电信网络传输网基础知识

开销及指针SDH概述帧结构及复用逻辑功能块SDH传输原理PDH固有缺陷SDH存在缺点SDH产生背景SDH具有优点SDH概述1.1SDH产生的技术背景

SDH是什么——同步数字传输体制。类似于PDH，均为数字信号传输体制。产生的社会背景：1）信息社会要求：通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综合化、智能化、个人化发展。2）作为通信网的承载体传输网要求：宽带化——信息高速公路规范化——世界性统一的标准接口1.2PDH的固有缺陷：作为传统的数字传输体制，PDH具有以下固有的缺陷：1、接口方面电接口——只有地区性的电接口规范，无世界标准。

PDH有3种速率等级：欧洲和中国（2Mb/s）、日本、北美（1.5Mb/s）。

光接口——无光接口规范，各厂家独自开发。设备间互连困难

2、复用方式：复用/解复用的方式，决定高速信号上/下低速信号的方便性。

PDH采用异步复用方式：低速信号在高速信号中的位置无规律性，即无预知性，即不能从高速信号中直接分离低速信号。东西放在哪儿了？从高速信号插/分低速信号要一级一级进行，层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输。3、运行维护功能（OAM）：

OAM决定设备维护成本，与信号帧中开销（冗余）字节的数量有关；

PDH信号帧中用于OAM的开销少，OAM功能弱，系统安全性差4、无统一的网管接口，无法形成统一的TMN因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制应运而升。1.3SDH体制的优点：与PDH相对比SDH体制的优势：1、接口方面电接口：标准的信息结构等级（速率等级）SDH信号比特率（Mb/s）STM-1155.520简称155MSTM-4622.080简称622MSTM-162488.320简称2.5GSTM-649953.280简称10GSDH：高等级信号速率是相邻低等级信号精确的4倍同步传输块STM-N

：SDH：4×STM-1=STM-4；4×STM-4=STM-16有两种不同的方法实现10G产品。2、复用方式：采用同步复用和灵活的映射结构低阶SDH→高阶SDH（例如：4STM-1→STM-4）。采用字节间插复用方式。字节间插复用STM-1STM-1STM-1STM-1STM-4其他体制信号→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。例：PDH打包信息包装箱定位信息A包信息B包STM-13、OAM功能

SDH帧中用于OAM的开销多

SDH的OAM功能强，系统安全性高4、兼容性——决定成本

SDH中老体制设备还可发挥作用

SDH对新体制设备能接入，允许宽带接入。STM-NSTM-NPDH、ATMFDDI、以太网IP等信号打包信息包信息包打包传输传输

SDH传输网络卸货拆包PDH、ATMFDDI等信号SDH网络兼容性示意图1.4SDH的固有缺陷1、频带利用率低——有效性和可靠性的矛盾2、指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动3、软件的大量应用，使系统易受病毒或误操作的危害。140M34M2M1140M=642M334M=482M632MSTM-1（155M）帧结构组成及作用复用步骤幀结构及复用140M34M2MSTM-N2.1

STM-N帧结构及组成9×270×N字节RSOHMSOHAU-PTR13459STM-N净负荷（含POH）传输顺序9×N261×N270×N列（先行后列）传输方向1、SDH信号帧特点：以字节为单位（8bit）的块状帧，传输方式——从左到右、从上到下，帧频固定为8000帧/s，帧周期125us。2、SDH信号帧的构成：

1）信息净负荷：

STM-N帧中放置各种负荷的地方。各种有效信息，例如2M、34M、140M打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信号承载，在SDH网上传输。

若将STM-N信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货车的车厢。在将低速信号打包装箱时，在每一个信息包中加入POH，以完成对每一个“货物包”在“运输”中的监视。信息包信息包信息包信息包信息包信息净负荷信息包低速支路信号1低速支路信号n装箱定位加POH加POH打包打包STM-N装箱定位2）段开销：完成对STM-N整体信号流进行监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。

再生段开销（RSOH）：对STM-N整体信号进行监控。

复用段开销（MSOH）：对STM-N中的某一个STM-1信号进行监控。

RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制。.

SDH

段信号（SOH）低速信号1低速信号2低速信号n

低速通道信号（POH）通道与段

3）管理单元指针（AU-PTR）：

定位低速信号在STM-N帧中（净负荷）的位置，使低速信号在高速信号中的位置可预知。发端在将信号包装入STM-N净负荷时，加入

AU-PTR，指示信号包在净负荷中的位置，即将装入“车厢”的“货物包”，赋予一个位置坐标值。收端根据AU指针值，从STM-N帧净负荷中直接拆分出所需的低速支路信号；即依据“货物包”位置坐标，从“车厢”中直接提取所需要的那一个“货包”。由于“车厢”中的“货物包”是以一定的规律摆放的，对“货物包”的定位仅需定位“车厢”中第一个“货物包”即可。键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本发端：AU-PTR定位车厢中第一个信息包收端：根据收到的AU-PTR值找到此信息包；通过字节间插的规律性，定位出其他信息包（SDH网络传输）2M34M

TU-PTR一级定位

AU-PTR二级定位若复用的低速信号速率较低，例：2M(E1)、34M。需进行两级指针定位。先将小信息包打包成中信息包，通过支路单元指针（TU-PTR）定位其在中信息包中的位置。然后将若干中信息包打包成大信息包，通过AU-PTR指示相应中信息包的位置。2.2SDH信号复用步骤低阶SDH→高阶SDH：字节间插方式，4合1。

PDH信号→STM-N：采用同步复用：

140M→STM-N34M→STM-N

2M→STM-N

复用是以复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图有多种，但一个国家和地区仅使用一种。TU-121、我国采用的SDH信号复用结构STM-NVC-4TUG-2TU-3VC-12C-12VC-3C-4C-3139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s×N×3×7×3映射指针处理定位校准复用TUG-3AU-4AUGSDH信号PDH信号140M复用步骤（140M→STM-N）C4VC4140M速率适配打包加入POH监控/打包转下页POH125us125us126012619911C4——容器4；与140M相对应的标准信息结构，完成速率适配。VC4——虚容器4；与C4相对应的标准信息结构，完成对装载的140M信号进行实时的性能监控140M复用步骤（140M→STM-N）（接上页）AU-PTRAU-4910270RSOHMSOHAU-PTRSTM-N1指针定位加入段开销

信息净负荷111199270270xN125us125us125us19STM-1AU-4——管理单元4，与VC4相对应的信息结构复用路线140M—VC4—AU-4—STM-1，所以STM-1仅能复用进一路140M信号34M复用步骤（34M→VC4）C3VC334M速率适配打包加入POH监控/打包转下页POH125us125us1841859911C3——容器3；与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配。VC3——虚容器3；与C3相对应的标准信息结构，完成对装载的34M信号进行实时的性能监控。34M复用步骤（34M→VC4）（接上页）TU-3TUG-3POH

RRVC4一级指针定位H1H2H3补齐缺口H1H2H3R字节间插125us125us125us1861991186191261×3TU3——支路单元3；与VC3相对应的标准信息结构，完成一级指针定位。TUG3——支路单元组3；与TU3相对应的标准信息结构。34M—VC3—TU3—TUG3；3个TUG3—VC4—STM-1；所以STM-1可以复用进3路34M。2M复用步骤（2M→VC4）C12TU122M速率适配加POH

监控转下页125us1491VC12一级定位125us91125us911414POHPTR2M复用步骤（2M→VC4）C12——容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成2M信号速率适配，4个基帧组成一复帧。VC12——虚容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成对2M信号实时监控。TU12——支路单元12；与VC12相对应的标准信息结构，完成对VC12的一级指针定位。2M复用步骤（2M→VC4）TUG29RRTUG31869111字节间插字节间插×3×7（接上页）125us125us2M复用步骤（2M→VC4）TUG2——支路单元组2；TUG3——支路单元组3。2M—C12—VC12—TU12；3TU12—TUG2；7TUG2—TUG3；3TUG3—VC4—STM-1。STM-1可装入3×7×3=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。SDH复用器

C12C12C12C12STM-1STM-1STM-1STM-11#3#2#4#1#3#2#4#63个2M复帧的概念：

4个C12基帧组成一个复帧。基帧、复帧装入的是同一路2M信号。基帧装入2M信号的125us

时间段的信息；复帧装入

2M信号500us时间段的信息信息结构的对应关系E1C12VC12TU12E3C3VC3TU3E4C4VC4段开销开销开销及指针指针通道开销AU-PTRTU-PTR开销段开销RSOHMSOH通道开销VC4POHVC12POHRSOH、MSOHHPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。（HPOH）（LPOH）层层监控示意图1、段开销（以STM-1为例）A1A1A1A2A2A2J0B1D1B2D4D7D10S1B2B2K1D5D8D11M1E2D12D9D6K2F1D3E1D2AU-PTR***RSOHMSOH国内使用字节带的不扰码字节123456789123456789*******STM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-N连续信号流1）定帧字节：A1、A2寻找信号流的帧头A1=f6H,A2=28H找帧头下一步处理找到A1,A2？产生OOF产生LOFNY下插AIS超过3ms2）DCC数字通信通路字节：D1—D12

网元网管之间、网元和网元之间OAM信息通路

D1-D3用于再生段（DCCR），带宽3×64kb/s

D4-D12用于复用段（DCCM），带宽9×64kb/sOAM信息包括：性能监控、告警查询、操作指令等DCC通道网管网线3）公务联络字节：E1、E2

分别提供1个公务联络用的64kb/s数字电话通路

E1用于再生段公务联络

E2用于复用段公务联络，E2不能用于中继站4）再生段误码监测B1字节对再生段信号流进行监控

B1字节工作机理：

SDH设备发端SDH设备收端检测B1

字节加入B1

字节STM-N发现误码产生：RS-BBE性能事件5）复用段误码监测B2字节对复用段信号流进行监控SDH设备发端SDH设备收端检测B2

字节加入B2

字节STM-N发现误码产生：MS-BBE性能事件

SDH设备发端

SDH设备收端STM-N发现误码产生：MS-BBE性能事件回传M1字节收到M1产生：MS-REI性能事件6）复用段远端误块指示字节——M1

由收端传到发端告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数在发端MS-REI性能事件中反映出来7）自动保护倒换（APS）通路字节——K1、K2(b1-b5）

传送自动保护倒换信令，自愈用于复用段保护倒换

复用段远端失效指示字节(K2)：

K2（b6-b8）=111，表示收到复用段全1信号，本端产生MS-AIS告警

K2（b6-b8）=110，表示收到对告信息MS-RDI，表示对端收信号劣化（收到

MS-AIS、RLOF等）k2检测回传MS-RDI111产生MS-AIS110检测K2(b6-b8）产生MS-RDISDH设备发端SDH设备收端STM-N发现K2（111）产生：MS-AIS告警事件回传K2（110）收到K2（110）产生：MS-RDI告警事件8）同步状态字节S1(bit5-8)用作同步状态指示。值越小表示同步时钟信号的质量越高！注：字节间插复用时，各STM-1帧的AU-PTR和净荷的所有字节原封不动间插，而段开销有所不同。只有第一个STM-1的段开销被保留，其余N-1个STM-1的段开销中仅保留A1,A2,B2字节,其余均略去。2、通道开销VC4POHVC12POH（HPOH）（LPOH）分类：低阶通道开销——VC12

高阶通道开销——VC4

区别

VC-4宏观，而VC-12微观

VC-4包容VC-121）高阶通道开销

(VC-4通道开销）J1B3C2G1F2H4F3K3N11912261VC-4结构（9行261列）（1）通道追踪字节J1J1是VC4-POH的第一个字节，其位置由AU-4指针指示。用J1字节重复发送高阶通道接入点识别符，以便接收端确认与发送端是否处于持续的连接状态。设备的J1字节在网管中设置为：“HuaWeiSBS”

J1字节设置要求：收发相匹配。即设备实际收的=设备应收的值收端检测到J1失配，则会往下级信息结构插全“1”，VC4的下级信息结构是C4。本端相应通道（VC4）产生HP-TIM告警。检测J1匹配吗？产生HP-TIM下插AISYN继续处理J1检测流程图（2）通道校验字节B3对高阶通道信号流进行监控SDH设备发端SDH设备收端检测B3

字节加入B3

字节STM-N（VC4）发现误码产生：HP-BBE性能事件（3）信号标记字节C2指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质要求收发相匹配，失配时本端相应VC4通道产生HP-SLM告警，并往下级信息结构C4插全“1”C2=00H表示该VC4未装载，本端产生HP-UNEQ告警，并往下级信息结构C4插全“1”网管配置时要求：VC4装载2M设为TUG结构；装载34M设为34M结构；装载140M设为140M结构。检测C2是00H？NYNY匹配？产生HP-UNEQ下插AIS继续处理产生HP-SLMC2检测流程图（4）通道状态字节G1反映高阶VC通道传输的状态对告信息：信宿反馈给信源，以便使信源知道信宿当前的接收状态用G1（b1-b4）回传由B3检测的误码块数。发端在相应VC4通道上产生性能事件HP-REI收端检测到AIS、J1和C2失配、VC4未装载等，在相应VC4通道上回传G1（b5）=1，发端产生HP-RDI告警。NY检测接收到的VC4存在HP-UNEQHP-TIMHP-SLM？继续处理存在HP-BBE？回传HP-REI回传HP-RDIYN

(5)TU位置指示字节：H4

指示有效负荷的复帧类别和净负荷的位置。

PDH复用进SDH时，H4字节仅对2M信号。有意义。指示当前帧是复帧的第几个基帧，以便收端找到TU-PTR，拆分出2M信号。

H4的正常范围为00H-03H，若收端收到的

H4字节超出此范围，或不是预期值，本端在相应通道产生HP-LOM(复帧丢失)告警，并在相应通道下插全“1”信号。2、低阶通道开销（VC12-POH）119500usTU12复帧V5J2N2K41#VC12

141#VC12

21#VC12

31#VC12

4V1V2V3V4TU12指针字节VC12开销字节2）、低阶通道开销通道状态和信号标记字节：V5。

复帧中的第一个字节，TU-PTR所指示的字节。

VC12误码监测、VC12通道状态对告、信号标记：

b1,b2误码监测→LP-BBEb3收端接收误码情况对告指示→LP-REIb5-b7信号标记若为000，则本端相应通道产生LP-UNEQ告警

b8本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM时，通过V5反馈给发端相应VC12上的LP-RDI(远端接收失效指示)告警信号000？上报LP-UNEQ检测接收到的V5继续处理回传LP-RDI回传LP-REI检测信号标记上报LP-SLM000？匹配吗？检测误码误码？上报LP-BBE继续处理YNNYYN二、指针AU-PTR

TU-PTRAU-PTR——定位VC4在AU-4中的位置TU-PTR——定位VC12在TU12中的位置与定帧字节一起完成从高速信号（STM-N）中直接下低速信号

1、管理单元指针——AU-PTR

指针值放于H1、H2字节的后10个比特，以3个字节为单位，将STM-1的净负荷区分为

783个单位。每一个单位赋予相应的地址坐标，

AU-PTR的范围0-782，若所收的AU-PTR值超出允许范围，相应通道产生AU-LOP(指针丢失)告警，并在相应通道的下插全“1”

若所收AU-PTR的H1、H2、H3均为“1”，本端在相应通道产生AU-AIS告警，并下插全“1”。AU-PTR工作机理：以货车为例：货车STM-1车厢为其净负荷区，停靠时间125us，货物VC4按单位（3字节）连续装入，正常情况下，装入一个VC4所用时间=货车停靠时间STM-1VC43字节为单位连续装入RSOHRSOHMSOHMSOH012J1522521523H3H3H378201521520520装载时间=停靠时间（VC4速率=AU-4速率）指针值为522VC4速率相当于上游站的传输速率，AU-4速率相当于本站的传输速率。H1H3H2YY1*1*H3H3000111….4NINNNSSDIDDIIDID10bit指针值新数据标识表示所载净荷容量有无变化。无变化时，其值为0110；有变化：1001指针类型AU_4、TU_3、TU_12AU_PTR装载时间<停靠时间（VC4速率>AU-4速率），H3H3H3字节用来存放有效信息，指针值减1，指针做负调整RSOHRSOHMSOHMSOH012J152152252378201521520520有效信息装载时间>停靠时间（VC4速率<AU-4速率），导致车厢装不满，在车厢中填充随机码，指针值加1，指针做正调整RSOHRSOHMSOHMSOH12J152352252178201521520520H3H3H3随机码AU-PTR：

正常情况下，应仅有偶尔的指针调整，网络失步时才有大量的指针调整事件。

指针调整规则：调整间隔3帧指针增加操作是“渐变”的，步长为1AU-PTR以NDF标志表示指针跃变（步长不为1）连续收到8次以上NDF，设备产生AU-LOP告警，

下插全“1”2、支路单元指针——TU-PTR（1）TU-3PTR

指针值H1、H2；H3为负调整机会

调整单位为1字节指针范围0-764（85×9）（2）TU-12PTR

指针值V1、V2后10bit；V3为负调整机会

调整单位为1字节指针范围0-139（4×（4×9-1））

若收到的指针字节V1、V2、V3为全“1”，本端产生

TU-AIS告警若收指针值超出允许范围，或连续收到8帧以上NDF，则本端在相应通道上产生TU-LOP告警，下插全“1”SDH设备的逻辑构成本节结构SDH网络常见网元

SDH设备逻辑功能块基本功能块辅助功能块一、SDH网络常见网元TMADMREGDXCTMSTM-N2M34M140MSTM-M注：（M<N）（光接口）（支路接口）TM在链形网中的应用TMTMADM1、终端复用器——TM

具有交叉复用功能wADMSTM-N2M34M140MSTM-M注：（M<N）（光接口）（支路接口）ADM在链形网中的应用TMTMADM2、分插复用器——ADM

具有交叉复用功能STM-N（光接口）ewADM除了完成与TM一样的信号复用和解复用功能外，最主要是还能完成两侧线路信号间，以及线路信号与支路信号间的交叉连接。如接入的2M系列支路信号和1.5M系列支路信号可以分别复用并连接到东向和西向的STM-1信号中。另外，东向和西向的STM-1信号也可以互连。分插复用器在链形网、环形网和枢纽形网中应用十分广泛。分插复用器主要功能：REGSTM-N（光接口）REG在链形网中的应用TMTMREG3、再生中继器——REG

无需交叉复用功能STM-N（光接口）ewADMADMDXC（光接口）4、数字交叉连接设备——DXC

具备强大的交叉连接功能

用于重要节点站。

（光接口）以DXC

m/n表征DXC特点：

m为设备的最高接入速率等级

n为设备的最低交叉速率等级取值速率064K

123456

2M1.544M140M155M622M2.5G6M34M45MSTM-NABCDEFFFGGHINPG.7032Mb/sSPIRSTTTFMSPMSTMSAHPCPPIPPILPALPAHPTHPTLPTLPCHPAOHASEMFMCFHOAHOILOILJKMSETSSETPI34Mb/s140Mb/sG.703HD1~D3D4~D12外同步口F接口Q接口OHA接口SDH设备-TM的逻辑功能块结构TTF——传送终端功能块：

SPI、RST、MST、MSP、MSA

完成光信号STM-N——电信号N×VC4的转换TTFSTM-NN×VC4进行O/E、RSOHMSOH、AU-PTR处理HOI1×VC4码型变换、将140M适配进C4、处理HPOHHOI——高阶接口功能块：

HPT、LPA、PPI

完成PDH线路信号140M——VC4的转换PDH线路140M信号HOI1×VC4处理TU-PTR、HPOHHOA——高阶组装器：

HPT、HPA

完成VC12或VC3——VC4的转换VC12或VC3LOI1×VC121×VC3LOI——低阶接口功能块：

LPT、LPA、PPI

完成PDH线路信号2M、34M——VC12、

VC3的转换PDH线路2M、34M信号码型变换、将2M或34M适配进C12或C3、处理LPOHHPC、LPC——高阶、低阶交叉功能块：

HPC完成对VC4的交叉

LPC完成对VC3、VC12的交叉HPC、LPC共同完成的设备业务的调配线路线路支路SEMF——系统管理者

完成设备的管理

等效于设备的大脑MCF——传令兵传达SEMF的指令SEMF+MCFOAM信息OAM信息输出指令（去网管）输出指令（去各个单板）SETS、SETPI——同步者

产生本地同步信号

接收外时钟输出同步时钟锁定时钟参考源产生本站时钟接收：外时钟参考源线路时钟参考源支路时钟参考源输出时钟信号同步其他设备本地时钟链形网星形网树形网环形网网孔形网网络拓扑类型网络拓扑结构网络的拓扑结构，即网络节点和传输线路的几何排列，反映了网络的物理连接。链形网当涉及通信的所有点串接起来，并使首末两个点开放时就形成了所谓的链形拓扑。应用优点缺点链形拓扑主要用于铁路、电力等沿线，或其他站点分布呈线状的场合相比其他拓扑而言，光纤线路投资比较节省，网络管理比较简单相比环形拓扑而言，业务保护机制比较少，可采用1+1，1:1保护链形网星形网当涉及通信的所有点中有一个特殊的点与其它所有点相连，而其余点之间互相不能直接相连时，就形成了所谓星形拓扑，又称枢纽形拓扑。主要用于各中心局和各分局之间的通信可以将枢纽点(即特殊点)的多个光纤终端统一成一个，并具有综合的带宽管理灵活性存在特殊点的潜在带宽瓶颈问题和设备失效的问题应用优点缺点星形网树形网将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。适合于广播型业务网络结构层次比较分明，便于管理和控制存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，也不适合于提供双向通信业务应用优点缺点树形网环形网当涉及通信的所有点串接起来，而且首尾相连，没有任何点开放时，就形成了环形网。在环形网中，为了完成两个非相邻点之间的连接，这两点之间的所有点都应完成连接功能。具有强大的自愈环保护功能，是应用最为广泛的拓扑类型具有很高的生存性，因而环形网在SDH网中受到特殊的重视实现环保护功能，软件实现比较复杂应用优点缺点环形网网孔形当涉及通信的许多点直接互连时，就形成了网孔形拓扑。适合业务质量、级别比较高的网络网孔形网络无节点瓶颈问题，两点间有多种路由可选，可靠性很高结构复杂、设备和线路成本较高应用优点缺点网孔形自愈环网为了提高网络的安全性，要求网络有较高的生存能力，从而产生了自愈网的概念。自愈网能在网络出现意外故障情况时自动恢复业务。自愈环网的分类根据自愈环结构分根据环中节点之通信信息的传送方向分根据网元节点间的光纤数分通道保护环复用段保护环二纤环四纤环单向环双向环STM-NBCA二纤单向通道保护环保护机理单向通道保护环通常由