（计算机应用技术专业论文）sdh同步数字复用设备光接口板的设计和实现.pdf

摘要 从2 0 世纪8 0 年代中期开始，光纤通信在电信网中得到广泛 的应用，凭借着廉价优良的带宽特性，光纤通信己成为电信网的 主要传输手段。光同步数字传送网( s o n e t s d h ) 主要以光纤 为传输媒质，它随着光纤通信的发展不断壮大，成为现代传输网 络的主要组成部分。s d h 具有全世界统一的网络节点接口，标准 化的信息等级结构，能够兼容现有的p d h 准同步数字系列传输 系统，使得全世界传输系统能够在s t m n 级别上进行互联互通。 光同步传送网络是由一些s d h 设备( 网元) 组成，在光纤 上进行同步信息传输、复用以及交叉连接的网络。s d h 设备用来 完成传输网络的各种功能，根据完成的功能不同，常见的s d h 设备可以分为四种，包括终端复用器t m ，分插复用器a d m ，再 生中继器r e g ，数字交叉连接设备d x c 。z x s m2 5 l0 同步数字 复用设备是中兴遥讯公司自主研制的大容量增强型的2 5 g 综合 业务传输设备，具备s d h 传输产品的一般特征，而且具备强大 的数据业务的接入和传送功能以及升级到10 g 的能力。它主要由 以下类型的单板组成：网元控制板( n c p ) 、时钟板( s c ) 、交叉 板( c s ) 、光接口板( o l ) 、电支路板( e t ) 、公务板( o w ) 以 及背板( m b ) 。 光接1 ：3 板是同步数字复用传输设备的重要组成部分，它实现 光业务信号的接入和输出，主要完成的功能包括：光电( 电光) 转换、时钟检测和恢复( c d r ) 、解复用和复用、定帧和成帧、 段开销提取和插入、指针调整和生成、通道开销提取和插入等。 这篇论文主要讲述光接口板的设计和实现。首先介绍了s d h 原 理以及s d h 设备；接着介绍了光接口板的功能与构成；第五章 介绍了光接口板软件功能与设计；第六章介绍了光接口板的内存 管理方法；第七章介绍了光接口板软件的开发环境与开发方法。 第八章介绍了光接口板的测试。第九章结束语说明了课题的应用 与后续研究。这篇论文设计和实现的光接口板已经通过中兴通讯 公司全面严格的测试并广泛应用于各种同步数字复用设备中。 关键词：同步数字系列，光板，嵌入式系统 a b s t r a e t s i n e et h em i d d l eo f19 9 0 s ，f i b erc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y h a sb e e na p p l i e di nt h et e l e c o mn e t w o r ki na1 a r g es e a l e ，w h i c hh as b e c o m et h em a i nw a yo ft r a n s m iss i o no w i n gt oi t s c h e a pp r i c ea n d f i n ec h a r a c t e r i s t i co fb a n d w i d t h s o n e t s d ha ls og r o wsf a s ti n t o t h em a i n b o d yo fm o d e r nt r a n s m i s s i o nw i t ht h e d e v e l o p m e n to f f i b e rc o m m u n i c a t i o n s d hh ast h eu n i f i e dn e t w o r kn o d ei n t e r f a c e ( n n i ) ，s t a n d a r d i z e di n f o r m a t i o nc l a s s s t r u c l u r ei na 1 1t h ew o r l d a n dc a nb ec o m p a t i b l ew i t hp d h ，w h i c hm a k e sa 1 1t h et r a n s m is s i o n n e t w o r ks ys t e m sc a nc o r n m a n i c a t ew i t he a c h0 t h e ro nt h e1 e v e l0 f s t m ，n s d ht r a n s m i s s i o nn e t w o r ki sm a d eo fs o m es d he q u i p m e n t s ( n e t w o r ke l e m e n t ) ，w h i c h c a n t r a n s m i t ，m u l t i p l e x c r o s st h e s y n c h r o n o u s i n f o r m a t i o no nt h ef i b e r s d h e q u i p m e n t c a n i m p l e m e n ta l lk i n d so f f u n c t i o n i nt h et r a n s m i s s i o nn e t w or k a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n tf u n c t i o n ，t h ec o m m o ns d he q u i p m e n t s i n c l u d et e r m i n a l m u l t i p l e x e r ( t m ) ，a d d d r o pm u l t i p l e x e r ( a d m ) ， r e g e n e r a t o r ( r e g ) ，d a t a c r o s s c o n n e c t ( d x c ) z x s m2 5 10isa k i n do fe n h a n c e d2 5g s y n t h e s i z e d i n f o r m a t i o nt r a n s m i ss i o n e q u i p m e n t ， w h i c hh a st h e p o w e r f u l d a t ac o n n e c t i o na n d t r a ns m iss i o n a b i l i t y a n dc a n u p g r a d e i n t o1o gt r a ns m i ss i o n e q u i p m e n t z x s m 2 510t r a n s m is s i o ni sm a d eo fs o m e s i n g l e b o a r d ss u c ha sn e tc o n t r o l p r o c e ss o r ( n c p ) ，s y n c h r o n o u sc l o c k ( s c ) ，c r o s s s w i t c h ( c s ) ，o p t i c a ll i n e ( o l ) ，e l e c t r i ct r i b u t a r y ( e t ) ， o r d e rw i r e ( o w ) a n dm o t h e rb o a r d ( m b ) 。 o p t i c a ll i n e ( o l ) i so n e i m p o r t a n tc o m p o n e n t o fs d h e q u i p m e n t ，w h i c h ist h ei n t e r f a c eo fo p t i c a lb us i n e ss s i g a l t h e m a i nf u n c t i o n so fo p t i c a l1 i n ei n c l u d e ：o p t ic a l e l e c t r i cc o n v e r s i o n ， c l o c k d e t e c t r e s u m e ( c d r ) ，m u x d e m u x ，s o hd r a w i n g i n s e r t i o n ， p o i n t e ra d j us t m e n t i n s e r t i o n ，p o hd r a w i n g i n s e r t i o na n ds oo n t h i sd is s er t a t i o nm a i n l yi n t r o d u c e st h ei m p l e m e n t a t i o nm e t h o d so f t h e o p t i c a l 1 i n eb o a r d ( o l ) o fs y n c h r o n o u sd i g i t a lm u l t i p l e x e q u i p m e n t t h ef i r s tt w oc h a p t e r s o v e r v i e wt h ep r i n c i p leo fs d h a n di t s e q u i p m e n t c h a p t e r f o u ri n t r o d u c e st h ef u n c t i o na n d s t r u c t u r eo fo l c h a p t e rf i v ei l l u s t r a t e st h es o , w a r ef u n c t i o na n d d e s i g n c h a p t e r s i xo u t l i n e st h e m e m o r ym a n a g e m e n t o fo l c h a p t e rs e v e nd i s c u s s e st h ed e v e l o p i n ge n v i r o n m e n ta n dm e t h o d s c h a p t e re i g h ti n t r o d u c e st h et e s t i n gi n s t r u m e n ta n dt e c h n i q u eo f o l f i n a l l yc h a p t e rn i n es u m m a r i z e st h ew h o l ew o r k t h eo lh a s p a s s e dt h eo v e r a l l s t r i c tt e s ta n db e e na p p l i e di na l lk i n dso fs d h e q u j p e m e n t k e y w o r d ：s d h ，o p t i c a ll i n e ( o l ) ，e m b e d d e ds y s t e m 1 1 1 附件三 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证 书面使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 签名： b 瓤：。e 年琴旯_ b 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 躲鎏狮导：胁 日强：和e 箩年亨只滔e l s d h p d h s t m s o h ： a u ： t u ： v c ： a p s ： t m ： a d m r e g ： d x c ： d c c ： e c c ： n c p ： s c ： c s ： o l ： o w ： m b ： b s p ： 缩略词 s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 同步数字系列 p l e s i o c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y准同步数字系列 s y n c h r o n o u st r a n s p o r tm o d u l e 同步传送模块 s e c t i o no v e r h e a d段开销 a d m i n i s t r a t i v eu n i t管理单元 t r i b u t a r yu n i t支路单元 v i r t u a lc o n t a i n e r 虚容器 a u t o m a t i cp r o t e c ts w i t c h i n g 自动保护倒换 t e r m i n a lm u l t i p l e x e r 终端复用器 a d d d r o pm u l t i p l e x e r分插复用器 r e g e n e r a t o r再生中继器 d a t ac r o s sc o n n e c t 数字交叉连接 d a t ac o m m u n i c a t i o nc h a n n e l 数据通信通路 e m b e d d e dc o n t r o lc h a n n e l嵌入控制通路 n e tc o n t r o lp r o c e s s o r 网元控制板 s y n c h r o n o u s c l o c k时钟板 c r o s ss w i t c h 交叉板 o p t i c a ll i n e光接口板 o r d e rw i r e 公务板 m o t h e r b o a r d 背板 b o a r ds u p p o r tp a c k a g e 板级支持包 s d h 同步数字复用设各光接口板的设计和实现 1 1 课题来源 第一章绪言 s d h ( s y c h r o n o u s d i g i t a lh i er a r c h y ) 全称是同步数字系列， 它是一种光同步网络的标准系列。光同步传送网络是由一些s d h 设备( 网元) 和光纤线路组成，在光纤上进行同步信息传输、复 用以及交叉连接的网络。s d h 设备是光同步传送网络的实现基 础。s d h 设各经过了几十年的发展，目前已经十分成熟，主要向 高速、大容量、高可靠性、低成本和小体积等方向发展。在s d h 高端设备上，目前大容量的2 5 g 、高端的10 gs d h 系统已经基 本成熟商用。z x s m2 5 10 是中兴通讯公司自主研制的增强型大容 量的2 5 g 的综合业务传输设备，具有s d h 传输产品的一般特征， 而且具有强大的数据业务的接入和传送功能，具有升级到10 g 的 能力，主要应用于传输骨干网、发达地区的本地网以及部分本地 传输本地网的核心调度节点。借助于m s t p 技术，还可以广泛应 用于城域网核心层和汇聚层。 z x s m2 5 1 0 设备主要由以下类型的单板组成：网元控制板 ( n c p ) 、时钟板( s c ) 、交叉板( c s ) 、光接口板( o l ) 、电支 路板( e t ) 、公务板( o w ) 以及背板( m b ) 。光接口板是同步数 字复用设备的重要组成部分，本课题是在z x s m2 5 10 同步数字 复用设备项目开发的基础上完成的，主要就光接口板的功能和构 成、硬件组成、软件功能设计和实现、开发环境和开发工具、测 试工具和测试方法作了具体的研究。本课题所研制的光接口板已 经通过中兴通讯公司全面严格的测试并广泛应用于各种同步数 字复用设各中。 1 2 我做的工作 在该项目中，我参与了光接口板的设计与实现，具体工作如 下： 1 ) 参与光接口板软件的功能以及模块划分，将光接口板软 件自上而下分为三层：业务处理层、s 口命令解析层以及用户层。 其中业务处理层进一步划分为单板、端口r s m s 、a u v c 三个 s d h 同步数字复用设各光接口板的设计和实现 子层。定义了各层的功能。 2 ) 参与光接口板应用程序的流程与框架的设计，包括光接 口板初始化、光接口板主循环以及定时中断任务的设计，数据结 构描述以及函数定义。 3 ) 负责光接口板软件内存管理模块的设计。 4 ) 负责光接口板的软硬件功能测试，具体包括业务处理芯 片功能测试，光接口指标测试，以及光接口板各种开销、告警性 能测试。 5 ) 负责光接口板软件功能的升级和维护。 1 3 论文结构 全文共分为九章，第一章绪言介绍了课题的来源和我做 的工作；第二章s d h 原理简介对s d h 原理的几个重要方面 做了一些介绍；第三章介绍了s d h 设备原理，分逻辑组成和 功能与物理组成和功能两个方面；第四章光板功能与构成说 明了光板的原理和功能、硬件组成；第五章光板软件功能与设 计详细说明了光板的软件功能、模块划分以及程序设计等；第 六章光板内存管理方法介绍了光板软件的内存管理方法；第 七章光板软件的开发环境与开发方法介绍了光板软件的具体 开发环境和实现方法；第八章光板的测试介绍了与光板相关 的一些常见的测试工具和测试方法：第九章结束语介绍了课 题的应用与后续研究。 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 2 1s d h 的优点 第二章s d h 原理简介 s d h 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、 接口码型等特性，提供了一个国际上得到广泛支持的框架，在此 基础上可以发展并建成种灵活、可靠、便于管理的世界电信传 输网。s d h 是在p d h 准同步数字系列的基础之上发展起来的。 与p d h 相比，它有许多优点，如速率统一，光接口和帧结构统 一，丰富的开销字节为网络管理提供了方便，组网灵活，完全兼 容p d h 。作为一种新的传送网，s d h 在高速主干网的信息传送 中发挥着重要的作用。 2 2s d h 的速率及帧结构 s d h 按照一定的规律组成块状帧结构，称之为同步传送模块 ( s t m ) ，s d h 的速率等级表示为s t m n ，最基本的速率等级为 s t m 1 ，其速率为15 5 5 2 0 m b i t s ，更高等级的s t m n 是将基本模 块信号s t m 1 经过字节间插复用得到的，其速率是s t m 1 的n 倍，n 取正整数l 、4 、1 6 、6 4 。 s d h 以字节为单位进行传输，它的帧结构是种以字节结构 为基础的块状结构，它包含2 7 0 x n 列和9 行字节。在s d h 帧中， 字节的传输是从左到右按行传输的，每秒可传8 0 0 0 帧，帧时恒 定为1 2 5 u s 。s d h 的帧结构如下图2 1 所示，可以看出它分为三 大区域，段开销区域( s o h ) 、信息净荷区( p a y l o a d ) 以及管 理单元指针区域( a u p t r ) 。 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 丹生段开惜 ( 自c e o 曹理单元指针 s i n - 1 玮负荷0 b 1 4 ( u - 玎l 。 复用段开侑 ( 珊 一，2 5 us 2 7 0 x 孵日 图2 1s d h 帧结构图 传袖方向 厂+ 1 ) 段开销( s o h ) 区域 段开销是指s t m n 结构中为了保证信息净负荷正常传送所 必须的附加字节，主要用于网络的运行、管理和维护( o a m ) 。 段开销可以进一步划分为再生段开销( r s o h ) 和复用段开销 ( m s o h ) 。 2 ) 信息净荷区域( p a y l o a d ) 信息净荷区域是在s t m n 帧结构中存放将由s t m n 传送的 各种业务信息的地方。这些业务信号作为低速信号在加入s t m n 帧结构中时同时加入了监控开销字节，即通道开销( p o h ) 字节。 它作为净负荷的一部分在网络中传送，主要用于通道性能的监 视、管理和控制。 3 ) 管理单元指针( a u p t r ) 区域 a u p t r 是用来指示信息净负荷的第一个字节在s t m n 帧 内的准确位置的指示符，以便接收端根据指示符的值( 指针值) 正确的进行信息分解。 2 3s d i 的复用结构及复用方法 s d h 的复用包括两种情况，第一种是将低阶的s d h 信号复 用成高阶s d h 信号，复用方法主要通过字节间插复用方式来完 成。复用过程保持帧的频率不变，即8 0 00 帧秒。这样高一级的 s d h 信号的速率是低一级的s d h 信号速率的四倍。如s t m 。4 是 丁卜r s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 s t m 1 的速率的四倍。 第二种情况是将低速支路信号复用成s d h 信号，复用方法 如下：首先将各低速信号放入相应的容器c 中，这些容器c 是 用来装载各种速率业务信号的信息结构，主要完成如速率调整适 配功能。 各种速率等级的数字流先进入相应的接口容器c ，由标准容 器出来的数字流加上通道开销p o h 后就构成了虚容器( v c ) ，这 一过程就是映射。v c 是s d h 中最重要的一种信息结构，主要支 持通道层连接，它作为个独立的实体在s d h 中传输过程中是 完整不变的。 v c 可以分为低阶虚容器和高阶虚容器，v c 12 和v c 3 为低 阶虚容器，v c 一4 是高阶虚容器。由v c 出来的数字流再按照规 定的线路进入管理单元或支路单元t u 。v c n 到t u 1 1 或a u n 的转换是速率适配的过程，也就是复用结构中的定位校准过程。 支路单元t u 是一种为低阶通道层和高阶通道层提供适配功 能的信息结构，它由低阶v c 和t u p t r 组成。t u p t r 用于指 明低阶v c 在帧结构中的位置。 管理单元a u 是一种为高阶通道层和复用层提供适配功能的 信息结构，它由高阶v c 和a u p t r 组成。其中a u p t r 用来指 明高阶v c 在s t m n 帧内的位置，允许高阶v c 在s t m n 中的 位置是浮动的，但a u p t r 本身在s t m n 帧内位置是固定的。 一个或多个在s t m n 帧内占固定位置的a u 组成管理单元组 a u g ，它由三个a u 3 或单个a u 4 按字节间插方式组成。摄后， a u g 附加段开销s o h 便形成最终的s t m n 结构。复用映射结构 如下图所示： 图2 2s d h 复用映射结构示意图 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 2 4s d h 的开销功靛 s d h 的开销功能是完成对s d h 信号提供层层细化的监控管 理功能，监控的分类可以分为段层监控、通道层监控，相对应于 s d h 帧结构中有两种不同的开销，即段开销s o h 和通道开销 p o h 。 2 4 1 段开销s o h s t m n 帧的段开销s o h 位于帧结构的( 1 9 ) 行( 卜9 n ) 列，除开第四行为a u p t r 外，s o h 可以进一步划分为再生段开 销( r s o h ) 和复用段开销( m s o h ) ，二者主要区别是监控的范 围不同，即r s o h 对应个较大的范围一s t m n ，m s o h 对应于 这个大范围中的一个小范围一s t m 一1 。段开销的字节安排如下图 2 3 所示： 卜。，t 一 盏磊毳蓄翥茎嚣雷蓥手。踊；+ - 准确定与瓣质有关的应用。蹦加 图2 3s t m 1 帧的段开销字节 1 ) 帧定位字节a l 和a 2 帧定位字节类似于指针，起定位作用。a 1 、a 2 有固定的值， a 1 是1 11 10 1 10 ( f 6 h ) ，a 2 是0 0 10 10 0 0 ( 2 8 h ) 。收端检测信号 流中的各个字节，当发现连续出现3 n 个f 6 h ，又紧跟着出现3 n 个28 h 字节时候，就断定开始接收一个s t m n 帧。当n = 1 时， 区分的是s t m 1 帧。 2 ) 再生段踪迹字节：j 0 下|i晰il上 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 j 0 字节用来重复地发送段接入点标识符，以便接收端能据此 确认是否与指定的发送端处于持续连接状态。 3 ) 数据通信通道( d c c ) 字节：d 1 一d 1 2 s d h 的特点之一就是操作、管理、维护( o a m ) 功能的自 动化程度很高，可以通过网管终端对网元进行命令下发、数据的 查询、业务实时配置、告警故障定位、性能在线测试等功能。这 些用于o a m 的数据是通过开销字节d 1 d 1 2 来传送的。d 1 d 12 提供了所有s d h 网元都可以接入的通用通信通路，作为嵌入式 控制通路( e c c ) 的物理层，在网元之间传输操作、管理、维护 ( o a m ) 信息，构成s d h 管理网( s m n ) 的传送链路。 4 ) 公务联络字节：e 1 和e 2 这两个字节用来提供公务联络语音通路，e l 属于r s o h ，用 于本地公务通路；可以在再生器接入：e 2 属于m s o h ，用于直 达公务通路。 5 ) 使用者通路字节：f l 提供速率为6 4 k b i t s 数据语音通路，保留给使用者( 通常指 网络提供者) ，用来特定维护目的的临时公务联络。 6 ) 比特间插奇偶校验8 位b i p 8 ：b 1 这个字节用于再生段层误码检测的( b 1 位于再生段开销 中) ，是使用偶校验的比特间插偶校验码。b i p 8 码对扰码后的前 一个s t m n 帧的所有比特进行计算，结果置于扰码前的b 1 字节 位置。 7 ) 比特间插奇偶校验n 2 4 位码( b i p n 2 4 位码) ：b 2 b 2 字节用于复用段误码监视，段开销中安排有3 个b 2 字节 ( 共2 4 比特) 作此用途。b 2 字节是使用偶校验的比特间插奇偶 校验n 2 4 位码，其产生方式与b i p ，8 类似。b i p nx2 4 对前一 个s t m n 帧( 除s o h 中的第1 到第3 行以外) 的所有字节进行 计算，结果置于扰码前的b 2 字节位置。 8 ) 自动保护倒换( a p s ) 通路：k 1 和k 2 ( b 1 一b 5 ) 这两个字节用作传送自动保护倒换( a p s ) 信令，用于保证 设备能在故障时候自动倒换，使得网络业务恢复自愈，用于复用 段保护倒换自愈情况。 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 9 ) 复用段远端失效指示( m s r d i ) 字节：k 2 ( b 6 b 8 ) 这是一个对告信息，由收端回送给发端，表示收信端检测到 来话故障或者正收到复用段告警指示信号。即当收端收信劣化， 这时回送给发端m s r d i 告警信号，以使发端知道收端的状态； 如果收到的k 2 字节的b 6 一b 8 为1 1 0 码，则此信号为对端对告的 m s - r d i 告警信号。若收到的k 2 的b 6 - b 8 为1 11 ，则此信号为本 端收到m s r d i 信号，在发往对端的信号帧中的k 2 的b 6 b 8 中 放入1 10 比特图案。 10 ) 同步状态字节：s 1 ( b 5 b 8 ) 不同的比特图案表示i t u t 的不同时钟质量级别，使得设备 能够据此判定接收的时钟信号的等级，以此决定是否切换时钟 源，即切换到较高的时钟源上。s l ( b 5 一b 8 ) 的值越小，表示相应的 时钟质量级别越高。 11 ) 复用段远端误码块指示( m s r e i ) 字节：m l 这是个对告信息，由接收端回传给发送端，m 1 字节内容为 接收端由b i p - n 2 4 ( b 2 ) 码所检出来的误码块数，以便发送端了 解接收端的误码情况。 2 4 2 通道开销p o i 2 4 2 1 高阶通道开销l i p o h 1 ) 通道踪迹字节：j l 该字节用来重复地发送高阶通道接入点标识符，以便使得通 道接收端能够据此确认其与指定发送端处予持续连接状态。 a u p t r 指针指的是v c 4 的起点在a u 4 中的具体位置，即v c 4 的第一个字节的位置，以使收信端根据此a u p t r 的值，正确的 在a u 一4 中分离出来v c 4 。j 1 正是v c 4 的起点，即a u p t r 所 指向的正是j 1 字节的位置。 2 ) 通道b i p 8 码：b 3 b 3 字节( 8 个比特) 用作通道误码监视，是使用偶校验的比 特间插奇偶校验码。 3 ) 信号标记字节：c 2 c 2 字节用来指示v c 帧的复用结构和信息净负荷的性质，例 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 如通道是否已经装载、所装载业务种类和它们的映射方式。 4 ) 通道状态字节：g 1 g 1 字节用来将终端状态和性能情况回送给v c 4 通道源设 备，从而允许在通道的任一端或通道中的任一点对整个双向通道 的状态和性能进行监视。g 1 字节实际上传对告信息，即由收端 发往发端的信息，使发端能够据此了解收端接收相应v c 4 通道 信号的情况。 5 ) f 2 、f 3 使用者通路字节 这两个字节提供通道单元的公务通信，与净负荷相关。 6 ) 位置指示字节：h 4 该字节为净负荷提供一般位置指示，也可以指示特殊的净负 荷位置，如作为v c 1 v c 2 的复帧位置指示。 7 ) 自动保护倒换( a p s ) 通路：k 3 ( b 1 b 3 1 用作高阶通道级保护的a p s 指令。 8 ) n 1 ：网络操作者字节 用于高阶通道的串接监视功能。 2 4 2 2 低阶通道开销l p o h 1 ) 通道状态和信号标记字节：v 5 v 5 是复帧的第一个字节，t u p t r 指示的是v 5 字节在t u 12 复帧中的具体位黄。v 5 具有误码检测功能。 2 ) v c l2 通道踪迹字节：j 2 j 2 的作用类似于j 0 、j 1 ，它用来重复发送内容由收发两端 商定的低阶通道接入点标示符，使接收端能够据此确认与发送端 在此通道上处于持续连接状态。 3 ) 网络操纵字节：n 2 该字节用于提供低阶通道的串接监视功能。 4 ) 自动保护倒换( a p s ) 通路：k 4 仆1 b 4 ) 用作低阶通道级保护的a p s 指令。 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 第三章s d h 设备原理 3 1s d h 设备逻辑组成 s d h 传输网是由不同类型的网元通过光缆线路连接而成的， 通过不同的网元完成s d h 网的传送功能，这些功能包括：上下 业务、交叉连接业务，网络故障自愈等。s d h 网中最常见的网元 有终端复用器t m 、分插复用器a d m 、再生中继器r e g ，数字交 叉连接设备d x c 等。 1 ) 终端复用器t m 终端复用器的作用是将低速信号复用到线路端口的高速信 号s t m n 中，或者从s t m n 中分出低速支路信号。 2 ) 分插复用器a d m 分插复用器用于s d h 传输网络的转接站点处。a d m 有两个 线路端口和一个支路端口，可以等效成两个t m 。a d m 的作用是 将低速支路信号交叉复用到线路上去，或者从线路端口收到的线 路信号中拆分出低速支路信号。还可以将两个线路侧端口的 s t m n 信号进行交叉连接。 3 ) 再生中继器r e g 再生中继器r e g 的作用是将接收的光信号经过光电转换、 抽样、判决、再生整形、电光转换后在对侧发出。 4 ) 数字交叉连接设备d x c 数字交叉连接设备d x c 主要完成s t m n 信号的交叉连接。 d x c 可以将输入的m 路s t m n 信号交叉连接到输出的n 路 s t m n 信号上，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号 间的交叉连接。 3 2s d h 设备逻辑功能块 为了实现不同厂家s d h 产品的横向兼容，i t u t 采用功能 参考模型的方法对s d h 设备进行规范，它将设备所应完成的功 能分解为各种基本的标准功能块，功能块的实现与设备的物理实 现无关，不同的设备由这些基本的功能块灵活组合而成，以完成 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 设备不同的功能。通过基本功能块的标准化，来规范了设备的标 准化。下面以t m 设备为例，说明各个基本功能块的作用。t m 的基本功能块如下图3 1 所示： w s t m 刽s p ih r s thm s thm s ph m s ahh p c 1 翟! ! 竺塑到m 而 l 瓜 2 m b s ， 0 - 7 0 ：3 3 4 m b 拇、 1 = t 以2 m b 8 为埘 刘h pt p p i r 1l p a hl p th 叫l p c 产h p a f h p t 丑一刚a 接。 接口 接口 赢h 千胴步 图3 1 终端复用器t m 逻辑功能块图 各个功能块说明如下： s p i ： s d h 物理接口t t f ：传送终端功能 r s t ： 再生段终端h o i ：高阶接口 m s t ： 复用段终端l o ；低阶接口 m s p ：复用段保护h o a ：高阶组装器 m s a ： 复用段适配h p c ：高阶通道连接 p p i ：p d h 物理接口o h a ：开销接入功能 l p a ： 低阶通道终端s e m f ：同步管理功能 l p t ： 低阶通道终端 m c f ： 消息通信功能 l p c ：低阶通道连接s e t s ：同步设备时钟源 h p a ：高阶通道适配 s e t p i ：同步设备定时物理接口 h p t ：高阶通道终端 3 2 1t t f 传送终端模块 传送终端功能是一种复合功能，由5 种基本功能块组成。 主要是将接收到的s t m n 光信号转变成复用段的净负荷信号， s d h 同步数字复用设各光接口板的设计和实现 或者作相反的转变。s p i 、r s t 、m s t 、m s a 共同构成了复合功 能块t t f ，它的作用是在收方向对s t m n 光线路进行光电变换 ( s p i ) 、处理r s o h ( r s t ) 、处理m s o h ( m s t ) 、对复用段信号 进行保护( m s p ) 、对a u g 消间插并处理a u p t r ，最后输出n 个v c 4 信号；发方向与此过程相反，进入t t f 输出的是s t m n 的光信号。 3 2 1 1s d h 物理接口功能块( s p i ) s p i 是设备和光路的接口，主要完成光电变换、电光变换， 提取线路定时，以及相应的告警检测。 1 ) 接收方向一一信号流从a 到b 光电转换，同时提取线路定时信号并将它传给s e t s ( 同步 设备定时源功能块) 锁相，以此作为它们工作的定时时钟。当a 点的s t m n 信号失效( 例如：无光或光功率过低，传输性能劣 化使b e r 劣于1 0 。3 ) ，s p i 产生r l o s ( 接收信号丢失) ，并将r l o s 状态告知s e m f ( 同步设备管理功能块) 。 2 ) 发送方向一一信号流从b 到a 电光变换，同时，定时信息附着在线路信号中。 3 2 1 2 再生段功能块( r s t ) r s t 是r s o h 开销的源和宿，即r s t 功能块在构成s d h 帧 信号的过程中产生r s o h ( 发方向) ，并在相反方向( 收方向) 处理并终结r s o h 。 1 ) 接收方向一一信号流从b 到c s t m n 的电信号及定时信号或r l o s 告警信号由b 点送至 r s t ，若r s t 收到的是r l o s 告警信号，即在c 点处插入全“1 ” ( a i s ) 信号。若在b 点收到的是正常信号流，那么r s t 开始搜 寻a 1 和a 2 字节进行定帧，帧定位就是不断检测帧信号是否与 帧头位置吻合。若连续5 帧以上无法正确定位帧头，则设备进入 帧失步状态，r s t 功能块上报接收信号失步告警r o o f 。在帧失 步时，若连续两帧正确定帧则退出r o o f 状态。r o o f 持续了 3 m s 以上设备进入帧丢失状态，r s t 上报r l o f ( 帧丢失) 告警， 并使c 点处出现“1 ”信号。 r s t 对b 点输入的信号进行了正确帧定位后，r s t 对 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 s t m n 帧中除r s o h 第一行字节外的所有字节进行解扰，解扰 后提取r s o h 并进行处理。r s t 校验b 1 字节，若检测出有误码 块，则本端产生r s b b e ：r s t 同时将e 1 、f j 字节提取出传给 o h a ( 开销接入功能块) 处理公务联络电话；将d 1 一d 3 提取传 给s e m f ，处理d 1 一d 3 上的再生段o a m 命令信息。 2 ) 发送方向一一信号流从c 到b r s t 写r s o h ，计算b 1 字节，并对除r s o h 第一行字节外 的所有字节进行扰码。 3 2 1 3 复用段终端功能块( m s t ) m s t 是复用段开销的源和宿，在接收方向处理( 终结) m s o h ，在发方向产生m s o h 。 1 ) 接收方向一一信号流动从c 到d m s t 提取k 1 、k 2 字节中的a p s ( 自动保护倒换) 协议送至 s e m f ，以便s e m f 在适当的时候( 例如故障时) 进行复用段倒 换。若c 点收到的k 2 字节的b 6 一b 8 连续3 帧为1 1 1 ，则表示从 c 点输入的信号为全“l ”信号，m s t 功能块产生m s a i s ( 复 用段告警指示) 告警信号。 m s a i s 的告警是指在c 点的信号为全“1 ”。它是由r l o s ， r l o f 引发的，因为当r s t 收到r l o s 、r l o f 时，会使c 点的信号为全“l ”。 此时k 2 的b 6 一b 8 当然是“1 11 ”了。另外，本端的m s a i s 告警还可能是因为对端发过来的信号本身就是m s a i s ，即发过 来的s t m n 帧是由有效r s o h 和其余部分为全“1 ”信号组成 的。 若在c 点的信号中k 2 为1 10 ，则判断为这是对端设备回送 回来的对告信号：m s r d l ( 复用段远端失效指示) ，表示对端 设备在接收信号时出现m s a i s ，b 2 误码过大等劣化告警。 m s t 功能块校验b 2 字节，检测复用段信号的传输误码块， 若有误块检测出，则本端设备在m s b b e 性能事件中显示误块 数，向对端发对告信息m s r e i ，由m l 字节回告对方接收端收 到的误码块数。 若检测到m s a 1 s 或b 2 检测的误码块数超越门限( 此时 s d h 同步数字复用设备光接口板的设计和实现 m s t 上报一个b 2 误码越限告警m s e x c ) ，则在点d 处还是保 持信号的原状。 另外，m s t 将同步状态信息s 】( b 5 一b 8 ) 恢复，将所得的 同步质量等级信息传给s e m f 。同时m s t 将d 4 一d l 2 字节提取 传给s e m f ，供其处理复用段o a m 信息；将e 2 提取出来传给 o h a ，供其处理复用段公务联络信息。 2 ) 发送方向一信号流动从d 到c m s t 写入m s o h ：从o h a 来的e 2 ，从s e m f 来的d 4 一d 1 2 ， 从m s p 来的k 1 、k 2 写入相应b 2 字节、s l 字节、m 1 等字节。 若m s t 在收方向检测到m s a i s 或m s e x c ( b 2 ) ，那么在发 方向上将k 2 字节b 6 一b 8 设为1 】0 。 3 2 1 4 复用段保护功能块( m s p ) m s p 用以在复用段内保护s t m n 信号，它通过对s t m n 信号的监测，系统状态评价，将故障信道的信号切换到保护信道 上去( 复用段倒换) 。 1 ) 接收方向一信号流从d 到e 若m s p 收到m s t 传来的m s a i s 或s e m f 发来的倒换命令， 将进行信息的主备倒换，正常情况下信号流从d 透明传到e 。 2 ) 发送方向一一信号流从e 到d e 点的信号流透明的传至d ，e 点的波形同d 点。 3 2 1 5 复用段适配功能块( m s a ) m s a 的功能是处理和产生a u p t r ，以及组合分解整个 s t m n 帧，即将a u g 组合分解为v c 4 信号。 1 ) 接收方向一一信号流从e 到f 首先，m s a 对a u g 进行消间插，将a u g 分成n 个a u 一4 结构，然后处理这n 个a u 一4 的a u 指针，若a u p t r 的值连 续8 帧为无效指针值或a u p t r 连续8 帧为n d f ，此时m s a 上相应的a u 一4 产生a u l o p 告警，并使信号在f 点的相应的 通道上( v c 4 ) 输出为全“1 ”