数字通信原理第5章第1讲

1、第第 5章章 同步数字体系同步数字体系(SDH) 现代通信系统现代通信系统刘元刘元第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 第第 5 章章 同步数字体系同步数字体系(SDH)第一节第一节 SDH的基本概念的基本概念 第二节第二节 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构第三节第三节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法第四节第四节 SDH传输网传输网 第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 本节考核知识点与考核要求：本节考核知识点与考核要求： 1、PDH的弱点的弱点“识记识记”；2、SDH的概念及特点的概念及特点“领会领会”；第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲

2、5.1 SDH的基本概念的基本概念一一PDH的弱的弱点点二二SDH的概的概念及特点念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 一、一、PDH的弱点的弱点1、 只有地区性数字信号速率和帧结构标准，不存在只有地区性数字信号速率和帧结构标准，不存在世界性标准。世界性标准。2、 没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自行开发的专用光接口大量出现。行开发的专用光接口大量出现。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 3、 准同步的复用结构复杂，缺乏灵活性，硬件数量准同步的复用结构复杂，缺乏灵活性，硬件数量大，上下业务费用高。大，上下业

3、务费用高。4、 复用方式大多采用按位复接，不利于以字节为单复用方式大多采用按位复接，不利于以字节为单位的现代信息交换。位的现代信息交换。一、一、PDH的弱点的弱点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 5、 复用信号的结构中用于网络运行、管理、维护复用信号的结构中用于网络运行、管理、维护（OAM）的比特很少，网络中的）的比特很少，网络中的OAM主要靠人工的主要靠人工的数字交叉连接和停业务检测，不能适应不断演变的电数字交叉连接和停业务检测，不能适应不断演变的电信网的要求。信网的要求。6、 由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使数字

4、通道设备利用率很低。活性，使数字通道设备利用率很低。一、一、PDH的弱点的弱点光同步传输网（光同步传输网（SONET）第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 二、二、SDH的概念及特点的概念及特点1、SDH的概念的概念 SDH网是由一些网是由一些SDH的网络单元（的网络单元（NE）组成的，）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络（的网络（SDH网中不包含交换设备，它只是交换局之网中不包含交换设备，它只是交换局之间的传输手段）。间的传输手段）。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 SDH网的概念中包含以

5、下几个要点：网的概念中包含以下几个要点： 1) SDH网有全世界统一的网络节点接口（网有全世界统一的网络节点接口（NNI），），从而简化了信号的互通及信号的传输、复用、交叉连接从而简化了信号的互通及信号的传输、复用、交叉连接等过程。等过程。 2) SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为同网有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的步传递模块，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特用于网络的开销比特用于网络的OAM。二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 3) SDH网具有兼容性和广泛的适应性。网具

6、有兼容性和广泛的适应性。 4) SDH网大量采用软件进行网络配置和控制，增网大量采用软件进行网络配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，适合将来不断发展的需要。加新功能和新特性非常方便，适合将来不断发展的需要。 5) SDH网具有标准的光接口，即允许不同厂家的设网具有标准的光接口，即允许不同厂家的设备在光路上互通。备在光路上互通。二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 6) SDH网的基本网络单元有终端复用器网的基本网络单元有终端复用器(TM)、分插、分插复用器（复用器（ADM）、再生中继器（）、再生中继器（REG)和同步数字交叉连和同步数字交

7、叉连接设备（接设备（SDXC）等。）等。二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 终端复用器（终端复用器（TM）的主要任务是将低速支路信的主要任务是将低速支路信号纳入号纳入STM-1帧结构，并经电帧结构，并经电/光转换成为光转换成为STM-1光线光线路信号，其逆过程正好相反。路信号，其逆过程正好相反。终端复用器：终端复用器： 以以STM-1等级为例，其功能如图等级为例，其功能如图5-1-2所示。所示。二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 图图5-1-2 STM-1终端复用器终端复用器二、二、SD

8、H的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 分插复用器（分插复用器（ADM）将同步复用和数字交叉连将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号的接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号的能力，在网络设计上有很大灵活性。能力，在网络设计上有很大灵活性。分插复用器：分插复用器： 以以STM-1等级为例，其功能如图等级为例，其功能如图5-1-3所示。所示。二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 图图5-1-3 STM-1分插复用器分插复用器二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-

9、同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 图图5-1-4 SDH分插信号流图示分插信号流图示二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 图图5-1-5 基本网络单元在基本网络单元在SDH网中的应用网中的应用二、二、SDH的概念及特点的概念及特点第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 2、SDH的特点的特点二、二、SDH的概念及特点的概念及特点 1) 有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准。有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准。 2) 采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，净采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，净负荷与网络是同步的。只需利

10、用软件控制即可使高速信负荷与网络是同步的。只需利用软件控制即可使高速信号一次分接出支路信号，即号一次分接出支路信号，即一步复用特性一步复用特性。SDH的优点：的优点：第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 二、二、SDH的概念及特点的概念及特点 3) SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使得帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使得OAM能力大大加强。能力大大加强。强大的网络管理能力强大的网络管理能力。 4) 将将标准的光接口标准的光接口综合进行各种不同的网络单综合进行各种不同的网络单元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件

11、，缓解了布线拥挤。缓解了布线拥挤。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 二、二、SDH的概念及特点的概念及特点 5) SDH与现有的与现有的PDH网络完全兼容，既可兼网络完全兼容，既可兼容容PDH的各种速率，同时还能方便地容纳各种新的各种速率，同时还能方便地容纳各种新业务信号。业务信号。兼容性强兼容性强。 6) SDH的信号结构的设计考虑了网络传输和交的信号结构的设计考虑了网络传输和交换的最佳性。换的最佳性。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 二、二、SDH的概念及特点的概念及特点2、SDH的特点的特点SDH的不足：的不足： 1) 频带利用率不如传统的频带利用率不

12、如传统的PDH系统。系统。 2) 采用指针调整技术会使时钟产生较大的抖动，采用指针调整技术会使时钟产生较大的抖动，造成传输损伤。造成传输损伤。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 二、二、SDH的概念及特点的概念及特点SDH的不足：的不足： 3) 大规模使用软件控制和将业务量集中在少数大规模使用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉节点上，这些关键部位出现问题几个高速链路和交叉节点上，这些关键部位出现问题可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪。可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪。 4) SDH与与PDH互连时，由于指针调整产生的相位互连时，由于指针调整产生的相位跃

13、变使经过多次跃变使经过多次SDH/PDH变换的信号在低频抖动和漂变换的信号在低频抖动和漂移上比纯粹的移上比纯粹的PDH或或SDH信号更严重。信号更严重。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 第第 5 章章 同步数字体系同步数字体系(SDH)第一节第一节 SDH的基本概念的基本概念 第二节第二节 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构第三节第三节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法第四节第四节 SDH传输网传输网 第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 本节考核知识点与考核要求：本节考核知识点与考核要求： 1、网络节点接口的概念、网络节点接口的概念 “识记识记”；3、SD

14、H帧结构帧结构 “领会领会”；2、同步数字体系的速率、同步数字体系的速率 “识记识记”；4、段开销（、段开销（SOH）字节，只包括段开销字节的）字节，只包括段开销字节的种类种类 “识记识记”；第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 5.2 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构一一网络节点网络节点接口接口二二同步数字同步数字体系的速体系的速率率三三SDH帧结帧结构构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 一、一、网络节点接口网络节点接口 网络节点接口（网络节点接口（NNI）是实现）是实现SDH网的关键。从网的关键。从概念上讲，网络节点接口是网络节点之间的接口，从概念上讲，网

15、络节点接口是网络节点之间的接口，从实现上看它是传输设备与其他网络单元之间的接口。实现上看它是传输设备与其他网络单元之间的接口。 NNI在网络中的位置如图在网络中的位置如图5-2-1所示。所示。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 一、网络节点接口一、网络节点接口图图5-2-1 NNI在网络中的位置在网络中的位置第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 二、二、同步数字体系的速率同步数字体系的速率 同步数字体系最基本的模块信号（即同步传递模同步数字体系最基本的模块信号（即同步传递模块）是块）是STM-1，其，其速率是速率是155.520Mbit/s。 更高等级的更高等级的

16、STM-N是将基本模块信号同步复用、是将基本模块信号同步复用、字节间插的结果。目前，字节间插的结果。目前，SDH只能支持一定的只能支持一定的N值，值，即即N为为1，4，14，64。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 ITU-T G.707建议规范的建议规范的SDH标准速率如表标准速率如表5-2-1：二、同步数字体系的速率二、同步数字体系的速率等级等级STM-1STM-4STM-16STM-64速率速率（Mbit/s）155.520622.0802488.3209953.280第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 三、三、SDH帧结构帧结构 SDH的帧结构必须适应同

17、步数字复用、交叉连接的帧结构必须适应同步数字复用、交叉连接和交换的功能，同时也希望支路信号在一帧中均匀分和交换的功能，同时也希望支路信号在一帧中均匀分布、有规律，以便接入和取出。布、有规律，以便接入和取出。 ITU-T采纳了一种以字节为单位的矩形块状（或采纳了一种以字节为单位的矩形块状（或称页状）帧结构，如图称页状）帧结构，如图5-2-2。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 图图5-2-2 SDH帧结构帧结构三、三、SDH帧结构帧结构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 STM-N由由270N列列9行组成，即帧长度为行组成，即帧长度为270N9个字节或个字节或27

18、0N98bit。帧周期为帧周期为125m ms(即一帧的时间即一帧的时间)。 对于对于STM-1而言，帧长度为而言，帧长度为27092430byte，相当于相当于19440bit，帧周期为帧周期为125m ms，由此可算出其速率由此可算出其速率为为27098/12510-6=155.520Mbit/s。三、三、SDH帧结构帧结构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 这种块状结构的帧结构中各字节的传输是从左到这种块状结构的帧结构中各字节的传输是从左到右、由上而下按行进行的，每秒共传右、由上而下按行进行的，每秒共传8000帧。帧。 由图由图5-2-2可见，整个帧结构分为三个主要区域：

19、可见，整个帧结构分为三个主要区域：u 段开销（段开销（SOH）区域）区域u 信息净负荷（信息净负荷（payload）区域）区域u 管理单元指针（管理单元指针（AU-PTR）区域）区域三、三、SDH帧结构帧结构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 1、段开销、段开销(SOH)区域区域 段开销段开销(section overhead)是指是指STM帧结构中为了帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必需的附加字节，保证信息净负荷正常、灵活传送所必需的附加字节，是供网络运行、管理和维护（是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。）使用的字节。 帧结构的左边帧结构的左边9N列列8行

20、（除去第行（除去第4行）分配给行）分配给段开销。段开销。三、三、SDH帧结构帧结构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 2、信息净负荷、信息净负荷(payload)区域区域 信息负荷区域是帧结构中存放各种信息负载的地信息负荷区域是帧结构中存放各种信息负载的地方。图方。图5-2-2之中横向第之中横向第10N270N，纵向第纵向第1行到行到第第9行的行的2349N个字节都属此区域。个字节都属此区域。三、三、SDH帧结构帧结构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 3、管理单元指针、管理单元指针(AU-PTR)区域区域 管理单元指针用来指示信息净负荷的第一个字节管理单元指针

21、用来指示信息净负荷的第一个字节在在STM帧中的准确位置，以便在接收端能正确的分解。帧中的准确位置，以便在接收端能正确的分解。图图5-2-2中帧结构第中帧结构第4行左边的行左边的9N列分配给指针用。列分配给指针用。三、三、SDH帧结构帧结构第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节 SDH帧结构中安排了两大类开销：帧结构中安排了两大类开销：u 段开销段开销(SOH)u 通道开销通道开销(POH)段层维护段层维护通道层维护通道层维护第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节1、段开销字节的安排、段开销字

22、节的安排 SOH中包含定帧信息，用于维护与性能监视的信息中包含定帧信息，用于维护与性能监视的信息以及其他操作功能。以及其他操作功能。 SOH进一步划分为：进一步划分为：u 再生段开销：再生段开销：RSOH，占第，占第1至第至第3行。行。u 复用段开销：复用段开销：MSOH，占第，占第5至第至第9行。行。 每经过一个再生段更换一次每经过一个再生段更换一次RSOH，每经过一个复，每经过一个复用段更换一次用段更换一次MSOH。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节 STM-N帧中帧中SOH所占空间与所占空间与N成正比，成正比，N不同，不同，SOH字

23、节在空间中的位置也不同，但字节在空间中的位置也不同，但SOH字节的种类和功字节的种类和功能是相同或相近的。能是相同或相近的。 各种不同各种不同SOH字节在字节在STM-1，STM-4，STM-16和和STM-64帧中的安排如图帧中的安排如图5-2-3，5-2-4，5-2-5和和5-2-6所示。所示。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节图图5-2-3 STM-1 SOH字节安排字节安排第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节图图5-2-4 STM-4 SOH字节安排字节安排第五章第五章-同步数

24、字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节图图5-2-5 STM-16 SOH字节安排字节安排第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节图图5-2-6 STM-64 SOH字节安排字节安排第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节段开销字节的位置：段开销字节的位置： 段开销字节在段开销字节在STM-N帧内的位置可用一个三坐标矢帧内的位置可用一个三坐标矢量量(a,b,c)来表示：其中来表示：其中a表示行数，取值为表示行数，取值为13（对应于（对应于RSOH）或）或59（对应

25、于（对应于MSOH）；）；b表示复列数，取值为表示复列数，取值为19；c表示在复列数内的间插层数，取值为表示在复列数内的间插层数，取值为1N。 字节的行列坐标字节的行列坐标行数，列数行数，列数与三坐标矢量的关系：与三坐标矢量的关系： 行数行数=a 列数列数=N(b-1)+c第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节2、SOH字节的功能字节的功能1) 1) 帧定位字节帧定位字节A1和和A2 SOH中的中的A1和和A2字节可用来识别帧的起始字节可用来识别帧的起始位置。位置。A1为为11110110，A2为为00101000。 STM-1帧内安排有帧内

26、安排有6个帧定位字节。个帧定位字节。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节2) 2) 再生段踪迹字节再生段踪迹字节J0 J0字节在字节在STM-N中位于中位于S(1,7,1)或或 1,6N+1。该。该字节被用来重复地发送字节被用来重复地发送“段接入点标识符段接入点标识符”，以便，以便使段接收机能据此确认其是否与指定的发射机处于使段接收机能据此确认其是否与指定的发射机处于持续连接状态。持续连接状态。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节3) 数据通信通路数据通信通路(DCC) D1D12 SO

27、H中的中的DCC用来构成用来构成SDH管理网（管理网（SMN）的）的传送链路。其中传送链路。其中D1D3字节称为再生段字节称为再生段DCC，用于，用于再生段终端之间交流再生段终端之间交流OAM信息，速率为信息，速率为193kbit/s；D4D12字节称为复用段字节称为复用段DCC，用于复用段之间交流，用于复用段之间交流OAM信息，速率为信息，速率为576kbit/s。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节4) 公务字节公务字节E1和和E2 E1和和E2两个字节用来提供公共联络语声通道。两个字节用来提供公共联络语声通道。E1属于属于RSOH，用

28、于本地公务通路，可以在再生器，用于本地公务通路，可以在再生器接入。而接入。而E2属于属于MSOH，用于直达公务通路，可以，用于直达公务通路，可以在复用段接入。公务通路的速率为在复用段接入。公务通路的速率为64kbit/s。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节5) 使用者通路使用者通路F1 该字节保留给使用者（通常指网络提供者）专该字节保留给使用者（通常指网络提供者）专用，主要为特定维护目的而提供临时的数据用，主要为特定维护目的而提供临时的数据/语声通语声通路连接。路连接。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开

29、销(SOH)字节字节6) 比特间插奇偶校验比特间插奇偶校验8 8位码位码( (BIP-8)B1 B1字节作再生段误码监督。字节作再生段误码监督。 这是使用偶校验的比特间插奇偶校验码。这是使用偶校验的比特间插奇偶校验码。BIP-8是对扰码后的上一个是对扰码后的上一个STM-N帧的所有比特进行计算，帧的所有比特进行计算，计算的结果置于扰码前的本帧的计算的结果置于扰码前的本帧的B1字节位置。如图字节位置。如图5-2-7。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节7) 比特间插奇偶校验比特间插奇偶校验2424位码位码( (BIP-N24)字节字节B2B2

30、B2 B2字节作复用段误码监督。字节作复用段误码监督。8) 自动保护倒换自动保护倒换（APS）通路字节通路字节K1,K2（b1b5） 两个字节作自动保护倒换（两个字节作自动保护倒换（APS）信令。）信令。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节9) 复用段远端失效指示复用段远端失效指示（MS-RDI）字节字节K2（b6b8） MS-RDI用于向发送端回送一个指示信号，表示用于向发送端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话鼓掌或正接收复用段告警指示信收信端检测到来话鼓掌或正接收复用段告警指示信号（号（MS-AIS）。解扰码后）。解扰码后K2字节的第字节的第6，7，8比特比特构成构成“110”码即为码即为RS-RDI信号。信号。第五章第五章-同步数字体系第一讲同步数字体系第一讲 四、段开销四、段开销(SOH)字节字节10) 同步状态字节同步状态字节S1（b5b8） S1字节的第字节的第58比特用于传送四种同步状态信息，比特用于传送