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1、数字通信原理及设备,通信09-1,第五章 SDH,5-1 SDH概述 一：PDH 的局限性：PDH最初采用电缆作为媒介传输PDH信号，后改用作光缆作为媒介，它是由PDH数字复用设备、光线路终端设备、再生器和光纤光缆线路组成。在PDH光缆传输系统中，电接口是标准化的，既是逻辑功能的分界点，又是物理实体的分界点，所以不同厂家的设备可以在电接口上互连互通。光接口是非标准化的，不同厂家的设备在光接口上不能互通，这就导致了PDH光缆传输系统适合点对点的应用，而不适合独立联网应用。,具体地说，PDH的局限性表现在： 1、PDH有三种并存的地区性标准（北美、日本和欧洲），没有统一的世界标准，从而给互连互通带
2、来不便； 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。,2、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。,3、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 4、无统一的网管接口 无法形成统一的TMN,二、SDH： 1、光同步传输网的由来：光同步传输网的概
3、念是美国贝尔通信研究所于1984年提出的，命名为“同步光网络（SONET）”。这个名称是比较准确的，它示明了这种新传输体系的主要特征。 同步同步的目的是为了实现数字交换，整个网络中的各种速率的信号必须是同步的，即网络中用统一的时钟驱动每个网元，每个网元用统一的时钟驱动各个部分工作。 光以光纤为媒质，可传送高速率的数字信号，采用标准化的光接口，使不同厂家的设备可实现光路上互通。 网络新传输体系具有高度的组网灵活性，能实现网络保护和完善的网管。 ITU-T于1988年接受了SONET的概念，并重命名为同步数字体系（SDH），SDH不仅适用于光纤，也适合于微波和卫星传输。 SONET和SDH统称为光
4、同步传送网，它们的基本概念和实质内容是一样的，但在少数细节上还是有差别，主要区别就是速率等级划分不同，SONET等级较细，SDH等级较粗。,SDH与SONET的接口速率标准,2、什么是SDH？SDH 是为了使正确适配的净荷在物理传输网（主要是光缆）上传送而形成的一系列标准化的数字传送结构。“适配”可理解为信号性质和结构的转换操作；“净荷”是信号结构中的不部分信号的统称，任何一级SDH信号都可分为两部分，传递数据部分的称为“净荷”，为了保证正确传递数据而附加的部分称为“开销”，如果将书写的信函信号看成一级信号的话，信的内容就是“净荷”，信封上的信息（包括邮编、地址、收信人的姓名和邮票）则是“开销
5、”，如果将邮局收集信件的邮袋看成另一级信号的话，邮袋内的所有信件内容（包括信的内容和信封上的信息）就是“净荷”，邮袋上的信息则是“开销”，可见，“净荷”和“开销”都是相对的概念。SDH的内涵可以用一套较为完整的技术标准来规定。这套标准是在没有制造出SDH设备之前规定的，到目前为止，已经有了30多个SDH的国际标准。,3、 SDH的优点： SDH是一种光同步数字传送网，该网络由SDH网元（NE）组成； SDH有全世界统一的网络节点接口，从而简化了信号的复用，传输，交换； SDH有标准化的信号结构等级，称为同步传送模块STM-N，有利于互联互通； SDH有足够的开销比特，以实现完善的网管功能； S
6、DH的设备是高度功能综合的设备，将复用、交换、光电转换融为一体，统称为网元； SDH采用标准的光接口，即允许各厂家设备互连互通； SDH有很强的网络自愈功能； SDH不仅可承载现有电信业务，而且对未来业务有很强的适应能力； 上下业务能力较强。,接口方面,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。,复用方式同步复用和灵活的映射结构 低阶SDH高阶SDH。例
7、如：STM-1STM-4。采用字节间插复用方式。,PDHSDH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。,OAM功能 OAM功能强这也是线路编码不用加冗余的原因 用于OAM的开销多 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,上述特点中最核心的有三条：同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。,缺点： SDH的频带利用率不如PDH（140M的PDH有64个2M，而155M的SDH有63个2M）； SDH采用了指针，增加了抖动、漂移的可能性。 软件的大量应用，使系统易受病毒或误操作的危害。,5-2 STM-N的帧结构：,一、网络节点接口：传输网由网络节点和传输
8、系统构成，网络节点和传输系统都是由具有规定功能的实体抽象而得到的概念，网络节点由单个或几个设备（DXC、EA、SM）组成，传输系统由传输媒质和设备构成，按媒质不同分为有线系统光缆线路系统、无线系统微波接力系统和卫星通信系统。P193 图6-2,NNI在网络中的位置,二、SDH的速率,三、STM-N的帧结构：,在STM-N中：一帧包含270*9=2430字节2430*8=19440bit每秒传8000帧 Rb=19440*8000=155 520kb/s,1） 信息净负荷（payload） 是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。信息净负荷区相当于STM-N这辆运货车的
9、车箱，车箱内装载的货物就是经过打包的低速信号待运输的货物。为了实时监测货物（打包的低速信号）在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中，加入了监控开销字节通道开销（POH） 字节POH作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM-N这辆货车上在SDH网中传送，它负责对打包的货物（低速信号）进行通道性能监视管理和控制（有点儿类似于传感器）。,何谓通道？,2）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、管理和维护（OAM） 使用的字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控，而POH的作用是当车上有货物损坏时，通过它来判定具
10、体是哪一件货物出现损坏。也就是说SOH完成对货物整体的监控，POH是完成对某一件特定的货物进行监控，当然SOH和POH还有一些管理功能。,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。我们讲过段其实也相当于一条大的传输通道，RSOH和MSOH的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控。举个简单的例子，若光纤上传输的是2.5G信号，那么RSOH监控的是STM-16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM-1的性能情况。,二者的区别,3） 管理单元指针（AU-PTR）管理单元指针位于STM-N帧中第4行的9 N列共9 N个字节，AU-PTR
11、起什么作用呢？我们讲过SDH能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号（例如2Mbit/s ），为什么会这样呢？这是因为低速支路信号在高速SDH信号帧中的位置有预见性，也就是有规律性。预见性的实现就在于SDH帧结构中指针开销字节功能。AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N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。,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
12、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。,若复用的低速信号速率较低，即打包后信息包太小，例：2M、34M。 若复用的低速信号速率较高，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。,四、开销比特,1、什么是开销？SDH 的一个主要特点是它有标准化的OAM
13、功能，这些功能是靠帧结构中安排的一些附加字节来支持，即“开销”。 2、开销的种类和作用： 再生段开销(RSOH)：主要用于再生段层的OAM。对STM-N整体信号进行监控 复用段开销（MSOH）：主要用于复用段层的OAM。对STM-N中的某一个STM-1信号进行监控二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH） 高阶通道开销（HPOH）：主要用于高阶通道层的OAM。 低阶通道开销（LPOH）：主要用于低阶通道层的OAM。,STM-4 SOH字节安排,STM-16 SOH字节安排,STM-64 SOH字节安排,定帧字节：A1、A2 寻找连续信号流的帧头 用16进制表示为：A1=F6；A2=28,数字
14、通信通路(DCC)字节：D1D12 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364kb/s D4-D12用于复用段(DCCM)，带宽964kb/s,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,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,B1字节工作机理 发端对对上一个已扰码帧(1#STM-N)进行BIP
15、8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,例：某信号一帧有4个字节，对其进行BIP8偶校验如图：,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,B2字节工作机理
16、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,例：某信号一帧有9个字节，对其进行BIP24偶校验如图：,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,相应的M1字节以二进制计数表示有多少个差错，其最大范围是0255. 在发端MS-REI（复用段远端误块指示）性能事件中反映出来,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),
