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1、1第一章第一章 绪论绪论1 11 1 本文研究的背景本文研究的背景SDH 全称叫做同步数字传输体制，由此可见 SDH 是一种传输的体制协议，就象 PDH准同步数字传输体制一样，SDH 这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。12 SDH 的传输原理和特点的传输原理和特点SDH 采用的信息结构等级称为同步传送模块 STM-N(Synchronous Transport，N=I，4， 16，64)，最基本的模块为 STMl，四个 STM 一 1 同步复用构成 STM 一 4，16 个 STM一 1 或四个 STM 一 4 同步复用构成 STM 一 16；SDH
2、采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向 9 行和横向 270xN 列字节组成，每个字节含 8bit，整个帧结构分成段开销(Section OverHead，SDH)区、STMN 净负荷区和管理单元指针(AU PTR)区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销(Rege neratorSection OverHead，RSOH)和复用段开销(Multiplex Section OverHead，MSOH)；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在 S
3、TMN 帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH 的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为 125I_ts，每秒传输 1125x1000000 帧，对 STM 一 1而言每帧字节为 8bitx(9x270x1)=19440bit，则 STM 一 1 的传输速率为19440x8000=155520MbitS；而 STM 一 4 的传输速率为4155520Mbits=622080MbitS；STM 一 16 的传输速率为 16155520(或4622080) =2488320Mbitst61。SDH 传输业务信号时各种业务信号要进入 SDH 的帧都要经过映射
4、、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C)，再加入通道开销(POH)形成虚容器(Vc)的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程，它通过支路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。SDH 之所以能够快速发展这是与它自身的特点是分不开的，其具体特点如下：(1)SDH 传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使2网管系统互通，因此有很好的横
5、向兼容性，它能与现有的 PDH 完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性；(2)SDH 接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了 PDH 准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了 DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性；(3)由于采用了较先进的分插复用器(ADM)、数字交叉连接(DXC)、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因 SDH 帧结构中安排了
6、信号的 5开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用；(4)由于 SDH 有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化；(5)SDH 并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但 SDH 用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，SDH 既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是采用 SDH，而且它也便于与光纤电缆混合 N(HFC)相兼容。
7、13 SDH 的应用与发展趋势的应用与发展趋势SDH 作为新一代理想的传输体系，具有路由自动选择能力，上下电路方便，维护、控制、管理功能强，标准统一，便于传输更高速率的业务等优点，能很好地适应通信网飞速发展的需要。迄今，SDH 得到了空前的应用与发展。在标准化方面，已建立和即将建立的一系列建议已基本上覆盖了 SDH 的方方面面。在干线网和长途网、中继网、接入网中它开始广泛应用，且在光纤通信、微波通信、卫星通信中也积极地开展研究与应用。近些年，点播电视、多媒体业务和其他宽带业务如雨后春笋般纷纷出现，为 SDH 应用在接入网中提供了广阔的空间。SDH 技术应用于接入网的好处是：1)对于要求高可靠、
8、高质量业务的大型企事业用户，SDH 可以提供较为理想的网络性能和业务可靠性。2)可以将网管范围扩展至用户端，简化维护工作。3)利用 SDH 固有灵活性，可使网络运营者更快、更有效地提供用户所需的长期和短期业务需求。可以预计 SDH 技术将不断发展。随着网络的发展，它将3进一步为终端用户提供宽带服务，在迎接 ATM、CATV、多媒体、因特网、全光网络带来的机会和提出的挑战中，将得到更加广泛的应用。综上所述，SDH 以其明显的优越性已成为传输网发展的主流。SDH 技术与一些先进技术相结合，如光波分复用(WDM)、ATM 技术、Intcrnet 技术(IP over SDH)等，使 SDH 网络的作
9、用越来越大。SDH 已被各国列入 21 世纪高速通信网的应用项目，是电信界公认的数字传输网的发展方向，具有远大的商用前景。第二章第二章 SDHSDH 技术分析技术分析21 SDH 信号的帧结构和复用信号的帧结构和复用211 SDH 信号的帧结构STMN信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地有规律的分布。因为这样便于实现支路的同步复用、交叉连接(DXC)、分插和交换，说到底就是为了方便的从高速信号中直接上下低速支路信号。鉴于此ITUT规定了STMN的帧是以字节(8bit)为单位的矩形块状帧结构(如图21STMN帧结构图所示)。图 21 STMN 帧结构图从上图看出 STMN 的信号
10、是 9 行*270*NylJ 的帧结构。此处的 N 与 STMN 的 N相一致，取值范围：1，4，16，64 。表示此信号由 N 个 STM1 信号通过字节间插4复用而成。由此可知，STM1 信号的帧结构是 9T*270YlJ 的块状帧，由上图看出当 N个 STM1 信号通过字节间插复用成 STMN 信号时，仅仅是将 STM1 信号的列按字节间插复用，行数恒定为 9 行。信号在线路上传输时是一个 bit 一个 bit 地进行传输的，STMN 信号的传输也遵循按比特的传输方式。SDH 信号帧传输的原则是：帧结构中的字节(8bit)从左到右，从上到下一个字节一个字节(一个比特一个比特)的传输，传完
11、一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。ITUT 规定对于任何级别的 STM 等级，帧频是 8000 帧秒，也就是帧长或帧周期为恒定的 125 us。帧周期的恒定是 SDH 信号的一大特点。由于帧周期的恒定，使 STM-N 信号的速率有其规律性。SDH 信号的这种规律性使高速 SDH 信号直接分插出低速 SDH 信号成为可能，特别适用于大容量的传输情况。从图中看出，STM-N 的帧结构由 3 部分组成：段开销，包括再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)； 管理单元指针(AUPTR)；信息净负荷(payload)。段开销(SOH)是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和
12、维护(OAM)使用的字节。段开销又分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)分别对相应的段层进行监控。再生段开销在 STMN 帧中的位置是第-N 第三行的第一到第 9 幸 N 列，共 3*9N 个字节；复用段开销在 STMN 帧中的位置是第 5 到第 9 行的第一到第 9*N 列，共 5+9 奉 N 个字节。与 PDH 信号的帧结构相比较段开销丰富是 SDH 信号帧结构的一个重要的特点。管理单元指针(AUPTR)位于 STM-N 帧中第 4 行的 9N 列，共 9 木 N 个字节。SDH 能够从高速信号中直接分插出低速支路信号，这是因为低速支路信号在高速 SDH 信号帧的位置有预见性，
13、预见性的实现在于 SDH 帧结构中指针开销字节功能。AUPTR 是用来指示信息净负荷的第一个字节在 STMN 帧内的准确位置的指示符，以便收端能根据这个位置指示符的值(指针值)正确分离信息净负荷。212 SDH 信号的复用SDH 的复用包括两种情况：一种是低阶的 SDH 信号复用成高阶 SDH 信号；另一种是低速支路信号(例如 112Mbits 34MbiVs 140Mbits)复用成 SDH 信号 STM-N。第一种情况复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是 4 合 l，RJ4*STM1一 STM4，4 木 STM4_STM16，在复用过程中保持帧频不变(8000 帧秒)，
14、这就意味着高一级的 STMN 信号是低一级的 STMN 信号速率的 4 倍。在进行字节间插复用过程中各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的 STMN 帧中，SOH 并不是所有低阶 SDH 帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃5了一些低阶帧中的段开销。第二种情况用得最多的就是将 PDH 信号复用进 STMN 信号中去。SDH 网的兼容性要求 SDH 的复用方式既能满足异步复用(例如将 PDH 信号复用进STM-N)，又能满足同步复用(例如 STM1_STM4)而且能方便地由高速 STMN 信号分插出低速信号，同时不造成较大的信号时延和滑动损伤，这就要求 SD
15、H 需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构，在这种复用结构中通过指针调整定位技术来取代 125 US 缓存器用以校正支路信号频差和实现相位对准，各种业务信号复用进 STMN 帧的过程都要经历映射(相当于信号打包)、定位(相当于指针调整)、复用(相当于字节间插复用)三个步骤。我国的光同步传输网技术体制规定了以 2Mbits 信号为基础的 PDH 系列作为 SDH 的有效负荷，并选用 AU4 的复用路线，其结构见图 22 我国的 SDH 基本复用映射结构所示。图 22 我国的 SDH 基本复用映射结构22 SDH 网络结构和网络保护机理网络结构和网络保护机理SDH 网是由 SDH 网元设备通过光缆
16、互连而成的。网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形(如图23 所示)。当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合可构成更加复杂的网络。当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障(这是难以避免的，6例如土建施工中将光缆挖断)，将对整个社会造成极大的损坏。因此网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。所谓自愈是指在网络发生故障(例如光纤断)时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内(ITUT 规定为 50ms 以内)，使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力，替代路由可采用备用
