西安邮电大学光纤通信技术第5章教材

第五章数字光纤通信系统本章内容和重点本章内容

两种传输体制

系统的性能指标

系统的设计本章重点

PDH和SDH的体系结构及各自特点。

数字光纤通信系统的主要性能指标。

计算中继距离。

5.1两种传输体制光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术。复用又分为若干等级，先后有两种传输体制：

•准同步数字系列(PDH)

•同步数字系列(SDH)随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到了许多困难。美国提出了同步光纤网(SONET)。

1988年，ITU-T(原CCITT)提出了被称为同步数字系列(SDH)的规范建议。SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量应用。这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。

11101101100100110001复用ch1ch2ch3ch4时分复用的概念01011001110110101010CH1CH2CH3CH4将线路用于传输的时间划分成若干个时间片TS，每个用户分得一个时间片，在其占有的时间片内，使用线路的全部带宽。既可传数字信号又可传模拟信号。高速复用信道低速支路信道同步：两个或多个信号之间在频率和相位上具有相同的长期频率准确度，最简单的关系是频率相等S

S

ynchronous同步D

D

igital数字

H

H

ierarchy系列

SDH同步数字系列本质上是一个传输系统PPlesio是希腊语词根，是‘近似的’意思

P

lesiochronous

准同步DD

igital数字HH

ierarchy系列

PDH准同步数字系列

也是一个传输系统数字传输技术的发展（模拟PDH数字）数字通信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Reeves.A.H1937年里夫斯

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建议体系数字传输技术的发展（PDHSDH）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PDH

准同步数字系列PDH数字通信基本参数对模拟信号采用8KHz速率进行抽样；每bit基本传送速率为1/8000=0.000125s，即125微秒传送1bit；同步复用为PCM帧，帧频为8000Hz；每个电话脉冲在编码调制（PCM）编码占用8个bit；传送速率为8*8k=64kbit/s，即PCM帧中单个话路传送速率为64k/s；对于一个PCM帧来说，有32个话路（实际传送话路30个，另外两个传送开销），同步复用的PCM帧速率为32×64k/s=2048k/s=2.048M，一般称为2M。PDH体系“准同步数字体系”PDH中的标准比特速率，两种复用体系被广泛使用满足ANSI（美国国家标准学会）规范的PDH；采用的基本比特速率为1.544Mbit/s(一次群，或称基群)满足CEPT（欧洲邮政电信协会）规范的PDH；采用的基本比特速率为2Mbit/s,西欧和中国采用按照4的倍数逐级复用为高级群，2M，8M，34M和140M，复用过程插入管理开销；单端PDH设备由光发射机、光接收机和系列复用和解复用设备构成；两端PDH设备构成点对点结构是PDH网络的基本拓扑；由背对背两端设备可组成中间节点，可构成链状拓扑。ANSI/CEPT体系2M信号的帧结构Flag信令012151617293031FAS(frms0,2,4...)NFAS(frms1,3,5...)Si0011011Si(M)1ASaSaSaSaSa45678voice/datasignalsvoice/datasignals12345678timeslotduration:125uslegth:32x8Bit=256Bit2M的帧结构有32个字节，即32个时隙。其中30个传信息，两个传（定位信号）FAS和信令等PDH复用结构单向背对背结构示意；复用路径为：4*2M－8M，8*4M－34,34*4－140M；或16*2M—34M；上下电路需要逐级复用或解复用。

光接口光接口140Opt.140Opt.140/34M解复用34/8M解复用8/2M解复用2M2/8M复用8/34复用34/140M复用从高速信号插/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。PDH多路复用技术原理MUXDEMUX具有较高传输速率的PDH信号可通过复用几个低速率信号获得四个具有相同标称比特速率的输入信号被结合在一起形成一个复用信号，然后通过一个公共传输通道传递到接收端在接收端，总信号被再次分布到对应的输出端口，为解复用从基础速率2Mbit/s开始复接需经3个复接层到140MPDH复用过程由于没有同步信号，支路信号速率不一致，在局时钟参考下，速率调整至相同；利用简单的比特塞入方法，将四个支路复用成高一等级的群路信号；同时群路速率额外增多的部分传送帧同步等管理开销；塞入△fi比特间插f1f2f3f4局时钟fsf0+⊿f0f0=∑fi4*2048+256=8448kbit/sPDH复用过程…….tf1…….tf2…….tf4…….tf1+

f1…….t…….t…….t........f2+

f2f4+

f4f10+0{{频率和相位存在差异的支路信号通过比特塞入使支路信变为同频同相支路信号通过比特间插复用成高阶信号同一通路的8bitPDH存在的问题1.数字信号速率、帧结构和光接口没有全球统一的标准，造成互通的困难；2.PDH的复用结构采用异步复接的方式，即靠塞入一些额外比特使各支路信号与复接设备同步并复接成高速信号，造成了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。复用结构缺乏灵活性、上下话路逐级复用和解复用、高次群电路实现困难等；3.运行维护功能（OAM）：OAM的开销少，OAM功能弱，系统安全性差；4.只能组成点对点或链状网络拓扑，无统一的网管接口，无法形成统一的TMN，没有有效的保护。

同步数字系列SDH同步数字系列SDH基本概念和帧结构复用原理和基本复用单元SDH网元SDH开销SDH性能指标SDH系统设计同步数字系列SDH基本概念和帧结构SDH的诞生SDH称为数字同步体系；SDH概念源于贝尔实验室的SONET，是为了解决标准光接口问题而提出的；SDH和SONET原理相同，区别在于子集与主集的关系，两者接口一致，可以互通；SDH先有规范，后有设备，过程与PDH相反，是较为理想的一个传送体系；欧洲和中国采用SDH，美国和日本采用SONET。

5.1.2同步数字系列SDH

1.SDH传输网

SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。图5.1示出SDH传输网的拓扑结构。SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复用器TM)、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。图5.1SDH传输网的典型拓扑结构TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n低速信号低速信号……低速信号低速信号(n<N)SDH终端的主要功能是：

复接/分接和提供业务适配•SDH终端的复接/分接功能主要由TM设备完成。MUXE1E1…STM-N同步复接DMXE1E1…STM-N同步分接图5.2SDH传输网络单元(a)终端复用器TM；

•ADM是一种特殊的复用器它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：

•一部分直接转发

•一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出DMXMUX中继线STM-N中继线STM-NAddSTM-n分接复接DropSTM-n本地图5.2(b)SDH传输网络单元分插复用设备ADM(Add/DropMultiplexer)

•

DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。1:m1:m…m:1m:1复接交叉连接矩阵分接1n1n配置管理图5.2(c)SDH传输网络单元数字交叉连接设备DXC

图5.3(a)传输通道的结构传输通道连接模型通道终接设备线路终接设备TMADM/DXC再生段Section再生段再生段线路终接设备通道终接设备E1…E3E1…E3ADM/DXCTM复接段(Line)传输通道(Path)再生中继器SDH传输网的连接模型通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传输通道，每条通道都有相似的结构，其连接模型如图5.3(a)。每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，而每一复接段又由若干个再生段(Section)串接而成。PathPathLineLineSectionSectionSectionPhotonicPhotonicPhotonic再生中继器图5.3(b)传输通道的结构分层结构

SDH传输网的分层结构SDH优势（一）电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率是155.520Mb/s。STM-N是SDH的第N个等级同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=1，4，16，64）。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。1接口方面SDH优势（二）同步复用和灵活的映射结构。低阶SDH——高阶SDH。PDH——SDH通过指针定位预见低速信号在整帧中位置,使收端可直接下低速信号A1A2A3B1B2B3C1C2C3A3B3C3A2B2C2A1B1C12复用方式SDH优势（三）用与OAM的开销多OAM功能强——这也是线路编码不用加冗余的原因3OAM功能SDH优势（四）老体制设备是否发挥作用对新体制能否接入4兼容性——决定成本SDH的缺点频带利用率不如PDH系统指针调整机理复杂，并且产生指针调整的抖动软件的大量应用，使系统易受病毒或误操作的危害准同步信号和同步信号的比较准同步信号有相同字面传输速率，但来自不同源的数据信号总是有比字面比特速率或高或低的值。即：两者之间存在轻微偏差。那样的信号几乎是彼此同步的，这就是为什么它们被称为准同步同步信号具有相同标称比特速率的数据信号象准同步信号一样，也有不同的源，但被一个中央时钟频率控制（即所谓的主时钟）。这些信号彼此是时钟校准的，这就是为什么它们被称作同步信号◆在一个准同步网络中，单个的链路段是彼此不同步的◆在同步网络中，链路段彼此是同步的

图5.4分插信号流程的比较光/电光信号分接分接分接140/34Mb/s34/8Mb/s8/2Mb/s复接复接复接电/光光信号2/8Mb/s8/34Mb/s34/140Mb/s2Mb/s(电信号)SDHADM155Mb/s光接口155Mb/s光接口2Mb/s(电信号)PDHPDH和SDH分插信号流程的比较采用SDH分插复用器(ADM)，可以利用软件一次直接分出和插入2Mb/s支路信号，十分简便。PDH与SDH组网比较STM-16STM-16STM-16STM-16234155(Mbit/s)234155(Mbit/s)SDH环网2M2M2M2M背对背PDH设备PDH链SDH信号与速率STM－1 155.52Mb/sSTM－4 622.08Mb/sSTM－16 2488.32Mb/sSTM－64 9953.28Mb/sSTM－N=N×STM－1=N×155.52Mb/sITU-T（国际电信联盟-电信分部）指定了一个所谓的基本信号，速率为155.520Mbit/s的STM-1（同步传输模块-1）。SDH中的所有复用层都是这个基本信号“STM-1”的正整数倍用这种方法，可对155Mbit/s数据信号的传输提供一个世界统一的概念，这意味着所有以前的PDH信号（CEPT/ANSI）必须被一个称为“映射”的过程交错插入到SDH基本信号中SDH比特率欧洲2.048Mb/s8.448Mb/s34.368Mb/s139.264Mb/s北美1.544Mb/s6.312Mb/s44.376Mb/s日本1.544Mb/s6.312Mb/s32.064Mb/s97.728Mb/sPDHG.702SDHG.707

注:1、划线速率为SDH可以处理的PDH速率等级

2、SDH建议已明确将51.84Mb/s作为中小容量卫星与无线SDH系统的数字段接口速率,但不作为SDH的级别或NNI速率,为STM-0,但并不代表SDH的一个基本速率等级.

STM-1155.520Mb/s

STM-4622.080Mb/s

STM-162488.320Mb/s

STM-649953.280Mb/s

整数倍SONET/SDH等级电信号光信号CCITT名称STS-1STS-3STS-9STS-12STS-18STS-24STS-36STS-48OC-1OC-3OC-9OC-12OC-18OC-24OC-36OC-4851.84155.52466.56622.08933.121244.161866.242488.32STM-1STM-3STM-4STM-6STM-8STM-12STM-16速率SDH比特率SDH的帧结构STM-N的帧长：9×N×（261＋9）。STM-1帧的两维表示法包括9行，每行270个字节字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。

帧频：8000帧/秒，信号帧以125µs时间间隔传送STM-1帧的每个字节具有64kbit/s的传输容量，传输速率9×270×8×8000=155.52(Mb/s);帧的组成：段开销SOH、净负荷、指针9270净负荷(含POH)261PTR9RSOHMSOH35STM－1帧结构段开销(SOH:SectionOverhead)：保证信息正常传输所必须的附加字节；作用：运行、维护、管理；帧定位，误码检测、公务通信、自动保护倒换、网管信息传输等。占用字节数(STM-1)：8行×9列×1=72Byte=576bit，

SOH容量：576×8000=4.608Mb/s;1～3行,1~9×N列，再生段开销(RSOH);5~9行，1~9×N列复接段开销(MSOH)；SDH丰富的开销为其实现强大的OAM和智能化奠定了基础。信息载荷：用于承载各种业务信息的部分；STM-1，9×261×1=2349byte=18792bit；

容量为：2349×8×8000=150.336Mb/s;通道开销(POH):少量字节用于通道运行、管理和维护；管理单元指针(AU-PTR):用于指示信息载荷第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)指针容量(第四行，1~9列)：STM-1，9×8×8000=0.576Mb/s;采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC)的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。SDH矩形帧结构的由来STM－19×270字节STM-1155.52Mbit/s123456789270字节第一行第二行第三行第四行第五行第六行第七行第八行第九行270字节SDH的矩形帧在光纤上传输时是成链传输的，在光发送端经并/串转换成链状结构进行传输，而在光接收端经串/并转换成矩形块状进行处理

虚容器是不是SDH系统准备好的一个个的大小不等的盒子呢？

可以这么说。但这种‘盒子’只是一个逻辑上的概念，并不是物理实体。虚容器实际上是ITU-T定义的一些标准格式，原始信息首先被装载进这些虚容器，也就是变成这些标准格式，这个过程称为‘映射’SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）虚容器（一）VC、通道、段VC、通道、段虚容器---Virtualcontainer---VC不同的PDH原始信息对应于不同的VC：

低阶虚容器(单个结构）--LowerorderVC1.5Mb/s---------------VC-11

2Mb/s-----------------VC-126.3Mb/s---------------VC-2

高阶虚容器（可由多个TU或TUG组成）--HigherorderVC34Mb/s或45Mb/s-----VC-3

140Mb/s-----------------VC-4

虚容器（二）VC、通道、段虚容器（三）那么，虚容器里除了原始信息以外还有什么呢？我们不妨画一个图来表示VC的构成：原始信息

塞入比特调整控制POH即‘通道开销’，可见VC是与通道这个概念是紧密相连的。VC、通道、段SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）通道和段（一）REGNENENEpath#1path#2section#1section#2section#4NE#1NE#2NE#3NE#4PDH端口PDH端口Section/TSSection/TSPathregeneratorsection（再生段）-------两个NE之间的物理连接multiplexsection(复用段）-------相邻LT间对业务的逻辑功能path（通道）--------两个PDH接口之间(端到端)的逻辑连接由此可见：section#3RSRSMSMSSDH的几个新概念（虚容器、通道、段）通道和段（二）H-path(开销)(通道)(段)L-pathMSRSPOHSOHOHSDHPathSection(高阶通道)(低阶通道)(复用段)(再生段)HPOH(高阶通道开销)(低阶通道开销)(复用段开销)(再生段开销)(通道开销)LPOHMSOHRSOH为了便于SDH网络的优化设计，有助于网管功能的实现以及保持技术规范的相对稳定性，SDH将传输网划分成上述若干层次，每一层次上都有相应开销比特与之对应：(段开销)SDH为什么要提出这些概念呢？SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）电路层网络VC_12VC_4VC_3电路层低阶通道层通道层高阶通道层段层复用段层网络再生段层网络物理层网络传输媒质层SDH传送网的分层模型1.设备的设计和实现更加简单2.使规范在一个长久的时期内保持稳定3.便于维护分层的好处SDH网络中的段在SDH网络中，可将信号传输网的各部分分为复用段（MS）、再生段（RS）和通道（Path）三个层面，其中复用段与再生段通称作段复用段涉及复用段终端（TM、ADM、DXC）之间的端到端信息传递。复用功能由复用段终端提供，包括MSOH的产生与终结，通道的同步与复用等再生端涉及再生器（REG）与再生器之间、或复用端终端与再生器之间的信息传递。再生端功能由再生段终端设备（REG、TM、ADM、DXC）提供，包括RSOH的产生与终结，帧定位、扰码等SDH网络中的通道通道嵌入在一个或多个连续的段的净荷中，为业务信号提供透明的传输路径通道终端主要完成对净荷的复接与分接以及通道开销POH的终结与产生，通道终端也是PDH信号与SDH网的结合点与分接点从信号的开销来看，MSOH在复用段内传输时维持不变，RSOH在再生段内传输时维持不变，POH在通道终端间内传输时维持不变

SDH-复用器SDH-复用器交叉连接#SDH-电再生器再生段再生段复用段通道SDHSDHSDHPDHPDH复用段同步数字系列SDH复用原理和基本复用单元传统复用方法：正码速调整法优点：容许被复接的支路信号有较大的频率误差；缺点：复接与分接困难；固定位置映射法：使低速支路信号在高速信号帧中占有固定位置。优点：复接与分接容易实现缺点：低速信号与高速信号相位不能对准，且随时间变化；SDH复用：采用载荷指针的映射方法；引入指针：需要对指针进行管理；超大规模集成电路为指针技术实现提供了条件和基础。通过指针的值，指向载荷的起始位置；SDH复用原理说明如果把我们要传送的信号比喻为货物，STM-N是运货的汽车，汽车承载了一个大集装箱，各种货物都堆积在这个集装箱内，那么为了在各个站点能方便地找到并取出（或插入）所需的货物，在我们将货物装入集装箱之前，得先完成一些工作:－首先根据货物的大小选用一个合适的标准容器（C-n），把货物装入容器打包后再贴上说明货物情况的标签（POH），这时就构成了虚容器（VC-n），这个过程称为映射；－为了指示各级虚容器在更大的虚容器中的位置，需要为虚容器附上指针（PTR），附上了指针的虚容器就构成支路单元（TU）或管理单元（AU），附上指针的过程称为定位；－然后把多个相同的支路单元（组）逐步集装成高阶虚容器，或把多个相同的管理单元集装成管理单元组，直至把多个管理单元组集装起来填满大集装箱（STM-N帧的净负荷和管理单元指针），然后为集装箱贴上说明集装箱情况的标签（SOH），这时就完成了汽车（STM-N）的装货过程，汽车可以开上光纤线路了，这其中的集装过程就称为复用

映射结构：把支路信号适配装入虚容器VC的过程，即，使支路信号与传送的载荷同步的过程。这种结构可把目前PDH的绝大多数标准速率信号装入SDH帧。基本工作原理：映射、定位、复用各种速率等级的数据流进入相应的容器（C），完成适配功能（主要是速率调整）——映射加入通道开销（POH），构成虚容器（VC）——映射进入支路单元（TU）或管理单元（AU）——定位设置指针（AUPTR和TUPTR）——定位复用（TU进高阶VC或AU进STM－N），附加段开销SOH，形成STM-N的帧结构——复用复用原理——ITU-T一般复用映射结构同步复用和映射方法是SDH的特色之一。SDH复用原理复用单元容器（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表示与此复用单元相应的信号级别SDH采用了一套由基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构，各种业务信号通过映射、定位、复用三个步骤复用进STM-N帧在这种复用结构中，首先采用将支路信号进行适配，装入适当容器，称为映射继而通过指针调整定位技术来校正支路信号频差和实现相位对准通过将复用单元组合成为STM－N的帧结构，完成复用过程x3AUGSTM-N2430

NAU42358AU3786VC-42349VC-3765TUG3774TUG2108TU3768TU2108VC3765VC1126VC2107VC1235TU1127TU1236C3756C1125C1234C2106C42340MAPPING14045621.534x3x7x7x3x4同步传送模块虚容器管理单元管理单元组支路单元支路单元组虚容器容器PDHMbpsPOHPOHPOHPOHPTRPTRPTRPTRPTRPTRSOHPOHPOHx

NYYxxxPTR:

指针POH:通道开销字节数

基本操作：映射定位复用指针处理复用原理(4)——ITU-T一般复用映射结构C-n，标准容器，装载PDH支路信号，并完成速率适配；标准容器+少量通道开销POH——虚容器VC；VC的包络与网络同步，可以复用、交叉连接、交换；VC内可装载不同容量，不同格式的支路信号；定位校准：在VC前加管理单元指针，保证所有VC起始相位始终同步——AU(管理单元)+TU(支路单元)；设置指针：TU均匀字节间插---TUG—AUG复用：AUG+SOH—STM-1，按字节同步复用—STM-N；举例：由PDH的4次群信号到SDH的STM-1的复接过程把139.264Mb/s的信号装入容器C-4，经速率适配处理后，输出信号速率为149.760Mb/s;在虚容器VC-4内加上通道开销POH(每帧9Byte,相应于0.576Mb/s)后，输出信号速率为150.336Mb/s；在管理单元AU-4内，加上管理单元指针AUPTR(每帧9Byte,相应于0.576Mb/s)，输出信号速率为150.912Mb/s;由1个AUG加上段开销SOH(每帧72Byte,相应于4.608Mb/s),输出信号速率为155.520Mb/s,即为STM-1。我国的SDH基本复用结构（指针调整下的同步复接）STM-NAUGTUG-3TUG-2C-4C-3C-12b/s44736kb/s34368kb/s2048kb/sTU-3TU-12AU-4VC-3VC-12VC-4指针处理映射定位、校准复用AUGSTM-1+LPOH+TUPTR+AUPTR+RSOHMSOH+HPOH标准容器C参与SDH复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速调整等适配技术，装进一个恰当的标准容器。可通过比特-到-比特和字节-到-字节调整实现虚容器VC

通道开销POH加入到每个容器C中，容器C加上它所关联的POH就构成了所谓的虚容器VCVC作为一个不可修改的完整实体通过网络中的直达通道传输。

POH携带补充的信息以确保容器从头到尾的可靠传输。它在通道的起始点被加入，此时VC被建立并首次被解释。在通道的终止点被取出，此时容器被清除POH包含在网络中变换的通道的监督和维护信息

一个虚容器可以在STM-1帧中独立传送，或者间插到一个更大的VC中，此VC直接在STM-1帧中传输高阶虚容器HO和低阶虚容器LO之间存在区别。

在一个“大”的容器中传送的所有容器被称为LO容器。LOVC指VC-11，VC-12和VC-2。如果VC-3在VC-4中传送，此时它也算是一个LOVC直接在STM-1帧中被传输的那些容器被称为HO容器。VC-4是一个HOVC。被直接传输的VC-3也称为HOVC支路单元TU除了VC-4外，所有的VC都可被间插到一个较大的VC中，在STM-1中传输。为此，建立两个VC相位关系的指针必须被放置在高阶VC中的固定位置。支路单元TU是一术语，用于描述可以内嵌在高阶VC中的LOVC组件及对应的指针（TU指针）。即TU-n是由一个相应的低阶VC-n和一个相应的支路单元指针（TU-nPTR）组成TU-nPTR用来指示VC-n净荷起点相对于高阶VC帧起点间的偏移TU包括：TU-11，TU-12，TU-2，TU-3。支路单元组TUG在被间插入高阶容器之前，TU可被结合成一组。那样的一个组被称为TUG（支路单元组）支路单元组有TUG-2和TUG-3两种1个TUG-2由1个TU-2或3个TU-12或4个TU-11按字节间插复用而成1个TUG-3由1个TU-3或7个TUG-2按字节间插复用而成管理单元AU高阶虚容器VC-4和VC-3在STM-1帧中直接传输嵌入在STM-1帧中的指针（AU-PTR块）记录帧和相应虚容器的相位关系VC可在其中“浮动”的STM－1帧的组件被称为管理单元AU。对应的指针被称为AU指针，算作AU的一部分三个字节的AU指针包含在STM-1帧的第4行的起始9个字节中在STM－1帧中可传输1xAU-4或3xAU-3VC-3既可直接在STM-1帧中传输（AU-3），也可直接通过AU-4传输。后一种情况下3xVC-3必须被间插到一个VC-4中管理单元组AUG几个AU被字节间插，例如：字节-到-字节复用，到一个AU组中（AUG）AUG是一个不含SOH，与STM-1对应的帧同步结构如果STM-1SOH被加入到AUG中，则可产生STM-1一个AUG可由1xAU-4或3xAU-3组成复用单元的帧结构复用单元大小和速率几种信号的复用帧定位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，即附加于VC上的支路单元指针（或管理单元指针）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；在发生相对帧偏移差使VC帧起点浮动时，指针值亦随之调整，从而使指针准确指示VC帧的起点；SDH指针的作用：当网络处于同步时，指针用来进行同步信号间的相位校准；当网络失去同步时，用来做频率和相位校准；指针还可用来容纳网络中的频率抖动和漂移。同步数字系列SDHSDH网元SDH网元SDH传输网是由不同类型的网元设备通过光缆线路连接组成的，由这些网元设备实现SDH体系所需要的同步复用、交叉连接、网络故障自愈等功能SDH网的基本网元有终端复用器TM、分插复用器ADM、再生中继器REG和数字交叉连接设备DXC

这些网元可以组成网络的简单物理拓扑结构有5种，即链形、星形、树形、环形和网孔形

TMADMADMADMADMTM终端复用器（TM）终端复用器的主要是将支路端口的低速信号如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s等PDH低速信号和SDH的155Mbit/s电信号复用进STM-N帧结构中，并经过电－光转换为STM-N光线路信号终端复用器还可完成上述过程的逆过程在复用过程中，支路信号在线路信号STM-N中的位置可任意指定

终端复用器常用于链形网的两个端点，进行点到点传输

分插复用器（ADM）

ADM具有两个线路端口，不仅可以完成TM具有的全部功能，还能完成线路信号之间以及线路信号与支路信号间的交叉连接例如，来自东向STM-1线路信号中的21个2M业务，可通过ADM复用到进西向STM-1线路信号继续向前传输；而剩下的42个2M则可通过支路端口在本地上下ADM设备的灵活的分插业务和交叉连接功能，使它可以灵活地应用于链形、星形、环形等各种网络结构利用ADM组成的自愈环网极大地提高了网络的生存性，是SDH的最大特色之一

STM-1/4STM-1/4TributaryPorts:nx2Mbps(34Mbps)ADM......WESTEAST再生中继器（REG）

由于光信号经过长距离传输后，信号的幅度变小，脉冲形状发生畸变，会使接收侧判决发生错误，因此需要在中间的恰当距离加入REG恢复信号的幅度和形状，从而继续传输，实现长距离信号传输的目的REG只有两个线路端口，它将接收的光信号经光/电转换、开销处理、再生整形、电/光转换后在另一侧发出REG只需处理STM-N帧中的RSOH，而无需象ADM和TM一样还要处理MSOH并上下业务或交叉连接数字交叉连接设备（DXC）

数字交叉连接设备的主要功能是完成多个STM-N信号的交叉连接，它在自动配线、网络资源配置、路由调度、网络保护恢复和网络管理等方面起着重要作用。核心：可控的交叉连接开关矩阵;基本电路速率：可等于或低于端口速率，它取决于信道容量分配的基本单位。输入信号串/并变换：变为m个并行支路信号，然后通过时分(或空分)交换网络，按照预先存放的交叉连接图或动态计算的交叉连接图对这些电路进行重新编排，最后将重新编排后的信号复接成高速信号输出。DXC的表示：DXCX/Y(X:输入端口速率的最高等级；Y，参与交叉连接的最低速率等级)0——64kb/s电路速率；1、2、3、4——PDH的1至4次群的速率；4——SDH的STM-1等级；5、6——SDH的STM-4、STM-16等级。举例：DXC1/0:1—输入最高速率为一次群速率2.048Mb/s;0—交叉连接基本速率为64kb/s;DXC4/1:4—输入端最高速率140Mb/s(PDH)或155.52Mb/s(SDH);1—交叉连接基本速率为2.048Mb/s;广泛应用的DXC：DXC1/0、DXC4/1、DXC4/4交叉连接设备与交换机的区别：DXC的用途：干线网实现自动化网络配置；功能：输入/输出连接改变连接控制DXC多话路组成的群路按集合用户量、网路故障状况网关系统配置交换机单个用户话路用户呼叫请求信令系统分离本地/非本地业务，为非本地业务提供路由为临时事件提供通信电路；网络故障时，迅速提供网络配置；根据业务流量，实现最佳网络配置；PDH与SDH的网关；SDH的应用(1)SDH点对点传输；链形网传输；SDHTMSDHTM…支路信号…支路信号STM-N再生中继器SDHTMSDHTM…支路信号…支路信号SDHADMSTM-n(n＜N)STM-NSTM-NSTM-nSDH的应用(2)SDH环形网SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM…支路信号…支路信号…支路信号…支路信号优点：具有自愈能力通信网络发生故障时，无需人为干预，即可在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。SDH的应用(3)ADM+DXC—网形网TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n低速信号低速信号……低速信号低速信号(n<N)端到端之间存在一条以上路径；DXC可灵活配置网络；网络具有更高的抗毁性、可靠性同步数字系列SDHSDH性能指标

5.2.1参考模型

假设参考连接(HRX)：假设通信距离最长、结构最复杂、传输质量最差的连接；包括所有的传输、交换、及其他功能器件；

最长的HRX是根据综合业务数字网(ISDN)的性能要求和64kb/s信号的全数字连接来考虑的。

标准最长HRX：14个HRDL、13个交换节点，全长27500km；

HRX总性能指标按比例分配给HRDL；图5.11标准数字假设参考连接HRX假设参考数字链路(HRDL):HRX中两个相邻交换点数字配线架间的所有传输系统——复用、分接设备、传输单元。长度：建议2500km；可根据国家具体情况做不同选择China：5000km；USA/Cana:6400km；Jap：2500km；参考模型(2)——HRDL参考模型(3)——HRDS假设参考数字段(HRDS)：HRDL的组成部分；HRDS：两端光端机、中间光缆传输线路、光中继器；HRDS建议长度：长途，280km；市话，50km我国：一级干线，420km；二级干线，280km；市话，50km；一个光纤通信系统，可以由若干个HRDS组成。HRDS的性能指标，从HRDL指标分配中获得，并分配给线路和设备。HRX、HRDL、HRDS三者的关系：

HRX=若干个HRDL+若干交换中心；

HRDL=若干HRDS；

HRDS=两个数字配线架+若干光中继器；系统的主要性能指标1.误码率(BER)

误码率是衡量数字光纤通信系统传输质量优劣的非常重要的指标，它反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。

BER是在一个较长时间内的传输码流中出现误码的概率，它对话音影响的程度取决于编码方法。对于PCM而言，误码率对话音的影响程度如表5.2所示。

由于误码率随时间变化，用长时间内的平均误码率来衡量系统性能的优劣，显然不够准确。在实际监测和评定中，应采用误码时间百分数和误码秒百分数的方法。

几乎听不懂5×10-2强烈干扰，听懂程度明显下降10-2在各种话音电平范围内都察觉到有干扰10-3在低话音电平范围内有个别“喀喀”干扰10-4在低话音电平范围内刚察觉到有干扰10-5感觉不到干扰10-6受话者的感受误码率表5.2误码率对话音影响程度

如图5.13所示，规定一个较长的监测时间TL，例如几天或一个月，并把这个时间分为“可用时间”和“不可用时间”。

在连续10s时间内，BER劣于1×10-3，为“不可用时间”，或称系统处于故障状态；故障排除后,在连续10s时间内，BER优于1×10-3，为“可用时间”。

对于64kb/s的数字信号，BER=1×10-3，相应于每秒有64个误码。同时，规定一个较短的取样时间T0和误码率门限值BERth，统计BER劣于BERth的时间，并用劣化时间占可用时间的百分数来衡量系统误码率性能的指标。误码性能优劣的表示方法：误码时间百分数误码秒百分数检测时间TL划分为：(与连续10秒的BER与10-3相比)可用时间：BER<10-3；系统处于正常工作状态；不可用时间：BER>10-3，系统处于故障状态；取样时间T0和误码率门限阈值BERth；劣化时间：抽样(以T0)检测BER>BERth的时间(分钟数、秒数)误码性能优劣表示：误码率（BER）指标BER参数有三个劣化分（DM）：误码率劣于1×10－6的分钟数严重误码秒（SES）：误码率劣于1×10－3的秒钟数误码秒（ES）：凡是出现误码的秒数<1.310-6<8%BER的秒数误码秒（ES）<310-6<0.2%BER劣于10-3的分数严重误码秒（SES）<6.210-7<10%BER劣于10-6的分数裂化分（DM）长期平均误码率指标定义误码率参数表5.3误码率参数和HRX的误码率指标

对三种误码率参数和指标说明如下：

劣化分(DM)误码率为1×10-6时，感觉不到干扰的影响，选为BERth。每次通话时间平均3～5min,选择取样时间T0为1min是合适的。监测时间以较长为好，选择TL为1个月。定义误码率劣于1×10-6的分钟数为劣化分(DM)。HRX指标要求劣化分占可用分(可用时间减去严重误码秒累积的分钟数)的百分数小于10%。

严重误码秒(SES)

由于某些系统会出现短时间内大误码率的情况，严重影响通话质量，因此引入严重误码秒这个参数。选择监测时间TL为1个月，取样时间T0为1s。定义误码率劣于1×10-3的秒钟数为严重误码秒(SES)。HRX指标要求严重误码秒占可用秒的百分数小于0.2%。

误码秒(ES)

选择监测时间TL为1个月，取样时间T0为1s，误码率门限值BERth=0。定义凡是出现误码(即使只有1bit)的秒数称为误码秒(ES)。HRX指标要求误码秒占可用秒的百分数小于8%。相应地，不出现任何误码的秒数称为无误码秒(EFS)，指标要求无误码秒占可用秒的百分数大于92%。

表5.3列出的是标准数字假设参考连接HRX(27500km)的误码率总指标。为了设计需要，必须把总指标按不同等级的电路质量分配到各部分。总误码性能指标在HRX各部分的分配：

按电路等级进行分配高级：长途一二级干线；按长度分配；中级：长途二级以下干线；本地级：按切块分配；最长HRX的电路质量等级划分误码率的分配——G.821建议误码率指标高级电路中级电路本地级电路DM<10%4%2×1.5%2×1.5%SES<0.1%0.04%2×0.015%2×0.015%ES<8%3.2%2×1.2%2×1.2%DM：BER>10-6的时间少于10%，等效平均误码率BERav=10-7；将平均误码率按长度进行分配：BERav=4×10-12/km；则420km一级干线误码率分配：BERav=1.68×10-9；280km二级干线误码率分配：BERav=1.12×10-9；设计值，比实际要求值高一个数量级，按10-10设计；抖动抖动：数字信号的有效瞬间对于标准时间的位置偏差。输入脉冲信号在平均位置的左右变化；提取时钟信号在中心位置的左右变化；抖动的单位：UI，表示单位时隙，二进制NRZ信号，1UI=T(一个码元周期)。抖动的度量：抖动幅度(Jp-p)：偏差时间的范围；抖动频率(F)：偏差时间间隔对时间的变化率；抖动的表现：稳定脉冲前后沿出现低频干扰(1~2kHz)；抖动的影响：使信号判决偏离最佳判决时间，增加误码率，降低系统性能；抖动表现：接收端的噪声，劣化信噪比，降低接收灵敏度；图5.15抖动示意图

抖动产生的原因：时钟提取电路的频率偏移；信号状态——如，信号的码间干扰；输入码流中长连“0”码；随机噪声；抖动的主要性能参数：输入抖动容限、输出抖动等输入抖动容限：系统容许的输入信号最大抖动范围；ITU-T建议和国际标准，给出了PDH各次群输入/输出抖动容限要求；PDH各次群入口对抖动的要求3500kHZ800kHZ400kHZ100kHZF410kHZ10kHZ3kHZ18kHZF3500HZ1kHZ400HZ2.4kHZF2200HZ100HZ20HZ20HZF10.0750.150.20.2A21.51.51.51.5A1F0A0223-1139264223-134368215-11.2×10-5HZ1528448215-11.5×10-5HZ36.92048伪随机测试信号序列调制数字信号的正弦信号频率JP.P/UI参数

速率(kb/s)0.075（0.075）0.15（0.15）0.2（0.2）0.2（0.2）A23500kHZ800kHZ400kHZ100kHZF410kHZ10kHZ3kHZ18kHZF2F1A1200HZ1.5（0.75）139264100HZ1.5（0.75）3436820HZ1.5（0.75）844820HZ1.5（0.75）2048测量带通滤波器带宽：低频截止频率为F1或F2，高频截止频率为F4输出口最大抖动容限值JP.P/UI

参数速率（kbs-1）全程和数字段PDH各次群输出口对抖动的要求

表5.6和表5.7的图解说明

要求：PDH各次群输入接口的输入抖动容限必须在曲线之上系统的主要性能指标——可靠性(1)可靠性：描述系统的故障可能性直接影响通信系统的：使用、维护、经济效益；包括：光端机、中继器、光缆线路、辅助设备和备用系统的可靠性研究方法：故障统计分析法——故障次数、故障修复时间；可靠性的表示：可靠性R与故障率φ：可靠性R：规定条件和时间内系统无故障工作的概率，反映系统完成规定功能的能力；故障率φ：单位时间内系统发生故障的概率；单位：10-9/h，菲特(fit):1fit表示109h内发生一次故障的概率；R与φ的关系：n个部件系统总的可靠性Rs：故障率φ与平均故障间隔时间MTBF：可用率A和失效率PF：可用率A：规定时间内，系统处于良好工作状态的概率；失效率PF：有备用系统时，失效率PF：可靠性指标(具有主备用系统自动倒换功能的DOFCS)5000km，双向全程全阻故障：4次/年；420km、280km：双向全程全阻故障：1次/3年、1次/5年；市内数字光缆通信系统：双向全程全阻故障：4次/年；50km数字段双向全程全阻故障：2次/年；LD寿