MSTP基础培训-SDH基础技术.ppt

第1页 MSTP基础培训- SDH基本技术介绍 第一天（26日）下午 第2页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 第3页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 SDH提出背景 （1） PDH两种速率不兼容-北美，日本，欧洲 （2）PDH无统一的光接口标准 （3）PDH采用异步的按比特复接，上、下电路复杂 （4）开销比特数量少，网管功能不丰富 （5）网络结构缺乏灵活性（提供点到点网络结构） （6）网管通信通道明显不足，网络的调度和自愈性功能差 宽带城域传输网的基本概念 -SDH的产生 第4页 宽带城域传输网的基本概念 -PDH数字系列 第5页 -1985年 美国提出光同步网（SONET）-实现标准光接口 -1988年 CCITT在SONET基础上确定了SDH -SDH-光同步数字体系 -实现光接口的 -标准化 -能在多媒质上应用 -达到光电的一致性 宽带城域传输网的基本概念 -SDH的提出 第6页 什么是SDH？ SDH是由一些基本网络单元（NE）组成，在光纤上可以进 行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。 宽带城域传输网的基本概念 -SDH基本概念及网络单元 第7页 TM STM-N 终端复用设备 ADM STM-NSTM-N 分插复用设备 SDXC STM-NSTM-N 交叉连接设备 REG STM-NSTM-N 再生中继设备 支路口可以是PDH、SDH、MSTP信号 宽带城域传输网的基本概念 -SDH网元类型 第8页 TMREGADMTM ADM ADMREG ADM DXC DXC DXCDXC 宽带城域传输网的基本概念 -SDH传输网络结构 第9页 优点 融合PDH了两种速率 有了标准的光接口规范 灵活的分插功能 ，使上下电路简单 强大的自愈能力，网络生存能力强 安排大量的开销，网络管理功能强 具有前、后项兼容性 缺点 采用指针技术使信号产生抖动 大量采用软件技术，一旦出问题有可能造成全网瘫痪 频带利用率低 宽带城域传输网的基本概念 -SDH的特点 第10页 第11页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 SDH规范了网络之间接口的速率等级和帧结构，使网络节点 之间实现同步复接、同步交换、同步传输。 终端 接入 设备 交换 设备 传输 设备 传输 设备 交换 设备 终端 接入 设备 NNINNINNINNINNIUNI UNI SDH信号的帧结构和复用步骤 -网络节点接口-NNI 第12页 同步传送模块-STM-N N=1、4、16、64 SDH的速率等级 STM-1 155.52Mbit/s （简称155M） STM-4 622.08Mbit/s （简称622M） STM-16 2488.32Mbit/s （简称2.5G） STM-64 9953.28Mbit/s （简称10G） SDH信号的帧结构和复用步骤 -同步传送模块及速率等级 第13页 再生段开销 （RSOH） STM-N净负荷 （含POH） 管理单元指针 （AU-PTR） 复用段开销 （MSOH） 1-3 5-9 4 9N261N 270N SDH信号的帧结构和复用步骤 -SDH帧结构 第14页 1、采用块状结构 2、帧周期为125S（相当帧频8000Hz） 3、以字节为单位，每个字节编8个比特，一个字节速率为64Kbit/s 4、采用字节间插同步复用 5、分三个区域（开销区、指针区、净负荷区） 6、传输方向是：先左后右、先上后下 SDH信号的帧结构和复用步骤 -STM-N帧结构特点 第15页 STM-NAUGAU-4 TUG-3 TU-3 TUG-2 TU-12 VC-12C-12 VC-11C-11 C-4 C-3 VC-3 VC-4140M 45M 34M 2M 1.5M 指针处理 复 用 映射 定位 x N x1 x3 x1 x7 x3 TU-2 VC-2 VC-3AU-3 x3 x7 CCITT确定的SDH结构 SDH信号的帧结构和复用步骤 -SDH复用映射结构 第16页 STM-N AUGAU-4 TUG-3 TU-3 TUG-2 TU-12 VC-12C-12 C-4 C-3 VC-3 VC-4 140M 34M 2M 指针处理 复 用 定位校准 映 射 x Nx1 x3 x1 x7 X3 SDH信号的帧结构和复用步骤 -我国规定的SDH复用映射结构 第17页 含有： 一个140Mbit/s信号 （相当64个2Mbit/s信号） 三个34Mbit/s信号 （相当48个2Mbit/s信号） 63个2Mbit/s信号 SDH信号的帧结构和复用步骤 -STM-1容量 第18页 (1)映射：实现速率适配功能（在信号进入VC时进行速率调整 ） (2)定位：指示信息的第一个字节在相应信息单元结构中的位 置（指示VC在TU或 AU中的位置） (3)复用：实现低速支路信号合成高速信号 (将多个低速单元组合成一个高速单元组) SDH信号的帧结构和复用步骤 -任何信号进入STM-N帧需要经过的三个步骤 第19页 C-n：容器-用于容纳各种不同速率信号的信息结构 有:C-12 C-3 C-4 三种 VC-n：虚容器-用于支持SDH通道层连接的信息结构是实现各种信 号与SDH通道单元的适配，是SDH复用、传输和交叉连接的标 准信息单元有:VC-12 VC-3 VC-4 三种 TU-n：支路单元-用于VC单元的定位，是低阶通道与高阶通道的适 配信息结构单元 TUG：支路单元组-用于将若干个低速支路合成为一个高速支路(由 若干个TU组成) AU：管理单元-用于VC-4的定位，是高阶通道与段层的适配信息结 构单元 AUG：管理单元组-用于STM-N信息的复用(由若干个AU组成) SDH信号的帧结构和复用步骤 -各容器功能说明 第20页 C-n+POH=VC-n VC-n+PTR=TU-n（AU） TU-nK=TUG VC：称为通道 高阶通道VC-4 低阶通道VC-12和VC-3 SDH信号的帧结构和复用步骤 -各信息单元之间关系 第21页 第22页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 SDH开销分为: 段开销(SOH)- 再生段开销（RSOH） 复用段开销（MSOH） 通道开销(POH)-高阶通道开销（H-POH） 低阶通道开销（L-POH） 再生段开销：放置再生段运行、维护、管理字节 用于对再生段的管理 复用段开销：放置复用段运行、维护、管理字节 用于对复用段的管理 通道开销：放置通道运行、维护、管理字节 用于对通道的管理 开销和指针 -SDH开销 第23页 A1A1A1A2A2A2J0 B1E1F1 D1D2D3 B2B2B2K1K2 D4D5D6 D7D8D9 D10D11D12 S1M1E2 开销和指针 -STM-1开销字节安排 第24页 A1、A2：STM-N同步字节,STM-N第一个字节 J0：再生段踪迹字节 B1：再生段误码监测字节 D1-D3：再生段数据通道字节 E1：再生段公务字节 F1：使用者字节 B2：复用段误码监测字节 D4-D12：复用段数据通道字节 S1：同步状态字节 M1：复用段远端差错字节 E2：复用段公务字节 K1-K2（b1-b5)：复用段保护倒换字节 K2（ b6-b8)：复用段远端缺陷指示（AIS、RDI） 开销和指针 -SDH 的 SOH 功能 第25页 J1:通道踪迹字节 B3:通道BIP-8误码监测字节 C2:信号标记字节 G1: 通道状态字节 F2:使用者通路字节 H4: TU位置指示字节 F3:使用者通路字节 K3 :自动保护倒换字节 N1:网络运营者字节 高 阶 通 道 开 销 12 3 4 5 6 7 8 REI RDI 保留 G1字节功能 开销和指针 -SDH 通道开销(POH) 第26页 V5 :通道状态和信号标记字 节 J2 :VC-12通道踪迹字节 N2:网络运营者字节 K4 :备用字节 低 阶 通 道 开 销 1 2 3 4 5 6 7 8 BIP-2 REI RFI 信号标记 RDI V5字节功能 开销和指针 -SDH 通道开销(POH) 第27页 pSPI：LOS pRST：LOF（A1、A2），OOF（A1、A2），RS-BBE（B1） pMST：MS-AIS（K2b6b8）、MS-RDI（K2b6b8），MS- REI（M1），MS- BBE（B2），MS-EXC（B2） pMSA：AU-AIS（H1、H2、H3），AU-LOP（H1、H2） pHPT：HP-RDI（G1b5），HP-REI（G1b1b4），HP-TIM （J1），HP-SLM(C2)，HP-UNEQ(C2)，HP-BBE(B3) pHPA：TU-AIS（V1、V2、V3），TU-LOP（V1、V2），TU-LOM （H4） pLPT：LP-RDI（V5b8），LP-REI（V5b3），LP-TIM(J2) ，LP-SLM(V5b5b7)，LP-UNEQ（V5b5b7），LP-BBE（ V5b1b2） 开销和指针 -主要告警维护信号以及有关的开销字节 第28页 SDH指针有3类:AU-4 TU-3 TU-12 AU-4 PTR管理单元指针：放置管理单元指针 （1）指示VC-4信息第一个字节在AU-4中的 位置 （2）用于速率的调节 TU-3 PTR单元指针：放置TU-3 PTR指针 （1）指示VC-3信息第一个字节在TU-3中的 位置 （2）用于速率的调节 TU-12 PTR单元指针：放置TU-12 PTR单元指针 （1）指示VC-12信息第一个字节在TU-12中的 位置 （2）用于速率的调节 开销和指针 -SDH指针分类 第29页 指针的作用 (1)指示VC-n在TU或AU帧中第一个字节的位置. 即:放置指针值 (2)进行速率和相位适配 同步时相位校准 失配时频率和相位校准(一般发生在网络边缘处) 容纳频率抖动和相位漂移 开销和指针 -SDH指针技术 第30页 从图中可看到AU-PTR由H1YYH2FFH3H3H3九个字节组成， Y1001SS11，S比特未规定具体的值，F11111111。 指针的值放在H1、H2两字节的后10个bit中，3个字节为一个调整单 位 一个货物单位。 开销和指针 -AU-4指针值 第31页 (1)VC-4与AU-4速率适配时: H3为填充字节 0#为信息字节 (2)VC-4 AU-4时采用正调整: 0#为填充字节 本帧-I比特反转 下一帧-指针值+1 (后移) (3)VC-4 AU-4时采用负调整: H3为信息字节 本帧-D比特反转 下一帧-指针值-1 (前移) 开销和指针 -AU-4指针调整 第32页 当传送的信息量大于C-4净负荷时,可采用多个C-4级联在一起 组成C-4的X倍-即:VC-4-XC 这时H1 H2 作为级联指示: 级联指示方法:第一个AU-4为正常指针值 其后级联的AU-4指针为级联指示 1001SS1111111111 开销和指针 -H1 H2 的另一个用途 第33页 (1)当NNNN=0110时-表示指针可以正常进行操作, 允许指针调整 (2)当NNNN=1001时-表示净负荷发生了变化 (新数据或级联) 如果是新数据-指针值将是全新的编号 如果是级联-指针值将是全”1”码 (3)变化后NNNN恢复正常:NNNN=0110 开销和指针 -新数据标识 第34页 第35页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 电信网络有两大功能： 一是传送功能群：将任何电信信息从一点传送到另一些点； 二是控制功能群：实现各种辅助服务与操作和维护功能。 传送网：是将用户信息双向或单向地从一点传送到另一些点， 也可以传送各种类型的网络控制信号。 SDH的网络结构 -传送网的基本概念 第36页 网络分层的好处： 第一 ，单独设计和运行每一层网络要比将整个网络作为单 个实体设计简单的多； 第二，有助于规定TMN内的管理目标； 第三，每一层有各自独立的OAM&P，减少彼此影响； 第四，使网络规范与具体实现方法无关，使规范保持较长时 间的稳定，不会随技术换代而轻易更改。 SDH的网络结构 -分层和分割 第37页 电路层：直接面向业务 通道层：支持一个或多个电路层网络，为其提供传送通道 在SDH 网络中分高阶通道和低阶通道 传输媒质层：支持一个或多个通道层网络，它又分为段层和 物理层 段层：复用段和再生段 物理层：光纤、微波、电缆 SDH的网络结构 -网络的垂直分层 第38页 高阶通道（HPT/VC-4） 低阶通道（LPT/VC-12） 复用段（MST） 再生段（RST） 物理层（光纤） 通道层 段层 （话音、数据、图像）电路层 SDH的网络结构 -SDH组织结构纵向分层 第39页 电 路 层 网 络 VC-11VC-12VC-2VC-3 VC-4VC-3 再生段层网络 复用段层网络 物理层网络 电路层通道层 传输媒质层 电段层 光段层 SDH 传 输 层 低阶通道 层 高阶通道 层 SDH的网络结构 -SDH传送网完整的分层模型 第40页 第41页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 光接口位置示意图 光接口分类 光接口参数 参考点S的发送机光参数 参考点R的接收机光参数 S-R点之间的光通道参数 SDH的网络结构光接口类型和参数 -传送网的基本概念SDH光接口参数的规范 第42页 SDH的网络结构光接口类型和参数 -光接口位置示意图 第43页 图中S点是紧挨着发送机（TX）的活动连接器（CTX）后的参考点， R是紧挨着接收机（RX）的活动连接器（CRX）前的参考点， 光接口的参数可以分为三大类：参考点S处的发送机光参数、参考点 R处的接收机光参数和SR点之间的光参数。在规范参数的指标时， 均规范为最坏值， 即在极端的（最坏的）光通道衰减和色散条件下，仍然要满足每个再 生段（光缆段）的误码率不大于110-12的要求。 SDH的网络结构光接口类型和参数 -光接口参数 第44页 S点参数 最大-20dB带宽 o 最小边模抑制比（SMSR） o 平均发送功率 o 消光比 R 点参数 o 接收灵敏度 o 接收过载光功率 SDH的网络结构光接口类型和参数 -S、R点参数 第45页 应用场合局内短距离局间长距离局间 工作波长(nm)13101310 15501310 1550 光纤类 型G.652G.652 G.652G.652 G.652 G.653 传输 距离(km)21540 60 STM-1I1S1.1 S1.2L1.1 L1.2 L1.3 STM-4I4S4.1 S4.2L4.1 L4.2 L4.3 STM-16 STM-64 I16 I64 S16.1 S16.2 S64.1 S64.2 L16.1 L16.2 L16.3 L64.1 L64.2 L64.3 SDH的网络结构光接口类型和参数 -光接口类型 第46页 SDH的网络结构光接口类型和参数 -STM-1光接口参数规范 第47页 均方根谱宽（）：对于多纵模激光器，采用来度量光脉冲能量的 集中程度。测量时须考虑从最大峰值下跌2030dB范围内的全部模式。 最大-20dB宽度：主模中心波长的最大峰值功率下跌20dB时的最大全宽 。 最小边模抑制比（SMSR）：最坏反射条件时，全调制条件下主纵模的 平均光功率与最显著的的边模的光功率之比的最小值。其值应大于 30dB。 平均发送光功率：当发送机送伪随机序列信号时在参考点S所测的平均 光功率。 最小消光比:最坏反射条件时，全调制条件下传号平均光功率与空号平 均光功率比值的最小值。ITU-T规定长距离传输时，消光比为10dB（除 了L-16.2），其它情况下为8.2dB。 SDH的网络结构光接口类型和参数 -发送机 第48页 衰减范围 最大色散值 反射：是由光通道折射率不连续引起的。 造成反射的重要来源有：光纤本身的折射率不均匀、光纤接头、 活动连接器等。 两种不同的反射指标：光缆设施在S点的最小回波损耗和S-R点之 间的最大离散反射系数。 SDH的网络结构光接口类型和参数 -光通道 第49页 最差灵敏度：R点处为达到110-10的BER值所需要的平均接收功率的 最小值。 最小过载点：在R点处为达到110-10的BER值所需要的平均接收光功 率的最大值。 最大光通道代价：包括反射和由码间干扰、模分配噪声、激光器啁啾 声引起的总色散代价。ITU-T规定光通道的总功率代价不得超过1dB。 对于L-16.2系统，则不得超过2 dB。 接收机的反射系数： R点处的反射光功率与入射光功率之比。 SDH的网络结构光接口类型和参数 -接收机 第50页 标准比特率155520kbit/s 比特率容差20ppm 码型CMI 测试负载阻抗75电阻性 每个传输方向的线对数一个同轴线对 回波损耗15dB（8240MHz） 峰-峰电压值10.1V 实测幅度10%到90%的上升时间2ns 跃变时间容差（以负向跃变平均 点为准） a.负向跃变 ：0.1ns b.在单位码元间隔边界上的正向跃变：0.5ns c.在单位码元间隔中心上的正向跃变：0.35ns 接口过压保护设备的输入和输出必须能连续耐受10个标准闪电脉冲（5正5负 ）而不损害设备。脉冲上升时间为1.2s，电压幅度20V。 输入口允许最大插入衰减12.7dB(78MHz) 输入口抖动和漂移容限参见后续参数图表 SDH的网络结构光接口类型和参数 -SDH电接口参数规范 第51页 第52页 内容 SDH 概述 SDH信号的帧结构和复用步骤 开销和指针 SDH的网络结构 光接口类型和参数 传输性能 假设参考连接（HRX）是通信两端的两个用户/网络接口参考点T之 间的全数字64kb/s连接，全长27500km。 假设参考通道（HRP）是指在两个设备之间用来传送一种规定速率 （包括通道开销在内）的数字信号的全部装置，全长27500km。主 要用于2Mb/s以上数字通道的网络研究。 传输性能 -HRX和HRP 第53页 假设参考数字通道（HRDP）是指通过携带SDH净负荷及相关开销的 终端设备之间分层的传送网的路径。建议长度为2500Km。 假设参考数字段（HRDS）是具有一定长度和指标规范的数字段。 中国的HRDS为420Km和280Km。省际干线通常按420Km设计，省 内干线按280Km设计，市内局间中继按50Km设计。 传输性能 -HRX和HRP 第54页 误码 抖动 漂移 传输性能 -传输损伤 第55页 误码的产生 误码性能参数 误码性能的规范 传输性能 -误码特性 第56页 各种噪声源 光电检测器、雪崩光电二极管、放大器等 色散引起的码间干扰 定位抖动产生的误码 光纤系统中带有抖动的数字流与恢复的定时信号之间存在动态的 相位差，称为定时抖动。 复用器、交叉连接设备和交换机的误码 在某些外部干扰条件下，产生突发性误码 在输入抖动量过大时，导致设备产生误码 传输性能 -误码的产生 第57页 64Kb/s数字连接的误码性能参数 误码秒 严重误码秒 高比特率通道误码性能参数 误块秒比（ESR） 严重误块秒比（SESR） 背景块差错比（BBER） 传输性能 -误码性能参数 第58页 64Kb/s数字连接的性能 高比特率数字通道的性能 传输性能 -误码性能的规范 第59页 参 数 表示性能要求 误码秒ESES占可用时间的比例ES%8% 严重误码秒SESSES占可用时间的比例SES% 0.2% 全程误码指标分配： 高级部分（两个国际交换中心之间的段落）：25000Km，40%的全程指标 中级部分（国际交换中心或更低等级中心至本地交换局之间的段落）：15 %的全程指标 本地级部分（本地交换局至T接口之间的段落） ：15 %的全程指标 G.821对于64Kb/s全程27500Km端到端连接的性能规定： 传输性能 -数字连接的性能 第60页 速率（Mb/s ） 1.555151555551601603500 比特/块8005000200080004000200006000200001500030000 ESR0.040.050.0750.16 SESR0.0020.0020.0020.0020.002 BBER210-4210-4210-4210-410-4 速率 （Kb/s） 1664 （VC-11） 2240 （VC-12） 6848 （VC-2） 48960 （VC-3） 150336 （VC-4） 601334 （VC-4-4C） 比特/块200020002000800080008000 ESR0.010.010.01250.012750.04 SESR0.0020.0020.0020.0020.0020.002 BBER510-5510-5610-5210-5510-57.510-5 高比特率数字HRP的端到端误码性能要求 高比特率同步数字HRP的端到端误码性能 传输性能 -高比特率数字通道的性能 第61页 国内部分的分配 终结国家各分得固定的区段容限：17.5%的端到端指标 然后，按距离每500km分得1%的端到端指标 不知实际距离时，按空中直线距离乘上路由系数K来计算。 国际部分的分配 每个中间国家可分得2%的端到端指标 两边终结国家各分得1%的端到端指标 然后，国际部分按距离每500km分得1%的端到端指标 不知实际距离时，按空中直线距离乘上路由系数K来计算。 当空中直线距离L1200Km，K取1.25。 传输性能 -指标分配 第62页 抖动的概念 抖动的产生 抖动性能的规范 传输性能 -抖动的特性 第63页 是在数字信号的特定时刻相对其理想参考时间位置的短时间偏离 。 短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化，而将低于10Hz的 相位变化称为漂移。 传输性能 -抖动的概念 第64页 线路系统的抖动 复用器抖动 SDH/非SDH边界的准同步支路输出抖动 传输性能 -抖动的产生 第65页 随机性抖动 各类噪声引起的抖动 定时滤波器失谐 完全不相关的图案抖动 系统性抖动 码间干扰 有限脉宽作用 限幅器的门限漂移 激光器的图案效应 传输性能 -线路系统的抖动 第66页 指针调整 指针调整产生相位跃变。 同步状况与同步方式 由内部时钟的滤波特性和同步定时基准输入的性能所决定。 主备用转换 传输性能 -复用器抖动 第67页 输入抖动和漂移容限 输出抖动 映射和结合抖动 传输性能 -抖动性能的规范 第68页 传输性能 -设备PDH支路输入抖动和漂移容限 第69页 传输性能 -各项指标和验收值 第70页 传输性能 -SDH设备输入抖动和漂移