第7章光同步数字传输网

2023/1/311第七章光同步数字传输网7.1传送网技术基础7.2同步数字传送网技术SDHPDH的缺陷

SDH的基本概念与特征

SDH的速率

SDH帧结构

SDH的复用原理

SDH的传输设备

SDH的拓扑结构2023/1/3127.1传送网技术基础传送网包括：传输媒体、传输系统和传输节点设备传输媒体提供传递信号的通道，包括：有线：电缆、光纤无线：微波、通信卫星传输系统传输系统主要包括发送、接收设备实现将基带信号转换成线路码，信号的复/分解常用的复用有：FDM、TDM和CDM传输节点设备，包括:

配线架电分插复用器（ADM)、电交叉连接设备(DXC)

光分插复用器（OADM)、光交叉连接设备(OXC)2023/1/3137.2同步数字传送网技术SDHSDH：SynchronousDigitalHierarchy一种当今世界电信网普遍采用的传送网技术由于PDH的缺陷，促使了SDH的产生与发展2023/1/314PDH的缺陷标准不统一，彼此互不兼容，不能互通北美标准： 1.5Mbit/s~6.3Mbit/s~45Mbit/s~N*45Mbit/s

日本标准： 1.5Mbit/s~6.3Mbit/s~32Mbit/s~100Mbit/s~400Mbit/s

欧洲标准： 2Mbit/s~8Mbit/s~34Mbit/s~140Mbit/s没有世界性的标准光接口规范互通必须转换成标准G.703接口，无法在光路上直接通信2023/1/315PDH的缺陷同步复杂，上下电路困难低速信号(一次群)采用同步复用，高速信号（高次群）采用异步复用（插入比特）此方式造成上下电路必须一步一步复用或解复用，硬件设备多，费用高OAM(OperationAdministrationMaintenance)比特缺乏，主要依靠人工完成难以支持新一代网络点对点通信，不灵活使数字通道设备利用率低无法提供最佳路由选择2023/1/316SDH的基本概念SDH是一套可以进行同步信息传输、复用分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级体系SDH网由复用器、数字交叉连接设备等组成。SDH主要功能是对PDH信号（2Mbps，34Mbps，140Mbps）进行同步数字传输、复用、交叉连接和交换2023/1/317SDH的信息结构等级与速率信息结构等级也称之为同步传送模块STM-N(N＝1，4，16，64……）不同的结构等级对应不同的速率STM-1：155.520Mbit/sSTM-4：622.080Mbit/sSTM-16：2488.320Mbit/s（2.5Gbit/s）STM-64：9953Mbit/s（10Gbit/s）2023/1/318SDH的特点与优势标准统一提供全球统一的信息等级体系STM-N与PDH兼容（不同等级的PDH可接入SDH)统一的光接口，能在光路上实现互通一步复用功能（不同PDH等级可直接一次复用）支持组网，灵活SDH具有定时透明性相同业务提供者（网元）是同步的不同业务提供者之间是伪同步采用指针调整技术使得净负荷在不同业务之间传送不影响业务质量帧结构中有丰富的OAM（占5%），网管功能强大2023/1/319SDH与PDH信号分、插比较PDH信号的分插（硬件实现）分离：逐级解复用插入：逐级复用光/电电/光光信号光信号解复用140/34Mbit/s解复用34/8解复用8/2复用2/8复用8/34复用34/140Mbit/s2Mbit/s2023/1/3110SDH与PDH信号分、插比较SDH信号的分插（软件实现）分、插一步完成SDH分插复用器（ADM）2Mbit/s155Mbit/s155Mbit/s2023/1/3111SDH帧格式SDH的帧格式由ITU-T建议G.709规定是一种矩形块状STM-N帧结构帧组成：270×n列和9行字节帧时长：125us，8000帧/sSTM-1一帧位数：270×1×9×8=19440STM-1的速率：19440×8000＝155.52（Mbps）SOHAUPTRSOHSTM-N净负荷（含SOH）1459传输方向9*N261*N270*N9*270*N字节2023/1/3112SDH帧格式段开销（SOH－SectionOverHead）属附加字节，起维护和管理作用主要有误码监视、帧定位、数据通信、公务通信和自动保护倒换字节等功能开销为8×9=72字节=576bit。信息净负荷（Payload）区域用于电信业务的部分。共261×9=2349字节包括各支路信息及少量通道监视、管理等信息管理单元指针（AUPTR－AdministrationUnitPointer）区域指示符，表示净负荷的第一字节在STM-N帧中的位置完成复用同步和帧定位功能，便于提取各支路信息对STM-1来说有9个字节2023/1/3113SDH基本复用原理－基本概念标准容器C用于传递同步信号的一种信息结构主要完成速率调整等适配功能需要传送的电路层信号在容器中经过码速调整后变换为同步信号经过容器后信号的速率将会变化G.707建议中定入了5种标准容器标准容器CC-11C-12C-2C-3C-4对应PDH类型T1E1T2E3E4对应速率（Mbps）1.5542.0486.31234.368139.2642023/1/3114SDH基本复用原理－基本概念虚容器VC支持通道层连接的一种信息结构由C+POH(通道开销)组成VC在SDH传送中保持完整不变（独立的信息单元）VC可以在通道的任何一点取（分）或插入，以便同步复用、交叉连接处理支路单元TU（TributaryUnit）一种为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能的信息结构由低阶VC加TU指针组成VC在TU中的起始位置是浮动的，由TU指针指明一个或多个TU经字节交叉复用组成TUG2023/1/3115SDH基本复用原理－基本概念管理单元AU（AdministrationUnit）和管理单元组AUG（AdministrationUnit）AU对高阶VC和复接段层进行适配由高阶VC加上AU指针构成AU经AUG复接后成为STM-1帧结构的组成部分AUG本身又可以复接成高阶同步传递模块2023/1/3116SDH基本复用原理－映射结构STM-NAUGVC-4AU-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-2TU-12VC-2VC-12C-2C-12C-4C-3C-11TU-11VC-113TU-3VC-3139264Kbit/s44736Kbit/s6312Kbit/s34368Kbit/s2048Kbit/s1544Kbit/s指针处理复用定位校准映射N13177134低阶通道层电路层149760Kbit/s高阶通道层复接层2023/1/3117我国的SDH复用结构(3-7-3)STM-NAUGVC-4AU-4TUG-3TUG-2TU-12VC-12C-12C-4C-3TU-3VC-3139264Kbit/s34368Kbit/s2048Kbit/s指针处理复用定位校准映射N13173低阶通道层电路层149760Kbit/s高阶通道层复接层2023/1/3118SDH的映射与复用过程描述将各支路PDH码流送入标准容器 C将C适配成VC对于高阶VC直接进入AU（高阶VC：VC-3，VC-4）对于低阶VC:先进入TU（VC＋TUOTR指针）一个或多个TU组合成TUG（支路单元群）TUG+POH形成高阶VC高阶VC再进入AU（管理单元）一个或多个相同的AU组成AUG（管理单元群）AUG+SOH形成最后的STM-N帧结构2023/1/3119SDH的映射与复用示例一C-4C-4C-4VC-4POHVC-4149.760Mbit/s139.264Mbit/sVC-4AU-4PTRAU-4VC-4VCPOHAUGAUGAUGSOHSTM-N150.336Mbit/s150.912Mbit/s150.912Mbit/sN×155.520Mbit/s2023/1/3120SDH的映射与复用示例二

由63个PCM一次群复用为STM-12.048MbpsC-12VC-12TU-12TUG-2TUG-3VC-4AU-4AUGSTM-1调速POHPTR复接复接POHPTRSOH×3×7×3×12.224Mbps2.240Mbps2.304Mbps6.912Mbps48.384Mbps150.3Mbps150.9Mbps150.9Mbps155.52Mbps2023/1/3121复用原理举例（二）C-1C-1VC-1TU-1PTRTU-12.240Mbit/s2.048Mbit/sVC-1TU-1PTRTUG-2TUG-2TUG-3TUG-3TUG-3VC-4POHVC-42.304Mbit/s6.912Mbit/s49.536Mbit/s150.336Mbit/sC-4VC-1POHVC-1VC-1TU-1PTRTUG-2VC-4AU-4PTR150.912Mbit/sVC-4AU-4PTR150.912Mbit/sAUGSTM-NN*155.520Mbit/sAUGSOHAU-4AUG2023/1/3122C、VC、TU、AU关系图CVCPOH低阶VCTUPTRTU信息码速调整TUPTRTUPTRTUGVCPOH高阶VCAUPTRAUAUPTRAUPTRAUG映射指针处理复用复用指针处理复用2023/1/3123信号装入SDH帧的三个过程映射所谓映射(Mapping)是指在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。为了使信号能与相应的VC包封同步，以使VC成为能独立进行传送、复用和交叉连接的实体。异步映射不要求信号与网络同步，只通过以后的各级TU指针、AU指针处理将PDH信号接入SDH中。同步映射要求信号先经过一个一帧长度的滑动缓冲器，以使信号和网络同步。好处是信号在VC净负荷中的位置是固定的，无需TU指针，减少了处理过程，并使TU、TUG的所有字节都可用于传送信号，提高了传输效率。代价是加入了时延和滑动损伤。2023/1/3124信号装入SDH帧的三个过程复用组装TUG和AUG、从TUG到高阶VC以及AU到STM-N的过程。复用最基本的原则是字节间插复用，即复用时按顺序从各支路中读取一个字节。A1A2A3A4TU12AB1B2B3B4TU12BC1C2C3C4TU12CA1B1C1A2B2C2A3B3C3A4B4C4TUG22023/1/3125N个AU复用进STM-N帧#1191261#N191261123…N123…NSOHSOH123…N123…N123…N单字节间插复用单字节间插复用N*9N*261AUGAUG2023/1/3126信号装入SDH帧的三个过程指针处理从VC到TU、AU的过程要进行指针处理。SDH中的AUPTR有两种：AU4PTR，AU3PTR。TU指针有4种：TU3PTR，TU2PTR，TU12PTR，TU11PTR。利用指针处理可以实现频率调整(具体频率调整方法略)。2023/1/3127SDH传输设备传输设备分为：SDH终端复用设备（TM，TerminalMultiplexing）SDH分插复用设备（ADM)数字交叉设备（DXC)SDH再生设备（REG，Regenerator）2023/1/3128SDH终端复用设备用于SDH链路的终端部分具有复用、解复用和保护功能提供网管接口在线路侧，将STM-N光信号转换成电信号在支路侧，将PDH各级速率支路信号映射复用进入STM帧中，也可将SDH低次群复用进入高次群，或完成相逆功能STM-1终端复用器电源公务告警TMN接口1.5Mbit/s155Mbit/s3445140155622023/1/3129SDH终端复用设备TMSTM-1TM63×2Mbps

或140MbpsSTM-1TM设备155.52MbpsSTM-4TMn×2Mbps

140MbpsSTM-4TM设备622Mbps155MbpsSTM-16TMn×2Mbps140MbpsSTM-16TM设备2.5Gbps155Mbps622Mbps2023/1/3130SDH分插复用设备（ADM）SDH的ADM设备串接在SDH链路中从过路的SDH信号中，分插沿途局所需支路信号复用、解复用、保护、网管，还有DXC功能ADM有两个线路侧和支路侧每个线路侧接一对光纤，用于传输主干复用信号支路侧用于沿途上下PDH或SDH支路信号STM-1分插复用器电源公务告警TMN接口1.5Mbit/s155Mbit/s344514015562155Mbit/s2023/1/3131SDH分插复用设备(ADM)STM-1TMSTM-1ADM设备155Mbps155.Mbps140Mbps2MbpsSTM-4TMSTM-4ADM设备622Mbps140Mbps2Mbps622Mbps155MbpsSTM-16TMSTM-16ADM设备2.5Gbps140Mbps2Mbps2.5Gbps155Mbps622Mbps2023/1/3132数字交叉连接设备（DXC）DXC可看成计算机软件（网管软件）控制的数字配线架复用、解复用对SDH信号进行调度和中转类似铁路上的货车中转站可对整列货车货物进行中转也可将来自各自方向的货物分解重组，再按需方向转发2023/1/3133数字交叉连接设备（DXC）DXC分类与表示方法按最高进出线速率和最低交叉速率分类表示为：DXC最高进出线速率/最低交叉速率为表示方便，用数字表示速率0：表示64kbps1：表示2Mbps2：表示34Mbps4：表示155Mbps5：表示622Mbps6：表示2.5Gbps例如DXC1/0表示：最高进出线速率2Mbps，最低交叉速率64kbps2023/1/3134数字交叉连接设备（DXC）DXC1/0最高进出线速率2Mbps，最低交叉速率64kbps即对2Mbps数据流中的各64kps时隙进行调配线DXC4/1最高进出线速率155Mbps，最低交叉速率2Mbps即对STM-1数据帧中的各VC-12通道进行调配线DXC1/0n×2Mbpsn×2Mbps进出线速率2Mbps交叉速率64kbpsDXC4/1n×155Mbpsn×155Mbps进出线速率155Mbps交叉速率2Mbps2023/1/3135SDH的组网组网设备包括：SDH终端复用设备TMSDH分插复用设备ADM数字交叉连接设备DXC拓扑结构：点到点链形星形（枢纽形）环型（最重要的结构，用得最多）2023/1/3136SDH的组网－拓扑结构点到点的结构STM-1终端复用器STM-1终端复用器点到点155Mbit/s支路信号支路信号2023/1/3137SDH的组网－拓扑结构链形结构STM-1终端复用器STM-1终端复用器155Mbit/s支路信号STM-1分插复用器支路信号155Mbit/s2023/1/3138SDH的组网－拓扑结构星形（枢纽形）结构STM-1终端复用器155Mbit/s支路信号155Mbit/sSTM-1终端复用器STM-1终端复用器STM-1终端复用器155Mbit/s155Mbit/s枢纽点STM-1终端复用器2023/1/3139SDH的组网－拓扑结构环型结构155Mbit/s支路信号155Mbit/sSTM-1分插复用器155Mbit/s155Mbit/s支路信号STM-1分插复用器STM-1分插复用器STM-1分插复用器DXC2023/1/3140SDH自愈环形网自愈网概念：无需人工干预，故障时网络自动恢复自愈环形网：SDH网络节点（ADM或DXC）连接成一个环型双向光纤环自愈环形网的自动倒换功能自愈环分为两种结构：