[第02章][SDH同步数字体系]

1、1第第2 2章章 SDHSDH同步数字体系同步数字体系2光纤通信光纤通信 光纤通信是以激光为光源，以光导纤维为传输介质进行的通信。具有传输容量大、抗电磁干扰能力强等突出优点，是构成未来信息高速公路骨干网的主要通信方式。 光纤通信最主要的优点是：1. 容量大； 2. 衰减小，中继距离长且误码率低； 3. 体积小，重量轻，有利于施工和运输；4. 抗干扰性能好，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好；5. 成本低，并且节约了有色金属。3光纤通信光纤通信 时分复用（TDM）是光纤通信普遍采用的复用方式。光的时分复用与电的时分复用原理相似，将一帧时间 T 划分为n个时隙，每一时隙为T/n。其中第1、2、n路的时

2、隙依次排列，如下图所示。 123n1nTT / n图1 光时分复用（OTDM）原理 4PDH与与SDH在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。 在数字传输系统中有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy)，简称PDH；另一种叫“同步数字系列”(Synchronous Digital Hierarchy)，简称SDH。5准同步数字体系（准同步数字体系（PDH） PDH是在数字通信网的每个节点上分别设置高精度的时

3、钟，这些时钟的信号具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。 在PDH系统中，目前世界上有两种制式：一种是以1.544 Mb/s为基群的T系列，它将24个用户复用到一条物理TDM电路上；另一种是以2.048 Mb/s为基群的E系列，它将30个用户复用到一条物理TDM电路上。其体系构成见图2所示。 664kb / s(1CH)2.048Mb / s(30H)48.448Mb / s(120CH)34.368Mb / s(480CH)139.264Mb /

4、s(1920CH)564.992Mb / s(7680CH)2.4Gb / s(30720CH)44441次群2次群3次群4次群5次群6次群1.544Mb / s(24CH)6.132Mb / s(96CH)6.132Mb / s(96CH)44.736Mb / s(672CH)135Mb / s(2016CH)405Mb / s(6043CH)1.8Gb / s(24192CH)1.6Gb / s(23040CH)32.064Mb / s(480CH)97.728Mb / s(1440CH)397.2Mb / s(5760CH)中国欧洲北美日本0次群CEPT / ETSI北美ANSI日本44

5、73534444图图2 PDH体系构成体系构成7图图3 3 PDH中分插支路信号的过程中分插支路信号的过程140/34Mbit/s34/140Mbit/s光光/电电光信号光信号解解复复用用解解复复用用解解复复用用复复用用复复用用复复用用电电/光光34/8Mbit/s8/34Mbit/s8/2Mbit/s2/8Mbit/s2Mbit/s光信号光信号PDH是逐级复接的8光同步数字传送体系光同步数字传送体系(SDH) PDH系列适用于点到点的通信，随着数字通信的迅速发展，大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。 SDH是

6、在光纤通信网中传输数字信号时，所采用的一种新的传输制式，它也具有两个系列：以1.544 Mb/s为基群的T系列，和以2.048 Mb/s为基群的E系列，其体系构成与PDH系统相同。 最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络(SONET)。最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。1988年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)接受了SONET的概念，重新命名为“同步数字系列(SDH)” 。9SDH的优点的优点 SDH是针对目前广泛采用的准同步数字传送体系（PDH）的许多缺点而提出的，在许多方面比准同步数字系统有很大改进： 1. 采用

7、字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单，图3.4是SDH中分插支路信号的过程。ADM155Mbit/s光接口光接口155Mbit/s光接口光接口2Mbit/s 电信号电信号图图4 SDH中分插支路信号中分插支路信号程程10专用的专用的PDH光信号光信号厂商厂商A厂商厂商B厂商厂商B标准电接口互通标准电接口互通2Mbit/s或或34Mbit/sPDHSDH厂商厂商B厂商厂商A标准光接口互通标准光接口互通统一的统一的SDH-N光信号光信号SDH的优点的优点2. PDH网络接口的电接口是标准的，但是光接口没有标准化；SDH的网络接口对光接口也制订了标准，使得不同厂家的设备在光纤上能够互通。1

8、1SDH的优点的优点3. 在SDH的帧结构中留有足够多的管理比特， 因而SDH较PDH有大得多的网络管理功能。 4. 提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，自动通过自愈网恢复正常通信。12SDH的信息结构等级及速率的信息结构等级及速率 等等 级级STM-1STM-4STM-16STM-64 速率（速率（Mb/s） 155.520 622.080 2488.320 9953.28063 252 1008 4032 含含2M数量数量SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM，包括STM-1、STM-4、STM-16和STM

9、-64四种，并具有矩形帧结构。13虚容器容器支路单元管理单元支路单元组管理单元组同步传送模块STM-N N 1140Mb/s45Mb/s34Mb/s6.3Mb/s2Mb/s1.5Mb/s3C-11C-12C-2C-3C-4VC-11VC-2VC-3VC-3VC-4TU-11TU-12TU-2TU-3TUG-2TUG-3AUGAU-3AU-4VC-12341SDH信号复用映射结构信号复用映射结构映射映射定位校准定位校准复用复用14虚容器STM-N N 1140Mb/s34Mb/s2Mb/sC-12C-3C-4VC-3VC-4TU-12TU-3TUG-2TUG-3AUGAU-4VC-123容器支路

10、单元管理单元支路单元组管理单元组同步传送模块我国采用的复用映射结构我国采用的复用映射结构映射映射定位校准定位校准复用复用152Mbit/s信号映射复用过程信号映射复用过程STM-NSTM-N N N 1 1C-12C-12VC-12VC-12VC-4VC-4TUG-2TUG-2AUG-4AUG-4AU-4AU-4TU-12TU-122 2Mb/sMb/s码速调整码速调整LD POHLD POHTU PTRTU PTRAU PTRAU PTR复用复用7 7复用复用HD POHHD POH复用复用N N复用复用TUG-3TUG-316复用映射结构复用映射结构 容器是一种信息结构，主要完成适配功能（

11、速率调整），让那些最常使用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器。ITU-T规定了5种标准容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4。我国仅用到了C-12、C-3和C-4。 由标准容器出来的数字流加上通道开销后就构成了虚容器（VC），这是SDH中最重要的一种信息结构，主要支持通道层连接。 支路单元（TU）是一种为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC和支路指针（TU PTR）组成。17 管理单元（AU）由高阶VC和管理指针（AU PTR）组成，AU为高阶通道层与复用段层提供适配功能。 管理指针AU PTR用来指明浮动的高阶VC在STM-N帧内的起始位置。 一个

12、或多个AU组成管理单元组（AUG），单个AU-4可组成一个管理单元组AUG。AU-PTRVC - 49 9行行261261列列9 9列列复用映射结构复用映射结构18TS0TS1TS2TS15 TS16 TS17 TS18TS312048kbit/s帧结构帧结构C-12基帧结构基帧结构V5K4K4N2N2J2VC-12帧结构帧结构V1V2V3V49 9TU-12帧结构帧结构C-12复帧结构复帧结构2Mbit/s信号复用进信号复用进STM-N信号信号32R1R32R1R32R1R32R1R19 3个个TU-12通过字节间插复用成通过字节间插复用成1个个TUG-2的信息结构的信息结构TUG-2信息结

13、构信息结构9 912122b12313123cacbaTU-12 aTU-12 bTU-12 c4442Mbit/s信号复用进信号复用进STM-N信号信号20 7个个TUG-2通过字节间插复用成通过字节间插复用成1个个TUG-3的信息结构的信息结构TUG-3信息结构信息结构9 984848686TUG-2（1）TUG-2（2）TUG-2（7）1234567123456712345671234567塞入字节塞入字节1212312312331212312312331212312312332Mbit/s信号复用进信号复用进STM-N信号信号21 3个个TUG-3通过字节间插复用成通过字节间插复用成1

14、个个VC-4的信息结构的信息结构9 9VC-4信息结构信息结构258258RR261261POHAU-PTR9 9RSOH9 9MSOH 在在VC-4前附加一个管理单元指针构成前附加一个管理单元指针构成AU-4的信息结构的信息结构 加入再生段开销、复用段开销合成加入再生段开销、复用段开销合成STM-1的信息结构的信息结构AU-4信息结构信息结构STM-1信息结构信息结构2Mbit/s信号复用进信号复用进STM-N信号信号22SOH：段开销AU PTR：管理单元指针POH：通道开销信息净负荷 再生段开销（RSOH）复用段开销（MSOH）管理单元指针SDH的帧结构的帧结构13459传输方向传输方向

15、9N261N270N列列T=125s9行行 270 N列列23SDH的帧结构的帧结构 信息净负荷（Payload）：信息净负荷就是网络节点接口码流中可用于电信业务的部分， 也就是存放各种信息业务容量的地方。 段开销（SOH）：指STM帧结构中为了保证信息正常传送所必需的附加字节， 主要是一些维护管理字节。 管理单元指针：是一种指示符， 主要用来指示净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收端正确地分解。 24问题问题一个STM-1中包含多少话路？63301890 个25STM-1段开销字节安排段开销字节安排帧定位字节A1和A2：用于识别帧的起始位置。 1 2 3 4 5 6 7 8

16、 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E226STM-1段开销字节安排段开销字节安排再生段踪迹字节J0：该字节重复发送“段接入点识别符”，以便让接收机确认它与预定的发送端是否处于持续的连接状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E227STM-1段开销字节安排段开销字节安排误码监视字节B1、B2：用于误码监视。 1 2 3 4

17、 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E228以以B1为例：为例：BIP-8计算方法计算方法011101110010100001110111110110017 6 5 4 3 2 1 0111100011232430BIP-8:29在发送端在发送端A将要发送的首帧所有字节进行将要发送的首帧所有字节进行BIP-8校验计算，其校验计算，其结果形成结果形成B1，将，将B1放入第二帧放入第二帧B1字节处。在接收端字节处。在接收端B将接收将接收到的首帧同样进行到的首帧同样

18、进行BIP-8校验计算，并将结果与第二帧的校验计算，并将结果与第二帧的B1字节进行比较，以此来检出误码。字节进行比较，以此来检出误码。首帧首帧AB首帧首帧发送端发送端第二帧第二帧第第n帧帧第第n帧帧第二帧第二帧接收端接收端误码检测原理误码检测原理30STM-1段开销字节安排段开销字节安排公务字节E1和E2：用来提供公务联络语声通路。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E231STM-1段开销字节安排段开销字节安排使用者通路F1：为特定维护目的而

19、提供临时数据/语声通路。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E232STM-1段开销字节安排段开销字节安排数据通信通路（DCC）：用来构成SDH管理网的传送链路。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E233STM-1段开销字节安排段开销字节安排自动保护倒换（APS）通路K1和K2：用于故障时的自

20、动保护倒换。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E234A站B站下行工作光纤下行保护光纤上行保护光纤上行工作光纤 STEP1：B站检测出工作通路故障后，利用上行保护光纤发出站检测出工作通路故障后，利用上行保护光纤发出K1字节字节请求倒换。请求倒换。 STEP2：A站收到站收到K1字节后，完成下行工作光纤到保护光纤的桥接，字节后，完成下行工作光纤到保护光纤的桥接，并利用下行保护光纤送出并利用下行保护光纤送出K1、K2字节，其中字节，其中K1字节作

21、为倒换要求，字节作为倒换要求，K2字节作为倒换证实。字节作为倒换证实。 STEP3：B站收到站收到K2字节后，进行下行工作光纤到下行保护光纤的桥字节后，进行下行工作光纤到下行保护光纤的桥接，同时根据接，同时根据K1字节的要求进行上行工作光纤和保护光纤的桥接。之字节的要求进行上行工作光纤和保护光纤的桥接。之后，利用上行保护光纤送出后，利用上行保护光纤送出K2字节作为倒换证实。字节作为倒换证实。 STEP4：A站收到站收到K2字节后，完成上行工作光纤和保护光纤的桥接。字节后，完成上行工作光纤和保护光纤的桥接。APS完成。完成。自动保护倒换（自动保护倒换（APS）与）与K1、K2字节字节35STM-

22、1段开销字节安排段开销字节安排 S1字节表示时钟的质量等级，用于时钟自动倒换。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E236STM-1段开销字节安排段开销字节安排复用段远端误码指示（MS-REI）字节M1：该字节用来传送由B2所检出的复用段远端的误码指示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E23

23、7STM-1段开销字节安排段开销字节安排与传输媒质有关的特定字节 1 2 3 4 5 6 7 8 9123456789A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E238自愈保护自愈保护 什么是自愈？ 当网络发生故障时，无需人工干预，即可在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。 业务中断时间的两个重要门限值： 50ms：中断时间小于50ms，可以满足绝大多数业务质量要求；可认为其对多数电路交换网的话带业务和中低速数据业务是透明的。 2s：中断时间小于2s，可保证中继传

24、输和信令网的稳定性，电话、数据、图象等多数用户可忍受，是网络恢复的目标值。39自愈保护的基本原理自愈保护的基本原理 所谓自愈保护，就是为受保护业务建立一条保护路由，当所谓自愈保护，就是为受保护业务建立一条保护路由，当工作路由出现故障时，自动切换到保护路由，重新建立业工作路由出现故障时，自动切换到保护路由，重新建立业务连接关系，保证业务的接续性，起到自愈保护的作用务连接关系，保证业务的接续性，起到自愈保护的作用。40 复用段复用段1 11 1保护保护 复用段复用段1 1：1 1保护保护 二纤单向通道保护环二纤单向通道保护环 二纤单向复用段保护环二纤单向复用段保护环 二纤双向复用段保护环二纤双向复

25、用段保护环 四纤双向复用段保护环四纤双向复用段保护环链形网时提供链形网时提供环形网时提供环形网时提供41链形网复用段链形网复用段1+1保护保护复用段复用段1+11+1保护方式保护方式, ,业务信号发送时同时跨接在业务信号发送时同时跨接在工作通路和保护通路。工作通路和保护通路。OLOLOLOLTRTRCSCSOLOLOLOLTRTRCSCS42OLOL主业务主业务CSCSOLOLCSCS额额外外业业务务额额外外业业务务主业务主业务链形网链形网复用段复用段1：1保护保护 复用段复用段1:11:1保护方式，网络正常时业务信号跨接在工作通保护方式，网络正常时业务信号跨接在工作通路上，可以在保护通路上开

26、通低优先级的额外业务，当工路上，可以在保护通路上开通低优先级的额外业务，当工作通路发生故障时，保护通路将丢掉额外业务，根据作通路发生故障时，保护通路将丢掉额外业务，根据APSAPS协议，完成业务信号的保护。协议，完成业务信号的保护。43环形网的自愈保护环形网的自愈保护重点介绍通道通道1+1保护保护和二纤双向复用段保护二纤双向复用段保护。ABCD44S SP P并发并发优收优收 通道通道1+1保护保护 通道1+1保护是以通道为基础的，倒换与否按分出的每一通道信号质量的优劣而定，倒换时间不超过10ms 。 通道1+1保护使用并发优收原则。插入时，通道业务信号同时馈入工作通路和保护通路；接收时，同时

27、收到工作通路和保护通路两个通道信号，按其信号的优劣来选择一路作为接收信号。45二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环 二纤双向复用段保护环是目前二纤双向复用段保护环是目前SDH应用最广泛的一种保护应用最广泛的一种保护方式。方式。 它由二根光纤组成：它由二根光纤组成：S1 / P2光纤与光纤与S2 / P1光纤，每根光纤光纤，每根光纤传输容量的一半为工作通路（传输容量的一半为工作通路（S）；一半为保护通路（）；一半为保护通路（P），），且为另一根光纤的工作通路提供反方向保护，如且为另一根光纤的工作通路提供反方向保护，如S1/P2光光纤的工作通路为纤的工作通路为S1，保护通路为，保护通路为P2，

28、P2为第二根光纤的工为第二根光纤的工作通路作通路S2提供反方向保护。提供反方向保护。46正常时：正常时：利用利用S1与与S2工作通路传送业务工作通路传送业务业务信号业务信号AC在发端在发端A馈入馈入SI/P2光纤的工作通路光纤的工作通路S1 ，沿顺时针沿顺时针方向到达方向到达C站：站：ABC。 同理，同理，业务信号业务信号CA在发端在发端C馈入馈入S2/P1光纤的工作通路光纤的工作通路S2，沿逆沿逆时针方向到达时针方向到达A站：站：CBA。P1与与P2通路可传送额外业务。通路可传送额外业务。AC发发CA收收AC收收CA发发ACBDS1/P2S2/P1二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环47

29、故障时：故障时：如如B、C间光缆被切断间光缆被切断，在在B、C点执行倒换。点执行倒换。B节点：节点：把把AC业务从业务从S1通路交通路交叉到叉到P1通路，并使其沿逆时针通路，并使其沿逆时针方向传输：方向传输：ABADC。C节点：节点：把把CA业务从业务从S2通路交通路交叉到叉到P2通路，并使其沿顺时针通路，并使其沿顺时针方向传输：方向传输：CDABA。AC发发CA收收AC收收CA发发ACBDS1/P2S2/P1S1/P2倒换倒换二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环4849300mm（深）深）x 600mm（宽）宽）x 2600mm（高）高）300mm（深）深）x 600mm（宽）宽）x 2

30、200mm（高）高）300mm（深）深）x 600mm（宽）宽）x 2000mm（高）高）正面便可完成全部的工程布线工作正面便可完成全部的工程布线工作 50 话机托架 风扇插箱 防尘网子架插板区 接口区电源分配箱 告警灯 前门告警门板设备总体设备总体结构结构 51子架尺寸子架尺寸( (单位：单位：mm) )：深深宽宽长长269.5 450 933.5单板尺寸单板尺寸(单位：单位：mm)：宽宽长长面板（宽）面板（宽）320 210 50接口区走线区走线区走线区风扇插箱52N NC CP P走走 线线 区区走走 线线 区区2.5GGE622M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622

31、M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622M155M45M34M2M100M10M2.5GGE622M155M45M34M2M100M10MCSCSSCSCOW53主要单板：背板主要单板：背板 背板MB：MB板固定在子架中，是连接各个单板的载体，也是设备同外部信号的连接界面。 背板分为上下两个部分，上部为接口区，集中了设备对外的非业务接口，下部则通过

32、插座连接各单板。 在背板上分布有业务总线、开销总线、时钟总线、板在位线等，通过背板的接口和插座将各个单板、设备和外部信号联系起来。54主要单板：主要单板：NCP板板 网元控制处理板网元控制处理板NCP的功能：的功能： 网元管理功能：网元管理功能：完成网元的初始配置，接收网管命令加以分析，通过通信口对各个单板发布指令，执行相应操作，同时将各个单板的上报消息转发网管；NCP还控制设备的告警输出和监测外部告警输入，并可以强制各个单板复位。 ECC协议处理功能：协议处理功能：通过与光板之间的通信总线将从各个光口解出的ECC信息取出，并加以分析，通过其他光口转发或交网管处理。5556主要单板：主要单板：

33、CS板板交叉板CS：是整个系统功能的核心，是群路和支路净负荷的汇集地，完成业务的交叉和开销的交叉，以及实现保护倒换功能。57主要单板：主要单板：SC板板时钟板SC：提供系统时钟，实现网同步功能。58主要单板：主要单板：OW板板公务板OW：处理STM-N信号中的公务字节，实现公务电话等功能。59主要单板：光接口板主要单板：光接口板光接口板：实现VC-4到STM-N之间的开销处理和净负荷传递，完成AU-4指针处理，主要负责光信号的提取和发送。目前SDH网元的光接口板提供155M、622M、2.5G、10G速率的光连接。60光口收发指示灯 光口收 光口发 复位键 激光告警标识单板运行状态指示灯光接口板光接口板61主要单板：电支路板主要单板：电支路板电支路板：实现电信号的接入，目前我国主要使用2M、34M、45M、140M速率的电支路板。62指 示 灯复 位 键支 路 号2M接 口 收2M接 口 发32 2芯