SDH基本原理介绍(一)

2024/2/151SDH基本原理介绍（一）2024/2/152目录SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤2024/2/153概念介绍

PDH

准同步数字系列（PlesiochronousDigitalHierarchy）

SDH

同步数字系列（SynchronousDigitalHierarchy）

同步数字通信网中，数字信号流在数字交换设备之间传输时，速率必须完全保持一致准同步数字通信网中，每个节点上都分别设置高精度时钟，这些时钟之间允许有一定范围的频偏2024/2/154数字通信网的发展过程模拟传输方式

1948年，晶体管发明1965年，日本PCM-241962年，美国PCM-241968年，欧洲PCM-30形成三大PDH体系

PCM方式电子管构成的系统非常复杂、庞大，无法实用各国电信网先后开始了从模拟向数字的过渡。短距离小容量向长距离大容量发展

传输和交换数字化的成熟七、八十年代形成完整的PDH建议体系2024/2/155数字通信网的发展过程激光器和光纤的发明和实用化数字光通信技术的发展1985，ANSI，同步光网络（SONET）建议逐步完善（设备功能、光接口、组网方式、网络管理等），形成完整的SDH通信标准1984年，贝尔通信研究所，全同步网构想（SYSTRAN）超出最初建立标准光接口目标引出传送网的概念1988，ANSI，SONET标准，增加2M、34M接口；CCITT第一批SDH建议（速率系列、信号格式、复用结构）

技术的发展PDH2024/2/156PDH的局限性1、只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，而不存在世界性标准。分为欧洲、日本和北美三种不同的速率标准：2024/2/157PDH的局限性2、上/下支路困难，无法从高速信号中识别和直接提取低速支路信号。1）、将低速数据信号复合成高速数据流称为群。2）、64Kb/s速率的复接数字信号为PCM零次群;

一次群速率为2.048Mbps，帧长125us；二次群速率为8.448Mbps，帧长100.379us；三次群速率为34.368Mbps，帧长44.693us

四次群速率为139.264Mbps，帧长21.025us；PDH各速率等级帧长不同，复接时高次群的一帧中容不下低次群的一帧信号，因而使得低次群的起始点在高次群帧中没有固定的位置，也无规律可循。2024/2/158（接上）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，造成设备的极大浪费，如下图：从140Mbit/s信号分/插出2Mbit/s信号示意图PDH的局限性2024/2/1593、没有世界性的标准光接口规范，限制了联网应用的互通性不同厂家的设备，甚至同一厂家不同型号的设备光接口各不相同，不能互连，横向不兼容4、网络运行、管理和维护（OAM）功能不足

开销比特很少，不利于传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位5、没有统一的网管接口各厂家的网管系统不同，无法进行统一网管PDH的局限性2024/2/1510SDH的产生SDH的产生有其必然性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2024/2/1511SDH的产生

在原有的技术体制中队PDH网进行修补已经得不偿失。只有从根本的改革才是出路，于是就出现了光传输网。

美国贝尔公司首先提出了同步光网络（SONET），美国国家标准协会（ANSI）于20世纪80年代制定了有关SONET的国家标准。当时ITU（国际电信联盟）采纳了SONET的概念，进行了一些修改和扩充，重命名为同步数字体系（SDH），并制定了一系列国际标准。2024/2/15121、SDH是世界性的统一标准。

由ITU-T制定，不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输。统一的接口规程特性，包括速率等级、信号结构、复用和映射等2、能从高速SDH信号中直接插/分出低速支路信号。

同步复用方式和灵活映射，使低速支路信号在STM-N帧中的位置可预见

3、强大的（OAM）功能，使网络的监控功能大大加强。

PDH开销为TS0/16中的部分bit，而SDH中OAM开销占到整个帧的1/204、SDH有很强的兼容性，当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。

SDH引入了“虚容器”和“传送模块”的概念。SDH的特点2024/2/1513目录SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤2024/2/1514SDH速率等级SDH等级比特率（kbps）STM-1155520STM-4622080STM-162488320STM-649953280STM-256398131202024/2/1515核心层汇聚层接入层10G10G2.5G2.5G622/155M某局总机房银行公安配线层银行STM－1STM－1STM－1STM－1业务承载GE2024/2/1516SDH信号－－STM－N的帧结构SDH的帧结构2024/2/1517C4容器的作用--码速调整通道开销POH的作用--对通道的性能检测、管理和控制净负荷POHRSOHMSOHC4AU-PTR虚线区域为净负荷（9×261）2024/2/1518段开销的作用再生段开销(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（除去再生段部分）进行监控二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH）段开销POHRSOHMSOHC4AU-PTR虚线区域为段开销2024/2/1519管理单元指针POHRSOHMSOHC4AU-PTR虚线区域为管理单元指针（1×9）管理单元指针的作用定位低速信号在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2024/2/1520目录SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤2024/2/1521RSOH、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通道开销低阶通道开销开销2024/2/1522段开销9列A1A1A1A2A2A2J0****B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2AUPTRD4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E29行RSOHMSOH不扰码，因此应注意其内容*国内使用字节传输媒质指示字节2024/2/1523定帧字节：A1、A2寻找连续信号流的帧头A1=f6H、A2=28H段开销--A1、A22024/2/1524段开销--J0再生段踪迹字节：J0发端持续的发一个代表接入点的标识符，从而使收端能确认是否与预定的发送端处于持续的连接状态。J0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J0失配，会产生RS-TIM告警。2024/2/1525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段开销--D1~D122024/2/1526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使用者通路字节：F1提供速率为64kbit/s数据/语音通路，保留给使用者（通常指网络提供者）用于特定维护目的的临时公务联络。

段开销--E1、E2、F12024/2/1527段开销--B1再生段误码监测B1字节对再生段信号流进行监控方式为BIP-8偶校验BIP-8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2024/2/1528B1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：段开销--B12024/2/1529段开销--B12024/2/1530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）段开销--B22024/2/1531B2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可能无误码块异或的值不为零则，1的数目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：段开销--B22024/2/1532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）告警事件中反映出来段开销--M12024/2/1533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，表示对端收信号失效(R-LOS、MS-AIS、RLOF等)段开销--K1、K22024/2/1534段开销--K22024/2/1535同步状态字节S1（b5-b8）用于表示各时钟源的时钟质量，并可用于时钟源保护倒换值越小，表示时钟源质量越高段开销--S12024/2/1536回顾9列A1A1A1A2A2A2J0****B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2AUPTRD4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E29行RSOHMSOH不扰码，因此应注意其内容*国内使用字节传输媒质指示字节2024/2/1537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2024/2/1538J1B3C2G1F2H4F3K3N1VC4112619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复帧位置指示器K3(b1-b4)自动保护倒换(APS)通路K3(b5-b8)备用比特N1网络运营者字节高阶通道开销2024/2/1539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——高阶通道接入点标识符，使收端能据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中反映出来高阶通道开销—J1、B32024/2/1540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（信号标记字节失配）告警，并可能往下级信息结构C4下插全“1”C2=00H，表示该VC4未装载，本端产生HP-UNEQ告警，并可能往下级信息结构C4插全“1”C2=02H，表示VC4所装载的净负荷是按TUG结构的复用路线复用来的C2=15H，表示VC4的负荷是FDDI（光纤分布式数据接口）格式的信号设置设备时要求：VC4装载2M设为TUG结构，34M设为34M结构，140M设为140M结构。高阶通道开销—C22024/2/1541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-FEBBE及告警HP-REI中查询得到收端检测到AU-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—G12024/2/1542TU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，以便收端据此找到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—H42024/2/1543119500usVC12复帧V5J2N2VC12VC12VC124K4VC12低阶通道开销2024/2/1544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—V52024/2/1545误码监测（BIP-2）远端误块指示（REI）远端故障指示（RFI）信号标记（SignalLable）远端接收失效指示（RDI）12345678误码监测：传送比特间插奇偶校验码BIP-2：由前一个VC-12全部字节进行运算，将结果放入当前一个VC-12的V5(b1、b2)远端误块指示(从前叫作FEBE)：BIP-2检测到误码块就向VC12通道源发1，无误码则发0。远端故障指示有故障发1无故障发0仅用于VC-11信号标记：表示净负荷装载情况和映射方式。3比特共8个二进值：000未装备VC通道001已装备VC通道，但未规定有效负载010异步浮动映射011比特同步浮动100字节同步浮动101保留110O.181测试信号111VC-AIS远端接收失效指示(从前叫LP-RDI)：接收失效则发1，成功则发0。低阶通道开销—V52024/2/1546低阶通道开销—J2/N2/K4J2字节参考J0、J1字节的作用N2网络运营者字节-用于特定的管理目的K4为备用字节2024/2/1547开销和对告的对比分析总结提高复用段高阶通道低阶通道

B2B3V5(b1-2)M1G1(b1-b4)V5(b3)K2(b6-8)G1(b5)V5(b8)2024/2/1548告警逻辑关系2024/2/1549？思考1：各种对告产生的过程？思考思考2：比较复用段中的B2/M1/K2、高阶通道中的B3/G1、低阶通道中的V5相互之间的相似点？2024/2/1550目录SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤2024/2/1551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2024/2/1552定位的含义：

定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于VC上的指针（管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中（或高阶VC帧的起点在AU净负荷中）的位置。指针的作用2024/2/1553管理单元指针调整以3个字节为单位，一个AU-4净负荷区就有261×9/3＝783个位置；AU-PTR指的J1字节所在AU-4净负荷的某一个位置的值2024/2/1554管理单元指针——AU-PTR主要由H1、H2、H3H3H3组成指针值放在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H1H2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-PTR2024/2/1555NNNNSSIDIDIDIDID新数据标帜（NDF）表示所载净负荷容量有变化。净负荷无变化时，NNNN为正常值“0110”。在净负荷有变化的那一帧，NNNN反转为“1001”，此即NDF。NDF出现的那一帧指针值随之改变为指示VC新位置的新值称为新数据。若净负荷不再变化，下一帧NDF又返回到正常值“0110”并至少在3帧内不作指针值增减操作。AU/TU类别对于AU-4和TU-3SS=1010比特指针值AU-4指针值为0～782；三字节为一偏移单位。指针值指示了VC4帧的首字节J1与AU-4指针中最后一个H3字节间的偏移量。指针调整规则(1)在正常工作时，指针值确定了VC-4在AU-4帧内的起始位置。NDF设置为“0110”；(2)若VC4帧速率比AU-4帧速率低，5个I比特反转表示要作正帧频调整，该VC帧的起始点后移一个单位，下帧中的指针值是先前指针值加1；(3)若VC4帧速率比AU-4帧速率高，5个D比特反转表示要作负帧频调整，负调整位置H3用VC4的实际信息数据重写，该VC帧的起始点前移一个单位，下帧中的指针值是先前指针值减1；(4)当NDF出现更新值1001，表示净负荷容量有变，指针值也要作相应地增减，然后NDF回归正常值0110；(5)指针值完成一次调整后，至少停3帧方可有新的调整；(6)收端对指针解码时，除仅对连续3次以上收到的前后一致的指针进行解读外，将忽略任何指针的变化。管理单元指针—AU-PTRAU-4中H1和H2构成的16bit指针码字

2024/2/1556支路单元指针——TU-PTRV1、V2、V3、V44个字节指针值为V1、V2后10bit指针范围0-139V3为调整单位——1字节若收V1、V2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,V5字节的位置是70.支路单元指针—TU-PTR2024/2/1557支路单元指针调整指针值在V1、V2字节的后10个比特，V1、V2字节的16个bit的功能与AU-PTR的H1H2字节的16个比特功能相同。

2024/2/1558AU指针调整产生的机理在理论情况下，系统时钟跟踪接收时钟，发送时钟使用系统时钟。当网元与上一个网元保持同步时，各站之间不应产生指针调整。当网同步发生故障时，系统时钟与接收时钟存在频率偏差，即本网元的AU4和上游网元输入的VC4的帧速率不同。此时，我们则需要进行指针调整来降低和提高VC的帧速率；同时指针值发生加或减的变化，产生所谓的指针调整。

2024/2/1559目录SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节与指针SDH映射与复用步骤告警产生的机理信号处理流程SDH保护原理和网络结构同步与定时SDH传输性能2024/2/1560目录SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤2024/2/1561复用是将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。

复用映射、复用的概念映射SDH中将支路信号适配进虚容器的过程

有异步、比特同步、字节同步三种映射方法与浮动VC和锁定TU两种模式。PDH低速信号映射进相应VC的过程属于异步映射浮动模式2024/2/1562低阶SDH→高阶SDH：字节间插方式PDH信号→STM-N：同步复用和灵活的映射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。复用步骤(复用方式、复用结构)复用步骤2024/2/1563中国的SDH基本复用映射结构2024/2/1564复用单元SDH复用方式中应用了几个非常重要的概念，即：容器（C-n)、虚容器（VC-n）、支路单元（TU-n）、支路单元组（TUG-n）、管理单元（AU-n）、管理单元组（AUG-n），其中n表示不同等级。下面对这这些名词作一些具体说明。2024/2/1565复用单元-容器容器（C）用于装载各种速率业务的一种信息结构，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，因此经过容器后信号的速率将会变化。G.709建议中定入了5种标准容器:C-11，C-12，C-2，C-3，C-4。我国规定的复用映射结构使用3种标准容器：C-12，C-3，C-4。2024/2/1566复用单元-容器各类容器的主要参数容器C-11C-12C-2C-3C-4容器速率/(Mb/s)1.6002.1766.78448.384149.760基帧频率/（kHz）88888复帧结构/（B）4×(9×3-2)4×(9×4-2)4×(9×12-2)9×849×260容量/（B）10013642475623402024/2/1567复用单元-虚容器虚容器(VC)是SDH网中用以支持通道层连接的一种信息结构。分低阶VC和高阶VC，分别由C和TUG加上通道开销构成。VC是SDH中最重要的一种信息结构，它的包封速率与SDH网同步，VC可作为独立实体灵活地在传送节点插入和分出，以进行同步复用或交叉连接处理。2024/2/1568复用单元-虚容器各类虚容器的主要参数虚容器VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4速率/(Mb/s)1.6442.2406.84848.960150.336周期或复帧周期/（μs）500500500125125帧频或复帧频率/（kHz）22288复帧结构/（B）4×(9×3-1)4×(9×4-1)4×(9×12-1)9×859×261容量/（B）10414042876523492024/2/1569复用单元-支路单元和支路单元组支路单元TU是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，它由低阶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经字节间插复用并加入一些塞入字节组成TUG，加入额外的字节是为了保证完整的帧结构。2024/2/1570复用单元-管理单元和管理单元组管理单元AU是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构，由高阶VC加上AU指针构成。在STM-N的净荷中固定地占有规定位置的1个或多个AU集合称为管理单元组（AUG）。2024/2/1571复用单元-管理单元和管理单元组各类支路单元和管理单元的主要参数支路单元和管理单元TU-11TU-12TU-2TU-3AU-3AU-4速率/(Mb/s)1.7282.3046.91249.15250.304150.912周期或复帧周期/（μs）500500500125125125帧频或复帧频率/（kHz）222888复帧结构/（B）4×(9×3)4×(9×4)4×(9×12)9×85+39×87+39×261+9容量/（B）10814443276878623582024/2/1572C4—容器4；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