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1、 第三章 SDH技术及其结构特点3.1 SDH技术的帧结构 3.11 SDH的帧结构 SDH传输网的一个关键功能是要对支路信号进行同步和数字服用和交叉连接。SDH帧结构必须适应这些功能要求,同时也希望支路信号在一帧内呈现均匀地、有规律的排列。这样便于实现支路低速信号的分/插、复用和交换，说到底就为了方便的从高速SDH信号中直接上/下低速支路信号。鉴于此，ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如图3-1所示。 图3-1 STM-N 帧结构图 从图3-1看出STM-N的信号是9行270N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64，表
2、示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行270列的块状帧，由上图看出，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。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. 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，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。如此一帧一帧地传输,每秒可传8000帧。SDH的帧频率为8000帧/秒,那么该字节的
3、比特速率为8000*8bit=64kb/s. 这里需要注意到的是：帧周期的恒定是SDH信号的一大特点，任何级别的STM-N帧它的帧频都是8000帧/秒。由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。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3-1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（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。
4、下面我将介绍这三大部分的功能。(1) 断开销 在SDH帧结构中,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。断开销被分配在STM-N帧中的第1至第9*N列,第1行至第3行和第5行至第9行.每个SDH帧中断开销共有8*8*9*N=576*N个比特,丰富的断开销为SDH系统强大的智能化网络管理功能提供了良好的基础.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。第1行至第3行为再生段开销,监控的是整个
5、STM-N的传输特性,既可在再生器接入又可在终端设备接入;第5行至第9行为复用断开销,监控的是STM-N中每一个STM-1的性能情况,它只能在终端设备中街,在再生器终将被透明传输.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。(2) 信息净负荷信息净负荷（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。这些信息码块(低速信号)在传输之前先被SDH打包并装入一系列大小不同的标准容器,再按一定帧序列装入STN-N帧内.信息净负荷区相当于STM-N这辆运
6、货车的车箱，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）。 (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9N列，共9N个字节，是指一种指示符,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，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。指针是SDH
7、实现同步复用的重要手段。由于低速支路信号在高速SDH信号帧中的排列具有规律性，因此只要根据指针找到信息静负荷区的第一个字节的位置，就可以根据支路信号摆放位置的规律性直接分插出所需支路信号。引入指针可使SDH在准同步数字环境中完成同步和STM-N信号的帧定位。3.12 段开销字节安排及字节功能 STM-N帧的段开销字节示意图1 定帧字节A1和A2 在SDH的帧结构中，信号以一帧一帧德形式，按照从左到右，从上到下方式的规律传输的。定帧字节A1和A2的作用是识别一帧的起始位置，以区分帧，即实现帧同步。2 再生段踪迹字节：J0 在SDH网络中,为了检验再生段、信号源端和信号宿端是否按照要求机型连接,引
8、入的再生段踪迹字节。该字节被用来重复地发送段接入点标识符，以便使接收端能据此确认与指定的发送端处于持续连接状态。J0字节还有一个用法，在STM-N帧中每一个STM-1帧的J0字节定义为STM的标识符C1，用来指示每个STM-1在STM-N中的位置指示该STM-1是STM-N中的第几个STM-1（间插层数）和该C1在该STM-1帧中的第几列（复列数），可帮助A1、A2字节进行帧识别。 3 数据通信通路（DCC）字节：D1-D12用于OAM功能的数据信息下发的命令，查询上来的告警性能数据等，是通过STM-N帧中的D1-D12字节传送的。也就是说用于OAM功能的相关数据是放在STM-N帧中的D1-D
9、12字节处，由STM-N信号在SDH网络上传输的。这样D1-D12字节提供了所有SDH网元都可接入的通用数据通信通路，作为嵌入式控制通路（ECC）的物理层，在网元之间传输操作、管理、维护（OAM）信息，构成SDH管理网（SMN）的传送通路。 其中，D1-D3是再生段数据通路字节（DCCR），速率为364kbit/s192kbit/s，用于再生段终端间传送OAM信息； D4-D12是复用段数据通路字节（DCCM），共964kbit/s=576kbit/s，用于在复用段终端间传送OAM信息。DCC通道速率总共768kbit/s，它为SDH网络管理提供了强大的通信基础。 4 公务联络字节：E1和E2
10、 E1和E2分别提供一个64kbit/s的公务联络语声通道，语音信息放于这两个字节中传输，供维护人员通过电话进行公务联络。E1属于RSOH，用于再生段的公务联络；E2属于MSOH，用于终端间直达公务联络。例如网络如下：图2-1 网络示意图 5 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。 6 比特间插奇偶校验8位码BIP-8：B1 这个字节就是用于再生段层误码监测的（B1位于再生段开销中）。 B1字节的工作机理是：发送端对本帧（第N帧）加扰后的所有字节进行BIP-8偶校验，将结果放在下一个待扰码帧（第N+1帧）
11、中的B1字节；接收端将当前待解扰帧（第N帧）的所有比特进行BIP-8校验，所得的结果与下一帧（第N+1帧）解扰后的B1字节的值相异或比较，若这两个值不一致则异或有1出现，根据出现多少个1，则可监测出第N帧在传输中出现了多少个误码块。7 比特间插奇偶校验N24位的（BIP-N *24）字节：B2B2字节用于复用段误码检测，B2的工作机理与B1类似。B1字节是对整个STM-N帧信号进行传输误码检测的，一个STM-N帧中只有一个B1字节，而B2字节是对STM-N帧中的每一个STM-1帧的传输误码情况进行监测，STM-N帧中有N *3个B2字节，每三个B2对应一个STM-1帧。检测机理是发端B2字节对
12、前一个待扰的STM-1帧中除了RSOH（RSOH包括在B1对整个STM-N帧的校验中了）的全部比特进行BIP-24计算，结果放于本帧待扰STM-1帧的B2字节位置。收端对当前解扰后STM-1的除了RSOH的全部比特进行BIP-24校验，其结果与下一STM-1帧解扰后的B2字节相异或，根据异或后出现1的个数来判断该STM-1在STM-N帧中的传输过程中出现了多少个误码块。可检测出的最大误码块个数是24个。 8 自动保护倒换（APS）通路字节：K1、K2（b1-b5） 这两个字节用作传送自动保护倒换（APS）信令，用于保证设备能在故障时自动切换，使网络业务恢复自愈，用于复用段保护倒换自愈情况。 9
13、 复用段远端失效指示（MS-RDI）字节：M1 M1是个对告的信息，由收端（信宿）回送给发端（信源），M1字节内容为接收端由B2码所检测出的误块数，以便发送端据此了解收端收信误码情况。 10 同步状态字节：S1（b5-b8） 不同的比特图案表示ITU-T的不同时钟质量级别，使设备能据此判定接收的时钟信号的质量，以此决定是否切换时钟源，即切换到较高质量的时钟源上。S1（b5-b8）的值越小，表示相应的时钟质量级别越高。 11 复用段远端误码块指示（MS-REI）字节：M1 这是个对告信息，由接收端回发给发送端。M1字节用来传送接收端由BIP-N24（B2）所检出的误块数，以便发送端据此了解接收端
14、的收信误码情况。 12 与传输媒质有关的字节： 字节专用于具体传输媒质的特殊功能，例如用单根光纤做双向传输时，可用此字节来实现辨明信号方向的功能。 13 国内保留使用的字节：所有未做标记的字节的用途待由将来的国际标准确定。以上介绍了SDH帧结构中所具有的完整SOH定义、功能和应用。在某些场合，可以采用简化功能，即只选择其中的部分开销字节。3.2 SDH的复用和映射 3.21 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2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。 传统的将低速信号复用成高速信号的方法
15、有两种： 1 比特塞入法（又叫做码速调整法） 这种方法利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据，允许被复用的净负荷有较大的频率差异（异步复用）。它的缺点是因为存在一个比特塞入和去塞入的过程（码速调整），而不能将支路信号直接接入高速复用信号或从高速信号中分出低速支路信号，也就是说不能直接从高速信号中上/下低速支路信号，要一级一级的进行。这种比特塞入法就是PDH的复用方式。 2 固定位置映射法 这种方法利用低速信号在高速信号中的相对固定的位置来携带低速同步信号，要求低速信号与高速信号同步，也就是说帧频相一致。它的特点在于可方便的从高速信号中直接上/下低速支路信号，但当高速信号和低速信号间出现频差和相差（不同步）时，要用125s（8000帧/秒）缓存器来进行频率校正和相位对准，导致信号较
