SDH原理与技术.ppt

2006 00 00 1 2008年10月 SDH原理与技术 张皓haozhang 2020年2月 2 SDH SynchronousDigitalHierarchy 是20世纪80年代末崛起的一门传输技术 是为满足电信网朝着高速化 数字化 综合化及智能化方向发展的必然结果 第1章主要介绍SDH的基本概念和特点 第2章重点介绍SDH的速率 帧结构及段开销功能 第3章详细介绍SDH的复用结构 映射方法及指针调整技术 第4章全面介绍SDH的网络结构及保护与恢复技术 第6章侧重介绍SDH网同步结构 规划及定时系统 第7章主要介绍光线路系统及光接口技术 内容提要 2020年2月 3 通信网的基本结构 光端机 光端机 电端机 电端机 微波收发信机 微波收发信机 程控交换机 程控交换机 移动交换机 移动交换机 分组交换机 分组交换机 传输设备 交换设备 交换设备 用户终端设备 基站 卫星 模拟用户线 中继线 模拟用户线 中继线 2Mb s 300 3400Hz 300 3400Hz 基站 微波 光纤 PCM 用户终端设备 2Mb s 交换网 传输网 接入网 接入网 交换网 PCM SDHWDM SDHWDM 2020年2月 4 程控交换机原理 2020年2月 5 第1章概述 P1 SDH是一个将复接 线路传输及交叉功能结合在一起并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网络技术 B局SDH设备 34Mbit s 140Mbit s 2Mbit s A局SDH设备 34Mbit s 140Mbit s 网管系统 复接交叉线路传输交叉分接 2Mbit s 2020年2月 6 1 1SDH产生的技术背景 传输系统是现代通信网的主要组成部分 而传统的准同步数字体系 PDH 已不适应现代通信网发展的要求 1 只有地区性的电接口规范 造成国际互通困难 2 048Mbit s 1 544Mbit s 34 368Mbit s 44 736Mbit s 32 064Mbit s 8 448Mbit s 6 312Mbit s 6 312Mbit s 139 264Mbit s 274 176Mbit s 97 728Mbit s 4 30 10 6 3 6 4 4 5 7 4 日本系列北美系列欧洲系列 4 20 10 6 15 10 6 50 10 6 三次群 二次群 基群 四次群 图1 1准同步数字系列 2020年2月 7 2 没有标准的光接口规范 由各厂家自行开发线路码型 因此无法实现横向兼容 3 只有1 5Mbit s和2Mbit s是同步复用的 其他从低次群到高次群采用异步复接 需要通过码速调整来达到速率的匹配和容纳时钟频率的偏差 而且每提高一个次群 都要经历复杂的码变换 码速调整 定时 复接 分接过程 图1 2PDH分插支路信号的过程 2020年2月 8 4 开销少 无法对传输网实现分层管理和对通道的传输性能实现端对端的监控 5 网络运行和管理主要靠人工对数字信号交叉连接 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 为了解决上述问题 美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的准数字传递结构组成同步光网络 SONET 后来CCITT于1988年重新命名为同步数字体系 简称SDH 2020年2月 9 1 2SDH基本概念和特点 P3 SDH网是由终端复用器 TM 分插复用器 ADM 再生中继器 REG 和同步数字交叉连接设备 SDXC 基本网元组成 在光纤上进行同步信息传输 复用 分插和交叉连接的网络 TM终端复用器 ADM DXC 分插复用器 TM终端复用器 REG再生器 支路信号 支路信号 支路信号 1 对网络节点接口进行了统一的规范 速率等级 帧结构 复接方法 线路接口 监控管理等 使各厂家设备横向兼容 2 可容纳北美 日本和欧洲准同步数字系列 1 5M 2M 6 3M 34M 45M和140M 便于PDH向SDH过渡 2020年2月 10 3 采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构 因而只需利用软件即可从高速信号中直接分插出低速信号 使上下业务十分容易 4 SDH的网同步和灵活的复用方式 大大简化了数字交叉连接功能的实现 便于根据用户的需要进行动态组网和新业务接入 5 帧结构中安排了丰富的开销比特 段开销和通道开销 提高了网络的运行 管理和维护能力 6 SDH是智能化的设备 兼有终结 分插复用和交叉连接功能 可通过远控灵活组网和管理 7 采用级联技术 实现了IPoverSDH 2020年2月 11 SDH的核心 同步复用 便于上下业务 标准光接口 便于横向兼容 强大的网管能力 便于维护管理 P4 2020年2月 12 1 频带利用率不如PDH系统 SDH的缺点 3 强大的软件控制能力潜在重大故障隐患 病毒 操作失误或死机等 2 技术和功能上的复杂性大大增加 SDH155M 2M 2M 140M 2M 34 140 34M SDH155M 2 8 8 34 8M 2M 2M 2M 2M 64个2M PDH140M 140M 63个2M 64个2M SDH155M 34M 48个2M 34M 34M 2020年2月 13 思考题 1 SDH是一个什么技术 2 SDH有哪些基本网元 其核心是什么 3 SDH存在哪些缺点 2020年2月 14 第2章速率与帧结构 P10 速率 每秒钟传输的比特数 如基群设备为2048kbit s 帧结构 包含用户信息和定时维护管理设备的一组数据块 TR TR TR TR SM EA SM SM SM SM SM TR NNI NNI NNI NNI DXC TR Line Radio Line Radio 支路信号 同步复用器 有线 支路信号 无线 有线 无线 同步复用器 DAX 数字交叉连接设备 EA 外部接入设备 一个电信传输网原则上包含两种基本设备 传输设备和网络节点设备 网络节点接口 NNI 是网络节点互连的接口 图2 1NNI的位置示意图 2020年2月 15 在电信网中 规范一个统一的NNI标准的基本出发点是 1 不受限于特定的传输媒质 2 不受限于网络节点所完成的功能 3 不受限于对局间或局内通信的应用场合 因此NNI的标准化不仅可以使3种地区性的PDH系列在SDH网中实现统一 而且在建设SDH网和开发应用新设备时 可使网络节点设备功能模块化 系列化 并能根据电信网络中心规模和功能要求灵活地进行网络配置 从而使SDH网络结构更加简单 高效和灵活 并在将来需要扩展时具有很强的适应能力 同步数字系列的NNI的基本特征 具有国际标准化的接口速率和信号的帧结构 2020年2月 16 2 1同步数字系列的速率 SDH具有统一规范的速率 信号以同步传送模块 STM 的形式传输 基本模块是STM 1 高等级速率以字节交错间插方式同步复用 简称SDH等级标称速率 51MSTM 051 840Mb s155MSTM 1 1920CH 155 520Mb s622MSTM 4 7680CH 622 080Mb s2 5GSTM 16 30720CH 2488 320Mb s10GSTM 64 122880CH 9953 280Mb s40GSTM 256 491520CH 39813 120Mb s 2020年2月 17 2 2帧结构 帧结构是一种按规律有序排列的重复性图案 为了便于实现支路信号的同步复用 交叉连接和上下电路 SDH帧结构以125 s的同步帧周期 以64kbit s的帧同步信道为基础 以网络同步的速率逐行串行传输 P11 2020年2月 18 1 段开销是为保证信息净荷正常灵活传送所必须附加的 供网络运行 管理和维护 OMA 使用的字节 再生段开销用于帧定位 再生段的监控和维护管理 复用段开销用于传送复用段的监控和维护管理 2 管理单元指针是用来指示信息净荷第1个字节在STM N帧内的准确位置 以便在收信端正确分离信息净荷 3 信息净荷是存放用户信息的地方 也存放少量用于通道性能监视 管理和控制的通道开销字节 各区域的作用 SDH N帧是由9行 270 N列 N 1 4 16 64 256 的8bit字节组成的码块 故 帧长 9 270 N 8 19440 Nbit 帧结构由段开销 SOH 管理单元指针 AU PTR 和信息净荷 payload 3个主要区域组成 2020年2月 19 P12 2 3 1SDH的复用段与再生段 2 3段开销 在SDH分层概念中 通常将终端复用器与交叉连接设备或分插复用器之间的全部物理实体定义为复用段 MS 将终端复用器或分插复用器与再生器之间 再生器与再生器之间的全部物理实体定义为再生段 RS 不同再生段开销互不相关 不同复用段开销也互不相关 2020年2月 20 2 3 2段开销的字节安排 E1 F1 D2 D3 A1 A1 A2 A2 A2 J0 B2 B2 K1 K2 D5 D6 D8 D9 D11 D12 A1 B1 D1 B2 D4 D7 D10 S1 M1 E2 RSOH MSOH 管理单元指针 9字节 图2 4STM 1SOH字节安排 9行 P13 2020年2月 21 1 定帧字节 A1和A2用于识别帧的起始位置 A1 F6H A2 28H 收信正常时 再生器直接转发A1 A2字节 收信故障时 再生器产生A1 A2字节 全透明传送 设备搜索不到A1 A2超过625 s就出现帧失步 OOF 告警 OOF持续3ms以上将出现帧丢失 LOF 告警 STM N STM N STM N STM N STM N STM N 连续信号流 搜索A1 A2 连续5帧搜索不到 产生 R OOF 持续3ms R LOF 下插全 1 定帧持续1ms以上 R LOF告警消失 P15 2 3 3SOH字节功能 2020年2月 22 用来重复地发送段接入点标识符 以便使接收机能确认其与指定的发射机处于持续连接的状态 以确认再生段两端的连接是否正确 如果下游检测到J0字节与预定值不匹配 则会产生RS TIM告警信号 有的公司对此告警只上报 不下插AIS 因此不影响业务 如烽火 华为 有的公司除上报此告警外 还下插AIS 因此影响业务 出现RS TIM告警的原因 可能是由于再生段跟踪标识J0出现了错误 J0字节可用于判断光纤是否正确接续 如果在单盘上没有配置J0字节 出现此告警可以屏蔽 若光路盘上配置了J0 就不能屏蔽此告警 若在某站曾用光功率计测试过光功率 或对光纤进行过维修 后出现此类告警时 可能是机盘上的光纤方向接错了 需检查接收光纤东西方向是否接反了 用此方法可验查光纤连接的正确性 2 再生段踪迹字节 J0 2020年2月 23 3 比特间插奇偶检验8位码 BIP 8 字节 B1用于再生段的误码监测 告警信号是RS BIPError 图2 9BIP 8奇偶校验运算方法 2020年2月 24 发送端将扰码后的当前帧所有比特进行BIP 8计算 结果置于下一帧B1中 接收端同样对当前帧所有比特进行BIP 8计算 并将结果与下一帧B1比较 再用异或门输出 n 1帧 n帧 段开销 净荷 再生段误码监测方法 2020年2月 25 4 比特间插奇偶检验N 24位码字节 B2用于复用段的误码监测 告警信号是MS BIPError 段开销 净荷 发送端对扰码前的当前帧 除SOH1至3行外 所有比特进行BIP N 24计算 结果置于下一帧B2 接收端同样对当前帧进行BIP N 24计算 并将结果与下一帧B2比较 误块数置于M1中 n帧 n 1帧 M1 监测方法 2020年2月 26 6 公务联络字节 E1和E2E1提供再生段公务联络 E2用于终端间直达公务联络 7 使用者通路字节 F1可提供64kbit s的数据 语声通路 用于特定维护目的 5 数字通信通路 DCC 字节 D1 D12提供所有SDH网元都可接入的通用数字通信通路 作为嵌入控制通路的物理层 在网元之间传送操作 管理维护信息 2020年2月 27 8 自动保护倒换 APS 通路字节 K1 K2 b1 b4 用于传送自动保护倒换协议 详见第4章 9 复用段远端故障指示 MS RDI 字节 K2 b6 b8 用于向发信端回送一个指示信号 表示收信端检测到来话故障 MS RDI 或正接收复用段告警指示 MS AIS 信号 收端机 发端机 K2 b6 8 110或111 收信端故障或告警 10 同步状态字节 S1 b5 b8 用作传送同步等级质量 将上游站的同步状态传送到下游站 详见第6章 2020年2月 28 11 复用段远端差错指示 MS REI 字节 M1用来传送复用段接收端由B2字节检测到的误码块数 收端机 发端机 M1 收信端误块 STM 0 1的计数范围 0 24 M1 00000000 00011000 STM 4的计数范围 0 96 M1 00000000 01100000 STM 16的计数范围 0 255 M1 00000000 11111111 STM 64的计数范围 0 1536 采用M0 M1计数 STM 256的计数范围 0 6144 采用M0 M1计数 2020年2月 29 段开销与维护告警信号之间的关系 发生 检测 LOS LOF 信 帧丢 BI Errors 1 B1 B1 B2 MS REI MS RDI AU AIS AU LOP MS AIS B1 Error MS EXC B2error MS REI M1 MS RDI K2 1 VC 3 4 再生段 RS TIM 过量误码 J0失配 远端误码M1 复用段误码B2 远端缺陷K2 6 8 110 高阶通道 复用段 再生段 LOS LOF 2020年2月 30 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 D2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 A2 A2 A1 K2 B2 F1 D5 D3 B1 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 E1 K1 D1 D6 D7 D8 D9 D11 M1 D12 D10 D4 E2 S1 36字节 STM 4SOH字节安排 以字节交错间插方式构成高阶段开销时 第一个STM 1的段开销被完整保留 其余STM 1的段开销仅保留A1 A2和B2 其它均应略去 管理单元指针 P14 2020年2月 31 段开销在STM N帧内的位置可用三维坐标S a b c 表示 其中a表示行数 b表示复列数 取值1 9 c表示在复列数内的间插层数 取值1 N 故字节的行列坐标与三维坐标的关系为 行数 a列数 N b 1 c例如在STM 4帧结构中的第3个STM 1的K2字节的三维坐标为S 5 7 3 即第5行第27列 2020年2月 32 思考题 在电信网中 规范一个统一的NNI标准的基本出发点是什么 STM 1 4 16 64 256的帧长和速率如何计算 帧结构中主要由哪些区域组成 各区域作用如何 简述段开销中A1 A2 J0 B1 B2 D1 D12 K1和K2的功能 5 复用段远端差错指示如何回传 并说明STM 1 4 16 64 256的差错范围 6 复用段远端故障指示如何回传 2020年2月 33 SDH技术有一系列标准接口速率 并具有前向和后向兼容性 即允许接入各种不同速率的PDH Ethernet和ATM信号 由于各种支路信号间存在一定的差异 为了实现同步复用 在形成STM 1速率时 需要进行适配 映射 另外通过指针可以完成从STM N帧中任意上下一个支路信号 因此各种业务信号复用进STM N帧的过程都要经历映射 定位和复用三个步骤 P19 第3章同步复用和映射方法 2020年2月 34 3 1SDH的复用结构 为了降低设备的复杂性 可以根据业务需求及网络应用环境省去某些接口和复用映射支路 因此一个国家或地区只能使用唯一的复用线路 2020年2月 35 3 2复用单元 用来装载各种速率业务信号的信息结构 针对PDH速率系列规范了C 11 C 12 C 2 C 3 C 4五种标准容器 P21 3 2 1容器 基帧结构9 3 1 1 49 4 1 19 12 1 19 849 260 容器C 11C 12C 2C 3C 4 速率 kbit s 16482176678448348149760 基帧帧长 bit 206272848604818720 基帧频率 kHz 88888 C 2 9 12 1 1 C 4 9 260 1 1 C 3 9 84 1 1 C 11 9 3 1 1 C 12 9 4 1 1 2020年2月 36 用来支持SDH通道层连接的信息结构 由信息净荷和通道开销组成 VC n C n VC nPOHVC nPOH用于对相应通道的监控 管理和维护 VC 4和VC 3POH均占用1列共9个字节 VC 2 VC 12和VC 11POH每帧只能安排1个字节 4个字节要4帧才能传完 3 2 2虚容器 结构261 985 94 12 9 1 4 4 9 1 4 3 9 1 虚容器VC 4VC 3VC 2VC 12VC 11 周期或复帧周期 s 125125500500500 容量 字节数 2349765428140104 帧频或复帧频率 Hz 80008000200020002000 速率 Mbit s 150 33648 9606 8482 2401 664 2020年2月 37 3 2 4管理单元和管理单元组 提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构 由高阶虚容器和管理单元指针组成 AU n VC n AU nPTRAU nPTR用来指示VC n净荷起点相对于复用段帧起点间偏移 3 2 3支路单元和支路单元组 提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构 由低阶虚容器和支路单元指针组成 TU n VC n TU nPTRTU nPTR用来指示VC n净荷起点相对于高阶VC帧起点间偏移 结构261 9 985 9 34 12 9 4 4 9 4 3 9 支路单元和管理单元AU 4TU 3TU 2TU 12TU 11 周期或复帧周期 s 125125500500500 容量 字节数 2358768432144108 帧频或复帧频率 Hz 80008000200020002000 速率 Mbit s 150 91249 1526 9122 3041 728 2020年2月 38 C 11 C 12 C 2 C 3 C 4 C 4 4C C 4 16C C 4 64C C 4 256C VC 12 VC 11 VC 2 VC 3 TU 11 TU 12 TU 2 TU 3 TUG 2 TUG 3 VC 3 VC 4 VC 4 4C VC 4 16C VC 4 64C VC 4 256C AU 3 AU 4 AU 4 4C AU 4 16C AU 4 64C AU 4 256C AUG 1 AUG 4 AUG 16 AUG 64 AUG 256 STM 0 STM 1 STM 4 STM 16 STM 64 STM 256 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 3 4 3 7 7 1 1 3 4 指针处理 复用 定位 映射 G 707新的复用结构 采用级联技术支持数据业务 2020年2月 39 3 3映射 P24 在SDH网络边界处使各种支路信号适配进虚容器的过程 其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 传统的方法有两种 正码速调整法 将被复接支路信号的速率均调高 通常采用 脉冲插入同步 方式 即在固定位置上随机插入一些伪信息脉冲 使得各支路信号的瞬时数码率达到一致 同时利用固定位置上的码速调整控制比特来显示插入的脉冲是否载有真实数据 优点是允许频率有较大差异 缺点是不能直接上下信号 固定位置映射法 利用低速支路信号在高速信号中的特殊固定位置携带低速同步信号 优点是允许直接上下信号 缺点是不能保证相位对准 2020年2月 40 3 3 1映射方式 异步映射方式对映射信号特性没有任何限制 无需网同步 仅利用净荷的指针调整即可将信号适配装入SDH帧结构 同步映射方式要求映射信号与SDH网络必须严格同步 为了实现同步 减少滑动损伤 需要配备125 s缓存器 当支路时钟与虚容器的时钟相互独立时通常采用异步映射 异步映射适用各种支路信号 同步调整 码速调整及解决相关时钟之间的频偏 是异步映射过程中的最重要的环节 E n装入C n时都要经过码速调整 通常把C n的标准帧作为基帧 一个基帧的子集称为子帧 几个连续基帧的集合称为复帧 3 3 2异步映射 2020年2月 41 1 140Mbit s异步映射进VC 4 1 140Mbit s异步装入C 4 采用正码速调整技术 C 4基帧的每一行为一个子帧 结构为 9 260 9 每个子帧分成20个13字节码块 每个码块的第1个字节分别为 W X Y Y Y X Y Y Y X Y Y Y X Y Y Y X Y Z 容器C 11C 12C 2C 3C 4 调整帧频 kHz 2222472 调整帧结构4 9 3 1 14 9 4 2 4 9 12 1 1 9 84 3 9 260 9 调整帧非信息2864236584146 调整帧帧长 bit 8241088339220162080 调整帧信息 bit 7721024315614321934 C 4子帧帧长 1 260 8 2080bit 子帧周期 125 9 13 89 s 2020年2月 42 13个字节 C 4净荷 20 13 260字节 Y 123456789 12字节 X Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y X X X W X Y Z I 信息比特 I 1934固定塞入比特 R 130开销比特 Q 10调整控制比特 C 5调整机会比特 S 1 P26 C 4的子帧结构 2020年2月 43 正码速调整原理 在调整帧内设有5位调整控制比特和1位调整机会比特 当被装入的信号速率较低时 需要采用正码速调整 则发送设备将调整控制位置CCCCC置成 11111 以指示S位置为调整比特 S R 接收端忽略其值 当被装入的信号速率较高时 不需要码速调整 则发送设备将调整控制位置CCCCC置成 00000 以指示S位置为信息比特 S I 接收端应读出其值 为了防范C码中单比特和双比特误码的影响 提高可靠性 接收端采用择多判决以做出码速还原的决定 2020年2月 44 1 N1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 J1 261 VC 4 C 4 VC 4POH C 4净荷 260列 高阶通道开销9行 1列 2 加入VC 4POH 信息比特 I 17406固定塞入比特 R 1170开销比特 Q 90调整控制比特 C 45调整机会比特 S 9VC 4POH比特 72 设9个S全部用来装信息码 则VC 4可容纳17415比特 而PDH信号为139264kbit s标称值 15ppm 按标称值在125 s内装入17408bit 与最大信息量相差7bit 说明在VC 4帧中还需填充7bit伪信息才能使E 4与VC 4匹配 VC 4速率 9 行 261 列 8bit 125 10 6s 150336kbit s 2020年2月 45 通道踪迹字节J1 用于高阶通道 VC 4 的识别 是VC的第1个字节 其位置由相关的指针来指示 通道误码监测字节B3 用于高阶通道误码监测 方法同B1 高阶通道开销的功能 STM 16设备 STM 16设备 信号标记字节C2 指示VC帧的复接结构和净荷性质 是否装载 所载业务种类 映射方式 2 16 1 2 16 1 2 16 1 2 16 1 2020年2月 46 P28 C2字节的编码规定 12345678 码字 00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 00010010 00010100 00010011 00010101 11111110 11111111 00 01 02 03 04 12 13 14 15 FE FF 含义 未装载或监控未装载 保留 TUG结构 锁定的TU 34 368Mbit s和44 736Mbit s信号异步映射进C 3 05 00000101 待开发映射 139 264Mbit s信号异步映射进C 4 16 17 ATM映射 MAN DQDB 映射 FDDI映射 HDLC PPP帧映射 18 19 1A 1B CF SDL带SDH自同步扰码映射 HDLC LAPS帧映射 SDL带扰码映射 10Gbit s以太网帧映射 可变拓扑数据链路映射 保留 E1FC 11111100 00010011 00010111 00011000 00011001 00011011 11001111 00011010 保留国内应用 0 181测试信号规定的映射 VC AIS 仅用于串联连接 城域网 光纤分布式数据接口 2020年2月 47 远端差错指示 REI 远端缺陷 RDI 未用 通道状态字节G1 用来将通道终结状态和性质情况回送给高阶VC通道源设备 以对通道的状态和性能进行监视 b1 b4回传由B3检测的误码块数 发端在性能事件HP REI中查询得到 对告信息HP RDI告警 使信源知道信宿当前的接收状态 收端检测到AU AIS J1和C2失配 C 4未装载 则在相应的VC 4通道上回传发端HP RDI告警 用于误码计数00000个误码00011个误码 01117个误码1XXX0个误码 远端接收失效通道AIS 信号失效条件成立或通道追踪失配都发 1 否则都发 0 12345678 2020年2月 48 通道使用者字节F2 F3 提供通道间的公务通信 TU位置指示字节H4 指示有效负荷的复帧类别和位置 或ATM边界指示 序列指示 复帧指示及LCAS协议 自动保护倒换通道字节K3 传送APS信令 网络营运者字节N1 用于高阶通道串联连接监控 11 011500 s 12345678帧时间 11 102TU复帧 11 113 11 000 H4字节的简化编码序列 2020年2月 49 I 信息比特R 非信息比特C1 负调整控制S1 负调整位置C2 正调整控制S2 正调整位置 Q Y P I I I I I I R I R R R R R R R R R R C2 R C1 R R R R R R R S1 R R S2 N I I I I I I I I W 4 21 84字节 123456789 1 21 A WWWYWWWYWWWYWWWY 16字节 C 3 采用正 零 负码速调整技术 基帧规格为9行 84列 分成3个子帧 即3行为一个调整帧 在子帧中 每21字节称为一个码块 2 34Mbit s异步装入VC 3 P30 1 34Mbit s异步装入C 3 2020年2月 50 正 零 负码速调整原理 在调整帧内设有2套码速调整控制比特 5C1 5C2 和2个调整机会比特 S1 S2 正码速调整 当有效信息净荷的速率低于标称值时 需要进行正码速调整 则 C1C1C1C1C1 11111 S1 RC2C2C2C2C2 11111 S2 R负码速调整 当有效信息净荷的速率高于标称值时 需要进行负码速调整 则 C1C1C1C1C1 00000 S1 IC2C2C2C2C2 00000 S2 I零码速调整 当有效信息净荷的速率刚好与容器匹配时 不进行码速调整 故 C1C1C1C1C1 11111 S1 RC2C2C2C2C2 00000 S2 I为了提高可靠性 接收端仍然采用择多判决来确定调整与否 2020年2月 51 1 N1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 J1 85 VC 3 C 3 VC 3POH C 3净荷 84列 高阶通道开销9行 1列 2 加入VC 3POH 信息比特 I 4293固定塞入比特 R 1719调整控制比特 C 30调整机会比特 S 6VC 3POH比特 72 VC 3POH各字节的名称和功能与VC 4POH相同 VC 3的最大信息量是4299bit 同步时是4296bit VC 3速率 9 行 85 列 8bit 125 10 6s 48 960Mbit s 2020年2月 52 第3帧 复帧帧长4x 9 4 2 4 34字节 136字节 C12容器的速率136字节 8比特 2000帧 秒 2 176Mbit s C 12基帧结构为9 4 2 当有效信息净荷的速率正好为2048kbit s标称值同步装入时 每个C 12平均装入256比特 当有效信息净荷速率不等于2048kbit s异步装入时 每个C 12平均装入的比特数就不是整数 不得不采取将几个连续的C 12组成一个复合容器 并设置正 零 负码速调整实现异步装入 如 2046000 8000 255 75 最大容差 2kbit s 若取4帧为一个复帧 前3帧每个装入256bit 第4帧装入255bit和一个正调整机会S2 正好装入每秒2046kbit 并能调整到2048kbit s 对于2050kbit s净荷 采用此复帧和一个负调整机会可实现异步装入 P31 3 2M信号异步映射进VC 12 1 2Mbit s异步装入C 12 C 12 第4帧 第2帧 第1帧 4 9 4 2 2020年2月 53 第四个C 12基帧结构9 4 231WYMN W W W W M W W W W W W W W W W W W W W 第一个C 12基帧结构9 4 232W2Y W W W W W W W W W W W W W W W W W W 第二个C 12基帧结构9 4 232W1Y1G W W W W W W W W W W W W W W W W W W 第三个C 12基帧结构9 4 232W1Y1G W W W W W W W W W W W W W W W W W W W 500VC 12复帧4 9 4 2 G C1C2OOOORRM C1C2RRRRRS1N S2IIIIIII负调整 C1C1C1 000 S1 I C2C2C2 000 S2 I 正调整 C1C1C1 111 S1 R C2C2C2 111 S2 R V5 J2 N2 K4为VC 12POH N G Y G Y Y Y W V5 W J2 N2 K4 Y P33 W W W W 2 加入VC 12POH 2020年2月 54 BIP 2 远端接收失效指示RDI 信号标记 远端误块指示 REI 误码监测 2 3 4 5 6 7 8 1 K4 自动保护倒换通路字节 传送APS指令 000 未装载VC通道001 已装载 非特定010 异步011 比特同步100 字节同步101 保留110 测试信号111 VC AIS 通道二位计算结果 成功则发0接收失效发1 V5 通道状态和信号标记字节 J2 VC 12踪迹通道字节 接入点标识符 N2 网络操作者字节 串接监视 无误码发0有误码发1 低阶通道开销功能 2020年2月 55 B3 HP RDI HP REI AU AIS AU LOP HP TIM HP PLM HP RDI B3Error HP REI AIS VC 3 4 1 VC 1 2 3 LP BIP LP RDI LP REI LP TIM LP PLM LP RDI LP BIP Error LP REI AIS VC 1 2 3 高阶通道层 低阶通道层 V5 5 7 失配 远端缺陷G1 5 远端误码V5 3 J2失配 远端缺陷V5 8 远端误码G1 1 4 低阶通道误码V5 1 2 高阶通道误码B3 C2失配 J1失配 通道开销与维护告警信号之间的关系 发生 检测 2020年2月 56 3 3 4各种映射方式的比较 P34 通常采用字节同步映射方式 要求映射信号具有块状帧结构并与网同步 无需进行任何速率调整即可将信息装入VC内指定位置 特别适用于VC 11和VC 12 无需组帧和解帧就能直接上下64kbitk s或N 64bit s信号 3 3 3同步映射 特点 异步映射 同步映射 要求2Mbit s信号按G 704组帧 需要网同步和125 s缓存器 可直接接入N 64kbit s信号 无需解帧 接口最复杂 映射方式 通用方式 对信号无要求 无需网同步和缓存器 故引入的延时最小 约10 s 不能直接接入N 64kbit s信号 需解帧 接口最简单 2020年2月 57 2 锁定TU模式 信息净荷与网同步并处于TU帧内固定位置 因而无需TUPTR的工作模式 采用该模式时 VC内不能安排VCPOH 1 浮动VC模式 VC净荷在TU内的位置不固定 并由TUPTR指示其起点位置的一种工作模式 采用该模式时 帧内安排有VCPOH PDH信号进入SDH的映射方式 VC 4 同步映射 映射方式 异步映射 E 4 VC 3 E 31 VC 12 E 12 VC n E n 浮动模式 浮动模式 无 浮动模式 浮动 锁定 浮动模式 2020年2月 58 3 3 5STM 0的映射结构 主要用于传送小容量微波系统和卫星系统 SOH 30列固定填充 59列 填充的第30列和59列不属于VC 3 VC 3 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 P36 9行 2020年2月 59 思考题 1 各种速率的业务信号复用进STM N帧的过程都要经历哪几个步骤 2 G 707针对PDH的速率系列 规范了哪几种标准容器 各种容器的速率如何计算 3 什么是映射 传统的映射方法有哪两种 4 C 4的调整帧长和调整帧频如何计算 分别简述高阶通道开销J1 B3 C2 G1和K3字节的功能 5 C 12的调整帧长和调整帧频如何计算 并简述低阶通道开销V5 J2 K4字节的功能 6 什么浮动VC模式 什么是锁定TU模式 2020年2月 60 3 3 6ATM信元的映射 ATM是B ISDN的转移模式 用户可通过多媒体终端要求电话 高清晰度电视和数据的服务 他们速率相差十分悬殊 故只能采用异步时分制 P37 同步时分复用 2 4 1 3 2 3 4 1 统计时分复用 2 4 1 3 1 4 2 3 信息 信头 STM ATM 按时隙位置识别信息 按信头地址识别信息 若某路无信息则空传 若某路无信息可传其他路 1 ATM的基本概念 2020年2月 61 N1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 J1 ATM信元 53个字节 ATM信元映射进VC 12 J2 N2 K4 V5 34字节 34字节 34字节 34字节 140字节 ATM信元映射进VC 3 4 信头信息域 5字节48字节 承载信息 地址类型控制 ATM信元的映射是利用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 X或VC X mc 进行定位对准的方法来完成的 由于VC X或VC X mc的容量不一定是ATM信元的整数倍 因此允许信元可跨越边界 2 ATM信元的映射原理 P38 2020年2月 62 SDH还能走多久 随着数据业务逐渐成为全网的主要业务 传统的电路交换网将逐渐向分组网特别是IP网演进 作为支持电路交换方式的SDH的TDM结构将越来越不适应未来业务的发展 独立的SDH设备的长远命运正在受到严重挑战 但是SDH作为一项代表性的技术仍在不断发展 以寻求更大的生存空间 这种挑战在中国这样的环境下 SDH在中近期仍将继续发展 考虑我国的电路交换网在3年左右的时间内仍将继续发展 SDH本身高低端的发展潜力 高于40Gb s 低于155Mb s 未来的超大容量的核心光传送网需要更多的SDH接入设备 近期仍然是可靠性和生存性最高的传送网技术 SDH的级联功能增强了支持ATM IP的能力 SDH正在融合路由功能 支持以太网透明 交换传输 2020年2月 63 思考与结论 不能纯粹强调技术 而是关注用户的实际需要 SDH毕竟是当前最主要的传输手段 已经从核心层延展到了接入层 韦乐平建议 对于多数运营公司而言 近期稳妥的策略是选择以SDH为基础的多业务平台方案为主 以ATM为基础的多业务平台方案为辅 而中长期 则可过渡到边缘以基于第2层交换和第3层路由的方案为主 而核心网以WDM OTN方案为主 并在适当时机引入ASON 进一步实现动态分配 部署波长通路 以适应IP业务量的需要 ASON 自动交换光网络 赋予传送网智能特性 可快速高效地建立和拆除连接 支持永久连接 软永久连接和交换连接 对已有连接进行修改和重新配置也十分便利 还能实现快速的网络恢复 2020年2月 64 SDH技术的新发展 三个发展方向 向高端产品发展 10G 40G 重点是克服电子瓶颈 提高性价比 在城域网支持业务汇聚功能 MSTP 重点是优化对IP技术支持 用简化的SDH技术来实现城域网接入功能 AON 开销 单纤 AON 窄带有源光网络 实际上就是以SDH光纤传输系统为传输平台的光纤数字环路载波系统 提供了若干个2M接口的透明传输通道 只接入2M以下的业务 所以是一种窄带接入系统 2020年2月 65 基于SDH的MSTP 基于SDH的MSTP是指同时实现TDM ATM 以太网等业务的接入 处理和传送 提供统一网管的多业务节点 随着WDM技术的发展 原来主要应用于骨干网中的SDH逐步向网络边缘拓展 由于边缘网靠近用户 具有多种业务的需求 所以也就要求SDH的功能必须作出调整 为什么SDH技术构建的MSTP得到重视 SDH是复用技术 对时间敏感的流量传递保证时延 目前IP网仍不能提供相同级别的QoS SDH通过对故障链路提供备份路由 使得它对故障有很强的忍受力 业务提供者熟悉和信任SDH 2020年2月 66 MSTP是革命吗 NO 技术可以革命 但网络只能演进 从严格意义上来说 MSTP并非技术革新而是对已有成熟技术的组合应用和优化 这正是MSTP的生命力根源 从技术层面上来看 SDH技术 以太网的二层交换技术 ATM技术都已经十分成熟了 有着广泛的市场基础 从业务层面上来看 话音业务 TDM专线业务是当前阶段运营商的主体收入来源 而数据业务将是未来网络的主导 这样看来 抛开现实去豪赌未来的技术选择倾向是不现实的 MSTP正好满足了 立足现状 放眼未来 的战略 在当前的各种城域传送网技术中是比较好的选择 2020年2月 67 3 5级联技术 P45 级联 将多个虚容器的内容彼此关联复合在一起维持比特系列完整性 以实现大颗粒业务的传输 带宽是C n的X倍 级联方法 相邻级联和虚级联 1 相邻级联 是将同一STM N数据帧中相邻的虚容器级联成C 4 3 12 Xc格式 作为一个整体结构进行传输 相邻级联的好处 在于它所传输的业务是一个整体 数据的各个部分不产生时延 信号传输质量高 相邻级联的局限性 它要求业务所经过的所有网络 节点均支撑相邻级联方式 如果涉及与原网络设备混合应用的情况 那么原有设备则可能无法支持相邻级联 因而无法实现全程的业务传输 2020年2月 68 VC 4的相邻级联 261 N字节 N1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 J1 MSOH AU 4PTR RSOH 9 N 261 4 X 固定塞入字节 VC 4 XC STM N 1 9 1 C 4 XC相邻级联 说明 1 VC 4 Xc帧的第一列是VC 4 XcPOH 第2 X列规定为固定塞入字节 2 AU 4 Xc中的第一个AU 4应具有正常指针值范围 而其他随后的AU 4应该使指针设置为 1001SS1111111111 级联指针处理器应该执行与第1个AU 4同样的操作 2020年2月 69 2 虚级联 将分布于不同STM N中的虚容器 可以同一路由或不同路由 按照级联的方法形成一个虚拟的大结构VC 4 3 12 Xv格式进行独立传输 特点 穿通网络无关性和多径传输 支持LCAS LinkCapacityAdjustmentScheme 功能 动态地增减带宽容量 虚级联应用需要考虑的问题 时延 2020年2月 70 C 4被映射到构成VC 4 Xv的X个独立的VC 4中 每个VC 4都有自己的POH POH的规范与一般VC 4的POH规范相同 只是POH中的H4字节用作虚级联的规定序列号和复帧指示 VC 4的虚级联 C 4 Xc J1 B3 C2 F2 H4 F3 K3 N1 1 9 260X 125 s 1 1 1 9 VC 4 Xv VC 4 1 VC 4 X 125 s 125 s 1 261 G1 2020年2月 71 MFI SQ Member和VCG的关系 序列指示器SQ 指示成员在VCG中的位置 VC 4的SQ值用8位表示 最多可指示256个成员 VC 12的SQ值用6位表示 最多可指示63个成员 复帧指示器MFI 指示每个成员的传送时间 最大可延时512ms POH POH POH POH POH MFI 0 MFI 1 MFI 2 MFI 3 MFI 4 POH POH POH POH POH MFI 0 MFI 1 MFI 2 MFI 3 MFI 4 1 X SQ 0 SQ X 1 P48 复帧 MF VC 4 Xv C 4 Xc 2020年2月 72 VC 12的虚级联 4 VC 12 Xv 采用VC 12的虚级联利用复帧方式 依靠K4字节进行控制 2020年2月 73 链路容量调整机制 LCAS 虚级联的局限 根据业务的需要创建大小合适的管道 管道一旦建立就不能随意改变大小 而且当某个容器失效时 则整个数据传输中断 LCAS作为VC虚级联技术的一个扩展 主要就是解决在不中断业务的前提下灵活改变带宽的问题 LCAS技术可以使得VC虚级联建立的管道变得有 弹性 从而真正实现带宽的按需分配 为了标识同一个虚级联组中的不同成员 在通道开销中定义了复帧指示器 MFI 和序列指示器 SQ 接收端通过这两个指示器就可以将经过不同路径 有着不同时延的成员正确地组合在一起 2020年2月 74 34Bytes 34Bytes 34Bytes 34Bytes V5 J2 N2 K4 SDH净荷 POH H4 9字节 LCAS的帧结构 实现途径 第2bit 8bit 2020年2月 75 高阶虚级联LCAS的帧结构 GID组识别符0011 bit2 MFI2复帧指示器2 1 4 0000 bit3 bit4 bit5 bit6 bit7 bit8 bit1 MFI2复帧指示器2 5 8 0001 保留 0000 1011 CRC 80111 MST成员状态1001 SQ序列指示器 5 8 1111 CTRL控制字0010 保留 0000 1010 CRC 80110 MST成员状态1000 保留 0000 1101 保留 0000 1100 保留 0000 0101 保留 0000 0100 SQ序列指示器 1 4 1110 MFI1复帧指示器1 每16帧组成一个复帧 标识每一帧在复帧中的位置 MFI2用来识别复帧 MFI共有12bit可容忍4096 125 s的时延差 SQ用来指示成员 高阶为256 控制字段1 表示当前成员的状态 2 表明当前成员需加入或移出VCG组识别符识别同一个发端的成员 成员状态标识每个成员状态 P47 2020年2月 76 低阶虚级联LCAS的帧结构 链路容量增加过程动态调整出错的成员 32个