定位是一種將幀偏移信息收進支路單元或者管理單元的過程。即以附加于

VC上的支路單元指針（或者管理單元指針）指示與確定低階VC幀的起點在高階凈

負荷中（或者高階幀的起點在AU凈負荷中）的位置。在發(fā)送相對幀相位偏差使VC

幀起點浮動時，指針值隨之調整，從而始終保證指針值準確指示VC幀的起點的過程。

指針分為AU-4指針、TU-3指針與TU-12指針。

（1）AU-4指針

AU-4指針提供AU-4幀中靈活的動態(tài)的VC-4定位方法。

動態(tài)定位意味著同意VC-4在AU-4幀內“浮動”。這樣，指針不僅能習慣

VC-4與SOH的相位差，而且也能習慣幀速率的差異。

圖6-10AU-4指針偏移范國

(i)AU4指針位置

AU-4指針包含在圖6.10所示的Hl、H2、H3字節(jié)中。

(ii)AU-4指針值

含有Hl、H2字節(jié)中的指針指出VC4起始字節(jié)的位置。分配給指針功能的

這兩個字節(jié)能夠看作一個碼字，如圖6.11所示。其中指針字的最后10個比特(第7?

16比特)攜帶具體指針值。AU-4指針值為十進制數(shù)。?782范圍內的二進制數(shù)。該值

指示指針與VC4第一個字節(jié)間的相對位置，并以三個字節(jié)為單位進行增減調整。

HlH2H3

,人一I,_八.一、,…人.一、

12345678，1011121314153__________

NNNNSSID|ID】DIDID|]

lObit指針值負調整機會正調整機會

正常值____________

0110]oo|lObit指針I(yè)塞入字節(jié)]一證季節(jié)~~；

圖6-11AU//TU-3指針(^11、112、113)值

圖6.11中還示出了一個附加的有效字號種指示級聯(lián)指示CL即當AU-4指針

設置成級聯(lián)指示時就表示AU-4級聯(lián)。它用1?4比特“1001”，5?6（SS）比特未規(guī)

定，7?16比特10個T來表示。

（iii）速率調整

假如在AUG幀速率與VC幀速率之間有偏差，那么指針值將按需要增大或

者減小。同時相應地改變正、負調整字節(jié)。連續(xù)的指針操作至少間隔三個幀（即每第

四個幀進行操作），這三幀期間指針值保持不變。

假如VC的幀速率相關于AUG太慢，則可靠插入正調整字節(jié)來習慣。因此

VC務必在時間上向后移動，即指針值應增加“1”。這種操作由指針字的第7,9,11,

13,15比特（I比特）的反轉來指示。這種反轉使接收機能進行5個比特的多數(shù)表決

判定，以避免誤判。三個正調整字節(jié)立即出現(xiàn)在含有反轉I比特的AU4幀中最后一

個H3字節(jié)之后。相繼指針將含有新的偏移值。

假如VC的幀速率相關于AUG太快，那么能夠利用指針區(qū)的三個H字節(jié)來

存放VC信息（負調整字節(jié)），從而降低VC速率。因此VC務必在時間上提早，即指

針值應減少“1”。這種操作由指針字的第8,10,12,14,16比特（D比特）的反轉

來指示。這種反轉使接收機能進行5個比特的多數(shù)表決判定，以避免誤判。三個負調

整字節(jié)出現(xiàn)在含有反轉D比特的AU-4幀中H3字節(jié)中。相繼指針將含有新的偏移值。

（iv）新數(shù)據(jù)標示（NDF）

NDF表示同意由凈負荷變化引起的指針值得任意變化。NDF由指針字的第

一到第四比特（即圖1-14中的N比特）攜帶。

四個比特分配給NDF使其能進行糾錯。正常工作時N比特為“0110”碼。

調整時用N比特反轉“1001”來指示。當四個比特中三個與“1001”相符時NDF解

釋為凈負荷有新數(shù)據(jù)（enable）（要執(zhí)行調整）；當四個比特中三個與“0110”相符時

NDF解釋為凈負荷無新數(shù)據(jù)（disable）（不執(zhí)行調整）；剩下的值“0000”、“0011”、

“0101”、“1010”、“1100”與“1111”應解釋為無效。新的定位由符合NDF的指針

值指示，并在偏移指示期中生效。

（v）指針調整規(guī)則

在正常運行期間內，指針確定了AUG內VC的起始位置。NDF被設置為

“0110”（不起作用，即不執(zhí)行調整）。

指針值的改變僅能靠下列規(guī)則操作。

若需正調整，帶有I比特反轉的當前指針值被發(fā)送，且其后的正調整機會用

啞信息即固定塞入字節(jié)所填充，相繼指針等于原先指針加“1”。若前一個指針值為最

大值，那么隨后指針值應置為“0”。在此操作后至少連續(xù)3個幀不能進行指針的增、

減。

若需負調整，帶有D比特反轉的當前指針被發(fā)送，且其后的負調整機會被實

際數(shù)據(jù)寫入，相繼指針等于原先指針減“1”。若前一個指針值為“0”，那么隨后指針

值應置為最大值。同樣在此操作后至少連續(xù)3個幀不能進行指針的增、減。

若VC的定位除上面第3、4項意外的其他原因而改變,新指針值將伴隨NDF

設置為“1001”（起作用即執(zhí)行調整）而發(fā)送。此NDF僅出現(xiàn)在含有新指針值得第一

幀中，新VC的位置起始于首次出現(xiàn)新指針所指示的偏移處。同樣在此操作后至少連

續(xù)三個幀不能進行指針的增、減。

（v）AU-4級聯(lián)

當要求傳送大于一個C-4容量的凈負荷時，AU-4能結合（級聯(lián)）在一起形

成AU-4-Xc。作為一個實體在網絡中進行復用、交叉連接與傳輸。級聯(lián)后的容量是C4

容量的X倍（即X=4時為599040kbit/s；X=16時為2396160kbit/s）。VC4Xc的第2

到第X列為固定填充字節(jié)。VC44的第1列用作POHoVC44的結構如圖6.12

所示。

<5-12祥STM-Z中住運VC-4-Xv的轉卡勾

AU-4-Xc的第一個AU-4應具有正常的指針值范圍，所有后續(xù)的AU-4的指針

設定為級聯(lián)指示CI。其第1?4比特值為“1001”，第5?6比特未作規(guī)定，第7?16

比特為全“1”。級聯(lián)指示限定指針處理器應實行與AU-4-Xc的第一個AU4相同的操

作。

級聯(lián)時指針產生規(guī)則

若一個AU-4-Xc正在發(fā)送，僅第一個AU-4產生指針。在AU-4-Xc的其它AU-4

指針位置上由CI代替。由第一個AU-4指針指示的所有操作適用于AU-4-Xc中的每

一個AU-4o

級聯(lián)時指針解釋規(guī)則

假如指針含有級聯(lián)指示,那么,對AU-4實現(xiàn)的操作與AU4Xc內第一個AU-4

指針實現(xiàn)的操作時一致的。另外，除了連續(xù)三次收到前后一致的新指針值外，級聯(lián)指

示的任何變化都不考慮，而認為是誤碼。

(2)TU-3指針

TU-3指針提供一種在TU-3幀中靈活與動態(tài)地調整VC-3的方法，定位過程

與VC-3的實際內容無關。

(i)TU-3指針位置

三個各自的TU-3指針均分別包含在圖6.13所示的三個分離的H1、H2與H3

字節(jié)中。

圖6-13TU-3指針偏移值

(ii)TU-3指針值

包含在H1與H2字節(jié)中的TU-3指針值表示VC-3起始字節(jié)的位置，作為指

針的兩個字節(jié)可看作一個碼字。如圖6.11所示，指針字節(jié)的最后10個比特(第7?

16比特)載有指針值。

TU-3指針值為十進制數(shù)0~764的二進制數(shù)。該數(shù)值指示指針與VC-3首字

節(jié)的偏移。

(iii)速率調整

假如TU-3幀速率與VC-3速率之間有速率偏差。那么，指針值將按需要增

大或者減小。同時，相應地改變正負調整字節(jié)。連續(xù)的中止操作務必至少間隔三個幀,

在此期間指針值保持不變。

假如VC-3的幀速率相關于TU-3的幀速率偏慢,那么VC應在時間上向后移

動，即指針值應增加“1”。這種操作由指針字的第7,9,11,13,15比特(I比特)

的反轉來指示。接收機進行5個比特的多數(shù)表決判定，以避免誤判。一個正調整字節(jié)

立即出現(xiàn)在含有反轉I比特的TU-3幀中相應的H3字節(jié)之后。相繼的TU-3指針將含

有新的偏移值。

假如VC-3的幀速率相關于TU-3偏快，那么VC能夠在時間上提早，即指針

值應減少“1”。這種操作由指針字的第8,10,12,14,16比特（D比特）的反轉來

指示。這種反轉使接收機能進行5個比特的多數(shù)表決判定，以避免誤判。負調整字節(jié)

出現(xiàn)在含有反轉D比特的TU-3幀中H3字節(jié)中。相繼指針將含有新的偏移值。

（iv）新數(shù)據(jù)標幟

指針碼字的第1?4比特（N比特）載有新數(shù)據(jù)標幟（NDF）,它反映并同意

由凈負荷VC-3變化所引起的任意指針值變化。

4個比特分配給標幟，使其能進行糾錯。正常工作時N比特為“0110”碼。

調整時用N比特反轉“1001”來指示。當四個比特中三個與“1001”相符時NDF解

釋為凈負荷有新數(shù)據(jù)（enable）；當四個比特中有三個與“0110”相符時NDF解釋為

凈負荷沒有新數(shù)據(jù)（disable）；剩下的值“0000”、“0011”、“0101”、“1010”、“1100”

與“1111”應解釋為無效。新的定位由符合NDF的指針值指示，并在偏移指示期中

生效。

（v）TU-3指針調整規(guī)則

正常運行時,指針確定了在TU-3幀內VC-3的起始位置。NDF被置為‘0110”。

其它規(guī)則與AU指針的調整基本相同。

假如TU-3指針含有無效指針指示（NPD,除非連續(xù)三次收到一致的新指針

值，任何變化將不考慮，而認為是誤碼。

（3）TU-12指針

TU-12指針僅用于浮動映射。

TU-12指針提供一種在TU-12復幀中靈活、動態(tài)地定位VC-12的方法，它與

VC的實際內容無關。

（i）TU-12指針位置

TU-12指針包含在圖6.14所示的VI與V2字節(jié)中。

V3用作負調整機會，V3后隨的那個字節(jié)用作正調整機會。V4作為預留字

To

VIV2

6-------------------------------A

正常值

砸口砸me哂

圖6-14將VC映射進TIM2復幀內圖6-15TU-12指針編碼

(ii)TU-12指針值

TU-12指針字節(jié)或者碼字示于圖6.15中。兩個S比特（比特5與6）指示TU

類型。TU-12為“10”。指針值（第7?16比特）是指示V2字節(jié)與VC-12第一個字

節(jié)偏移的二進制數(shù)。偏移的范圍如表6.6所示。

表6.7TU-12指針編碼偏移范圍

TU名稱SS比特TU指針值范圍（500

比特5比特6

TU-1210。?139（十進制數(shù)）（4X35

字節(jié)）

（iii）TU-12位置指示字節(jié)H4

H4