第6章数字复接技术-SDH部分1

1、数字复接技术数字复接技术 李保罡 电子与通信工程系 本章主要内容本章主要内容 n 数字信号的复接基本概念 n PCM30/32路典型终端设备 n 同步数字系列 同步数字系列同步数字系列 nSDH概述（2学时） nSDH信号的帧结构（2学时） nSDH信号的复用步骤（4学时） n开销的原理（2学时） n管理单元、高阶通道、低阶通道指针（2学时） nSDH网络结构和网络保护机理（2学时） SDH概述 P 目标 n了解SDH的产生背景为什么会产生SDH传输 体制？ n了解SDH体制的优点和不足。 n建立有关SDH的整体概念,为以后更深入的学习打 下基础。 SDH产生的技术背景 时分多路复用传输方式主

2、要有两类： n准同步数字系列准同步数字系列(PDH) n同步数字系列（同步数字系列（SDH) 准同步数字体系PDH对数字传输网的发展曾起了 很大作用，但随着社会的发展，对数字传输网提 出了愈来愈高的要求。如需进一步扩大信息传输 容量，要求传输的距离更长，有世界范围的统一 标准等。准同步数字体系已经很难满足电信业务 宽带化、综合化和智能化发展的要求。 1. 只有地区性的只有地区性的电接口规范电接口规范，而不存在世界性标准。，而不存在世界性标准。 目前通行的三种信号速率等级和帧结构标准如下 北美的速率标准：1.5Mbit/s，6.3Mbit/s，45Mbit/s和 N*45Mbit/s 日本标准：

3、1.5Mbit/s，6.3Mbit/s，32Mbit/s，100Mbit/s和 400Mbit/s 欧洲的标准为：2Mbit/s，8Mbit/s，34Mbit/s和40Mbit/s 三者互不兼容，造成国际互通困难。 2. 没有世界性的标准没有世界性的标准光接口规范光接口规范。 各厂家各自采用自行开发的线路码型。各厂家在进行线路编码时， 为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导 致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样。 PDH的主要缺点 3、采用、采用异步复用异步复用，复用结构缺乏灵活性。，复用结构缺乏灵活性。 准同步系统的复用结构，除了几个低速率等级的信号（北 美1.

4、5M，日本1.5M和6.3M）采用同步复用外，其他多数 等级的信号采用异步复用，即靠塞入一些额外比特使各支 路信号与复用设备同步并复用成高速信号。这种方式难以 从高速信号中识别和提取低速支路信号，为了上下电路， 唯一的办法就是将整个高速线路信号一步一步地解复用到 所要取出的低速支路信号等级；上下支路信号后，再一步 一步地复用至高速线路信号进行传输。其复用结构复杂， 硬件数量大，上下业务费用高。 例：从140Mbit/s的信号中分/插出2Mbit/s低速信号， 要经过如下过程。 4、网络管理网络管理能力不强。能力不强。 PDH的复用信号帧结构中用于网络运行、管理和维护（OAM） 的开销比特很少，

5、主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测 试。这成了进一步改进网络OAM能力的重要障碍，妨碍了网络 的智能化。其管理系统由各个厂家自行开发没有规范的接口， 不利于形成一个统一的电信管理网。 5、数字通道数字通道设备利用率设备利用率低。低。 传统的准同步系统的网络运行和管理主要靠人工的数字信号交 叉连接，无法经济地对网络组织、电路带宽和业务提供在线实 时控制，难以满足网络动态组网和新业务接入的要求。同时无 法提供最佳的路由选择，使数字通道设备的利用率低。 n很明显，要在原有技术体制和技术框架内通过修修补补来克 服PDH的固有缺点是得不偿失的。唯一的出路是从技术体制 上进行根本的改革。因此同步数字体

6、系就成为顺应潮流的一 种产物。 n美国贝尔通信研究所，首先提出了用一整套分等级的标准数 字传递结构组成的同步网络SONET 体制，CCITT于1988年接 受了SONET概念，并重命名为同步数字体系SDH ，使其成 为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技 术体制。 SDH基本概念和特点 p基本概念基本概念 SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成，在光纤上进 行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。SDH网 络中不包含交换设备，它只是交换局之间的传输手段。 pSDH的特点的特点 SDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的 网络。它采用全球统一的接口，以实现设备多

7、厂家环境的 兼容。在全网范围实现高效的、协调一致的管理和操作， 实现灵活的组网，与业务调度实现网络自愈功能，提高网 络资源利用率。由于维护功能的加强，大大降低了设备的 运行维护费用。 SDH相对于PDH具有以下几方面的优点： n接口方面 n电接口方面 n光接口方面 n运行维护方面 n复用方式 n兼容性 1采用全世界统一的传输速率等级和帧结构标准。采用全世界统一的传输速率等级和帧结构标准。 对网络节点接口进行了统一的规范，包括数字速率等级、帧 结构、复接方法、线路接口、监控管理等。这样在同一传输 线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。 最低的等级也就是最基本的传送模块称为STM-1，传

8、输速率 为155.520 Mb/s；4个STM-1通过字节间插同步复接组成 STM-4，传输速率为622.080 Mb/s；4个STM-4 组成STM-16， 传输速率为2488.320 Mb/s，以此类推。基本传送模块可以 容纳北美、日本和欧洲的准同步数字体系，体现了后向兼容 性。 补充：字节间插复用方式 例：有三个信号，帧结构各为每帧3个字节， 若将这三个信号通过字节间插复用方式复用成信号D，那么D就 应该是这样一种帧结构，帧中有9个字节，且这9个字节的排放 次序如下图： 那么这样的复用方式就是字节间插复用方式。 2SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。各网络单元的光接口有严格的标准规

9、范。 其光接口为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互连， 不同厂家的产品可以互通，这有利于建立世界统一的通信网络。 另一方面，标准的光接口综合进各种不同的网络单元，简化了 硬件，降低了网络成本。 SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插 入。对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备 进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连0 和长连 1， 便于从线路信号中提取时钟信号。 3强大的网络管理能力强大的网络管理能力 在SDH帧结构中安排了丰富的开销比特用于网络的运行、 维 护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告 等管理功能。 4采用了同步复用方式和

10、灵活的复用采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构映射结构 用软件即可分插出低速支路信号。其最小的复用单位为字节， 不必进行码速调整，这样节省了大量的分插/复接设备（背 靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、 功耗和复杂性等，使上、下业务更加方便。 PDH和SDH分插信号流程的比较 5SDH除支持基于电路交换的同步转移模式（STM）外，还可 支持基于分组交换的异步转移模式（ATM），可传送各种 PDH业务，而且能容纳各种新业务信号，这体现了其很好的很好的 兼容性兼容性。 6采用数字交叉连接设备采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控 的连接配置，对网络资源进行自动化的调

11、度和管理，既提高 了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。SDH采用 了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的 适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。 上述特点体现了SDH的的3大核心特点大核心特点：同步复用、标准光接 口和强大的网管能力。 1频带利用率不如传统的频带利用率不如传统的PDH系统。系统。 因为增加可靠性相应地会使有效性降低，STM-N帧中加入了 大量的用于OAM功能的开销字节，从而降低了传输效率。 2指针调整机理复杂。指针调整机理复杂。 指针的作用是指示低速信号的位置，在拆包时能正确地拆分 出所需的低速信号。指针功能的实现增加了系统的复杂性， 同时还会产

12、生较大的抖动，造成传输损伤。 3软件的大量使用对系统安全性产生影响。软件的大量使用对系统安全性产生影响。 在网络层上的人为错误或软件故障乃至计算机病毒的侵入都 可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪。因此其对管 理软件和维护管理人员的要求提高。 SDH的缺点 SDH的发展趋势和应用 p发展趋势 SDH技术是基于语音传输的体制，而近年来因特网发展迅速， 下一代网络中以IP为代表的数据业务将超过语音业务成为主 要业务，这就要求SDH技术向支持数据业务的方向发展。将 SDH与IP直接结合即POS（IP over SDH），就是用SDH网络 传送IP的一种可行方案。 下一代SDH/SONET技术的基

13、本原理就是规定高速率 SDH/SONET中的若干STS-1信号用于分组信号的统计复接， 其余的STS-1信号则用于传统的电路交换信号。 容量发展趋势： 2.5Gbit/s 10Gbit/s 40Gbit/s p应用 SDH除传统应用外，开始扩展到接入网和城域网中。 1接入网的应用方案是以SDH环形成接入网的主干层，也可通过 SDH环或点到点等方式直接接到大集团用户；其次是以STM-0 速率连接到带宽要求不太高的用户。 2城域网是介于广域网和局域网之间的，在城市及市郊范围内实 现信息传输与交换的一种网络。城域网已成为当前网络建设的 热点。 n此外，MSTP是以SDH为基础的多业务传送平台，是将传

14、送节点 与各种业务节点融合在一起，构成具有更大融合程度、业务层 和传送层一体化的下一代网络节点，可提供诸如虚拟专用网或 视频广播等新的增值业务。适合于缺乏网络基础设施的新运营 者。 SDH多业务平台引领城域网的发展 n容量更大和成本更低的WDM系统的出现和发展，使SDH在长途 网中的地位正发生历史性的变化。除了在长途网中容量需求不 太大的地区继续作为承载技术外，SDH的角色开始向网络边缘 转移。鉴于网络边缘复杂的客户层信号特点，SDH必须从纯传 送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台 。 nITU开发了一系列下一代SDH标准，即集成通用组帧程序 （GFP），链路容量调节方案（LCAS）和自

15、动交换光网络 （ASON）标准。 自动交换光网络 n自动交换光网络（ASON）是一种能够自动完成网络连接的新 型网络概念，利用独立的ASON控制面通过各种传送网（包括 SDH或OTN）来实施自动连接管理。这种具有独立控制面的光 网络俗称为智能光传送网，简称智能光网络。ASON吸取了IP 网智能化的经验，沿用在IP网中行之有效的选路和信令协议加 以改进，以适应光网络的应用需要，有效解决了IP层与光网络 层的融合问题，代表了下一代光网络的发展方向。 SDH在微波与卫星通信中的应用 SDH微波系统虽然在容量方面无法与光纤传输网比拟，但它 投资小、建设周期短和便于运行维护，所以不管是通信干线 上还是支

16、线，仍是光纤网不可缺少的补充和保护手段。其应 用方式主要有： n用SDH微波系统使光纤电信网形成闭合环路； n与SDH光纤系统串联使用； n作为SDH光纤网的保护备用系统； n自成链路或环路。 参考书中P204的图813 SDH微波应用图例。 补充：网络自愈功能 n网络自愈是指当业务信道损坏导致业务中断时，网络会自 动将业务切换到备用业务信道，使业务能在较短的时间 （ITU-T规定为50ms以内）得以恢复正常传输，注意这里 仅是指业务得以恢复，而发生故障的设备和发生故障的信 道则还是要人去修复。 n那么为达到网络自愈功能除了设备具有DXC功能（完成将 业务从主用信道切换到备用信道）外，还需要有

17、冗余的信 道（备用信道）、冗余设备 （备用设备）。 习题 n为什么SDH体制适合大容量传输的情况？ n与PDH相对比SDH有什么优势？ 同步数字系列同步数字系列 nSDH概述（2学时） nSDH信号的帧结构（2学时） nSDH信号的复用步骤（4学时） n开销的原理（2学时） n管理单元、高阶通道、低阶通道指针（2学时） nSDH网络结构和网络保护机理（2学时） 速率与帧结构速率与帧结构 P 目标 n了解网络节点接口NNI的概念，掌握STM-1的接口速 率。 n以STM-1信号的帧结构为例，掌握STM-N信号的帧 结构。 n掌握STM-N信号帧中，各部分结构所起的大致作用。 n掌握段开销中各字节

18、的功能。 网络节点接口和接口速率 p 网络节点接口 1. 数字传输网：传输设备和网络节点。 传输设备通常指光缆线路系统、微波接力系统等； 网络节点指可以对连接进行交换或选路的设备，如 64kbit/s电路节点、高速路由器、宽带节点等。 2. 网络节点的功能：简单的只有复用功能，复杂的含信道 终结、交叉连接、复用和交换。 3. 网络节点接口（网络节点接口（NNI）：概念上是指网络节点之间的接 口，具体实现上看是传输设备和其他网络单元之间的接口. NNI的基本特征：具有国际标准化的接口速率和信号帧结构。 即可以用两个基本量接口速率和信号的帧结构来表征NNI。 NNI在网络中的位置图 p 接口速率

19、1SDH信号是以同步传送模块（STM）的形式传输的。 可以分为不同等级，分别用STM-N来表示， N=1,4,16,64,256等。 其中，STM-1是最基本的同步传送模块，节点接口速率为 155.520Mbit/s。更高等级的STM-N模块是将基本传送模 块STM-1的字节以字节交错间插方式同步复用的结果，其 速率是155.520Mbit/s的N倍。 2对于中小容量的SDH数字微波系统，采用STM-0来表 示其同步传送模块，接口速率为51.840Mbit/s。美国的国 家标准SONET，其基本模块信号是STS-1，速率为 51.840Mbit/s。 帧结构 p以字节为基础的STM-N的帧结构

20、 n从图中可看出，帧结构由9行，270N列的8bit字节组成，故 帧长为 9270N8=19440N bit n字节的发送顺序是每行先左后右，由上往下逐行发送的。 n除STM-0外，任何STM等级的帧周期均为125us，帧周期恒定是 SDH帧结构的一大特点。 例：已知STM-N的帧结构如图，计算STM-1的传输速率？ 927081/(12510-6) = 155.520Mbit/s n帧结构由3个主要区域组成： 段开销（SOH）、管理单元指针（AU-PTR）和信息净荷 （payload）。 p帧结构各部分的功能和用途 1. 段开销段开销 （1）定义和功能：段开销是指在STM帧结构中为 保证信息

21、正常、灵活传送所必需附加的，供网 络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。如 帧定位、误帧检测、公务通信、自动保护倒换 及网管信息传输等。 例：根据帧结构图，计算STM-1中SOH的容量？ 9881/(12510-6) = 4.608Mbit/s （2）分类：段开销又可以分为再生段开销（RSOH） 和复用段开销（MSOH）。 其中再生段开销位于帧结构中SOH区域的前3行， 用于帧定位、再生段的监控和维护管理。 复用段开销位于帧结构中SOH区域的后5行，用 于传送复用段的监控和维护管理。 2. 管理单元指针管理单元指针 （1）定义和功能：管理单元指针是一种指示符，用来指示信 息净荷的第一个字节在

22、STM-N帧内的准确位置（相对于指针 位置的偏移量），以便在接收端能正确地分离信息净荷。 （2）位置：位于RSOH和MSOH之间，即帧结构第4行的第 19N列。 对于STM-1而言，AU-PTR有9个字节(第4行)， 相应容量为 988000=0.576 Mbit/s 采用指针技术是SDH的创新，结合后面要讲的虚容器(VC)的 概念， 解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率 误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。 3. 信息净荷信息净荷 （1）定义和功能：信息净负荷是帧结构中存放各种 信息负载的地方。 对于STM-1，其容量为 926188000 = 150.336Mbit/s （2）通道

23、开销：其中包含少量字节用于通道的运行、 维护和管理，这些字节称为通道开销（POH）。 SDH帧结构中安排有两大类开销：段开销（SOH） 和通道开销（POH），分别用于段层和通道层的维 护，开销是分层使用的。 SOH可进一步划分为RSOH和MSOH，这三者提供了 对SDH信号的层层细化的监控功能。 通过开销的这种层层监管功能，可方便地从整体和 个体的角度来监控信号的传输状态，便于分析、定 位。 开销简介 开销的应用场合不同，把通道、复用段和再生段间的 关系在图中表示如下。从图中可以看出三者之间的分 界和定义。 复用段和再生段 PT：通道终端，是虚容器的组合分解点，完成对净负荷的复用 和解复用，并

24、完成对通道开销的处理。 MST：复用段终端，完成复用段的功能，相应设备有光缆线路 终端、高阶复用器、宽带交叉连接器等。 RST：再生段终端，产生和终结再生段开销。 段开销字节在STM-N帧内的位置可以用一个三维坐标矢量 S(a,b,c)来表示。其中 a：行数，取值为13，或59； b：复列数，取值为19； c：复列数内的间插层数，取值可为1N。 字节的行列坐标（行数，列数）与三维坐标矢量S(a,b,c)的关 系是： 行数 = a ；列数 = N(b-1) + c 段开销的字节安排 注：为国内使用保留的字节；*为不扰码字节；为与传输 媒质有关的字节 ；空白字节是保留给将来的国际标准使用的。 各种

25、不同的SOH字节在STM-1帧内的安排见下表。 n例：以STM-1内的K1字节为例，由于其处于第5行、第4复列， 间插层数为1层，因此其矢量坐标为S（5，4，1），行列坐 标为 （5，4）。 同样，对于STM-4中的K2字节，其矢量坐标为S（5，7， 3），行列坐标为 （5，27）。 习题 1段开销分为哪两个部分，分别占据STM-N的帧结构 图中的哪几行？ 2对于STM-1，管理单元指针AU-PTR共有几个字节？ 3什么是通道开销，指出它位于STM-N的帧结构图中 的哪个区域？ 同步数字系列同步数字系列 nSDH概述（2学时） nSDH信号的帧结构（2学时） nSDH信号的复用步骤（4学时）

26、n开销的原理（2学时） n管理单元、高阶通道、低阶通道指针（2学时） nSDH网络结构和网络保护机理（2学时） 同步复用和映射方法同步复用和映射方法 P 目标 n掌握SDH的六种基本复用单元。 n掌握SDH的几种映射方式和通道开销中各字节的功能。 n熟悉指针调整技术中的指针位置和指针调整规则。 n掌握几种常见支路信号的复用过程 。 SDH的复用结构 一、SDH的复用情况和传统复用方法 1SDH的复用包括两种情况： n低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号。 复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个 数是四合一。 n低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s

27、）复 用成SDH信号STM-N。 将PDH信号复用进STM-N信号中去。 2将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种传统方法： 正码速调整法（比特塞入法）和固定位置映射法。 （1）正码速调整法 n正码速调整法正码速调整法是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。 n优点是容许被复接的支路信号有较大的频率误差； n缺点是复接与分接相当困难。 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，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 n固定位置映射法固定位置映射法是利用低速信号在

28、高速信号中的特殊位置来 携带低速同步信号。 n要求低速信号与高速信号同步，也就是说帧频相一致，可方 便地从高速信号中直接上/下低速支路信号； n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， 这样会导致信号较大延时和滑动损伤。 传统复用方法的缺点： （a）比特塞入法无法从高速信号中上/下低速支路信号。 （b）固定位置映射法引入的信号时延过大。 二、SDH的复用步骤和复用方法 SDH网的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例 如将PDH信号复用进STM-N）， 又能满足同步复用（例如 STM-1、 STM-4），而且

29、能方便地由高速STM-N信号分/插出 低速信号，同时不造成较大的信号时延和滑动损伤，这就要 求SDH需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。 1在SDH/SONET实际应用中，首先首先采用以上两种方法 对支路信号进行适配，然后然后采用特有的指针调整技术 对虚容器净荷进行定位。也就是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。 2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。 n映射：是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处）， 将支路信号适配进虚容器的过程。

30、n定位：是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低阶VC帧的 起点在TU净负荷中的具体位置，或高阶VC帧的起点在AU净 负荷中的具体位置，使收端能据此正确地分离相应的VC。 n复用：是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层， 或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。 ITU-T规定了一整套完整的复用结构。ITU-T G.707建议的复 用映射结构如下图示。 其中复用结构包括的基本复用单元有：C容器、VC虚容器、 TU支路单元、TUG支路单元组、AU管理单元和AUG管 理单元组。复用单元的下标表示与此复用单元相应的信号级别。 注意：图中复用路线不是唯一。 尽管一种信号复用成SDH的STM-N信

31、号的路线有多种，但是对于 一个国家或地区则必须使复用路线唯一化。 n我国的SDH基本复用映射结构如下图示。 复用单元 SDH的复用结构由一系列的基本复用单元组成，而复用单元实 际上是一种信息结构，不同的复用单元，其信息结构不同，因 而在复用过程中所起的功能各不相同。 常用的复用单元有容器C、虚容器VC、支路单元TU、支路单元 组TUG-n和管理单元AU、管理单元组AUG-n等。 一、容器容器 1. 定义：容器C是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构。 2. 功能：主要完成PDH信号与VC之间的适配功能（如码速调整 等），即各种速率的业务信号经码速调整等技术装入一个适当 的标准容器，再作为虚容

32、器的信息净荷。 3. 分类：针对不同的PDH信号速率等级，ITU-T规定了5种标 准容器是C-11，C-12，C-2，C-3和C-4。我国的SDH复用结 构中，仅用了C-12，C-3，和，和C-4，装载的信号速率分别 是2.048Mbit/s，34.368Mbit/s和139.264Mbit/s，其中C-4 为高阶容器，而C-12和C-3则属于低阶容器。下表列出了 ITU-T规定的各类容器的主要参数。 4. PDH系列作为SDH的有效负荷用E-n表示（也有用H-n表 示），n为PDH系列等级，n = 11，12，21，22，31，32， 4。其中第一位数表示按G.702定义的PDH传输系列等级

33、， 第二位数可以是1或2，分别表示同等级内较低或较高的速 率。 容器容器C-11C-12C-2C-3C-4 容器速率容器速率 （Mb/s） 1.6002.1766.78448.384149.760 基帧频率基帧频率 （kHz） 88888 复帧结构（复帧结构（B） 4*（9*3-2）4*（9*4-2）4*（9*12-2）9*849*260 容量（容量（B）1001364247562340 二、虚容器虚容器 1定义：虚容器VC是用来支持SDH的通道层连接的信息结构。 2组成：它是由标准容器C的信号再加上对信号进行维护与管 理的通道开销POH构成。 VC-n = C-n + VC-n POH n虚

34、容器的输出将作为其后接入的基本单元（TU或AU）的信 息净荷。 3分类：虚容器又分为高阶VC和低阶VC，很明显能够容纳高 阶容器的VC为高阶虚容器，如VC-4和AU-3中的VC-3，能容 纳低阶容器的VC为低阶虚容器，如VC-1，VC-2和TU-3中的 VC-3。 4VC是SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元， 一般将传送VC的实体称为通道。 n无论是高阶还是低阶VC，它们在SDH网络中保持独立的、相 互同步的传输状态，即其帧速率与网络保持同步，并且同一 网络中的不同VC的帧速率都是相互同步的，因而在VC级别 上可以实现交叉连接操作，从而在不同VC中装载不同速率的 PDH信号。另外，

35、VC信号仅在PDH/SDH网络边界处才进行 分接，从而在SDH网络中始终保持完整不变。因此，可独立 地在通道的任意一点对VC进行分出、插入或交叉连接。 n下表列出了各虚容器的主要参数。 虚容器虚容器VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4 周期或复帧周期周期或复帧周期/s500500500125125 帧频或复帧频率帧频或复帧频率/Hz20002000200080008000 复帧结构复帧结构/B4*（9*3-1）4*（9*4-1）4*（9*12-1）9*859*261 容量容量/B1041404287652349 速率速率/（Mb/s）1.6442.2406.84848.960150.3

36、36 注：业务信号或PDH信号、容器和虚容器的关系？ 三、支路单元和支路单元组支路单元和支路单元组 1定义：支路单元TU是提供低阶通道层和高阶通道层之间适 配的信息结构。 2组成：它由一个低阶VC和指示其在高阶VC中初始字节位置 的支路单元指针TU-PTR构成。可见低阶VC可在高阶VC中浮 动。 TU-n = VC-n + TU-n PTR TU-n PTR用来指示VC-n净荷起点相对于高阶VC帧起点间的 偏移。 3支路单元组（TUG）是由一个或多个在高阶VC净负荷中占 有固定位置的TU组成。下表列出了各类支路单元和管理单元 的主要参数。 支路单元和管理单元TU-11TU-12TU-2TU-3

37、AU-3AU-4 周期或复帧周期/s500500500125125125 帧频或复帧频率/Hz200020002000800080008000 复帧结构4*(9*3)4*(9*4)4*(9*12)9*85+39*87+39*261+9 容量B1081444327687862358 速率（Mb/s）1.7282.3046.91249.15250.304150.912 四、管理单元和管理单元组管理单元和管理单元组 1. 定义：管理单元AU是提供高阶通道层与复用段层之间适配的 信息结构。 2. 组成：它由高阶VC和指示高阶VC在STM-N中的起始字节位 置的管理单元指针AU-PTR构成，同样高阶VC

38、在STM -N中的 位置也是浮动的。但AU指针在STM-N帧结构中的位置是固定 的。 AU-n = VC-n + AU-n PTR n = 3，4 3. 管理单元组（AUG）是由一个或多个在STM帧中占有固定位 置的AU组成。一个AUG由一个AU-4或3个AU-3按字节交错间 插方式组合而成。 映射 一、映射的概念 n映射映射是指在SDH网络边界处使各种支路信号适配进 虚容器的过程。实质是使各种支路信号的速率与相 应虚容器的速率同步，以便使虚容器成为可独立地 进行传送、复用和交叉连接的实体。 二、映射方式的分类 n为适应各种不同的网络应用情况，映射分为异步、 比特同步和字节同步三种映射方法，及

39、浮动和锁定 两种工作模式。 1异步映射异步映射 （1）特点：对映射信号的结构无任何限制，无需与网络同步； 利用码速调整将信号适配进VC的映射方法；可以从高速信号 中(STM-N中)直接分/插出一定速率级别的低速信号(例如： 2Mbit/s 、34Mbit/s 、140Mbit/s）。 （2）适用范围：当支路信号与容器或虚容器的时钟相互独立 时，通常采用异步映射。即异步映射适用于各种支路信号， 如PDH的各次群信号。 （3）PDH业务信号E-n装入C-n时都要经过码速调整。码速调 整方式分为正码速调整和正/零/负码速调整，前者适用于容 器的速率总是高于装入信号速率，后者适用于容器速率大于、 等于

40、或小于信号速率。 2比特同步映射比特同步映射 （1）特点：对支路信号的结构无任何限制，但要求低速支路 信号与网同步，无需通过码速调整即可将低速支路信号打包 成相应VC的映射方法。 （2）此种映射是以比特为单位的同步映射。 VC中可以精确地定位到所要分/插的低速信号具体的那一个比 特的位置上。而且在VC中每个比特位置是可预见的。 3字节同步映射字节同步映射 （1）特点：要求映射信号具有字节为单位的块状帧结构，并 与网同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定 位置的映射方式。 （2）信号的每一个字节在VC中的位置是可预见的。 （3）适用范围：可适用于E1和E3，特别适用于在VC-1X（X

41、 1，2）内无需组帧和解帧地直接接入和取出64kbit/s或 N*64kbit/s的信号。 4浮动浮动VC模式模式 （1）定义：指VC净负荷在TU或AU内的位置不固定，由TU- PTR或AU-PTR指示其起点位置的一种工作方式。 （2）采用了TU-PTR和AU-PTR两层指针来容纳VC净负荷与 STM-N帧的频差和相差。从而无需缓存器即可实现同步，且 引入的信号延时最小。 n采用浮动模式时，VC帧内可安排VC-POH， 可进行通道级别 的端对端性能监控。 n三种映射方法都能以浮动模式工作。 n后面的映射方法2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s映射进相应 的VC 就是异步映射浮动

42、模式。 5锁定锁定TU模式模式 （1）定义：锁定TU模式是一种信息净负荷与网同步，并处于 TU或AU帧内的固定位置，因而无需TU-PTR或AU-PTR来定 位的工作模式。 （2）PDH基群只有比特同步和字节同步两种映射方法才能采 用锁定模式。 n锁定模式省去了TU-PTR或AU-PTR， 且在TU和TUG内无VC- POH ，需采用125 s的滑动缓存器，使VC净负荷与STM-N信 号同步，这样引入信号时延大，且不能进行端对端的通道级 别的性能监测。 小结：映射方式的选择小结：映射方式的选择 综上所述，3种映射方法和两种工作模式可组合出5 种映射方式如下表所示。 其中，异步映射仅有浮动模式，这

43、里介绍一下异步映射浮动模 式的特点。 最适用于异步/准同步信号映射，包括将PDH通道映射进SDH 通道的应用。 能直接上/下低速PDH信号，但不能直接上/下PDH信号中的 64kbit/s信号。 异步映射接口简单，引入映射时延少，可适应各种结构和特 性的数字信号。 是PDH向SDH过渡期内必不可少的一种映射方式。 四、ATM信元的映射 1转移模式转移模式，也称传递模式，指电信网中除终端以外的传输、 复用和交换的合称。转移模式可分为同步转移模式（STM） 和异步转移模式（ATM）两种。 n同步转移模式的主要特征是采用时分复用，各路信号都是按 一定时间间隔周期性地出现，可根据时间（或位置）识别每

44、路信号。 n异步转移模式采用统计时分复用，各路信号不是按一定时间 间隔周期性地出现，要根据标志识别每路信号。 nATM定义：定义：它是一种转移模式，其中的信息被组织成固定长 度的信元，来自某用户一段信息的各个信元并不需要周期性 地出现。 2ATM信元 nATM信元具有固定长度为53个字节，其中前5个字节为信头， 包含各种控制信息，后48个字节是信息段，装载来自各种不 同业务的用户信息。 3特点 nATM方式能灵活地适配用户各种不同速率要求，代价是传输 速率降低。 ATM以面向连接的方式工作； ATM采用统计时分复用； ATM网中没有逐段链路的差错控制和流量控制； 信头的功能被简化，处理速度快，

45、时延很小； ATM采用固定长度的信元，信息段的长度较小。 4ATM与SDH的关系 n将SDH大容量高速传输与ATM灵活适应用户各种速率要求地 能力结合起来构成B-ISDN，可以取长补短。 n即利用SDH的帧结构来传送ATM信元，具体说将ATM信元映 射进SDH的虚容器VC中，变成SDH信号在光纤网上传输。 5ATM映射原理 nATM信元的映射是通过将每个信元的字节结构与所用虚容器 字节结构（包括级联结构VC-n-Xc，X=1）进行定位对准的 方法来完成的。 定位 1定定 位位：是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过 程。 n在发生相对帧相位偏差使VC帧起点浮动时，指针值亦随之调 整，从而

46、始终保证指针值准确指示VC帧起点的位置。 2指针指针：作用就是定位，通过定位使收端能正确地从STM-N 中拆离出相应的VC，进而通过拆VC、C的包封，分离出PDH 低速信号。实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。 3SDH指针包括管理单元指针和支路单元指针。 4指针指针的作用的作用 （1）当网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信号间 的相位校准。网络处于同步工作状态时，SDH中的各网元工 作在相同的时钟下，从各个网元发出的数据传输到某个网元 时，速率相等，故无需进行速率适配，但是传输的途径不同， 相位并不完全相同，因而需要进行相位校准。 （2）当网络失配时，指针用作频率和相位的校

47、准。网络失去 同步（处于准同步）或异步工作时，不同网元工作的频率有 偏差，需要频率跟踪校准，瞬时来看就是相位往单一方向变 化，即单调地增加或减小，频率校准伴随相位校准。 （3）指针还可以用来减轻网络中的频率抖动和漂移的影响。 复用 n复用复用是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层或是 将多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，即以字节交 错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。 这里主要介绍139.264Mb/s、34.368Mb/s、2.048Mb/s支路 信号的复用过程。 n由于经指针处理后的各支路信号已相位同步，所以此复用过 程为同步复用。 一、2.048Mb

48、/s信号的复用过程 复用过程如图所示。 C-12 C-12VC-12 POH VC-12TU-12 PTR VC-12VC-12TU-12 PTRTU-12 PTR TUG-2TUG-2 TUG-3TUG-3VC-4 POH VC-4AU-4 PTR AUGAUGSOH AU-4 PTRVC-4 C-12 VC-12 TU-12 TUG-2 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG STM-N 2.048Mb/s 2.240Mb/s 2.240Mb/s 2.340Mb/s 6.912Mb/s 49.536Mb/s 150.336Mb/s 150.912Mb/s N155.520Mb/s 1映射映

49、射 标称速率为2.048Mb/s的信号先进 入C-12作适配处理再加上VC-12 POH 便构成了VC-12。 2定位（指针调整）定位（指针调整） VC-12加上TU-12 PTR构成TU-12。 经速率调整和相位校准后的TU-12 速率为2.304Mb/s。 3复用复用 3个TU-12（基帧）经均匀的字节间 插方式组成1个TUG-2。同样，7个 TUG-2复用进1个 TUG-3(加上塞入 字节后速率达49.536Mb/s)。 C-12 C-12VC-12 POH VC-12TU-12 PTR VC-12VC-12TU-12 PTRTU-12 PTR TUG-2TUG-2 TUG-3TUG-3

50、VC-4 POH VC-4AU-4 PTR AUGAUGSOH AU-4 PTRVC-4 C-12 VC-12 TU-12 TUG-2 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG STM-N 2.048Mb/s 2.240Mb/s 2.240Mb/s 2.340Mb/s 6.912Mb/s 49.536Mb/s 150.336Mb/s 150.912Mb/s N155.520Mb/s 进而，由3个TUG-3经过字节间插 并加上高阶VC-4 POH 和塞入字节 后构成VC-4的净负荷，速率为 150.336Mb/s。 4定位定位 VC-4再加上576kb/s的AU-4 PTR 就组成了AU-4，速率

51、为 150.912Mb/s。 5复用复用 单个AU-4 直接置入 AUG，速率不 变。N个 AUG 通过单字节间插并 加上段开销便得到 STM-N 信号。 当N=1时,一个 AUG 加上容量为 4.608Mb/s的段开销，即为 STM-1， 速率为155.520Mb/s。 二、34.368Mb/s信号的复用过程 1映射映射 标称速率为34.368Mb/s的信号先 进入C-3作适配处理，C-3的速率 为48.384Mb/s。C-3再加上VC-3 POH 便构成了VC-3，VC-3的速 率为48.960Mb/s。 2定位（指针调整）定位（指针调整） VC-3加上TU-3 PTR 构成 TU-3，

52、TU-3的速率为49.152Mb/s。 3复用复用 1个TU-3复用进1个TUG-3， TUG-3的速率为49.536Mb/s。 C-3 C-3VC-3 POH VC-3TU-3 PTR TU-3塞入字节塞入字节 TUG-3TUG-3VC-4 POH VC-4AU-4 PTR AUGAUGSOH AU-4 PTRVC-4 C-3 VC-3 TU-3 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG STM-N 48.384 单位单位：Mb/s 34.368 48.96 49.152 49.536 150.336 150.912 N155.520 150.912 C-3 C-3VC-3 POH VC-3T

53、U-3 PTR TU-3塞入字节塞入字节 TUG-3TUG-3VC-4 POH VC-4AU-4 PTR AUGAUGSOH AU-4 PTRVC-4 C-3 VC-3 TU-3 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG STM-N 48.384 单位单位：Mb/s 34.368 48.96 49.152 49.536 150.336 150.912 N155.520 150.912 进而，由三个TUG-3经过单字节 间插并加上高阶 POH 和塞入字节 后构成VC-4的净负荷，速率为 150.336Mb/s。 4定位定位 VC-4再加上576kb/s的AU-4 PTR 就组成了AU-4，速率为 150.912Mb/s。 5复用复用 单个AU