光纤通信技术-第05章-1

云南大学软件学院王世普1第5章SDH&WDM5.1.1SDH的基本概念准同步数字体系PDH存在的主要问题两大体系、3种地区性标准，使国际间的互通存在困难标准体系一次群(基群)二次群三次群四次群北美PCM24系列24路

1.544Mbps96路(24×4)

6.312Mbps672路(96×6)

44.736Mbps4032路(672×6)

274.176Mbps日本PCM24系列24路

1.544Mbps96路(24×4)

6.312Mbps480路(96×5)

32.064Mbps1440路(480×3)

97.782Mbps欧洲、中国PCM30/32系列30路

2.048Mbps120路(30×4)

8.448Mbps480路(120×4)

34.368Mbps1920路(480×3)

139.264Mbps5.1光同步数字传输网5.1.1SDH的基本概念准同步数字体系PDH存在的主要问题无统一的光接口，无法实现横向兼容。复用结构复杂，上下电路不便。网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。网络结构简单，但缺乏灵活性。设计时主要面向话音业务，用于数据通信效果不好。5.1光同步数字传输网5.1.1SDH的基本概念SDH的产生1984年美国贝尔提出光同步传送网（SYNTRAN）。1985年ANSI通过此标准，并更名为同步光网络（SONET）。1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起了ITU-T的关注。1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。5.1光同步数字传输网5.1.1SDH的基本概念SDH的特点SDH网络由SDH网元（NE）组成，可在光纤或微波、卫星上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。有全世界统一的网络节点接口（NNI），简化了信号的互通及传输、复用、交叉连接等过程。有一套标准化的信息结构等级，被称为同步传输模块STM-N（N=1，4，16，64等）。有一套特殊的复用结构，PDH、B-ISDN信号都可以纳入SDH帧结构中传输，因而具有广泛的适应性和兼容性。它具有一种块状帧结构，在帧结构中安排了丰富的管理比特，大大增强了网络的维护管理能力。5.1光同步数字传输网5.1.1SDH的基本概念网络节点接口（NNI）：网络结点之间的标准接口。5.1光同步数字传输网5.1光同步数字传输网5.1.1SDH的基本概念SDH速率等级：SDH采用标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N(N=1，4，16，64，…)，相应各STM-N等级的速率为：

STM-1 155.520Mbit/s STM-4 622.080Mbit/s STM-16 2488.320Mbit/s，2.5G系统 STM-64 9953.280Mbit/s，10G系统 STM-256 39813.12Mbit/s，40G系统5.1光同步数字传输网5.1.1SDH的基本概念帧结构SDH帧结构由9行、270×N列字节组成。帧周期125s，即每秒传输8000帧。以STM-1为例，其信息结构为9行×270列的块状帧结构，传输速率：fb=9×270×8×8000=155.520Mbit/s。帧结构由：段开销区域、信息净负荷区域和管理单元指针区域组成。POH：通道开销5.1.1SDH的基本概念帧结构段开销（SOH）段开销是为了保证信息正常传送所必须附加的字节，主要用于网络运行、管理、维护。段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。A1A1A1A2A2A2J0*X*XB1E1F1XXD1D2D3管理单元指针(AU-PTR)B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2XX9字节9行RSOHMSOH为与传输媒体相关的特征字节（暂用）；X为国内使用保留字节；*为不扰码字节；所有未标记的字节待将来确定（比如：与媒体相关的应用、附加国内使用、其他用途等）。5.1光同步数字传输网A1和A2字节可用来识别帧的起始位置。A1为11110110，A2为00101000。数据通信通路（DCC）D1～D12：用来构成SDH管理网（SMN）的传送链路。公务字节E1和E2：E1和E2两个字节用来提供公务联络话音通路。B1字节用作再生段误码监测比特间插24位奇偶检验码自动保护倒换(APS)通路字节K1、K2：用作自动保护倒换(APS)信令。5.1.1SDH的基本概念帧结构信息净负荷（Payload）区域：主要用于存放各种业务信息比特，少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（POH）字节。管理单元指针区域（AU-PTR）：用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端能正确分离净负荷。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构同步复用和映射方法是SDH的最大特色。它使数字复用由PDH僵硬的大量硬件配置转变为灵活的软件配置。它可将PDH两大体系的绝大多数速率信号都复用进STM-N帧结构中。5.1光同步数字传输网云南大学软件学院王世普125.1.2SDH中的基本复用、映射结构1、SDH的复用结构SDH的通用复用映射结构如图所示。将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构1、SDH的复用结构我国的SDH复用映射结构规范可有3个支路信号输入口：

1个139.264Mbps可被复用成一个STM-1（155.520Mbps）；

63个2.048Mbps可被复用成一个STM-1；

3个34.368Mbps也能复用成一个STM-1。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（1）容器（C）容器是用来装载各种速率业务信号的信息结构，基本功能是完成支路信号与虚容器VC之间的适配（码速调整）ITU-T规定了5种标准容器，分别对应于以下标称速率：

C-11（1.544Mbps）、C-12（2.048Mbps）

C-2（6.312Mbps）

C-3（34.368Mbit/s）

C-4（139.264Mbit/s）。我国的SDH复用映射结构仅涉及C-12、C-3及C-4。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（2）虚容器（VC）虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成。VC可分成低阶VC和高阶VC两类:TU单元前的VC为低阶VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我国有VC-12和VC-3）；AU单元前的VC为高阶VC，有VC-4和VC-3（我国VC-4）。用于维护和管理这些VC的开销称为通道开销（POH）。管理低阶VC的通道开销称为低阶通道开销（LPOH）。管理高阶VC的通道开销称为高阶通道开销（HPOH）。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（3）支路单元（TU）支路单元是传送低阶VC的实体，可表示为TU-n（n=11，12，2，3）。TU-n由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-nPTR）组成，即

TU-n=低阶VC-n+TU-nPTRTU-nPTR指示虚容器在高一阶虚容器中的位置，这种指针技术称为定位。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（4）支路单元组（TUG）支路单元组由一个或多个支路单元（TU）组成。SDH有TUG-3和TUG-2两种支路单元组：

1×TUG-2=3×TU-12 1×TUG-3=7×TUG-2=21×TU-12 1×VC-4=3×TUG-3=63×TU-12从TUTUG高阶VC的过程就是复用，复用的方法是字节间插。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（5）管理单元（AU）管理单元是传送高阶VC的实体，可表示为AU-n（n=3，4）。它由一个高阶VC-n和一个相应的管理单元指针（AU-nPTR）组成，

AU-n=高阶VC-n+AU-nPTR5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（6）管理单元组（AUG）管理单元组由一个或多个管理单元组成。例如：1×AUG=1×AU-4=3×AU-35.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构2、SDH的复用单元（7）同步传送模块（STM-N）N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上段开销SOH就构成了STM-N信号（N=1,4，16，64，…）即：N×AUG+SOH=STM-N5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构3、基本复用映射步骤各种信号复用映射进STM-N帧的过程都要经过映射、定位和复用3个步骤。（1）映射映射（Mapping）即装入，是一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。例如，将各种速率的PDH信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销，以形成标准的VC。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构3、基本复用映射步骤各种信号复用映射进STM-N帧的过程都要经过映射、定位和复用3个步骤。

（2）定位定位（Alignmem）是把VC-n放进TU-n或AU-n中，同时将其与帧参考点的偏差也作为信息结合进去的过程。通俗讲，定位就是用指针值指示VC-n的第一个字节在TU-n或AU-n帧中的起始位置。5.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构3、基本复用映射步骤（3）复用复用（Multiplex）是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，即指将多个低速信号复用成一个高速信号。其方法是采用字节间插的方式将TU组织进高阶VC或将AU组织进STM-N。如：

1×STM-1=1×AUG=3×AU-3=3×VC-3=21×TUG-2=63×TU-12=63×VC-12

1×STM-1=1×AUG=1×AU-4=1×VC-4=3×TUG-3=3×TU-3=3×VC-3STM-N=N×STM-1=N×AUG5.1光同步数字传输网AU-4PTR每帧增加9字节的通道开销增加管理单元指针后送到AUG增加段开销，构成STM-15.1光同步数字传输网5.1.2SDH中的基本复用、映射结构3、基本复用映射步骤(4)示例：PDH四次群信号（139.264Mbit/s）复用至STM-1的过程：码速调整5.1.2SDH中的基本复用、映射结构3、基本复用映射步骤（4）示例：PDH基群信号（2.048Mbit/s）至STM-1的形成过程：5.1光同步数字传输网TUG-2:2.340Mbps×3=6.912MbpsTUG-3:6.912Mbps×7=48.384Mbps49.536Mbps×3+POH=150.336Mbps150.336Mbps+PTR=150.912Mbps150.912Mbps+SOH=155.520Mbps5.1.3SDH网元

SDH数字传输网由SDH网络单元（简称网元）组成。网元的基本类型有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元

1．终端复用器（TM）把准同步电信号（2Mbit/s、34Mbit/s或140Mbit/s）复接成STM-N信号，并完成电/光转换；把准同步支路信号和同步支路信号（电的或光的），复接成STM-N信号，并完成电/光转换；把若干个同步支路信号（电的或光的）复接成STM-N信号，并完成电/光转换。在收端则完成相反的功能。5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元2．分插复用器（ADM）组成及作用ADM有两个线路（也称群路）口、一个支路口，支路信号可以是各种准同步信号，也可以是同步信号。ADM作用是从主流中分出支路信号、并将另外一些支路信号接入主流中。连接能力ADM设备具有支路—群路（上/下支路信号）、群路—群路（直通）的连接能力。5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元3．数字交叉连接设备（DXC）基本概念DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系（G.702）或同步数字体系（G.707）信号的端口，可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接的设备。适用于SDH的DXC称为SDXC，SDXC能进一步在端口间提供可控的VC透明连接。这些端口信号可以是SDH速率，也可以是PDH速率。5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元3．数字交叉连接设备（DXC）基本结构DXC由复用/解复用器和交叉连接矩阵组成。DXC的核心部分是交叉连接矩阵，参与交叉连接的速率一般等于或低于接入速率。5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元3．数字交叉连接设备（DXC）基本功能分离本地交换业务和非本地交换业务；为非本地交换业务（如专用电路）迅速提供可用路由；为临时性重要事件迅速提供电路；网络出现故障时，迅速提供网络的重新配置；按业务流量的季节性变化使网络最佳化；网络运营者可以自由地在网中使用不同的数字体系（PDH或SDH）。5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元3．数字交叉连接设备（DXC）DXC的分类（按速率）DXC配置类型通常用DXCX/Y表示，其中X表示接入端口数据流的最高等级，Y表示参与交叉连接的最低级别。X和Y可以是数字0，1，2，3，4，5，6，…，其中：0表示64kbit/s的电路速率；1，2，3，4分别表示PDH中的一至四次群速率，其中4也代表SDH中的STM-1等级；5和6分别表示SDH中的STM-4和STM-16等级。DXC1/0，主要提供64kbit/s电路的数字交叉连接功能；DXC4/1，允许所有PDH的1～4次群电信号和STM-1信号接入和进行交叉连接，主要用于局间中继网；DXC4/4，允许PDH的140Mbit/s和SDH的155Mbit/sPDH接入和进行交叉连接，一般用于长途网。5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元3．数字交叉连接设备（DXC）DXC的分类（按连接方式）单向：单向通过SDH网元的连接方式双向：双向通过SDH网元的连接方式广播式：单进多出的连接方式环回：交叉连接到自身的方式分离接入：终结VC-n，并提供测试信号5.1光同步数字传输网5.1.3SDH网元4．再生中继器（REG）再生中继器的功能是对经传输衰减后的信号进行放大、整形和判决再生，以延长传输距离。首先将线路口接收到的光信号变换成电信号，然后对电信号进行放大、整形和判决再生，最后再把电信号转换为光信号送到线路上。5.1光同步数字传输网5.1.4SDH光传输系统一、点-点链状线路系统点到点系统由具有复用和光接口功能的线路终端、中继器和光缆传输线构成。中继器可以采用光—电—光再生器，也可以使用掺饵光纤放大器(EDFA)，在光路上完成放大。可以构成单向系统，也可以构成双向系统。5.1光同步数字传输网5.1.4SDH光传输系统二、环路系统环路系统可选用分插复用器(ADM)，也可以选用交叉连接设备（DXC）作为节点设备。其中，DXC具有交叉连接功能，可对多个电路组成的电路群进行交叉连接，其成本高，用在线路交汇处。接入设备则可以采用数字环路载波系统（DLC）、B-ISDN、FDDI等。5.1光同步数字传输网ADM：分插复用器DXC：数字交叉连接设备REG：再生中继器DLC：数字环路载波系统OS：操作系统POTS：电话业务LCN：本地通信网5.1光同步数字传输网5.1.4SDH光传输系统二、环路系统SDH环路系统5.1.5SDH的网同步1、网同步方式网络同步的目的：使网中所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内，以便使网内各交换节点的全部数字流实现正确、有效的交换。如果网络不同步，将会在交换机的缓冲器中产生信息比特的溢出和取空，导致数字流的滑动损伤，造成数据出错。网络同步方式：网同步主从同步相互同步准同步5.1光同步数字传输网12.25.1.5SDH的网同步1、网同步方式（1）主从同步方式主从同步方式使用一系列分级时钟，每一级时钟都与其上一级时钟同步，网中最高一级时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC）。ITU-T将各级时钟分为以下4类：基准主时钟（PRC），精度达1×10－11，G.811建议规范；转接局从时钟，精度达5×10－9

，G.812（T）建议规范；端局从时钟，精度达1×10－7，G.812（L）建议规范；SDH网元时钟（SEC），精度达4.6×10－6，G.813建议规范。5.1光同步数字传输网5.1.5SDH的网同步1、网同步方式（1）主从同步方式优点：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较低；控制简单。缺点：一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。因此，基准主时钟应采用多重备份，同步分配链路也尽可能有备用。5.1光同步数字传输网5.1.5SDH的网同步1、网同步方式（2）相互同步方式网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，最