通信光传输系统SDH原理

光传输系统SDH原理SDH概述——建立SDH概念SDH信号帧结构和复用步骤SDH设备开销和指针SDH设备逻辑构成课程介绍SDH设备定时与同步内容PDH固有缺陷相对于PDH，SDH体制的优势SDH体制存在的缺陷目标掌握SDH体制的整体概念SDH概述SDH的基本概念是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。SDH产生的社会背景通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综合化、智能化、个人化发展。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SDH......?接口方面——与设备互连有关电接口——地区性的电接口规范，无世界标准。光接口——无光接口规范，各厂家独自开发。565Mb/s139Mb/s34Mb/s8Mb/s2Mb/s1.6Gb/s400Mb/s100Mb/s32Mb/s6.3Mb/s1.5Mb/s274Mb/s45Mb/s6.3Mb/s×4×4×4×4×4×4×4×4×6×7×3欧洲系列日本系列北美系列×5PDH的固有缺陷PDH采用异步复用方式通过码速调整（塞入bit）匹配和容纳信号时钟的偏差低速信号在高速信号中的位置无规律性从高速信号插/分低速信号要一级一级进行复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输复用方式140Mb/s34Mb/s34Mb/s8Mb/s8Mb/s2Mb/s解解解复复复用用用复复复用用140Mb/s用PDH的固有缺陷运行维护功能(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PCM30/32仅TS0、TS16用于OAM开销，OAM功能弱线路编码时要加nB冗余码进行性能监控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。PDH的固有缺陷电接口STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率为155.520Mb/s。STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，---)。光接口仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。接口方面SDH的优势复用方式——同步复用和灵活的映射结构低阶SDH→高阶SDH。例如：STM-1→STM-4。采用字节间插复用方式。SDH的优势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。SDH的优势OAM功能用于OAM的开销多OAM功能强——这也是线路编码不用加冗余的原因兼容性——决定成本老体制设备是否还可发挥作用对新体制能否接入SDH的优势SDH的优势

频带利用率不如PDH系统指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动软件的大量应用，使系统易受病毒或误操作的危害SDH的劣势内容：STM-N的帧结构和帧各部分的作用PDH复用进STM-N帧的方式140M复用进STM-N帧34M复用进STM-N帧2M复用进STM-N帧帧结构和复用步骤帧结构STM-N帧中放置各种业务信息的地方。2M、34M140M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通道开销POH，以完成对每一个“货物包”在“运输”中的监视。信息净负荷(9行×261列)帧结构段开销——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二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH）段开销定位低速信号在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——字节间插复用方式；所以对货物包的定位仅需定位“车厢”中第一个“货物包”即可。管理单元指针——AU-PTR帧结构若复用的低速信号速率较低，即打包后信息包太小，例：2M、34M。需进行二级指针定位。先将小信息包打包成中信息包，通过支路单元指针-TUPTR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。帧结构帧结构低阶SDH→高阶SDH：字节间插方式，4合1PDH信号→STM-N：同步复用和灵活的影射140M→STM-N34M→STM-N2M→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。复用步骤(复用方式、复用结构)复用步骤STM-NAUGAU-4AU-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我国的SDH基本复用映射结构C4——容器4；虚140M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。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AU-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140M复用步骤C3——容器3；与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。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TU3——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；3TUG3—VC4—STM-1；所以STM-1可以复用进3路34M。34M复用步骤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，完成对某路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TUG2——支路单元组2；TUG3——支路单元组3。2M—C12—VC12—TU12；3TU12—TUG2；7TUG2—TUG3；3TUG3—VC4—STM1。STM-1可装入3×7×3=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。2M复用步骤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时间段的信息复帧的概念2M复用步骤内容：SDH监控的实现——开销段开销——RSOH、MSOH通道开销——HPOH、LPOH指针管理单元指针——AU-PTR支路单元指针——TU-PTR开销和指针RSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。开销段开销通道开销再生段开销复用段开销高阶段通道开销低阶段通道开销开销开销定帧字节：A1、A2寻找连续信号流的帧头A1=f6H、A2=28H开销数字通信通路(DCC)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/sD4-D12用于复用段(DCCM)，带宽9×64kb/s开销再生段误码监测B1字节对再生段信号流进行监控方式为BIP8偶校验BIP8偶校验工作机理：以8bit为单位(一个字节为单位)校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶公务联络字节：E1、E2光纤连通业务未通或业务已通时各站间的公务联络分别提供1个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开销B1字节工作机理发端对上一个已扰码帧(1#STM-N)进行BIP8偶校验，所得值放于本帧(2#STM-N)的B1字节处收端对所收当前未解扰帧(1#STM-N)进行BIP8偶校验，所得值B1’与所收下一帧解扰后(2#STM-N)的B1字节相异或异或的值为零则表示传输无误码块，有多少个1则表示出现多少个误码块若收端检测到B1误码块，在收端RS-BBE性能事件中反映出来A100110011A211001100A310101010A400001111B01011010BIP-8例：某信号一帧有4个字节，对其进行BIP8偶校验如图：开销开销复用段误码监测B2字节对复用段信号流进行监控方式为BIP24偶校验BIP24偶校验工作机理：以24bit为单位（3个字节为单位，STM-1帧有3个B2字节）校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶开销B2字节工作机理发端对上一个未扰码帧除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得值放于本帧的3个B2字节处收端对所收当前已解扰帧且除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得值B2’与所收下一帧解扰后的B2字节相异或异或的值为零则表示传输无误码块，有多少个1则表示出现多少个误码块若收端检测到B2误码块，在收端MS-BBE性能事件中反映出来110011001100110011001100010111010101110101011101111100001111000011110000BIP24011000010110000101100001例：某信号一帧有9个字节，对其进行BIP24偶校验如图：开销复用段远端误块指示字节——M1对告信息，由信宿回传到信源告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数在发端MS-REI（复用段远端误块指示）性能事件中反映出来开销自动保护倒换(APS)通路字节——K1、K2(b1-b5)传送自动保护倒换信令，使网络具备自愈功能用于复用段保护倒换情况复用段远端失效指示(MS-RDI)字节K2(b6-b8)111，表示收到复用段全1信号，本端产生MS-AIS告警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)开销开销同步状态字节S1（b5-b8）用于跟踪时钟源的保护倒换值越小，表示当前所跟踪的时钟源质量越高RSOH、MSOH完成了段层的层层细化的监控功能注：字节间插复用时，各STM-1帧的AU-PTR和AYLOAD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。段开销—S1区别宏观和微观包容和被包容分类低阶通道开销——VC12高阶通道开销——VC4通道开销J1B3C2G1F2H4F3K3N1VC4112619高阶通道开销J1通道踪迹字节B3通道BIP-8字节C2信号标识字节G1通道状态字节F2、F3通道使用者通路H4位置指示器K3(b1~b4)自动保护倒换(APS)通路N1网络运营者字节K3(b5~b8)备用比特高阶通道开销通道踪迹字节：J1VC4的首字节，即AU-PTR所指的字节发端持续的发此字节——高阶接入点标识符，使收端能具此确认于指定发端处于持续连接状态。J1字节设置要求：收发相匹配。即设备实际收的=设备应收的值华为公司SDH设备J1字节值默认为：HuaWeiSBS收端检测到J1失配，相应通道（VC4）产生HP-TIM告警。高阶通道误码监测字节：B3监测高阶VC的误码性能监测方式BIP-8偶校验高阶通道开销—J1机理类似于B1、B2本端监测到相应VC通道B3误块，在相应通道的性能事件HP-BBE中反映出来信号标记字节：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，失配则本端相应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”设置设备时要求：VC4装载2M、34M设为TUG结构，140M设为140M结构。高阶通道开销—B3、C2通道状态字节：G1反映高阶VC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b1-b4回传由B3检测的误码块数。发端在性能事件HP-REI中查询得到收端检测到AIS、J1和C2失配、VC4未装载，在相应VC4通道上回传发端HP-RDI告警——b5高阶通道开销—G1TU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，以便收端具此找到TU-PTR，拆分出2M信号H4的范围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TU-LOM(复帧丢失)告警，并在相应通道的下级信息结构插全“1”高阶通道开销—H4119500usVC12复帧V5J2N2VC12VC12VC124K4VC12低阶通道开销通道状态和信号标记字节：V5(类似G1和C2字节)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-b2BIP2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，本端相应通道产生LP-UNEQ告警本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM时，通过b8反馈给发端相应通道上LP-RDI告警信号低阶通道开销—V5分类AU-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中直接下低速信号指针AU-PTRTU-PTR指针管理单元指针——AU-PTR主要由H1、H2、H3H3H3组成指针值H1、H2后10bit指针范围0-782H3H3H3为调整单位——3个字节VC4和AU-4无频差相差,AU-PTR的值为522.若收H1H2H3H3H3为全“1”，本端产生AU-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AU-LOP告警，下插全“1”指针调整间隔为3帧管理单元指针—AU-PTR支路单元指针——TU-PTRV1、V2、V3、V44个字节指针值V1、V2后10bit指针范围0-139V3为调整单位——1字节若收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”VC12和TU-12无频差相差,V5字节的位置是70.支路单元指针—TU-PTR内容: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告警流程图目标:掌握常见网元的功能掌握设备基本功能块的功能掌握辅助功能块的功能重点掌握功能块的告警、性能监测机理重点掌握SDH设备的告警流程图SDH设备的逻辑构成终端复用器——TM双端口器件，用于端点站。群路端口默认为w交叉复用功能作用TU——LUTMWSTM-NSTM-M140Mb/s2Mb/s34Mb/s注M＜N终端复用器—TM插/分复用器—ADM三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e交叉复用功能作用LU(w)—TU—LU(e)、LU(w)—LU(e)最常用网元，可等效其他网元STM-M注：M＜Nwe2Mb/s34Mb/s140Mb/sADMSTM-NSTM-N插/分复用器—ADM再生中继器——REG（电）2端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e不需交叉复用功能功能：O/E、抽样、判决、再生整形、E/O；使线路噪声不积累weREGSTM-NSTM-N再生中继器—REG等效为入线：m出线：n数字交叉连接设备——DXC多端口器件，用于重要节点站，提供强大的交叉能力。以m/n表征其特点DXCmn数字交叉连接设备—DXC产生背景SDH设备统一的接口不同厂家的实现的方式千差万别ITU-T规定统一的基本功能块标准讲述方式以整个系统的角度讲述重点讲述各个功能块的告警、性能监测机理逻辑功能块STMABCDEFFFGGHHINPG.703G.703140Mb/s2Mb/s34Mb/s注：以2Mb/s为例SPIRSTTTFMSPMSTMSAHPCPPIPPILPALPAHPTHPTLPTLPCHPAOHAOHA接口SEMFMCFQ接口F接口D4—D12D1—D3外同步HOAHOILOIwLJKMSETSSETPITM典型功能块的组成SPI同步设备物理接口收方向A→BO/E提取线路定时失效RLOS发方向B→AE/O变换同步设备物理接口—SPI收方向B→CRLOSC点信号全“1”定帧A1、A2失败ROOF、RLOFC点信号“1”正常解扰处理E1、D1-D3校验B1RS-BBE再生段终端—RST发方向C→B写RSOH计算B1加入E1D1-D3加扰STM-N帧再生段终端—RSTA、B、C点信号帧结构STM-N电信号B点STM-N光信号A点270×N199×NC点再生段终端—RST收方向C→D提取APS信令K1、K2（b1-b5）检测K2（b6-b8）110MS-RDI111MS-AISD点信号“1”检测B2不符MS-BBE越限MS-EXC（B2）D点信号“1”复用段终端—MST发方向D→C写MSOHM1→MS-REI收MS-BBE时K2→110MS-RDI收MS-AIS时复用段终端—MSTD点信号帧结构270×N9×N再生段和复用段的区别MSTMSTRSTRSTSPISPIRS（再生段）MS（复用段）………………MSP:复用段保护功能块进行复用段保护倒换启动条件RLOS、RLOF、MS-AIS不倒换时，信号透明传输1+1、1：1、1：n主备TMTM设备模型为：图4.10功能块模型为：MSAMSAMSPMSPMSTMSTMSTMST主信道备用信道复用段保护—MSP收方向E→F消间插AUG→N×AU-4解读指针AU-PTRH1H2H3全“1”AU-AISF点信号全“1”无效指针8个NDFAU-LOP→F“1”复用段适配—MSA发方向写指针AU-PTR字节间插N×AU-4→AUGSPI、RST、MST、MSP、MSA组成复合功能块TTFSTM-N光信号——N×VC4复用段适配—MSAHPC：高阶通道连接功能块对VC4的交叉矩阵仅选择路由，不处理信号HPT：高阶通道终端HPOH源和宿对高阶VC4进行实时监控基本逻辑功能块收方向F→G检测B3不符HP-BBE检测J1失配HP-TIMG点全“1”检测C2失配HP-SLM00HHP-UNEQG点全“1”H4传给HPA高阶通道终端—HPT发方向G→F写HPOHG1→HP-REI收HP-BBE时G1→HP-RDI收HP-TIM、HP-SLMHP-UNEQ高阶通道终端—HPTC4119260G点信号帧结构VC4119261F点信号帧结构高阶通道终端—HPTLPA：低阶通道适配功能块包封/拆包封：PDH—CPPI：PDH物理接口功能块设备与PDH线路接口提取PDH支路定时信号码型变换：NRZ—HDB3、NRZ—CMI基本逻辑功能块PPI收方向L→MJ→K码型变换发方向M→LK→J码型变换提取定时无输入信号T-ALOS、P-LOSEX-TLOSPDH物理接口—PPI收方向G→H消间插C4→TU12处理指针TU-PTR、TU12→VC12V1V2V3“1”TU-AISH点全“1”无效指针TU-LOPH点全“1”高阶通道适配—HPA发方向H→G写指针TU-PTR、VC12→TU12字节间插TU12→C4高阶通道适配—HPAHOI：高阶接口功能块(HPT、LPA、PPI)140M—VC4HOA：高阶组装器(HPT、HPA)VC12—VC4LPC：低阶通道连接功能块对VC12、VC3的交叉矩阵仅选择路由，不处理信号LPT：低阶通道终端LPOH源和宿对低阶VC12进行实时监控基本逻辑功能块LPT收方向H→I检测V5LP-BBELP-TIM、LP-SLM,LP-UNEQ发方向I→H写LPOH收LP-BBE→LP-REI收LP-TIM、SLM→LP-RDI低阶通道终端—LPTVC121194H点信号帧结构I点信号帧结构C121194LPT、LPA、PPT组成LOI，功能2M、34M—VC12、VC3低阶通道终端—LPTSEMF：同步设备管理功能块本设备各功能块的监控其他设备间OAM信息互通MCF：消息通信功能块提供网管f&Q接口提供D1-D3、D4-D12接口(P、N)SETS：同步设备定时源提供本地时钟输出本地时钟OHA：开销接入功能块公务开销的接入：E1、E2、F1辅助功能块R-LOSR-LOFMS-EXCMS-AISAU-LOPAU-AISHP-UNEQHP-TIMHP-SLMTU-AIS告警流程图定时与同步目标：掌握数字网的同步方式。掌握掌握主从同步方式中，节点从时钟的三种工作模式的特点。了解SDH的引入对同步网的要求。知道SDH网主从同步时钟的类型。定时与同步

数字网中要解决的首要问题是网同步问题，因为要保证发端在发送