光纤通信课件第5章1

光纤通信12020/2/7第5章SDH技术光纤通信22020/2/7本章内容、重点和难点本章内容SDH的产生、基本概念、速率和帧结构。SDH的映射原理、同步复用和开销。SDH网元、传送网和自愈网。SDH网同步、网络传输性能和网络管理。本章重点SDH的基本概念、速率和帧结构。SDH的映射原理、同步复用和开销。SDH网元、自愈网和网同步。本章难点SDH的映射原理、同步复用和开销。第5章SDH技术光纤通信32020/2/7学习本章目的和要求掌握SDH的基本概念、速率和帧结构。掌握SDH的映射原理、同步复用和开销。掌握SDH网元的功能。掌握SDH传送网、自愈网及网同步。掌握SDH的误码性能，了解SDH的抖动和漂移性能。熟悉SDH的网络管理。第5章SDH技术光纤通信42020/2/75.1SDH的产生和基本概念1．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，但略不同，(欧洲)中国以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。如表5-1所示。（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）面向话音业务光纤通信52020/2/75.1SDH的产生和基本概念表5-1准同步数字体系（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/s光纤通信62020/2/75.1SDH的产生和基本概念2．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。表5-2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。光纤通信72020/2/75.1SDH的产生和基本概念表5-2SDH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）9953.280光纤通信82020/2/75.1SDH的产生和基本概念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。光纤通信92020/2/75.1SDH的产生和基本概念4．网络节点接口网络节点接口（NNI）是表示网络节点之间的接口，在实际中也可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。它在网络中的位置如图5-1所示。SDH的NNI处有标准化接口速率、信号帧结构和信号码型，即SDH在NNI实现了标准化。光纤通信102020/2/75.1SDH的产生和基本概念图5-1NNI在网络中的应用光纤通信112020/2/75.2SDH的速率与帧结构1．SDH的速率SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64，…），相应各STM-N等级的速率为STM-1155.520Mbit/sSTM-4622.080Mbit/sSTM-162488.320Mbit/sSTM-649953.280Mbit/s光纤通信122020/2/7光纤通信132020/2/75.2SDH的速率与帧结构2．SDH的帧结构SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9行和270×N列字节组成，如图5-2所示。帧周期为125s。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。对于STM-1而言，其信息结构为9行×270列的块状帧结构，传输速率：fb=9×270×8×8000=155.520Mbit/s。从结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。光纤通信142020/2/75.2SDH的速率与帧结构图5-2STM-N帧结构光纤通信152020/2/75.2SDH的速率与帧结构（1）段开销（SOH）区域段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，主要用于网络的OAM功能。段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。（2）信息净负荷（Payload）区域信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特，也存放了少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（POH）字节。（3）管理单元指针区域管理单元指针（AU-PTR）是一种指示符，其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端能正确分离净负荷。光纤通信162020/2/75.2SDH的速率与帧结构3．SDH的特点（1）新型的复用映射方式：同步复用方式和灵活的映射结构。（2）接口标准统一：全世界统一的NNI，体现了横向兼容性。（3）网络管理能力强：帧结构中丰富的开销比特。（4）组网与自愈能力强：采用先进的ADM、DXC等组网。（5）兼容性好：具有完全的前向兼容性和后向兼容性。（6）先进的指针调整技术：可实现准同步环境下的良好工作。（7）独立的虚容器设计：具有很好的信息透明性。（8）系列标准规范：便于国内、国际互连互通。注：SDH最为核心的三个特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准。光纤通信172020/2/75.2SDH的速率与帧结构4．SDH应用的若干问题（1）频带利用率低：频带利用率不如传统的PDH系统高。（2）抖动性能劣化：引入了指针调整技术，使抖动性能劣化。（3）软件权限过大：给安全带来隐患。须进行强的安全管理。（4）定时信息传送困难：分插、重选路由及指针调整所致。（5）IP业务对SDH传送网结构的影响。光纤通信182020/2/75.3映射原理与同步复用同步复用和映射方法是SDH最有特色的内容之一。它使数字复用由PDH僵硬的大量硬件配置转变为灵活的软件配置。它可将PDH两大体系的绝大多数速率信号都复用进STM-N帧结构中。光纤通信192020/2/75.3.1基本复用映射结构1．SDH的通用复用映射结构SDH的通用复用映射结构，如图5-3所示。将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤。图5-3SDH的通用复用映射结构光纤通信202020/2/75.3.1基本复用映射结构2．我国的SDH复用映射结构我国采用的复用映射结构使得每种速率的信号只有惟一的复用路线到达STM-N，接口种类由5种简化为3种，主要包括C-12，C-3和C-4三种进入方式。图5-4我国的SDH复用映射结构光纤通信212020/2/7光纤通信222020/2/75.3.1基本复用映射结构3．复用单元（1）容器（C）容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，其基本功能是完成PDH信号与VC之间的适配（即码速调整）。ITU-T规定了5种标准容器，C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，每一种容器分别对应于一种标称的输入速率，即1.544Mbit/s、2.048Mbit/s、6.312Mbit/s、34.368Mbit/s和139.264Mbit/s。可参见图5-3所示。我国的SDH复用映射结构仅涉及C-12、C-3及C-4。光纤通信232020/2/75.3.1基本复用映射结构（2）虚容器（VC）虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成，即VC−n=C−n+VC−nPOHVC可分成低阶VC和高阶VC两类。TU前的VC为低阶VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我国有VC-12和VC-3）；AU前的VC为高阶VC，有VC-4和VC-3（我国有VC-4）。用于维护和管理这些VC的开销称为通道开销（POH）。管理低阶VC的通道开销称为低阶通道开销（LPOH）。管理高阶VC的通道开销称为高阶通道开销（HPOH）。光纤通信242020/2/75.3.1基本复用映射结构（3）支路单元（TU）支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构，是传送低阶VC的实体，可表示为TU-n（n=11，12，2，3）。TU-n由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-nPTR）组成，即TU-n=低阶VC-n+TU-nPTR（4）支路单元组（TUG）支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。有TUG-3和TUG-2两种支路单元组。1×TUC-2=3×TU-121×TUG-3=7×TUG-2=21×TU-121×VC-4=3×TUG-3=63×TU-12光纤通信252020/2/75.3.1基本复用映射结构（5）管理单元（AU）管理单元是一种提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构，是传送高阶VC的实体，可表示为AU-n（n=3，4）。它是由一个高阶VC-n和一个相应的管理单元指针（AU-nPTR）组成，AU-n=高阶VC-n+AU-nPTR（6）管理单元组（AUG）管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组成。例如：1×AUG=1×AU-4（7）同步传送模块（STM-N）N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上SOH就构成了STM-N信号（N=4，16，64，…），即N×AUG+SOH=STM-N光纤通信262020/2/75.3.1基本复用映射结构4．应用示例例如，一个2.048Mbit/s和一个139.264Mbit/s信号的映射复用过程如下：VC-12C-12×3+POH2.048Mbit/s适配+POH+TU-12PTRTU-12×3TUG-2×7TUG-3VC-4+AU-4PTRAU-4×1AUG×N+SOHSTM-N139.264Mbit/s适配C-4+POHVC-4+AU-4PTRAU-4×1AUG×N+SOHSTM-N光纤通信272020/2/75.3.2基本复用映射步骤各种信号复用映射进STM-N帧的过程都要经过映射、定位和复用3个步骤。（1）映射映射（Mapping）即装入，是一种在SDH网络边界处，把