SDH原理(通俗版)

2020/3/111SDH基本原理2020/3/112目录第一章SDH概述第二章SDH信号的帧结构和复用步骤第三章开销和指针第四章SDH设备逻辑组成第五章SDH网络结构和网络保护机理第六章光接口类型和参数第七章定时与同步第八章传输性能2020/3/113第一章SDH概述通过本章的学习，你会对SDH概念建立一个整体的轮廓，了解SDH为什么会产生，以及SDH究竟是什么东西。2020/3/114SDH是什么？SDH全称叫做同步数字传输体制（SynchronousDigitalHierarchy）SDH概述部分2020/3/115SDH概述部分SDH产生的技术背景是什么？传统的由PDH传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，由此看出在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。2020/3/116SDH概述部分传统的PDH传输体制的缺陷：1、接口方面：1)只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。2)没有世界性标准的光接口规范（典型例子mBnB码）2、复用方式：1)从高速信号中插/分出低速信号要一级一级的进行2)由于低速信号插/分到高速信号要通过层层的复用和解复用过程3、运行维护方面：PDH信号的帧结构里用于运维工作（OAM）的开销字节不多，对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度，传输带宽的控制，告警的分析定位不利2020/3/117SDH概述部分传统的PDH传输体制的缺陷：4、没有统一的网管接口由于以上这种种缺陷，使PDH传输体制越来越不适应传输网的发展。于是CCITT(现在的ITU-T)于1988年接受了由美国贝尔通信研究所提出的SONET概念，并重命名为同步数字体系SDH2020/3/118SDH概述部分SONET与SDH速率对比光载波级别SONET级别SDH级别线路速率OC-1STS-151.840Mb/sOC-3STS-3STM-1155.52Mb/sOC-9STS-9466.560Mb/sOC-12STS-12STM-4622.080Mb/sOC-18STS-18933.120Mb/sOC-24STS-241.244Gb/sOC-36STS-361.866Gb/sOC-48STS-48STM-162.488Gb/sOC-96STS-964.976Gb/sOC-192STS-192STM-649.953Gb/s2020/3/119SDH概述部分SDH传输体制的优点：1、接口方面：1)SDH体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。于是这就使SDH设备容易实现多厂家环境下互连，也就是说在同一条线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。2)线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不在进行冗余码的插入。由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。2020/3/1110SDH概述部分SDH传输体制的优点：2、复用方式：1)SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律性，也就是说有可预见性。这样就能从高速SDH信号例如2.5Gb/s（STM－16）中直接插/分出低速SDH信号例如155Mb/s（STM－1），这样就简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。2)由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号（例如2Mb/s）复用进SDH信号的帧中去（STM－N），这样使低速支路信号在STM－N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM－N信号中直接分/插出低速支路信号。2020/3/1111SDH概述部分SDH传输体制的优点：3、运行维护方面：1)SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运维（OAM）功能的开销比特，使网络的监控功能大大加强.2)SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20，大大加强了OAM功能，这样就使系统的维护费用大大降低，而通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分，于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据估算仅为PDH系统的65.8%。2020/3/1112SDH概述部分SDH传输体制的优点：4、兼容性方面：SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。也就是说可以用SDH网传送PDH业务，另外，异步转移模式的信号（ATM）、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。2020/3/1113SDH概述部分SDH传输体制的缺陷：凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺牲其他方面为代价的。1、频带利用率低2、指针调整机理复杂3、软件的大量使用使系统易受计算机病毒侵害SDH体制尽管有这样那样的缺陷，但它已在传输网的发展中，显露出了强大的生命力，传输网从PDH过渡到SDH已是一个必然的趋势。2020/3/1114第二章SDH信号的帧结构和复用步骤讲述SDH信号帧的组成和帧中各部分所起的大致作用，以及PDH信号和SDH低阶信号是怎样复用进SDH高级别信号中的。2020/3/1115SDH信号的帧结构和复用步骤部分SDH信号－－STM－N的帧结构，如图2.12020/3/1116SDH信号的帧结构和复用步骤部分ITU－T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125us。STM－N的帧结构由3部分组成：段开销（包括再生段开销－RSOH、复用段开销－MSOH），管理单元指针－－AU－PTR，信息净负荷——payload。2020/3/1117SDH信号的帧结构和复用步骤部分信息净负荷－－payload信息净负荷是在STM－N帧结构中存放将由STM－N传送的各种信息码块的地方。通道开销（POH）字节--POH做为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM－N中在SDH网中传送，它负责对打包低速信号进行通道性能监视、管理和控制。2020/3/1118SDH信号的帧结构和复用步骤部分段开销－－SOH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。段开销又分为：再生段开销－－RSOH复用段开销－－MSOH2020/3/1119SDH信号的帧结构和复用步骤部分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。指针有高、低阶之分，用得最多的高阶指针是AU－PTR，低阶指针是TU－PTR（支路单元指针），TU－PTR的作用类似于AU－PTR，指示的位置更具体。2020/3/1120SDH信号的帧结构和复用步骤部分SDH的复用包括两种情况：低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；低速的支路信号（例如2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s）复用成SDH信号－－STM－N2020/3/1121SDH信号的帧结构和复用步骤部分低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号通过字节间插复用方式来完成4×STM－1→STM－4，4×STM－4→STM－16……2020/3/1122SDH信号的帧结构和复用步骤部分PDH信号复用进STM－N信号中去1、比特塞入法（又叫做码速调整法）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，这也就是PDH的复用方式。2、固定位置映射法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125us（8000帧/秒）缓存器来进行频率校正和相位对准，导致信号较大延时和滑动损伤。2020/3/1123SDH信号的帧结构和复用步骤部分SDH采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。通过指针调整定位技术来取代125us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STM－N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。2020/3/1124SDH信号的帧结构和复用步骤部分ITU－T规定了一整套完整的复用结构（也就是复用路线），通过这些路线可将PDH的3个系列的数字信号以多种方法复用成STM－N信号。ITU－T规定的复用路线如图2.2STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11×N×1×1×1×3×3×3×4×7×7139264kbit/s44736kbit/s34368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s图2.2G.709复用映射结构指针处理复用定位校准映射2020/3/1125SDH信号的帧结构和复用步骤部分我国的光同步传输网技术体制规定了以2Mb/s信号为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU－4的复用路线，其结构见图2.3：STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12×N×1×1×3×3×7139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s图2.3我国的SDH基本复用映射结构指针处理复用定位校准映射2020/3/1126SDH信号的帧结构和复用步骤部分介绍几个基本概念光接口（前面以及介绍过）：155.52Mb/s=STM-1622.08Mb/s=STM-42.5Gb/s=STM-1610Gb/s=STM-64电接口：2.048Mb/s=E134Mb/s=E3140Mb/s=E41.5Mb/s=T145Mb/s=T32020/3/1127SDH信号的帧结构和复用步骤部分140Mb/s复用进STM－N信号。140Mb/s的信号装入C4也就相当于将其打了个包封，使140Mb/s信号的速率调整为标准的C4速率，也就相当于对E4信号打个包，包的大小等于标准的C4的大小。这个过程也就相当于C4装入异步140Mb/s的信号。在这里，E4信号的速率范围是139.264Mb/s±15ppm（G.703规范标准）＝(139.261－139.266)Mb/s，C4的帧结构如图2.4所示：139.264Mb/s19260149.76Mb/s8000帧/秒图2.42020/3/1128SDH信号的帧结构和复用步骤部分为了能够对140Mb/s的通道信号进行监控，在复用过程中要在C4的块状帧前加上一列通道开销字节（高阶通道开销VC4－POH），此时信号成为VC4信息结构，见图2.6119261149.76Mb/s图2.6POHVC4C4150.336Mb/s2020/3/1129SDH信号的帧结构和复用步骤部分在将C4打包成VC4时，要加入9个开销字字节，位于VC4帧的第一列，这时VC4的帧结构，就成了9行×261列。STM－N的帧结构中，信息净负荷为9行×261×N列。VC4其实就是STM－1帧的信息净负荷。将PDH信号经打包成C，再加上相应的通道开销而成VC这种信息结构，这个过程就叫映射。2020/3/1130SDH信号的帧结构和复用步骤部分在装载VC的时候会出现当VC装载的速度STM－N的帧周期（125us）不一致时，SDH采用在VC4前符加一个管理单元指针－－AU－PTR来解决这个问题。此时信号由VC4变成了管理单元AU－4这种信息结构，见图2.7。AU－4这种信息结构已初具STM－1信号的雏形——9行×270列，只不过缺少SOH部分而已，这种信息结构其实也算是将VC4信息包再加了一个