SDH同步传输体系及施工

1、SDHSDH同步传输体系及施工同步传输体系及施工SDHSDH同步传输体系及施工同步传输体系及施工 一、基本知识 1.1 SDH帧结构 SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。图1-1 SDH帧结构 图1-1 SDH帧结构图 1-2中一个STM-N帧有9行，每行由270N个字节组成。这样每帧共有9270N个字节，每字节为8 bit。帧周期为125s，即每秒传输8000帧。对于STM-1而言，传输速率为927088000=155.520 Mb/s。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。SOHAU PTRSOHSTM - N净 负 荷(含 POH)9 N261 N2

2、70 N列913459 270 N字 节字 节 传 送 方 向图1-2 STM-N帧结构STM-N的帧结构由9270N个字节排列成9行和（270N）列的矩形块，因此，我们通常说SDH具有块状帧结构。 STM-N的块状结构可划分成STM-N净负荷（Play load）、段开销（SOH）和管理单元指针（AU PTR）三部分。 STM-1是SDH的基本模块。图1-3 是详细画出段开销和管理单元指针（AU-4 PTR）的STM-1帧结构。STM-N帧是N个STM-1帧按字节间插的结果，即STM-N的矩形块仍保持9行，而列数比STM-1块扩展N倍，第一个（1N）列组由N个STM-1的第1列组成，第二个（

3、1N）列组由N个STM-1的第2列组成，如此等等。Y=1001xx11、 xx 未 定 比 特 ；1* =11111111； H3： 负 调 整 位 置A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 * * B1 E1 F1 D1 D2 D3 H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3 B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6D7 D8 D9D10D11D12S1 M 1 E2 STM -1净 负 荷 容 量9 261 字 节 1 9 270(列 )(行 )19M SO HRSO H AU PTR AU PTR：N N N N S S I D I D I D I D I D H1 Y Y

4、 H2 1* 1* H3 H3 H3新 数 据 标 帜10比 特 指 针 值AU/TU 类 别图1-3 STM-1的帧结构 段开销 如 段开销（SOH）是在SDH帧中为保证信息正常传输，为STM-N传送服务的操作、管理与维护（OAM）所必需的附加字节，主要用于运行、维护和管理，如帧定位、误码检测、公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。它被AU PTR间隔成上部的再生段开销（RSOH）和下部的复用段开销（MSOH）两部分，前者占前3行，后者占59行。段开销共有89N个字节。相当丰富的段开销是光同步传输网的重要特点之一。如图1-3所示，对于基本模块STM-1而言，RSOH包括39个字节（图2-6

5、-3中每一小格代表1字节），MSOH包括59个字节，分别用于再生段和复用段的操作、管理与维护（OAM），即SOH共使用98(第4行除外)=72 Byte，相应于576 bit。由于每秒传输8000帧，所以SOH的容量为5768000=4.608 Mb/s。其中，以字母标注的字节之功能已由ITU-T G.709 建议规定，未标注字节的功能待将来国际标准规定，标注的字节保留给国内使用，*号表示该字节不扰码。STM-1的SOH有代表性，其有关字节的操作、管理与维护（OAM）功能简述如下：A1和A2是定帧字节，规定A1=11110110； A2=00101000。它们组成帧头标识编码图案，以识别STM

6、-1帧的起始位置。为了让SDH线路码既载送信息也携带定时，必须避免线路码出现长连“0”或长连“1”，但源于信息的STM-1成帧码流可能出现长连“0”或长连“1”的情况。为解决这个矛盾，要把STM-N成帧码流先经过扰码器扰码，即破坏可能的长连“0”或长连“1”，再电/光变换而发送到光纤线路上。在收信端，则于光/电变换后进行反扰码。 显然，如果A1和A2定帧字节组成的帧头编码图案也因扰码而被破坏，则再生器无法识别STM-1帧，就不能维持通信。因此，不应对A1和A2定帧字节，或RSOH的第一行扰码。 J0是再生段踪迹字节，用于重复发送由收、发两端商定的段接入点标识符，保证该再生段的接收终端与指定的发

7、送端处于持续连接状态。 B1是对STM-1码流按8位比特间插奇偶校验算法计算的结果，简记为BIP-8码，用做对再生段作误码监测。 B2三字节组是对复用段码流按24位比特间插奇偶校验算法计算的结果，简记为BIP-24码，用做对复用段作误码监测。复用段码流是未加入或剥离了RSOH的信号码流。 F1是使用者（即运行维护方）通路字节，用于临时公务通信。 E1和E2分别是再生段和复用段公务联络字节。K1、K2是自动保护倒换（APS）通路字节，用来传送APS信令。 S1是同步状态字节，我国“光同步传输网技术体制TZ015-94”已对该字节表示的同步消息做了规定。 M1是段远端误块指示字节，用于收端根据三个

8、B2字节的BIP-24校验结果，向发端回告复用段差错情况。 D1D12是数字通信通路（DCC）字节，用于传输操作、管理与维护（OAM）信息。 是与传输媒质有关的字节。 STM-N的SOH是N个STM-1的SOH进行字节间插的结果。在端到端的传输中，把N个STM-1作为一个STM-N来操作、管理与维护和对一个STM-1做操作、管理与维护差不多。因此，STM-N传输过程中只须完整保持第1个STM-1的SOH并保留（N-1）个SOH的第一行（A1、A2和J0）即可，其余的SOH字节可予以空闲。净负荷、通道开销和指针 信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信息的部分。对于STM-1而言，Payload

9、有9261=2349 Byte， 相应于234988000=150.336 Mb/s的容量。 进入SDH的业务信息码流如同要承载的货物，被有序地装在几种规格化的容器内，若干容器又规范地组成较大的单元，数个单元构成一个标准（STM-1的净负荷）。这种分级复用的每一级，都有必要加入表示所装（信息字节）属性和方式的信息，即用于操作、管理与维护的各级开销字节，称之为通道开销（POH）。POH服务于低级别的容器和单元，所需字节数目和功能比SOH要简单得多，但基本功能却类似。 为了方便从标准STM-1净负荷上/下指定容器中净荷，在分级复用过程中，还有必要标示出容器或小单元在大单元中的位置。 一个方便的方法

10、是把各级单元的空间都分成适当的小格，并选定一个参考位置为起点，依序给各小格或几个小格构成的组编号。于是各级单元的位置就可由这些单元或容器中某一指定的标志点所在格或格组的编号来表示，这一过程称为定位。传送这些编号的字节即为各级单元指针。 管理单元指针（AU PTR）和指针调整 管理单元指针(AU PTR)。管理单元指针是一种指示符，主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)。 如图1-3所示，对于STM-1而言，管理单元指针AU PTR位于第4行19 列，有9个字节(第4行)，相应于988000=0.576 Mb/s。其中H1和H2两字节构成16比特的指针，包

11、括新数据标帜（NDF）、AU/TU类别和10比特指针值三部分。10比特指针值可传送2101024个十进制编号。这意味着STM-1净负荷最多只能划分为1024个小格或小格组，而该净负荷容量为92612349 byte，即可分成2349个“1byte”小格， 但却不可能每小格给一个编号。因此，AU PTR以三小格（3byte）为一个三比特组，共2349/3783组，每组给予一个编号（编号0782），作为为容器定位的指针值。选定第4行第9列的H3位置为STM-1净荷区格组位置编号（即指针值）的参考点，即把紧邻该H3的净负荷三比特组定为0号组，于是各组从左到右，从上到下逐一编号。无论是以单元还是容器形

12、式进入STM-1净荷的信息数据流，作为一个集体，每单元或容器中的各字节间的位置关系是固定的。因此不必逐一指明每个字节在STM-1净负荷中的位置编号， 只要指明其中一个字节，例如领头的通道踪迹字节J1所在的位置编号即可。鉴于时钟误差等因素的影响，不同帧进入STM-1净荷的信息数据流可能比预定时刻超前或滞后，从而J1所在的位置号也应有所调整，这个过程称为指针调整。管理单元指针（AU PTR）即时反映和传送此指针调整信息到收信端。为使以J1字节领头的信息数据流因指针调整能在满载的净荷区内移动，在紧邻净荷的指针中设置H3H3H3三个字节的缓冲位并称为负调整位置。指针中的新数据标帜（NDF）以“0110

13、”和“1001”分别表示与前帧比较，本帧净负荷容量无变化和有变化。指针中表示AU/TU类别的二个比特SS指示进入SDH的业务信号组织成STM-1信号的复用路线。采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC)的概念， 解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。 1.2 SDH 1.2 SDH的速率系列的速率系列 SDH STM-N成帧信号的速率R（STM-N）的计算。因为STM-N有9270N个字节，每字节8bit，每秒传送8000个模块， 所以：R（STM-N）（9270N）88000 155.520N Mb/s STM-N 矩形块帧结构中的一小格，即一个

14、字节，表示一个速率为64kb/s的数字通路。 SDH的基本模块是STM-1，它的速率是155.520 Mb/s， STM-N的速率为155.520N Mb/s。为简单起见，口语中常把速率取整。所以，SDH的速率系列为155M、622M、2.5G、10G和40G等等。当前商用SDH系统的速率达10G。 1.3 SDH 1.3 SDH的复用结构的复用结构 鉴于SDH商用以前，PDH已广泛应用，即大多数用户的业务信号已被组织成不同等级PDH信号。因此ITU-T G.709建议给出了以各级PDH数字信号为支路信号的SDH复用结构， 如图1-4所示。实际上支路信号可以是任何数字信号或数据信号，例如电视编

15、码信号，ATM信号，IP信号等等。总之，只要设计相应的适配接口，各种业务信号都可由SDH来承载，而当前SDH主要采用光纤传输，特别是通过DWDM的特大容量光纤传输。 由图1-4可见，在G.709建议的复用结构中，从一个有效负荷到STM-N的复用路线不是唯一的。各国可根据国情选定合适的路线。我国选定经过AU-4的复用路线，并仅采用PDH欧洲标准（E）系列的2M、34M和140M支路接口。采用AU-4路线时，AU PTR中表示AU/TU类别的SS10。STMNAU4VC4 AUGTUG3TU2VC3TUG2TU12TU11AU4VC2C2VC12C12VC11C11C4TU3VC3C3139264

16、kbit/s44736kbit/s343686312kbit/s2048kbit/s1544kbit/sN13317714指针处理复用定位校准映射AU-33图1-4 G.709建议的SDH复用结构 把支路信号复用成STM-1成帧信号的复用过程分为映射（Mapping）， 定位校准（Aligning）和复用(Multiplexing)三个步骤。 映射支路信号来自不同用户，即使名义速率相同，实际速率也有所差异。为对它们进行同步复用，在经过G.703 PDH物理接口（PPI）进入SDH终端设备后，统统要先经过码速调整和适配，并以规范的速率和规则装进合适的容器（C-n）中，再加入相应的通道开销（POH

17、）即构成一个虚容器（VC-n）。这一步骤称为映射（Mapping），并可表示为：VC-n C-n VC-n POH 这里，VC-n POH 指服务于VC-n的通道开销，n是各种具有规范结构，容量和速率的容器和虚容器的标识号、它有11、12、2、3、4等编号，分别对应于PDH系列的1.5M、 2M 、6.3M 、34M 或45M 、140M 支路。 虚容器（VC-n）是SDH承载相应支路信号的逻辑容器，并构成STM-N 链路中的一条逻辑通道，通常称为VC-n通道。定位校准 VC-n要进一步装进稍大一点的支路单元（TU-n）或管理单元（AU-n）中。这些单元由相应的VC-n加入相应的单元指针（TU

18、 PTR 或AU PTR）构成，并可表示为：TU-n VC-n TU-n PTR；n 11，12，2，3或 AU-n VC-n AU-n PTR ；n 3，4 几个单元可复用成一个支路单元组（TUG-n）或管理单元组（AUG-n）。 在一个分出/插入通道的节点设备（ADM）或交叉连接节点设备（DXC）中，要从上游的STM-N信号中去复用，还原出由上游设备时钟控制的VC-n，在对它们进行替换（即分出/插入）或交叉时序（交叉连接）后，再装进相应的单元并复用成向下游发送的STM-N信号。显然，本节点设备的支路单元（TU-n）、支路单元组（TUG-n）和管理单元（AU-n）是受本节点时钟控制的，即是同

19、源的，可以简单地采用字节交错间插复用方式构成更大的单元。而VC-n是由上游节点时钟控制的，与本节点的TU-n和AU-n不属同源信号，总有差异。因此，VC-n装进TU-n或AU-n时必须有一个指针调整过程，即用微调VC-n各字节在单元中的位置以补偿两时钟间的差异，并加入指示VC-n的领头字节在单元中位置编号的指针，以利收端去复用时，还原出VC-n。这一步骤称之为定位校准是十分贴切的。复用 字节交错间插复用方式把若干个TU-n复用成TUG-n，多个AU-n复用成AUG-n，或N 个 STM-1复用成STM-N的同步复用是一种简单的时隙交错排列过程。 二、SDH网络设备 SDH传输网是由一些SDH网

20、络单元和网络节点接口，通过光纤线路或微波端机等连接而成，进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。各主要单元设备的功能如下： 2.1 SDH2.1 SDH的基本网络单元的基本网络单元 SDH的基本网络单元主要有：终端复用器（的基本网络单元主要有：终端复用器（TM）、分插）、分插复用器（复用器（ADM）、再生中继器（）、再生中继器（REG）和同步数字交叉连）和同步数字交叉连接器（接器（SDXC）。）。TMSTM-N（光）2Mbit/s34/45Mbit/s140/155Mbit/s155/622Mbit/s电电电光图 2-6-6终端复用器（TM）STMSTM-N（光）图2-6-7 线路终端复用器（

21、STM）NSTM-1终端复用器（TM） TM是SDH基本网络单元中最重要的网络单元之一。它的主要功能是将若干个PDH低速率支路信号复用成为STM-1帧结构电（或光）信号，或将STM-n信号复用成为STM-N（nN）信号输出。如63个2Mbit/s信号复用成为一个STM-1信号输出，又如463个2Mbit/s 或4个STM-1信号复用成为STM-4信号输出。并完成解复用的过程，解复用过程与复用过程相反。分插复用器（ADM）ADM是SDH中最具特色、应用最广泛的基本网络单元。ADM将同步复用和数字交叉连接功能于一体，能够灵活地分插任意群路、支路和系统各时隙的信号，使得网络设计有很大的灵活性。ADM

22、利用其内部时隙交换实现带宽管理，允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互连，且能在无需解复用和完全终接的情况下接入多种STM-n和PDH支路信号。更重要的是在SDH保护环网结构中，ADM是系统中必不可少的网元接点，利用它的时隙保护功能，可以使得电路的安全可靠性大为提高，在1200km的SDH保护环中，任意一个数字段由于光缆或中继系统原因，电路损伤业务时间不会大于50ms。再生中继器（REG）再生中继器的功能是将经过光纤长距离传输后，受到较大衰减和色散畸变的光脉冲信号，转换成电信号后，进行放大、整形、再定时、再生成为规范的电脉冲信号，经过调制光源变换成光脉冲信号，送入光纤继续传输，以延长通信距

23、离。这种设备通常安装在相距较远的（一般90km以上）两上下业务站中间不需要上下业务的机房内。同步数字交叉连接设备（SDXC） SDXC是指SDH设备或网络中的数字交叉连接设备，其主要功能是实现SDH设备内支路间、群路间、支路与群路间、群路与群路间的交叉连接，还兼有复用、解复用、配线、光电互转、保护恢复、监控和电路资源管理等多种功能。实际的SDH保护环网系统中，常常把数字交叉连接的功能内置在ADM中，或者说ADM设备具有交叉连接功能，其核心部分是具有强大交叉能力的交叉矩阵。除此之外，SDXC设备与其附属的接口设备也可以单独组网，将各条没有构成SDH保护环的链状电路接入SDXC网，建成一个SDXC独立保护网，利用SDXC的强大交叉能力和路由恢复功能，根据接入业务的级别，利用接入的一部分冗余电交叉连接矩阵图2-6-9 同步数字交叉连接设备（SDXC）MUXMUXMUXMUXSTM-N1111MUX复用器路，经过SDXC网络的自动运算，找出最合适最经济的路由，使得接入的重要业务，能够得到如SDH保护环网中电路一样的保护。 2.2 基本网络单元的连接几种基本网络单元在SDH链状网络中的使用连接方法如图2-6-10所示。图中示意标出了实际系统中的再生段、复用段