第4章光纤数字通信系统

1第4章光纤数字通信系统4.2同步数字体系的概念4.3SDH设备4.4SDH传送网及其网络安全4.5SDH网络性能分析4.6SDH光接口、电接口技术指标24.2同步数字体系的概念4.2.1PDH的主要缺陷及SDH的产生4.2.2SDH网络节点接口、速率和帧结构4.2.3SDH网的特点4.2.4SDH中的基本复用、映射结构31.PDH存在的主要问题（1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难。北美和日本采用以1.544Mbit/s为基群速率的PCM24路系列，但略有不同，中国采用以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。如下表所示。4.2同步数字体系的概念44.2同步数字体系的概念一次群（基群）二次群三次群四次群北美24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s672路（96×6）44.736Mbit/s4032路（672×6）274.176Mbit/s日本24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s480路（96×5）32.064Mbit/s1440路（480×3）97.782Mbit/s欧洲中国30路2.048Mbit/s120路（30×4）8.448Mbit/s480路（120×4）34.368Mbit/s1920路（480×3）139.264Mbit/sPDH准同步数字体系5PDH各等级复用图64kb/s1544kb/s6312kb/s4473kb/s32064kb/s274176kb/s97728kb/s397200kb/s2048kb/s8448kb/s34368kb/s139264kb/s564992kb/sT系列E系列*4*24*30*7*5*4*4*4*4*6*3*46（2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。（3）准同步复用方式，上下电路不便。（4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。（5）网络结构缺乏灵活性（6）面向话音业务1.PDH存在的主要问题72．SDH的产生1984年美国贝尔提出一种新的传输体制——光同步传送网（SYNTRAN）。1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名为同步光网络（SONET）。1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起了ITU-T的关注。1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。下表是SONET和SDH的速率对照。1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。8SDH和SONET网络节点接口的标准速率SDHSONET等级标称速率（Mbit/s）简称等级标准速率（Mbit/s）OC-1/STS-1（480CH）51.840STM-l（1920CH）155.520155Mbit/sOC-3/STS-3（1440CH）155.520OC-9/STS-9466.560STM-4（7696CH）622.080622Mbit/sOC-12/STS-12622.080OC-18/STS-18933.120OC-24/STS-241244.160OC-36/STS-361866.240STM-16（30720CH）2488.3202.5Gbit/sOC-48/STS-48（32356CH）2488.320OC-96/STS-96﹡（尚待确定）4976.640STM-64（122880CH）9953.28010Gbit/sOC-192/STS-192（129024CH）9953.28094.2同步数字体系的概念3．SDH的概念所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。104.2.2SDH的网络节点接口、速率和帧结构12．同步数字体系的速率3．帧结构111．网络节点接口•一个传输网主要由传输设备和网络节点构成。简单的网络节点只有复用功能，而复杂的网络•要规范一个统一的网络节点接口，则必须有一121．网络节点接口•NNI在网络中的位置132．同步数字体系的速率•STM-1155.520Mbit/s•STM-4622.080Mbit/s•STM-162488.320Mbit/s•STM-649953.280Mbit/s•STM-25639813.12Mbit/s143．帧结构•由于要求SDH网能够支持支路信号（2/34/140Mbit/s）在网中进行同步数字复用和交叉连接等功能，因而其帧结构必须具备下述–支路信号在帧内的分布是均匀的有规律的，便于接–对PDH各大系列信号，都具有同样的方便性和实用性。153．帧结构•STM-N的帧结构163．帧结构•整个帧结构分为三个区域：段开销（SOH）区、17•STM-1SOH字节安排185.1.3SDH网的特点（1）SDH网络是由一系列SDH网元（NE）组成的，它是一个可在光纤或微波、卫星上进行同步信息传输、（2）它有全世界统一的网络节点接口（NNI（3）它有一套标准化的信息结构等级，被称为同步传输模块STM-N（4）它具有一种块状帧结构，在帧结构中安排了丰富（5）它有一套特殊的复用结构，可以兼容PDH的不同B-IS-DN信号，因而具194.2.4SDH中的基本复用、映射结构1．SDH复用结构2．复用单元34．复用过程举例201．SDH复用结构•ITU-T在G707建议中给出了SDH的复用结构与过程。•由于我国选用PCM30/32系列PDH信号，因而根据ITU-T的复用结构，简化出适用于我国的SDH复用结构。•我国目前采用的复用结构是以2Mbit/s系列PDH信号为基础的，通常采用2Mbit/s和140Mbit/s支路接口，当然如有需要时也可以采用34Mbit/s支路接口。211．SDH复用结构•我国目前采用的SDH复用映射结构示意图222．复用单元（1）容器C（2）虚容器VC（3）支路单元TU与支路单元组TUG（4）管理单元AU（5）同步传输模块STM-N233．关于通道、复用段和再生段的说明•SDH传输系统中通道、复用段和再生段间的关系244．复用过程举例•PDH四次群信号至STM-1的复用、映射过程254.3SDH设备4.3.1SDH逻辑功能块4.3.2再生器4.3.3复用设备4.3.4数字交叉连接器264.3.1SDH逻辑功能块•根据所完成的功能不同，SDH逻辑功能块可分为基本功能块和辅助功能块。1．基本功能块2．复合功能块3．辅助功能块274.3.1SDH逻辑功能块•图4-7SDH设备的功能块的组成281．基本功能块（1）SDH物理接口（SPI•SDH物理接口功能块所起的作用是在STM-N线路接口信号与逻辑电平信号之间完成相互转换。291．基本功能块•SDH物理接口功能301．基本功能块（2）再生段终端（RST•RST功能块是RSOH（再生段开销）的源和宿，即在构成SDH帧信号的复用过程中加入RSOH，而在解复用过程中取出RSOH。①信号流从参考点〖WTBX〗B到C〖WTBZ〗时RST②当信号流从参考点〖WTBX〗C到B311．基本功能块•再生段终端功能块321．基本功能块（3）复用段终端（MST•——与RST的功能相似，只是复用段终端功能块是MSOH（复用段开销）的源和宿，即在构成STM-N信号的复用过程中加入MSOH，而在解复用过程中取出MSOH。（4）复用段保护（MSP•——通过对STM-N信号的监测及系统的评价来完成在复用段内避免STM-N信号出现故障的功能块。331．基本功能块•复用段保护功能块341．基本功能块（5）复用段适配（MSA•MSA功能块是用于处理AU-3/4指针，并完成组合/分解整个STM-N（6）高阶通道连接（HPC•——是指只对信号的传输路由做出选择或改变，而不对信号本身进行任何处理，即将输入的VC-3/4指定给可供使用的输出口的VC-3/4，从而实现在VC-3/4等级上的重新排列。351．基本功能块•复用段适配功能361．基本功能块（7）高阶通道终端（HPT•与RST、MST的功能相似，高阶通道终端功能块是高阶通道开销的源和宿，即在构成STM-N净负荷过程中加入高阶通道开销（POH），而在分解过程中则取出POH，并通过U3参考点将部分开销字节送入开销接入功能块（OHA）。（8）高阶通道适配（HPA•与MSA相似，HPA块所完成的是高阶通道与低阶通道之间的组合和分解以及指针处理等项工作。371．基本功能块（9）低阶通道连接（LPC•低阶通道连接（LPC）功能块与高阶通道连接功能块基本相同，只是对低阶通道信号的传输路由做出选择或改变，而不对其信号进行处理。（10）低阶通道终端（LPT•与RST相似，低阶通道终端功能块是低阶通道开销的源和宿，即在构成TU支路信号过程中，加入低阶通道开销（V5、J2、N2、K4四个字节），而在分解过程中，取出低阶POH，并经U4参考点将部分开销送入OHA进381．基本功能块（11）低阶通道适配（LPA•与MSA、HPA相似，低阶通道适配功能是通过映射、去映射的方式，用于完成PDH信号与SDH网络之间的（12）PDH•目前在光纤通信系统中仍采用强度调制——直接检波的通信方式，为适合光通路的信号传输，因而采用非归零码（NRZ）作为光线路码。•该信号通过PDH物理接口（PPl）功能块之后，将所接收的信息流按HDB-3编码方式变换成适于支路传输的HDB-3码，从而形成支路信号。39•PDH物理接口401．基本功能块（13）•由于高阶连接监控（HCS）功能和低阶连接监控（LCS）功能均由两个模块构成，因而它们同属于复用功能块，它们可以处于活动状态，也可以处于不活•活动状态是指信息流透明地完成由参考点F到G点，或由G点到F点的传输，而无需对其通道开销进行监视。•然而不活动状态是指在完成数据流从F点到G点或从G点到F点的同时，还通过HPOM或LPOM进行通道开销41•高阶、低阶连接监控功能块示意图422．复合功能块•根据不同的基本功能，可以构成两类不同的复合功能，一类是适配功能，另一类为监控功能。（1）适配功能包括传送终端功能（TTF）、高阶接口（HOI）、低阶接口（LOI）和高阶组装（HOA（2）监控功能包括高阶连接监控（HCS）和低阶连接监控（LCS433．辅助功能块（1）同步设备管理（SEMF•SEMF功能块是用以完成电信网管理任务而所需的各类（2）消息通信功能块（MCF•消息通信功能块是用来完成网管所需的各类数据信息（3）同步设备定时源（SETS•SETS代表SDH网络单元的时钟。•SDH设备中的各基本功能块都是以此时钟为依据进行工作的。443．辅助功能块（4）同步设备定时物理接口（SETPI•SETPI是用来完成对外来2Mbit/s信号进行时钟的提取、编/（5）开销接入功能（OHA•不同的容器，对其进行运行、维护和管理的开销字节不同。•通过图4-7中所示的开销接入功能的U参考点，可以实现对各相应单元功能块的开销字节的统一管理。454.3.2再生器•再生器模型464.3.2再生器1．SDH物理接口（12．再生器终端（13．再生器终端（24．SDH物理接口（2474.3.3复用设备1．终端复用设备（TM）2．复用器类型Ⅳ481．终端复用设备（TM）（1）复用器Ⅰ.1（2）复用器Ⅰ.2（3）分插复用器ADM491．终端复用设备（TM）•复用器类型Ⅰ.1和Ⅰ.2示意图501．终端复用设备（TM）•复用器类型Ⅲ.1和Ⅲ.2示意图512．复用器类型Ⅳ•由于国际上主要存在三大系列的准同步数字系列，因而不同的体系下的数字信号其映射路径不同。•当两种不同体系的网络间需进行互通时，则要求VC-3净负荷能在使用AU-3与使用AU-4的网络之间进行转换。•复