情景2-认识SDH设备3

通信工程系通信技术教研室光纤通信课程学习情境

光纤连接及性能测量

情境1SDH设备认识

光传输系统组网

光的发射与接收测量

SDH自愈环组建

光网络设备安装与维护

情境2情境3情境4情境5情境61.1SDH的产生1.2SDH的速率等级及帧结构1.3SDH段开销1.4映射和复用1.5指针技术1.6ATM、IP映射入STM-N小结1.1SDH的产生

高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。 传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接影响着通信网的发展。 为了扩大传输容量、提高传输效率，在数字通信中，常常将若干个低次群低速数字信号以数字复用的方式合成为一路高速数字信号。 数字复用必须按照一定的标准进行。

国际电信联盟电信标准部门（ITU-T）的前身，原国际电报电话咨询委员会（CCITT）规定了两种基本复用标准，即准同步数字系列（PDH）同步数字系列（SDH）。

1.1.1PDH的帧结构和主要缺陷

PDH技术将每路模拟话音信号进行抽样、量化、编码，变为一路64

kbit/s的数字信号，为了提高线路利用率和传输容量，采用时分复用技术，将多路64

kbit/s数字信号以字节为单位进行间插复接。

在欧洲，将30个独立的64

kbit/s话音信道与两个信息控制信道一起形成一个32个时隙的信号结构，其传输速率为2.048

Mbit/s；在北美和日本，则将24个64

kbit/s信道的信号间插复用在一起，形成一个1.544

Mbit/s的信息流。

为进一步提高传输容量，可将若干个2.048

Mbit/s（或1.544

Mbit/s）的信息流复接成更高速率的信息流。

例如，欧洲将4个2.048

Mbit/s信息流复接为一路8.448

Mbit/s的信息流；4个8.448

Mbit/s信息流复接为一路34.368

Mbit/s的信息流；4个34.368

Mbit/s信息流复接为一路139.264

Mbit/s的信息流。

在PDH中，各速率等级虽规定了标称速率，但支路信号可来自不同的设备，这些设备有各自独立的时钟源，因而来自不同设备的同一速率等级的支路信号其速率并不一定严格相等。 为了能将各支路信号复接成更高速率的信号，对于各速率等级除规定标称速率外，还规定其允许的偏差范围，即容差。这种有相同的标称速率，但又允许有一定的偏差的信号称为准同步信号。 它们复接时只能靠插入调整比特，采用异步复接。

我国的PDH技术采用欧洲制式，欧洲制式中各次群的速率、偏差、帧周期、电路数如表1-1所示。（1）国际上现有的PDH技术存在三大地区标准，如图1-1所示，这种局面造成了国际互通的困难。（2）没有世界性标准的光接口规范。致使不同厂家的设备，甚至同一厂家不同型号的设备光接口各不相同，不能互连，即横向不兼容。图1-1ITU-T建议的三大PDH系列（3）上/下支路困难。

PDH各速率等级帧长不同，低次群帧的起始点在高次群帧中没有固定位置，也无规律可循。 这种情况导致上/下支路必须采用背靠背设备，逐级分接出要下的支路，将不下的支路再逐级复接上去，如图1-2所示。（4）只能采用异步复接方式，即复接时需调整各支路速率同步后才能复接。（5）网络管理能力不强。 由于安排的开销比特很少，不能提供足够的运行、管理和维护（OAM）能力。 网络的OAM主要靠人工的数字交叉连接和停业务检测，不能适应不断演变的电信网的要求。

1.1.2SDH的产生及特点（1）灵活的分插功能。（2）强大的网络管理能力。（3）强大的自愈能力。（4）SDH有标准的光接口规范，不同厂家的设备可以在光路上互连，真正实现横向兼容。（5）SDH具有兼容性。1.2SDH的速率等级及帧结构

1.2.1SDH的定义及设备基本类型

同步数字系列（SDH）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。

SDH实际上是网络节点接口的一个统一规范，这个规范中首先统一的就是接口速率等级和帧结构安排。 另外，SDH还统一了设备类型和设备功能，使网络构成更加规范。

SDH设备（网元）类型有4种。（1）终端复用器（TM）（2）分插复用器（ADM）

（3）再生中继器（REG）（4）数字交叉连接器（DXC）图1-3TM网元示意图

（1）终端复用器（TM）将各种低速信号复用映射入线路信号STM-N或作反作用处理。图1-4DXC网元示意图（2）分插复用器（ADM）直接在STM-N中分出或插入低速信号。图1-5REG网元示意图

（3）再生中继器（REG）实现对STM-N信号的放大、再生，以便延长通信距离。图1-6DXC网元示意图（4）数字交叉连接器（DXC）实现不同端口、不同速率信号的交叉连接。1.2.2SDH速率等级

SDH按一定的规律组成块状帧结构，称为同步传送模块（STM），它以与网络同步的速率串行传输。

SDH中最基本的，也是最重要的模块信号是STM-1，其速率为155.520

Mbit/s，更高等级的模块STM-N是N个基本模块信号STM-1按同步复用，经字节间插后形成的，其速率是STM-1的N倍，N取正整数1、4、16、64。例如：STM-1→STM-4，采用字节间插同步复用方式。4×

STM-1→STM-4。SDH的特点B1B2B3C1C2C3A1A2A3C2A2D2B1C1D1B2A3A1D1D2D3D3B3C3复用方式——同步复用和灵活的映射结构低阶SDH→高阶SDH。信号ESDH的特点PDH→SDH——通过指针定位预见低速信号在帧中位置，使收端可直接下低速信号。打包封装信息包信息包信息包STM-1装箱定位PDHSDH工作方式信息包信息包PDH/ATM/IP信号PDH/ATM/IP信号打包拆包复用解复用SDH网络STM-NSTM-N1.2.3SDH帧结构

STM-N帧结构由9行、270N列（byte）组成，每字节8

bit，每字节速率为64

kbit/s。 一帧的周期为125s，帧频为8

kHz（每秒8

000帧）。

STM-1（N=1）是SDH最基本的结构。

每帧周期为125s，含19

440（92708）

bit，传输速率为19

4408

000=155

520

kbit/s。 因为STM-N是由N个STM-1经字节间插同步复接而成的，故其速率为STM-1的N倍。

SDH帧由净负荷、管理单元指针（AU-PTR）、段开销（SOH）3部分组成，如图1-7所示。图1-7STM-N帧结构信息净负荷区&段开销RSOHAUpointerMSOH270STM-N净负荷区(含POH)243019RSOHMSOHAU-PTRPOH打包POH低速信号低速信号装箱定位装箱定位信息包信息包打包 对于STM-1信号，段开销包括位于帧中1～3行1～9列的RSOH和5～9行1～9列的MSOH。STM-1段开销的安排如图1-9所示。

RSOH和MSOH的区别在于监控范围的不同，RSOH对整个STM-N进行监控，MSOH对STM-N中的每一个STM-1进行监控。开销开销段开销SOH

通道开销POH再生段开销RSOH复用段开销MSOH高阶通道开销HPOH低阶通道开销LPOHRSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。图1-8SDH开销功能的组织结构Eg:2.5G的系统，RSOH监控的是整个STM-16信号的传输状态；MSOH监控的是STM-16中每个STM-1的传输状态；POH监控的是每个STM-1中每个打了包的低速支路信号（2M）的传输状况。AU-PTR发端：收端：AU-PTR定位车厢中第一个信息包根据收到的AU-PTR值找到此信息包，通过字节间插的规律性，进而定位到其他信息包TU-PTR一级定位2M34MAU-PTR二级定位SDH复用结构和复用步骤低阶SDH→高阶SDH：字节间插同步复用方式PDH信号→STM-N：同步复用和灵活的映射将PDH信号和各种新业务装入SDH信号空间，并构成SDH帧的过程称为映射和复用过程。140M→STM-N34M→STM-N2M→STM-N复用是依复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图有多种，但通常一个国家或地区仅使用一种。图1-10ITU-TG.709建议的SDH复用映射结构中国的SDH基本复用映射结构STM-NAUG-1AU-4VC-4TU-3VC-3C-3C-4TUG-2TU-12VC-12C-12TUG-3×N139264kbit/s34268kbit/s44736kbit/s2048kbit/s指针处理映射定位复用AUG-N×1×3×7×3×1

1.4.2SDH映射复用单元

SDH的基本复用单元包括标准容器（C）虚容器（VC）支路单元（TU）支路单元组（TUG）管理单元（AU）管理单元组（AUG）。图1-11我国规定的SDH复用映射结构（1）标准容器 容器是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构。 主要完成适配功能，即完成输入信号和输出信号间的码型、码速变换。 原CCITT规定了5种标准容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，其标准输入速率分别为1.544、2.048、6.312、34.368、139.264

Mbit/s。 我国常用的有C-12、C-3、C-4容器。 已装载的容器又可视为虚容器的信息净负荷。（2）虚容器 虚容器（VC）用于支持SDH通道层连接的信息结构。 它由容器输出的信息净负荷加上通道开销（POH）组成，即：

VC=C+POH VC是SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元，VC在SDH传输网中传输的路径称为通道。 由于我国取消了AU-3通道，所以VC-12、VC-3都是低阶通道。（3）支路单元和支路单元组 支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构，即负责将低阶虚容器经支路单元组装进高阶虚容器。 它由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-n-PTR）组成。即：

TU=低阶VC+TU-PTR支路单元指针TU-n-PTR用来指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。（4）管理单元和管理单元组 管理单元是提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构（即负责将高阶虚容器经管理单元组装进STM-N帧）。它由高阶VC和相应的管理单元指针（AU-PTR）组成。即：

AU=高阶VC+AU-PTR

管理单元指针AU-n-PTR指示高阶VC-n净负荷起点在AU帧内的位置。 管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组成。 根据上述复用单元分析，任何信号进入SDH组成STM-N帧需经过3个步骤：映射、定位和复用。（1）映射： 是将各种速率的G.703支路信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，然后再装入虚容器的过程。 如图1-10中将2.048

Mbit/s信号装进VC-12，将34.368

Mbit/s信号装进VC-3，将139.264

Mbit/s信号装进VC-4等的过程。中国的SDH基本复用映射结构STM-NAUG-1AU-4VC-4TU-3VC-3C-3C-4TUG-2TU-12VC-12C-12TUG-3×N139264kbit/s34268kbit/s44736kbit/s2048kbit/s映射AUG-N×1×3×7×3×1（2）定位： 是一种以附加于VC上的支路单元指针指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中位置（或管理单元指针指示和确定高阶VC帧的起点在AU净负荷中的位置）的过程。中国的SDH基本复用映射结构STM-NAUG-1AU-4VC-4TU-3VC-3C-3C-4TUG-2TU-12VC-12C-12TUG-3×N139264kbit/s34268kbit/s44736kbit/s2048kbit/s定位AUG-N×1×3×7×3×1 如图1-10中用附加于VC-12上的TU-12-PTR指示和确定VC-12的起点在TU-12净负荷中位置的过程，用附加于VC-3上的TU-3-PTR指示和确定VC-3的起点在TU-3净负荷中位置的过程，用附加于VC-4上的AU-4-PTR指示和确定VC-4的起点在AU-4净负荷中位置的过程等。（3）复用： 是一种把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。 如图1-10中将TU-12经TUG-2再经TUG-3装进VC-4的过程，将TU-3经TUG-3装进VC-4的过程，将AU-4装进STM-N帧的过程等。中国的SDH基本复用映射结构STM-NAUG-1AU-4VC-4TU-3VC-3C-3C-4TUG-2TU-12VC-12C-12TUG-3×N139264kbit/s34268kbit/s44736kbit/s2048kbit/s复用AUG-N×1×3×7×3×1

1.4.3常用PDH支路信号映射复用进STM-1的方法

SDH的映射复用过程相当于将货物放上列车的过程，只不过此处的“货物”为要传递的信息，“列车”为SDH的传输模块，如图所示。140M复用步骤AU-PTR指针定位加入段开销2701019RSOHMSOHAU-PTR净负荷127091C-4VC-4POH加入POH监控/打包速率适配/打包125us140M12601191125us2619AU-434M复用步骤C-3VC-3POHTUG-3H1H2H3RVC-4POHRRH1H2H3TU-3速率适配/打包加入POH监控/打包一级指针定位补齐缺口字节间插111111111134M99848686999261125us125us851×32M复用步骤速率适配加入POH监控一级指针定位字节间插字节间插

TU-12

TUG-2

TUG-3RR

VC-12

C-122M125us基帧POH1414141121861×79×3191919 支路信号适配进容器（C）相当于将货物放入小纸箱，固定塞入比特（Rbit）相当于小纸箱内的填充物，容器（C）加上通道开销（POH）形成虚容器（VC）相当于给小纸箱贴上标签的过程（上述为映射过程）。 低阶VC（相当于贴好了标签的小纸箱）加上支路单元指针TU-PTR（相当于给众多小纸箱编号，以便确定纸箱位置）形成支路单元（TU）（上述为定位过程）。 多个支路单元复用成支路单元组（TUG）（上述为复用过程）相当于多个贴好了标签编好了号的纸箱放在一起装入大集装箱，然后加上POH（相当于给大集装箱贴标签）形成高阶VC（上述为映射过程）。 高阶VC加上管理单元指针AU-PTR构成管理单元AU-4相当于给大集装箱编号（上述为定位过程）。 一个AU-4装入AUG-4最终加上段开销（相当于列车上配套的服务、管理）形成STM-1（相当于列车）。1.由于经济的发展，某地通信业务大大增加，需要对已有的SDH传输系统进行扩容升级。经过业务预测，对于语音电路需开通200个2Mbit/s，用于帧中继的电路容量