光纤通信系统第6章SDH技术

光纤通信系统第6章SDH技术

高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，且通过通信网

进行传输、交换与处理的信息量不断增大，现代化的通信网正朝着数字化、综合化、

智能化与个人化方向进展。传统的准同步数字体系（PDH）已经不能习惯现代通信网

进展的要求，不断暴露出一些难以克服的缺点，随之而产生的同步数字体系（SDH）

是完全不一致于准同步数字体系的新一代的传送网体系。本章将介绍其产生的技术背

景、基本概念、要紧特点与基本原理。

6.1SDH基本概念

6.1.1SDH的产生

80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了大规模的应用。其应用场合已

经逐步从长途通信、市话局间中继通信转向接入网。光纤通信的廉价、优良的带宽特

性正使之成为电信网的要紧传输手段。然而，随着电信网的进展与用户的要求，传统

的基于点对点传输的准同步（PDH）系统暴露出一些固有的、难以克服的弱点：

1.只有地区性的数字信号速率与帧结构标准（PDH系列有北美与欧洲两个

体系与三个地区性标准），不存在世界性标准。不一致地区的速率标准不一致导致相

互补兼容，国际互通十分困难。

2.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

量滋生。这些专用光接口无法在光路上互通，唯有通过光/电变换转变成标准的电接

口（G703接口）才能互通，限制了联网应用的灵活性，也增加了网络的复杂性与运

营成本。

3.准同步系统的复用结构，除了几个低速率等级的信号使用同步复用外，

其他多数等级的信号使用异步复用，即靠塞入一些额外比特使各支路信号与复用设备

同步并复用成高速信号。这种方式彳艮难从高速信号中识别与提取低速支路信号。为了

上下电路，唯一的办法就是将整个高速线路信号一步一步地解复用到所要取出的低速

支路信号等级；上下支路后，再一步一步地复用至高速线路信号进行传输。可见复用

结构不仅复杂，也缺乏灵活性，硬件数量大，上下业务费用高，数字交叉连接（DXC）

的实现十分复杂。

4.传统的准同步系统的网络运行、管理与保护（OAM）要紧依靠人工的

数字交叉连接与停业务测试，因而复用信号帧结构中不需要安排很多用于网络OAM

的比特。而今天，这种辅助比特的严重缺乏已经成了进一步改进网络OAM能力的重

要障碍，使传统的准同步系统无法习惯不断演变的电信网要求，更难以很好支持新一

代的网络。

5.由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使得数字通道设

备的利用率很低，非最短的通道路由占了业务流量的大部分。

为熟悉决上述的传统的PDH体制的弊病，美国贝尔通信研究所提出来一种

新体制，称之同步光网络（SONET）o继而由国际电信联盟标准化部门（ITU-T）的

前身国际电报电话咨询委员会（COTT）于1988年同意了SONET的概念，并重新命

名为同步数字体系（SDH）,使之成为不仅适于光纤也适于微波与卫星传输的通用技

术体制。为了建立起世界性的统一标准，ITU-T自1988年至1998年期间陆续完成了

有关SDH的30多个标准，涉及比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络

管理、线路系统与光接口、SDH信息模型、网络结构与抖动性能、误码性能与网络保

护结构等。

6.1.2SDH的基本概念与特点

光同步数字传送网是由一些SDH网元（NE）构成，在光纤上进行同步信息

传送、复用与交叉连接的网络。它具有全世界统一的网络节点接口（NNI）,从而简化

了信号的互通与信号的传输、复用、交叉连接与交换过程；它有一套标准化的信息结

构等级，称之同步传送模块STM-1、STM-4、STM-16……,并具有一种块状帧机构,

同意安排丰富的开销比特（即网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于

网络的OAM；它的基本网元有终端复用器TM、分插复用器ADM与同步数字交叉

连接设备SDXC等等，其功能各异，但都有统一的光接口，能够在基本光缆段上实现

横向兼容性，即同意不一致厂家设备在光路上互通；它有一套特殊的复用结构，同意

现存准同步系统、同步数字体系与B-ISDN信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的

习惯性;它大量使用软件进行网络配置与操纵，使得新功能与新特性的增加比较方便,

适于将来的不断进展。

作为一种全新的传送网体制，光同步数字传送网要紧有下列特点：

（1）使1.5Mbit/s与2Mbit/s两大数字系统（3个地区性标准）在STM-1等

级上获得统一。今后，数字信号在跨越国界通信时，不再需要转换成另一种标准，实

现了数字传输体制上的世界性标准。

（2）使用了同步复用方式与灵活的复用映射结构。因而只需要软件就能够

使高速信号一次直接分插出低速支路信号，这样既不影响别的支路信号，又不需要对

全部高速信号进行解复用，省去了全套背靠背复用设备，使网络结构得以简化，上下

业务十分容易，也使数字交叉连接（DXC）功能的实现大大简化。利用同步分插能力

还能够实现自愈环形结构，改进网络的生存性。此外，背靠背接口的减少还能够改善

网络的业务透明性，便于端到端的业务管理，使网络易于容纳与加速各类新的宽带业

务的引入。

（3）SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（大约占信号的5%）,因而使

网络的OAM能力（诸如故障检测、区段定位、端到端性能监视等）大大加强。止匕外,

由于SDH中的DXC与ADM等一类网元是智能化的，通过嵌入在SOH中的操纵通

路能够使部分网络光路功能分配到网元，实现分布式光路与单端保护，减少了物理链

路与安装运行成本，还使新特性与新功能的开发比较容易。

（4）由于将标准光接口综合进各类不一致的网元，减少了将传输与复用分

开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线拥挤。此外还能够减少光纤网络的成本。

（5）SDH网具有信息净负荷的透明性。即网络能够传送各类净负荷及其混

合体而不管其具体信息结构如何。净负荷与SDH网的接口仅仅在边界上才有，一旦

净负荷装入虚容器后，网络内部所有设备只需处理虚容器即可，从而减少了光路实体

数量，简化了网络管理。

(6)SDH网还具有定时透明性。从理论上说，SDH是作为同步网工作的,

网元连接至高精度基准时钟，这样可减少调整频率与改善网络性能。各类互通的网元

可能属于不一致的业务提供者，这样尽管在每一业务提供者范围内(同步岛)是同步

的，但不一致范围内却是伪同步的。SDH采取了指针调整技术使得净负荷能够在不一

致同步岛之间传送而不影响业务质量。换言之，SDH网的这种定时透明性使其能在伪

同步状态下很好地工作，并有能力经受定时基准的丢失。

(7)由于用一个光接口代替了大量电接口，因而SDH网中所传输的业务

信息，能够不必经由常规准同步系统所具有的一些中间背靠背电接口而直接经光接口

通过中间节点，省去了大量有关电路单元与跳线光缆，使网络可用性与误码性能都得

到改善。而且，由于电接口数量锐减导致运行操作任务的简化及备件种类与数量的减

少，使运营成本大大减少。

(8)SDH信号结构的设计，已经考虑了网络传输与交换应用的最佳性，因

而在电信网的各个部分(长途、中继与接入网)中都能通过简单、灵活与经济的信号

互连与管理，使得传统电信网各个部分的差别正在慢慢消失，彼此的直接互连变得十

分简单与有效，从而在电信网中可能出现一个单一的SDH/SONET基本网络设施。

此外，由于有了唯一的网络节点接口标准，因此各个厂家的产品能够直接互连互通，

从而可能使电信网最终工作于多厂家产品并实现互操作。

(9)SDH/SONET网与现有网络能完全兼容，即可兼容现有准同步体系

的各类速率。同时，SDH网还能容纳各类新的业务信号，如FDDI、ATM、TCP/IP

等。简言之，SDH/SONET网具有完全的前向与后向兼容性。

上述特点中最核心的有3条，即同步复用、标准光接口与强大的网管能力。

当然，作为一种新的技术体制不可能尽善尽美，也必定会有它的不足之处，比如：

(1)频带利用率不如传统的PDH系统。以2.048Mbit/s为例，PDH的

139.264Mbit/s能够收容64个2.048Mbit/s系统，而SDH的155.520Mbit/s只能收容63

个2.048Mbit/s系统，频带利用率从PDH的94%下降到83%；以34.368Mbit/s为例，

PDH的139.264Mbit/s能够收容4个系统，而SDH的155.520Mbit/s只能收容3个，

频带利用率从PDH的99%下降到66%。当然，上述安排能够换来网络运用上的一些

灵活性，但毕竟使频带利用率降低了。

(2)使用指针调整机理增加了设备的复杂性。以一个复用映射支路为例，

容器与虚容器电路加上指针调整电路，与POH与SOH的插入功能，大约需要6〜7

万个等效门电路，好在使用超大规模集成电路技术后，成本代价不算太高。

(3)在从PDH向SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经由PDH

互连的局面。这样，由于指针调整产生的相位跃变使通过多次PDH/SDH变换的信

号在低频抖动与漂移特性上会遭受比纯粹SDH或者PDH信号更严重的损伤，需要采

取有效的相位平滑措施才能满足抖动与漂移性能要求，也为同步网的规划带来了复杂

性。

(4)由于大规模地使用软件操纵与将业务量集中在少数几个高速链路与

交叉连接点上，软件几乎能够操纵网络中所有的交叉连接设备与复用设备。这样，在

网络层上的人为错误、软件故障,乃至计算机病毒的入侵可能会导致网络的重大故障,

甚至会造成全网的瘫痪。为此务必认真地测试软件，选用可靠性较高的网络拓扑。

综上所述，光同步传送网尽管也有其不足之处，但毕竟比传统的准同步传输

有着明显得优越性。毫无疑问，进展方向应该是这种高度灵活与规范化的SDH/

SONET网，它必将会最终取代PDH传输体制，并为未来的国家信息基础设施（Nil）

的进展铺平道路。NGN-ASON

6.2SDH的速率等级与帧结构

建立一个统一的网络节点接口（NNI）是实现SDH网的关键，而规定一套务

必遵守的速率与数据传送格式是NNI标准化的首要任务。本节中将首先介绍NNI的

概念与要求，然后分别介绍SDH的速率等级与帧结构规范。

6.2.1网络节点接口

一个电信传输网是由两种基本设备构成的，即传送设备与网络节点。传输设

备能够是光缆线路系统，也能够是微波接力系统或者卫星通信系统。网络节点是指能

够进行交换或者选路的设备，能够有多种。简单的节点只有复用功能，复杂的节点则

包含网络节点的全部功能，即终结、交叉连接、复用与交换功能。网络节点接口（NNI）

在概念上是网络节点间的接口，从具体实现上看就是传输设备与网络节点之间的接

□o但要想规范一个统一的NNI,首先要统一的是接口速率等级与信号的帧结构安排。

NNI在网络中的位置能够用图6.1来表示。

NN1NNINNINNI

TR:支路信号hne:线路系统DXC:数字交叉连接设备

SM:同步复用器radio:无线系统EA:外部接入设备

图6-1NNI在网络中的位置

6.2.2同步数字体系的速率

同步数字体系信号最基本也是最重要的模块信号是STM-1,其网络节点接口

的速率为155.520Mbit/s,相应的光接口信号也只是STM-1信号经扰码后的电/光变

换结果，因而速率不变。更高等级的STM-N信号是将基本模块STM-1以字节交错间

插的方式同步复用的结果，其速率是155.520Mbit/s的N倍，目前SDH支持的N=l、

4、16与64。表6.1中列出了建议G707所规范的标准速率值。

表6.1SDH的标准速率

SDH

等级速率(Mbit/s)

STM-1155520

STM-4622080

STM-162488.320

STM-649953.2X0

6.2.3帧结构

SDH网的一个关键功能是要求能对支路信号(2/34/140Mbit/s)进行同步的复

用、交叉连接与交换，因而帧结构务必能习惯所有这些功能。同时也希望支路信号在

一帧内的分布是均匀的、有规律的，以便进行接入与取出,还要求帧结构能对1.5Mbit/s

与2Mbit/S系列信号同样方便与有用。为此ITU-T采纳了一种以字节结构为基础的矩

形块状帧结构，其结构安排如图6.2所示。它由270XN列与9行字节构成，每字节8

比特。关于STM-1而言，帧长度为270X9=2430字节，相当于19440比特。若用时

间表示，关于任何STM等级，其帧长或者帧周期均为1253。帧结构中字节的传输是

从左到右按行进行的，首先由图中左上角第1个字节开始，从左到右、由上而下按顺

序进行，直至整个字节都传完，再转入下一帧。如此一帧一帧地传送，每秒共传8000

帧。

X270XN?

1

SOH

3STM-N净负荷传输方向

4AUPTR（含POH）

5

SOH

9F

;261X5------1

-------270XN列H

图6-25TM・N帧结构

由图6.2可知，整个帧结构大体上可分为3个要紧区域：

1.段开销(SOH)区域

段开销是指s™帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所务必的附加

字节，要紧是供网络运行、管理与保护使用。图6.2中横向为第1至第9xN列、纵向

第1至第3行与第5至第9行的共8X9XN个字节已分配给段开销。关于STM-1而

言，相当于每帧有72个字节(576比特)可用于段开销。由于每秒传8000帧，因而,

STM-1有4.068Mbit/s可用于网络运行、管理与保护。可见段开销是相当丰富的，这

是光同步传送网的重要特点之一。

2.管理单元指针（AUPTR）区域

AUPTR是一种指示符，要紧用来指示信息净负荷的第1个字节在STM-N

帧内的准确位置，以便在接收端正确地分解。图6.2中横向为第1至第9xN歹U、纵向

第4行共9xN个字节是保留给AUPTR用的。关于STM-1,相当于每帧有1X9=9

个字节（72比特）。每秒传8000帧，因而STM-1管理单元指针为0.576Mbit/s。使用

指针方式是SDH的重要创新,能够使之在准同步环境中完成复用同步与STM-N信号

的帧定位。这一方法消除了常规准同步系统中滑动缓存器引起的延时与性能损伤。

3.信息净负荷（payload）区域

信息净负荷区就是帧结构中存放各类信息容量的地方。图6.2中横向为第10

至第270XN列、纵向第1至第9行的共9X261XN个字节都属于净负荷区域。当然,

其中还有少量的用于通道性能监视、管理与操纵的通道开销字节（POH）。通常，POH

作为净负荷的一部分与其一起在网络中传送。

6.3SDH复用与映射过程

6.3.1基本复用映射原理与复用单元

将低速信号复用成高速信号通常有两种方法。一是脉冲插入法又称正码速调

整法。它利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据。这种方

法能够容许被复用的净负荷有较大的频率差异（异步复用）。但不能直接把支路信号

接入高速复用信号或者从高速复用信号中分出支路信号。

另一种是固定位置映射法。它利用低速支路信号在高速信号中的特殊固定位

置来携带低速同步信号。这种方法可较方便地接入或者取出支路信号。但高速信号与

支路信号之间可能会出现微小的频率差与相移，这务必在复用设备接口处用125

的缓存器来进行频率校正与相位对准，从而产生了信号延迟与滑动性损伤。

ITU-T为了保证所有的PDH体系的信号都能够收容进SDH,在建议G707

中对PDH各级信号的映射复用途径进行了规定，见图6.3所示。

139264kb讷

XWXI

VC-4

STMMAUGX3XI

应卜Jmbit/s

X3X7

X7.同总+6见橄

□X41代-4fcqT岫脑

—一斛

.……趟＞

----螂

耻JGJ07黜艘喊住

由图6.3中能够看出SDH复用结构是由一些基本复用单元构成的有若干中间

复用步骤的复用结构。

LSDH基本复用单元

SDH基本复用单元包含若干容器（C-n）、虚容器（VC-n）、支路单元（TU-n）、

支路单元组（TUG-n）、管理单元（AU-n）与管理单元组（AUG-n）,n为PDH系列

等级序号。

(1)容器(C)

容器是一种用来装载各类速率的业务信号的信息结构。针对PDH速率系列

ITU-T建议G707规定了C-ll、C-12、C-2、C-3与C-4五种标准容器。其标准输入比

特率如图所示，分另IJ为1544kbit/s、2048kbit/s>6312kbit/s、8448kbit/s、34368kbit/s与

139264kbit/so

参与SDH复用的各类速率的业务信号都应该通过码速调整等适配技术，装

进一个恰当的标准容器。已装载的标准容器又作为虚容器的信息净负荷。

(2)虚容器(VC)

虚容器是用来支持SDH的通道层连接的信息结构。它是SDH通道的信息终

端。其信息由容器的输出与通道开销(POH)所构成，即

VC-n=C-n+VC-nPOH

(3)支路单元(TU)与支路单元组(TUG)

支路单元是提供低阶通道层与高阶通道层之间适配的信息结构。其信息TU-n

由一个相应的低阶VC-n与一个相应的支路单元指针TU-nPTR构成，即

TU-n=VC-n+TU-nPTR

一个或者多个TU的集合称之支路单元组TUG。

(4)管理单元(AU)与管理单元组(AUG)

管理单元是提供高阶通道层与复用层之间适配的信息结构。有AU-3与AU-4

两种管理单元。其信息AU-n由一个相应的高阶VC-n与相应的管理单元指针AU-n

PTR构成，即

AU-n=V-Cn+AU-nPTRn=3,4

一个或者多个AU的集合称之管理单元组AUGo

2.复用单元的参数

各类基本复用单元的参数如表6.3〜6.5所示。

表6.3各类容器的要紧参数

容器C-4C-3C-2C-12C-11

周期或者复帧周125125500500500

ui»nz、

帧频或者复帧频80008000200020002000

结构260x984x944(9x9-!)4(3x94)

容量（字节数）2340756427139103

速率（Mbit/s）149.76048.3846.8322.2241.648

表6.4各类虚容器的要紧参数

虚容器VC-4VC-3VC-2VC-12VC-H

周期或者复帧周125125500500500

t-Urt/、

帧频或者复帧频80008000200020002000

/TT\

结构261x985x944(9x94)4(3x9-!)

八1、

容量（字节数）2349765428140104

速率（Mbit/s）150.33648.9606.8482.2401.664

表6.5各类支路单元与管理单元的要紧参数

支路单元与管理单元AU-4AU-3TU-3TU-2TU-12TU-11

周期或者复帧周期125125125500500500

/、

帧频或者复帧频率800080008000200020002000

/-r-r\

结构261x9+987x9+385x9+4(12x9)4(4x9)4(3x9)

3

容量（字节数）2358786768432144108

速率（Mbit/s）150.91250.30449.1526.9122.3041.728

6.3.2我国使用的复用结构

由图6.4中可知，从一个有效信息净负荷到STMN的复用路线不是唯一的，

而关于一个国家或者地区而言，其复用路线应该是唯一的。

我国光同步传输体制规定以2048kbit/s为基础的PDH系列作为SDH的有效

负荷，并选用AU4复用路线，其基本复用映射结构如图6.4所示。

国64我国的SDH基本复用映射结构

这要紧是考虑到我国PDH网络中应用较多的是2048kbit/s与139264kbit/s支

路接口，如需要也可提供34368kbit/s的支路接口。但是由于应用34368kbits时一个

STM-1中只能容纳三个34368kbit/s,不够经济，因此通常不建议使用34368kbit/s的复

用线路。

PDH复用成SDH信号务必通过映射、定位与复用三个步骤。

1.映射

映射是一种在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器的过程。即各类

速率的PDH信号分别通过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或者高阶通道

开销(POH)形成虚容器负荷的过程。

下面分别介绍几种要紧信号的映射过程。

(1)利用AU-4直接从C-1复接的方法

复用方法如图6.5所示。标称速率为2.048Mbit/s的信号先进入C-12,作适配

处理后的C-12输出速率为2.224Mbit/s,再加上VC-12PoH便构成了VC-12

(2.24Mbit/s)oTU-12PTR用来指明VC-12相关于TU-12的相位。经速率调整后与相

位对准后的TU-12速率为2.304Mbit/s。再经均匀的字节间插构成TUG-2(3X

2.304Mbit/s)o7个TUG-2经同样的单字节间插构成TUG-3(加上塞入字节后速率达

49.536Mbit/s)o然后由3个TUG-3经单字节间插并加上高阶P0H与塞入字节后，构

成VC-4净负荷，速率为150.336Mbit/s。再加上0.576Mbit/sAU-4PTR就构成AU-4,

速率为150.912Mbit/s。单个AU-4直接置入AUG,N个AUG通过单字节间插并加段

开销便得到了STM-N信号。当N=1时，一个AUG加上容量为4.608Mbil/s的段开

销即为STM-1的标称速率为155.520Mbit/so

---------逻辑结合

---------物理结合

图6-5利用AU-4直接从C-1受用的方法

注：非阴影区域是相位对准定位的.阴账区与非阴区间的

相位对准定位由指针规定并由箭头指示。

(2)利用AU-4直接从C~4复接的方法

复用方法如图6.6所示。

标称速率为139.264Mbit/s的信号进入C-4,经适配处理后的C-4输出速率为

149.760Mbit/s,再加上VC4POH便构成了VC-4(150.336Mbit/s)o它与AU-4的净

负荷容量一样，但速率可能不一致，需要进行调整。AUPTR的作用就是指明VG4

相关于AUd的相位。它占有9个字节（0.576Mbit/s）,因此考虑AUPTR后的AU4

速率为150.912Mbit/s。得到的单个AU~4直接置入AUG,N个AUG通过单字节间插

并加段开销便得到了STM-N信号。当N=1时，一个AUG加上容量为4.608Mbit/s

的段开销，即为STM-1的标称速率155.520Mbit/s。

So

C39.264Mbit/s）I

C-4|e-4

，1497601Mbit/s)I

-------逻招结合

----------物理结合

（3）ATM信元的映射

ATM信元由53个字节构成，其中前5个字节为信头，载有信元的地址与操

纵信息，后面的48个字节为信息字段，承载信息。

ATM信元的映射时通过将每个信元的字节结构与所用的虚容器（VC-n或者

VC-n-XcX>1）的字节结构进行定位对准来实现的。因VC-n容量不一定是ATM信元

长度（53字节）的整数倍，因此同意ATM信元跨越VC-n或者VC-n-Xc边界，进入

另一个VC-n或者VC-n-Xc。

ATM信元信息字段（占48字节）在映射进VC-n或者VC-n-Xc之前应进行

扰码。扰码使用X43+i的自同步扰码器。而且只对信元信息字段进行扰码，对信头

不扰码。在信头期间扰码器停止工作，且保持状态不变。

（i）将ATM信元映射进VC~4/VC-3

将ATM信元码流映射进，只需将ATM信元字节边界对准C-4/C-3字节边

界，然后再将C-4/C-3与VC-4/VC-3POH（见图6.7）一起映射进VC-4/VC-3。

这样，ATM信元边界就与VC4/VC-3字节边界对准了。因C-4/C-3容量（2340/

756字节）不是信元长度（53字节）的整数倍，因此一个信元可能跨越C4/C-3边

界而到另一个C4/C-3。

IJ1I

网

等

一

ATMVC-4/VC3

F2I

一

H41

亘

K3I

一

Nil2

VC-4/VC-3POH

图6-7ATM信元映射进VC-4/VC-3

（ii）将ATM信元映射进VC-4-Xc

将ATM信元码流映射进C-4-Xc只需要将信元边界对准C-4-Xc字节边界，然

后再与VC44POH及（X-1）列固定填充字节一起映射进VC4-&（见图6.8）。这

样，ATM信元边界就与VC4Xc字节边界对准了。用于C44的容量（X倍2340字

节）不是信元长度（53字节）的整数倍，因此一个信元有可能跨越C-4-Xc的边界到

另一个C44去。如今H4字节不作指示信元的偏移用，而保留作将来使

ATM借元（53字节）

图仪8ATM信元映射进VC4X.

（iii）将ATM信元映射进VC-12

将2.176Mbit/s数据率的ATM信元码流映射进VC-12的方法见图6.9。

在浮动TU模式中，由四个TU-12帧构成一个复帧。复帧中的每个VC-12

帧由一个字节的VC-12POH（V5、J2、N2、K4）与34字节的净负荷区所构成。将

ATM信元装到VC-12净负荷区只需将信元边界对准任何一个VC-12字节边界即可。

由于VC-12净负荷区容量不是ATM信元长度（53字节）的整数倍，因而ATM信元

边界各VC-12结构之间的对准是随帧而变的，但每53帧为一个重复周期。同样地，

同意信元跨越VC-12边界。

（4）IP数据报的映射

最近几年来，IP业务呈现出爆炸式的增长，TCP/IP协议已经成为事实上公

认的统一的上层协议标准。能否有效地支持IP业务，已成为新技术是否具有长远技

术寿命的标志之一。ATM与SDH均能支持IP,两者各有千秋，分别称之IPoverATM

与IPoverSDHoIPoverATM利用ATM的速度快、容量大、多业务支持能力的优点

及IP的简单、灵活、易扩充与统一性的优点，实现优势互补。不足之处是网络体系

结构复杂，传输效率低，开销缺失大（可达25%以上）。而IPoverSDH恰好能弥补

上述IPoverATM的缺点，是一种更加直截了当的简明解决方案。

IPoverSDH的基本思路是将IP数据表（包含Ipv4、IPX等）通过点到点协

议（PPP）直接映射到SDH帧，从而省去了中间的复杂的ATM层。具体作法是先将

IP数据报封装进PPP分组，然后再利用高级数据链路操纵规程HDLC按照RFC1662

的规定组帧，最后将字节同步映射进SDH包封中，加上相应的SDH开销置入STM-N

帧中。IPoverSDH的协议栈见表6.6所示。其中PPP层的功能包含IP多协议封装、

差错校验与链路初始化操纵，而HDLC利用“塞入/不塞入”方法为PPP封装的IP数

据报提供定界，每一HDLC的始末都用标志01111110表示。这种方法在本质上保留

了因特网作为IP网的无连接特性，形成统一的平面网，简化了网络体系结构，提高

了传输效率，降低了成本，易于实现IP组播与兼容不一致的技术体系的互连。这种

方法也突破了传统IP网的性能限制，具有可扩展性。利用SDH提供的保护恢复能够

改进网络可靠性。高速路由器直接将IP网与SDH环相连能够省去大量ADM,降低

了网络成本。缺点是网络流量与拥塞操纵能力差，大规模网络路由表太复杂，只有业

务分级，尚无优先级业务质量，关于某些实时高质量业务难以保证其质量。因此，它

是以运载IP业务为主的网络的理想方案。特别是随着千兆路由器的商用化，其进展

势头十分强劲。当然，IPoverSDH方案不管是从标准的角度还是从技术的角度都有

很多工作要作。比如，为了保证IP数据报映射的透明性，可能需要在HDLC帧映射

进VC包封之前进行扰码，已经有人提出使用ATM的1+X43自同步扰码器以提供足

够的比特序列透明性。能够相信，随着IP业务的大进展与千兆高速路由器技术的日

益成熟与改进，IPoverSDH会获得越来越广泛的应用。

表6.6IPoverSDH协议栈

协议栈功能

IP客户层数据报

IP多协议封装

ppp差错检验

HDLCPPP分组定界

SDH通道

2.定位

定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或者管理单元的过程。即以附加于

VC上的支路单元指针（或者管理单元指针）指示与确定低阶VC帧的起点在高阶净

负荷中（或者高阶帧的起点在AU净负荷中）的位置。在发送相对帧相位偏差使VC

帧起点浮动时，指针值随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧的起点的过程。

指针分为AU-4指针、TU-3指针与TU-12指针。

（1）AU-4指针

AU-4指针提供AU-4帧中灵活的动态的VC-4定位方法。

动态定位意味着同意VC-4在AU-4帧内“浮动”。这样，指针不仅能习惯

VC-4与SOH的相位差，而且也能习惯帧速率的差异。

图6-10AU-4指针偏移范国

(i)AU4指针位置

AU-4指针包含在图6.10所示的Hl、H2、H3字节中。

(ii)AU-4指针值

含有Hl、H2字节中的指针指出VC4起始字节的位置。分配给指针功能的

这两个字节能够看作一个码字，如图6.11所示。其中指针字的最后10个比特(第7〜

16比特)携带具体指针值。AU-4指针值为十进制数。〜782范围内的二进制数。该值

指示指针与VC4第一个字节间的相对位置，并以三个字节为单位进行增减调整。

HlH2H3

,人一I,_八.一、,…人.一、

12345678，1011121314153__________

NNNNSSID|ID】DIDID|]

lObit指针值负调整机会正调整机会

正常值____________

0110]oo|lObit指针I塞入字节]一证季节~~；

图6-11AU//TU-3指针(^11、112、113)值

图6.11中还示出了一个附加的有效字号种指示级联指示CL即当AU-4指针

设置成级联指示时就表示AU-4级联。它用1〜4比特“1001”，5〜6（SS）比特未规

定，7〜16比特10个T来表示。

（iii）速率调整

假如在AUG帧速率与VC帧速率之间有偏差，那么指针值将按需要增大或

者减小。同时相应地改变正、负调整字节。连续的指针操作至少间隔三个帧（即每第

四个帧进行操作），这三帧期间指针值保持不变。

假如VC的帧速率相关于AUG太慢，则可靠插入正调整字节来习惯。因此

VC务必在时间上向后移动，即指针值应增加“1”。这种操作由指针字的第7,9,11,

13,15比特（I比特）的反转来指示。这种反转使接收机能进行5个比特的多数表决

判定，以避免误判。三个正调整字节立即出现在含有反转I比特的AU4帧中最后一

个H3字节之后。相继指针将含有新的偏移值。

假如VC的帧速率相关于AUG太快，那么能够利用指针区的三个H字节来

存放VC信息（负调整字节），从而降低VC速率。因此VC务必在时间上提早，即指

针值应减少“1”。这种操作由指针字的第8,10,12,14,16比特（D比特）的反转

来指示。这种反转使接收机能进行5个比特的多数表决判定，以避免误判。三个负调

整字节出现在含有反转D比特的AU-4帧中H3字节中。相继指针将含有新的偏移值。

（iv）新数据标示（NDF）

NDF表示同意由净负荷变化引起的指针值得任意变化。NDF由指针字的第

一到第四比特（即图1-14中的N比特）携带。

四个比特分配给NDF使其能进行纠错。正常工作时N比特为“0110”码。

调整时用N比特反转“1001”来指示。当四个比特中三个与“1001”相符时NDF解

释为净负荷有新数据（enable）（要执行调整）；当四个比特中三个与“0110”相符时

NDF解释为净负荷无新数据（disable）（不执行调整）；剩下的值“0000”、“0011”、

“0101”、“1010”、“1100”与“1111”应解释为无效。新的定位由符合NDF的指针

值指示，并在偏移指示期中生效。

（v）指针调整规则

在正常运行期间内，指针确定了AUG内VC的起始位置。NDF被设置为

“0110”（不起作用，即不执行调整）。

指针值的改变仅能靠下列规则操作。

若需正调整，带有I比特反转的当前指针值被发送，且其后的正调整机会用

哑信息即固定塞入字节所填充，相继指针等于原先指针加“1”。若前一个指针值为最

大值，那么随后指针值应置为“0”。在此操作后至少连续3个帧不能进行指针的增、

减。

若需负调整，带有D比特反转的当前指针被发送，且其后的负调整机会被实

际数据写入，相继指针等于原先指针减“1”。若前一个指针值为“0”，那么随后指针

值应置为最大值。同样在此操作后至少连续3个帧不能进行指针的增、减。

若VC的定位除上面第3、4项意外的其他原因而改变,新指针值将伴随NDF

设置为“1001”（起作用即执行调整）而发送。此NDF仅出现在含有新指针值得第一

帧中，新VC的位置起始于首次出现新指针所指示的偏移处。同样在此操作后至少连

续三个帧不能进行指针的增、减。

（v）AU-4级联

当要求传送大于一个C-4容量的净负荷时，AU-4能结合（级联）在一起形

成AU-4-Xc。作为一个实体在网络中进行复用、交叉连接与传输。级联后的容量是C4

容量的X倍（即X=4时为599040kbit/s；X=16时为2396160kbit/s）。VC4Xc的第2

到第X列为固定填充字节。VC44的第1列用作POHoVC44的结构如图6.12

所示。

<5-12祥STM-Z中住运VC-4-Xv的转卡勾

AU-4-Xc的第一个AU-4应具有正常的指针值范围，所有后续的AU-4的指针

设定为级联指示CI。其第1〜4比特值为“1001”，第5〜6比特未作规定，第7〜16

比特为全“1”。级联指示限定指针处理器应实行与AU-4-Xc的第一个AU4相同的操

作。

级联时指针产生规则

若一个AU-4-Xc正在发送，仅第一个AU-4产生指针。在AU-4-Xc的其它AU-4

指针位置上由CI代替。由第一个AU-4指针指示的所有操作适用于AU-4-Xc中的每

一个AU-4o

级联时指针解释规则

假如指针含有级联指示,那么,对AU-4实现的操作与AU4Xc内第一个AU-4

指针实现的操作时一致的。另外，除了连续三次收到前后一致的新指针值外，级联指

示的任何变化都不考虑，而认为是误码。

(2)TU-3指针

TU-3指针提供一种在TU-3帧中灵活与动态地调整VC-3的方法，定位过程

与VC-3的实际内容无关。

(i)TU-3指针位置

三个各自的TU-3指针均分别包含在图6.13所示的三个分离的H1、H2与H3

字节中。

图6-13TU-3指针偏移值

(ii)TU-3指针值

包含在H1与H2字节中的TU-3指针值表示VC-3起始字节的位置，作为指

针的两个字节可看作一个码字。如图6.11所示，指针字节的最后10个比特(第7〜

16比特)载有指针值。

TU-3指针值为十进制数0~764的二进制数。该数值指示指针与VC-3首字

节的偏移。

(iii)速率调整

假如TU-3帧速率与VC-3速率之间有速率偏差。那么，指针值将按需要增

大或者减小。同时，相应地改变正负调整字节。连续的中止操作务必至少间隔三个帧,

在此期间指针值保持不变。

假如VC-3的帧速率相关于TU-3的帧速率偏慢,那么VC应在时间上向后移

动，即指针值应增加“1”。这种操作由指针字的第7,9,11,13,15比特(I比特)

的反转来指示。接收机进行5个比特的多数表决判定，以避免误判。一个正调整字节

立即出现在含有反转I比特的TU-3帧中相应的H3字节之后。相继的TU-3指针将含

有新的偏移值。

假如VC-3的帧速率相关于TU-3偏快，那么VC能够在时间上提早，即指针

值应减少“1”。这种操作由指针字的第8,10,12,14,16比特（D比特）的反转来

指示。这种反转使接收机能进行5个比特的多数表决判定，以避免误判。负调整字节

出现在含有反转D比特的TU-3帧中H3字节中。相继指针将含有新的偏移值。

（iv）新数据标帜

指针码字的第1〜4比特（N比特）载有新数据标帜（NDF）,它反映并同意

由净负荷VC-3变化所引起的任意指针值变化。

4个比特分配给标帜，使其能进行纠错。正常工作时N比特为“0110”码。

调整时用N比特反转“1001”来指示。当四个比特中三个与“1001”相符时NDF解

释为净负荷有新数据（enable）；当四个比特中有三个与“0110”相符时NDF解释为

净负荷没有新数据（disable）；剩下的值“0000”、“0011”、“0101”、“1010”、“1100”

与“1111”应解释为无效。新的定位由符合NDF的指针值指示，并在偏移指示期中

生效。

（v）TU-3指针调整规则

正常运行时,指针确定了在TU-3帧内VC-3的起始位置。NDF被置为‘0110”。

其它规则与AU指针的调整基本相同。

假如TU-3指针含有无效指针指示（NPD,除非连续三次收到一致的新指针

值，任何变化将不考虑，而认为是误码。

（3）TU-12指针

TU-12指针仅用于浮动映射。

TU-12指针提供一种在TU-12复帧中灵活、动态地定位VC-12的方法，它与

VC的实际内容无关。

（i）TU-12指针位置

TU-12指针包含在图6.14所示的VI与V2字节中。

V3用作负调整机会，V3后随的那个字节用作正调整机会。V4作为预留字

To

VIV2

6-------------------------------A

正常值

砸口砸me哂

图6-14将VC映射进TIM2复帧内图6-15TU-12指针编码

(ii)TU-12指针值

TU-12指针字节或者码字示于图6.15中。两个S比特（比特5与6）指示TU

类型。TU-12为“10”。指针值（第7〜16比特）是指示V2字节与VC-12第一个字

节偏移的二进制数。偏移的范围如表6.6所示。

表6.7TU-12指针编码偏移范围

TU名称SS比特TU指针值范围（500

比特5比特6

TU-1210。〜139（十进制数）（4X35

字节）

（iii）TU-12位置指示字节H4

H4