SDH基础原理及应用

1、SDH原理及应用原理及应用内容内容 SDH概述概述 SDH原理原理 SDH应用应用SDH 概述概述数字通信发展史数字通信发展史 1937年年 英国人里夫斯发明英国人里夫斯发明PCM 1947年年 美国贝尔实验室研制成功第一个美国贝尔实验室研制成功第一个能完全运行的能完全运行的PCM系统系统 1957年年 晶体管的出现使晶体管的出现使PCM商用商用 1965年年 美国美国DS1（T1）标准制定）标准制定 1968年年 欧洲欧洲E1技术标准制定技术标准制定SDH产生背景产生背景 近年来，数字通信技术得到迅速发展近年来，数字通信技术得到迅速发展 光纤通信技术成熟光纤通信技术成熟 大带宽、低成本、提供

2、高质量的服务 光纤通信成为现代通信网的主要传输手段光纤通信成为现代通信网的主要传输手段 应用于骨干网、城域网、接入网领域 以前基于点到点传输的准同步数字体系以前基于点到点传输的准同步数字体系（PDH）的缺点暴露）的缺点暴露PDH的不足之处的不足之处 没有全球统一的速率标准，给国际电信网没有全球统一的速率标准，给国际电信网互联带来了困难互联带来了困难 没有标准光接口没有标准光接口 准同步复用，上下支路信号不便准同步复用，上下支路信号不便 基于点对点的连接，网络结构缺乏灵活性，基于点对点的连接，网络结构缺乏灵活性，数字交叉连接复杂数字交叉连接复杂 辅助比特缺乏，限制了网络维护与管理辅助比特缺乏，限

3、制了网络维护与管理PDH传输速率传输速率64 kbps （DS0）2.048 Mbps（E1）8.448 Mbps（E2）34.368 Mbps（E3）139.264 Mbps（E4）324441.544 Mbps（DS1/T1/J1）6.312 Mbps（DS2/T2/J2）32.064 Mbps（J3）97.728 Mbps（J4）44.736 Mbps（DS3/T3）244537ETSI欧洲标准欧洲标准Japanese Standard日本标准日本标准ANSI北美标准北美标准140 Mbit/s LTE 140 34 34 8 8 2140 3434 8 82 34 Mbit/s 8 M

4、bit/s2 Mbit/s分插2Mbit/s支路信号PDH山需要分插一个2Mbit/s支路信号140 Mbit/sLTEPDH复用复用/解复用解复用 OLTE 光光线线路路终终端端设设备备 光光线线路路终终端端设设备备 OLTE OLTEPDH交叉连接交叉连接SDH/PDH全球市场发展全球市场发展SDH的产生的产生 1984年，美国贝尔实验室提出年，美国贝尔实验室提出SONET(同步光同步光网络网络) 1988年，年，ITU-T接受了接受了SONET的概念，并重新的概念，并重新将其命名为将其命名为SDH(同步数字体系同步数字体系) 适用于光纤、微波、卫星等多种媒介传播适用于光纤、微波、卫星等多

5、种媒介传播 SDH是一项先有标准，后开发设备的，具有高度是一项先有标准，后开发设备的，具有高度标准化的传输技术标准化的传输技术SDH的优点的优点 同步复用方式和灵活的映射结构同步复用方式和灵活的映射结构 简单的复接和分接、低速支路容易上下 使使E1与与T1两大数字体系在两大数字体系在STM-1等级上统一等级上统一 有丰富的开销字节，使有丰富的开销字节，使SDH网络的网络的OAM能力大能力大大提高大提高 全世界统一的网络节点接口全世界统一的网络节点接口(NNI)，使多厂商产，使多厂商产品互连成为可能品互连成为可能 采用先进的分插复用器采用先进的分插复用器(ADM)和数字交叉连接器和数字交叉连接器

6、(DXC)SDH的光接口规范的光接口规范应用场合STM 等级工作窗口和使用光纤代号通信距离典型传输距离代号STM 等级代号工作窗口所用光纤I局内通信=2km1STM1N/Aor 11310nmG.652S短距离局间通信=40km4STM421550nmG.652G.654L长距离局间通信=80km16STM1631550nmG.653V甚长距离局间通信=120km64STM6451550nmG.655U超长距离局间通信=160kmFor example:短距离STM-4SDH光接口。SDH的不足的不足 频带利用率降低频带利用率降低 一个155M信号中和收容63个2M，而一个140M PDH信号

7、可收容64个2M 输出信号抖动增长输出信号抖动增长 SDH采用指针调整技术，所带来的抖动大于PDH 大量的集中软件控制，易导致网络故障大量的集中软件控制，易导致网络故障自测练习题自测练习题哪个技术有全球统一的速率标准哪个技术有全球统一的速率标准 ( ) SDH PDH 请列出请列出3种种PDH的传输速率等级的传输速率等级与与PDH相对比相对比SDH有什么优势有什么优势SDH的局限性是什么的局限性是什么SDH 的光接口中的光接口中 I-1的含义是什么的含义是什么SDH 的光接口中的光接口中 的含义是什么的含义是什么SDH 原理原理SDH/SONET的传输速率的传输速率STM-同步传输模块STM-

8、1 帧中能包括帧中能包括 63 E1STM-N 帧中能包括帧中能包括 N63 E1STS-同步传输信号STS-1 帧中能包括帧中能包括 28 T1 STS-N 帧中能包括帧中能包括 N28 T1SDH # of E1 SONET # of T1 Bit Rates STM-0 21 STS-1/OC1 28 51.840Mbps STM-1 63 STS-3/OC3 84 155.520 Mbps STM-4 252 STS-12/OC12 336 622.080 Mbps STS-24/OC24 672 1244.160 Mbps STM-16 1008 STS-48/OC48 1344 2

9、488.320 Mbps STS-96/OC96 2688 4976.640 Mbps STM-64 4032 STS-192/OC192 5376 9953.280 Mbps SDH基本技术基本技术 SDH的帧结构的帧结构 STM-N的帧是以字节为单位的矩形块状帧结构 STM-N的信号是9行270N列的帧结构 帧周期为125s ，帧频为8000帧/秒字节间插复用字节间插复用SDH帧结构帧结构STM-1 帧结构帧结构SDH段开销段开销SDH段开销字节定义段开销字节定义l A1,A2帧同步 Frame Synchronizationl B1,B2误码监视 Parity bytesl D1-D12

10、数据通信通道 Data Communication Channel(DCC)l E1,E2公务通道 Order Wire Bytel F1使用者通道 Section User data channell J0再生段跟踪 Section Tracel K1,K2自动保护倒换 Automatic Protection Switching (APS) Controll S1同步状态 Synchronization status bytel M1远端错误指示 Remote Error Indicationl Pointer指针 Aligning & Justificationl N/A保留 R

11、eserved for future Nation UseDo not delete自测练习题（一）自测练习题（一）STM-1帧的段开销位于帧结构的帧的段开销位于帧结构的 ( ) （59）行（19）列 （19）行（19）列 （19）行（19）列，除第4行 （13）行（19）列 以下哪个不属于以下哪个不属于STM-1帧？帧？ ( ) 净负荷 段开销 光监控通道 AU指针 自测练习题（二）自测练习题（二）在段开销中再生段踪迹字节是在段开销中再生段踪迹字节是 ( ) A1、A2 J0 D1D12 E1、E2 24位比特间插奇偶校验是由哪个字节完成的？位比特间插奇偶校验是由哪个字节完成的？ ( ) B

12、3 B2 B1 在段开销中帧定位字节是在段开销中帧定位字节是 ( ) A1、A2 J0 E1、E2 D1D12 自测练习题（三）自测练习题（三）S1表示同步状态信息，其中哪几个比特用来表示同步时钟质量表示同步状态信息，其中哪几个比特用来表示同步时钟质量SSMB？ ( ) 1、2、3、4 5、6、7、8 1、3、5、7 2、4、6、8 在段开销中公务字节是在段开销中公务字节是 ( ) E1、E2 J0 D1D12 A1、A2 SDH通道开销通道开销Do not delete自测练习题自测练习题高阶通道开销中的高阶通道开销中的J1是用来作是用来作 ( ) 信号标记 通道状态标识 比特间插奇偶校验

13、通道踪迹 高阶通道开销中的高阶通道开销中的G1是用来作是用来作 ( ) 信号标记 比特间插奇偶校验 通道状态标识 通道踪迹 自测练习题自测练习题下列哪个不是低阶通道开销字节下列哪个不是低阶通道开销字节V5的功能的功能 ( ) 信号标记 通道踪迹 通道状态标识 比特间插奇偶校验 高阶通道开销高阶通道开销B3：比特间插奇偶校验字节是几位的？：比特间插奇偶校验字节是几位的？ ( ) 24 2 84 高阶通道开销中的高阶通道开销中的C2是用来作是用来作 ( ) 信号标记 通道状态标识 比特间插奇偶校验 通道踪迹 标准标准SDH复用映射结构复用映射结构TU-3TU-2TU-12VC-3VC-2VC-12

14、C-3C-2C-12映射定位复用1.5 Mbit/s2 Mbit/s6.3 Mbit/s45 Mbit/s34 Mbit/sx4x3x7x3TU-11VC-11C-11VC-3x7x3TUG-2TUG-3KEYSTM-0AU-4VC-4140 Mbit/s净负荷C-4x1AUG-1AU-3STM-NxN我国的我国的SDH复用映射结构复用映射结构TU-3TU-12VC-3VC-12C-3C-12映射定位复用2 Mbit/s45 Mbit/s34 Mbit/sx3x7x3TUG-2TUG-3KEYAU-4VC-4140 Mbit/s净负荷C-4x1AUG-1STM-NxNE1信号复用过程信号复用过

15、程E1（2.048Mbps）TU-12TU-12TU-12TU-12VC-12VC-12C-12C-12VC-12 POHTU-12 PTRTUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-3TUG-3TUG-3TUG-3VC-4VC-4 POHVC-4AU-4AUG-1AU-4 PTRSOHAUG-1STM-1140M信号复用结构信号复用结构AU-4指针指针 AU指针包含在段开销第四行中，它由指针包含在段开销第四行中，它由H1、H2和和H3组成组成 H1和H2字节结合使用，用作指示VC开始位置 H3字节用作VC帧速率调整H1 Y Y H2 F F H3

16、H3 H3MSOHJ1 J1 RSOHSTM-1 净负荷782 POH9行9字节2 6 1 字节 270字节VC-4H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H3 0 第4行1 表示全1Y 表示1001SS11（S未规定）STM-1帧结构内帧结构内VC-4的位置的位置AU-4指针值指针值 N字节定义为新数据标帜（字节定义为新数据标帜（NDF） 正常情况 0110 当净符荷变化引起指针变化时反转1001 SS 表示AU类型（AU-4时SS=10） ID 10比特指针指示值，指示净符荷起始点 有效值0782N N N N S S I D I D I D I D I DH1H2指针调整原因指针调整原因

17、 在在SDH网中存在相位偏差，两个网间存在网中存在相位偏差，两个网间存在频率偏差，需要指针调整频率偏差，需要指针调整 SDH通过正负两种调整方法达到同步，该通过正负两种调整方法达到同步，该调整过程需要用一个指针来定位虚容器起调整过程需要用一个指针来定位虚容器起始时净负荷参考字节的地址始时净负荷参考字节的地址 指针调整使得净负荷在帧结构中移动，因指针调整使得净负荷在帧结构中移动，因此需要指针来指示净负荷此需要指针来指示净负荷POH字节，即净字节，即净负荷的起始位置负荷的起始位置指针调整指针调整状态名不调整正调整负调整第4行内容7 8 9 10 11 12 H3 H3 H3 信息 信息 信息 H3

18、 H3 H3 填充 填充 填充 信息 信息 信息 信息 信息 信息速率关系信息=容器信息容器比特不反转I比特反转D比特反转TU-12指针指针 TU-12 指针提供了在指针提供了在TU-12复帧内复帧内VC-12 动态和灵活定位的方法。动态和灵活定位的方法。 TU-12指针由指针由V1 和和 V2 字节组成。字节组成。 V1V2V3V4TU-12 H4 字节XXXXXX00 XXXXXX01 01XXXXXX XXXXXX11125US500US375US 500US VC-12V5 N2 K435 353535140字节TU-12 指针位置指针位置J2TU12指针值指针值 V1V2N N N

19、N S S I D I D I D I D I D 10bit 指针值NNNN：定义为新数据标帜（NDF),正常情况为0110SS: 表示TU类型，TU-12时，SS=10ID： 10bit 指示TU-12指针值，指示VC-12复帧的起始点V5SDH网络同步网络同步同步质量等级同步质量等级 基准主时钟（基准主时钟（PRC） 转接局从时钟转接局从时钟 端局从时钟端局从时钟 SDH网元时钟网元时钟同步工作模式同步工作模式 正常工作模式正常工作模式 跟踪输入时钟 保持模式保持模式 输入时钟失效时保持最后一瞬间时钟 保持24小时 自由运行模式自由运行模式 丢失外部时钟，且不处于保持模式 由设备内部晶振

20、产生时钟自测练习题自测练习题通过复用结构可知通过复用结构可知1个个STM-1（155M）信号最多只可容纳多少）信号最多只可容纳多少个个个个E1（2M）信号传输？）信号传输？ ( ) 64 72 32 63VC4与与VC3的复用关系是的复用关系是 ( ) 4倍 7倍 21倍 3倍 自测练习题自测练习题VC3与与VC12的复用关系是的复用关系是 ( ) 4倍 7倍 21倍 3倍 STM-4与与VC4的复用关系是的复用关系是 ( ) 21倍 4倍 3倍 7倍SDH 应用应用SDH的层模型和段模型的层模型和段模型SDH 网元网元Regenerator (REG)再生器再生器 (同步线路中继器 SLR)

21、SDH PDHSTM-NTerminal Multiplexer (TM)终端复用器终端复用器 (同步线路终端复用器 SLT)SDH PDHSTM-NSTM-NAdd & Drop Multiplexer (ADM)分插复用器分插复用器 (同步分叉复用器SADM)STM-NSTM-NSDH PDHSTM-1STM-4STM-16STM-64STM-1STM-4STM-16STM-64Digital Cross-connect (DXC)交叉连接器交叉连接器 (同步数字交叉连接器 SDXC)注注：DXC XY 中X表示端口速率，Y表示交叉连接速率；X、Y从06分别代表 64kbps、2M

22、bps、8Mbps、34Mbps、139Mbps（155Mbps）、622Mbps、2.5Gbps七种速率。SDH网络的组网拓扑结构网络的组网拓扑结构 链形网链形网 成本低，多用于专网（如铁路网） 星形网星形网 特殊节点统一管理其余网络节点，利于分配带宽 存在潜在瓶颈问题 多用于本地网（如接入网）SDH网络的组网拓扑结构网络的组网拓扑结构 树形网树形网 可看成链形和星形的结合 也存在潜在瓶颈问题 环形网环形网 应用最多的组网方式 网络生存性强，有业务自愈能力SDH网络的组网拓扑结构网络的组网拓扑结构 网孔形网网孔形网 为节点间提供多个传输路由 网络的可靠性高，不存在瓶颈和失效问题 系统冗余度高

23、，结构复杂 多用于长途干线网SDH环形网结构环形网结构SDH常用保护方案常用保护方案 设备保护：（设备保护：（1+1，1:N，N:M） 线路保护：线路保护： Linear Protection 线性保护方式1+1 Point to Point 1+1点对点1:N Point to Point 1:N 点对点 Ring Protection 环网保护方式Sub-Network Connection Protection (SNCP)子网连接保护（通道保护)Multiplex Section Sharing Protection Ring (MS-Spring)复用段共享保护环(双向线路倒换环BL

24、SR )(复用段保护）Two Fibers 两纤Four Fibers四纤1+1保护保护整个负荷在终点分插复用。整个负荷在终点分插复用。负荷在工作路径和保护路径同时传送，负荷在工作路径和保护路径同时传送，100冗余。冗余。在发送端，正常业务信号永久地连接在工作和保护子网连接路径。在发送端，正常业务信号永久地连接在工作和保护子网连接路径。在接收端，对两路信号进行监视，并选择较优的一路信号作为正常业务信号。在接收端，对两路信号进行监视，并选择较优的一路信号作为正常业务信号。不提供无保护的额外业务通路。不提供无保护的额外业务通路。1:N保护保护整个负荷在终点分插复用。整个负荷在终点分插复用。负荷在工

25、作路径上传送。负荷在工作路径上传送。在保护路径上传送的可以是正常业务信号，也可以是额外业务信号或无效信号（例如在保护路径上传送的可以是正常业务信号，也可以是额外业务信号或无效信号（例如测试信号）。测试信号）。在发送端，工作路径传送正常业务信号，保护路径传输上述三种信号之一。在发送端，工作路径传送正常业务信号，保护路径传输上述三种信号之一。在接收端，在工作路径上接收正常业务信号；若在工作路径上发现有缺陷，或在特定在接收端，在工作路径上接收正常业务信号；若在工作路径上发现有缺陷，或在特定命令影响下，其所载的信号会桥接到保护路径上；这时，接收端会选用由保护路径传命令影响下，其所载的信号会桥接到保护路径上；这时，接收端会选用由保护路径传送来的信号代替原信号。送来的信号代替原信号。允许提供无保护的额外业务通道。允许提供无保护的额外业务通道。子网连接保护（子网连接保护（SNCP）由两条路径组成，一条路径用于传送业务信号，另一条路径作为保护路径。由两条路径组成，一条路径用于传送业务信号，另一条路径作为保护路径。采用采用“首端桥接，末端倒换首端桥接，末端倒换”方式（方式（11保护）。