城市轨道交通通信传输系统维护 课件 3.4映射与复用

3.4映射与复用3.4.1基本映射复用单元SDH体制基本的复用单元包括容器C（Container）、虚容器VC（VirtualContainer），支路单元TU（TributaryUnit）、支路单元组TUG（TributaryUnitGroup）、管理单元AU（AdministrativeUnit）和管理单元组AUG（AdministrativeUnitGroup）。3.4.1基本映射复用单元容器C容器是ITU-T建议G.707定义的标准容器，用来装载各种速率业务信号的信息结构，主要完成准同步数字体系信号PDH与虚容器VC之间的码速调整。5种标准容器表示为C-11、C-12、C-2、C-3、C-4，速率分别为1.544Mbit/s、2.048Mbit/s、6.312Mbit/s、33.4.368Mbit/s、139.264Mbit/s，我国SDH网络中仅使用了C-12、C-3和C-4。3.4.1基本映射复用单元虚容器VC容器C输出的净负荷加上通道开销POH组成了虚容器VC：VC-n=C-n+VC-n’sPOH虚容器VC用于支持SDH通道层的连接，是SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元。VC4和AU-3中的VC-3为高阶虚容器，如果通过TU-3把VC-3复用进VC-4，则VC-3属于低阶虚容器，VC-11、VC-12和VC-2都属于低阶虚容器。在我国，VC-4属于高阶虚容器，VC3、VC-12属于低阶虚容器。3.4.1基本映射复用单元支路单元TU3241低阶虚容器VC加上相应的支路单元指针TU-PTR组成了支路单元TU：支路单元TU用于提供低阶通道层和高阶通道层之间的适配，是一种负责将低阶虚容器经支路单元组TUG装进高阶虚容器的信息结构。TU-n=低阶虚容器VC-n+TU-n-PTR支路单元指针TU-n-PTR指示VC-n净负荷起点在TU帧内的准确位置。3.4.1基本映射复用单元支路单元组TUG一个或者多个在高阶虚容器VC净负荷中固定占有规定位置的支路单元TU的集合构成支路单元组TUG。支路单元组TUG有两种，由1个TU-2或者3个TU-12或者4个TU-11按字节间插组合而成的为TUG-2，由1个TU-3或者7个TU-2按字节间插组合而成的为TUG-3。3.4.1基本映射复用单元管理单元AUSTEP4STEP3STEP2STEP1高阶虚容器VC加上相应的管理单元指针AU-PTR组成了管理单元AU：AU-n=高阶虚容器VC-n+AU-n-PTR管理单元指针AU-n-PTR指示VC-n净负荷起点在AU帧内的准确位置。管理单元AU用于提供高阶通道层和复用段层之间的适配，是一种负责将高阶虚容器经管理单元组AUG装进STM-N帧的信息结构。3.4.1基本映射复用单元管理单元组AUG一个或者多个在STM-N帧的净负荷中固定占有规定位置的管理单元AU的集合构成管理单元组AUG。一个AUG由一个AU-4或者3个AU-3按字节间插组合而成。以上6个基本单元完成了各种业务信号装进STM-N帧的三大步骤：映射、定位和复用。3.4.2映射映射是将装入标准容器的各种低速支路信号再次适配装入虚容器VC（容器C输出的净负荷加上通道开销POH组成了虚容器VC）的过程。通过前面已有的技术基础，现在可以进行通道开销POH的分析了，并为映射过程做好准备。3.4.2映射通道开销POH通道开销位于STM-N帧结构的净负荷区域。1.低阶通道开销LP-POH(LowerorderPathPathOverhead)低阶通道开销监控VC-12通道的OAM性能。为了适应不同容量的净负荷在网络中的传送场景，有不同类型的帧结构。通常把C-n的标准帧称为基帧或者基本帧，由几个连续的基帧组成的称为复帧，把基帧的一部分称为子帧。一个VC-12复帧包含4个VC-12基本帧，低阶通道开销位于每个VC-12基本帧的的第一个字节，共四个字节，分别为V5、J2、N2、K4。3.4.2映射通道开销POH3.4.2映射通道状态和信号标记字节V5通道状态和信号标记字节V5用于VC-12帧的误码监测、信号标记和通道状态指示。3.4.2映射低阶通道踪迹字节J2低阶通道踪迹字节J2是低阶通道接入点标识符，被重复发送用于确认接收端是否与指定的发射端处于连续连接状态，功能与段开销中的J0、高阶通道开销中的J1类似。3.4.2映射网络运营者字节N2网络运营者字节N2用于串联监视TCM（TandemConnectionMonitor）功能。3.4.2映射备用字节K4备用字节K4是预留未使用的字节，当接收端接收到该字节时，忽略该字节值。3.4.2映射高阶通道踪迹字节J1高阶通道踪迹字节J1是高阶通道接入点标识符，被重复发送用于确认接收端是否与指定的发射端处于连续连接状态，功能与段开销中的J0、低阶通道开销中的J2类似。3.4.2映射高阶通道误码监测字节B3高阶通道误码监测字节B3用于对VC-3和VC-4通过BIP-8码进行误码监测，工作原理和B1、B2字节类似。3.4.2映射高阶通道信号标记C2高阶通道信号标记C2用于指示高阶通道VC-3和VC-4的信息组成，即VC帧的复接结构和信息净荷的性质，例如高阶通道是否装载，装载的业务种类以及映射方式。3.4.2映射通道状态字节G1通道状态字节G1用于将通道接收端的状态和性能信息回传给通道发送端设备，使得可以在通道的任何一端对整个通道的双向状态和性能信息进行监控。正常情况下B3检测出的误码块数由G1的前四个比特传递给发送端，发送端根据阈值上报性能事件“高阶通道远端误码块指示”HP-REI(HigherorderPath-RemoteErrorIndication)。当接收端收到AIS、误码超限、J1和C2字节失配时，G1字节的第5个比特给发送端发送一个性能事件高阶通道远端劣化指示HP-RDI（Higherorderpath-RemoteDefectIndication），发送端可以了解到接收端接收的信号状态，及时发现和定位故障。3.4.2映射高阶通道使用者字节F2、F3高阶通道使用者字节F2、F3用于提供公务通信的通道单元，与净负荷有关。3.4.2映射TU位置指示字节H4TU位置指示字节H4用于指示复帧的类别和净负荷的位置。当2Mbit/s的PDH信号复用进VC-4帧时，通过H4字节可以确定当前的基本帧是复帧中的第几帧。H4字节的取值范围是00H-03H，如果超出此范围，接收端会产生支路单元复帧丢失告警TU-LOM（TU-LossOfMulti-frame）。3.4.2映射自动保护倒换通路字节K3自动保护倒换通路字节K3的前4个比特用于传送APS（AutomaticProtectSwitch）协议，后四个作为空闲字节预留，暂时没有规定值。3.4.2映射网络运营者字节N1网络运营者字节N1用于提供串联监视TCM（TandemConnectionMonitor）功能，与网络运营者字节N2类似。3.4.2映射映射方法映射是SDH技术体制首先要解决的技术问题，即为了适应各种不同的网络应用情况，进而形成统一的速率体系，需要选择合适的映射方法和映射的工作模式。一般来说，可以概括为两种映射方法和两种映射模式。映射方法概括为：3.4.2映射异步映射异步映射对被映射信号的结构没有任何限制(即信号有无帧结构均可)，也不需要与网络同步，仅仅利用码速调整的方法将信号适配进虚容器VC。在映射过程中通过在固定的位置上随机插入比特填充信息，将其适配成与SDH网络同步的虚容器VC基本单元，在解映射过程中，去除这些塞入的比特，恢复出原始信号。异步映射包含一个子集，即比特同步映射。它对支路信号的结构同样没有任何限制，但是在低速支路信号与网络同步的情况下，不需要进行码速调整就可以将其适配成与SDH网络同步的虚容器VC基本单元。3.4.2映射字节同步映射字节同步映射要求被映射信号具有以字节为单位的帧结构，并且信号与网络同步（即帧频一致），不需要码速调整就可以将信息字节装入VC内规定位置，这种同步方式的信号每一个字节在虚容器VC中的位置都是固定的，解映射时可以直接从STM-N中提取指定的字节出来。映射模式概括为：3.4.2映射浮动VC模式在浮动VC模式下，虚容器VC净负荷在支路单元TU内的位置不固定，由支路单元指针TU-PTR指示起点位置。它采用TU-PTR和AU-PTR两层指针解决虚容器VC净负荷与STM-N帧的频差和相差问题，从而不需要滑动缓存器就可以实现同步，并且引入的信号时延最小（约10us）。同时帧内有通道开销字节，可以进行通道性能的端到端监测。3.4.2映射锁定TU模式锁定TU模式的信息净负荷与网络同步并且处于TU帧内的固定位置，不需要TU-PTR定位，可以直接从STM-N信号中装入、取出低速支路信号，但是当高速信号和低速信号之间出现频差和相差时，需要用125us的滑动缓存器进行频率校正和相位对准，容易造成信号延迟和滑动损伤。锁定TU模式没有通道开销字节，不能进行通道性能的端到端监测。SDH技术体制要求同时满足异步复用（例如PDH信号装入STM-N信号）和同步复用（例如STM-1信号适配为STM-N信号），并且方便的完成低速信号和高速信号的装入和分插，所以必须根据网络的不同情况，选取合适的映射方法以及映射模式，当前我国绝大多数厂家的设备采用的是异步映射的浮动工作模式。3.4.3定位定位是将帧偏移信号装入支路单元TU-n或管理单元AU-n的过程，即通过支路单元指针和管理单元指针的调整，使指针值指向低阶VC帧的起点在TU净负荷或者高阶VC帧的起点在AU净负荷中的具体位置，使接收端实现相应VC正确的提取。定位过程关键技术是指针，它的作用可以归纳为：当网络处于同步状态时，指针用于同步信号的相位校准；当网络失去同步状态时，指针用于信号的频率校正和相位校准；当网络处于异步状态时，指针用于频率跟踪校准；容纳网络中的频率抖动和漂移。下面分别介绍管理单元指针和支路单元指针。3.4.3定位管理单元指针管理单元指针称为AU-4指针，用来指示VC-4（高阶VC）在AU-4中准确的起点，即J1的位置，从而解决VC-4和AU-4在频率和相位上的差异。AU-4指针位于STM-1帧的第4行、第1~9列，共9个字节中。3.4.3定位管理单元指针AU-4PTR=H1,Y,Y,H2,11111111,11111111,H3,H3,H3H1、H2的后10个比特用于装载实际的指针值。H3是负调整机会字节，在负调整时，以3个H3为一个调整单位，携带额外的VC-4数据。Y=1001SS11，其中SS是未规定值的比特。为了使指针值明确装进AU-4中的VC4起点(第一个字节J1)的具体位置，我们对STM-1净负荷区域的所有字节进行编号，在第4行H3字节之后三个连续0的字节为正调整机会字节，紧接着以3个字节为单位继续编号，直到782（261*9/3=783），VC-4的起点可以在0~782的任意位置，这个位置就有指针数值(HI和H2字节的后10个比特)标明。3.4.3定位管理单元指针为了更好的理解AU-4指针工作原理，以货车车厢（信息净负荷区）运货物（VC-4）来举例说明，假定货车的停站时间是125us，货物(VC4)逐字节连续装入货车车厢(信息净负荷区)。1)AU-4正指针调整：当VC-4的速率低于AU-4速率时，装载一个VC-4货物包所用的时间多于货车停站时间125us（帧频低，帧周期长），AU-4在时间上无法装完一个VC-4，要把VC-4中剩下的字节在下一辆车运输。由于AU-4未装完VC-4(下一辆车运输的部分)，车厢中空出一部分位置。为防止由于车厢未装满而在运输过程中引起货物散乱，在AU-PTR的H3字节后面以3个字节为单位填充伪随机信息，货物的位置向后移动N个单位(3个字节)，这种调整方式叫做正调整，插入3N个冗余字节的位置叫做正调整位置。3.4.3定位管理单元指针2)AU-4负指针调整：当VC-4速率高于AU-4的速率时，装载一个VC-4货物包所用的时间少于货车停站时间125us（帧频高，帧周期短），由于货车未开走，VC-4的装载一直在进行，直到AU-4这辆货车的车厢(信息净负荷区)装满无法再容纳不断装入的货物，需要将H3字节的位置用来存放货物，此时货物的位置以3个字节为单位都向前移动了一个单位。这种调整方式叫做负调整，H3字节所占的位置叫做负调整位置，H3字节的位置上放的是VC-4的有效信息。负调整位置只有1个(H3字节)，调整位置在AU-PTR区域，正调整位置可以有多个，调整位置在AU-4信息净负荷区域。3.4.3定位管理单元指针正调整和负调整都会使VC-4在AU-4净负荷中的位置发生改变，即VC-4的第1个字节在AU-4净负荷中的位置发生改变，此时AU-PTR的值也会作出相应的正/负调整。正/负调整是按每次一个单位来进行的，指针值也随着正/负调整进行+1(指针正调整)或者-1(指针负调整)的操作。3)AU-4零指针调整：当VC-4与AU-4之间无频率差和相位差时，AU-PTR的值是522（AU-PTR所指的是下一帧VC-4的J1字节的位置）。现场应用中，指针调整不会经常出现（时钟同步），H3字节大部分时间内填充的都是伪随机比特。3.4.3定位支路单元指针支路单元指针包含TU-3指针和TU-12指针两种。TU-3指针由TU-3帧结构中第1~3行，第1列竖条位置的H1、H2、H3三个字节组成，用于提供VC-3在TU-3帧内灵活和动态的定位方法。H1和H2合在一起使用作为指针值，H3字节用于负调整机会，工作原理和AU-4类似。3.4.3定位支路单元指针从紧跟H3之后的字节（正调整机会字节）开始顺序编号0~764（85*9=765）作为指针值。TU-12指针由TU-12复帧的V1、V2、V3、V4字节组成，用于和VC-12在TU-12复帧内灵活和动态的定位方法。V1、V2合在一起使用作为指针值，V3字节用于负调整机会，V4预留，工作原理和AU-4类似。从紧跟V2之后的字节（正调整机会字节）开始顺序编号0~139作为指针值，即VC-12帧的首字节V5所在的偏移编号位置，在没有频率差和相位差时，V5字节的位置值时70。3.4.3定位支路单元指针3.4.4复用复用完成将低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s等）适配为SDH信号以及将低阶SDH信号适配为高阶SDH信号。ITU-T定义了一套完整的映射复用路线：在众多复用路线中，一个国家或者地区的复用路线一般是唯一的。我国的传输技术体制规定以2Mbit/s信号为基础，选用AU-4复用路线：3.4.4复用下面以具体信号为例，介绍映射复用过程。3.4.5映射复用过程2Mbit/sPDH信号形成STM-N信号由2Mbit/sPDH信号复用为STM-N信号当前网络中应用最多的，也是PDH信号复用为SDH信号中最复杂的，本章节放在最重要的位置介绍。2Mbit/s的PDH-->C-122Mbit/s的PDH信号速率范围为2.048Mbit/s±50ppm，即2.0481Mbit/s~2.0479Mbit/s。待封装有效信息净荷的速率为2.048Mbit/s标称值装入C-12标准容器时，每个C-12平均装入256bit，即32字节。待封装有效信息净荷的实际速率有可能偏高或偏低，不为2.048Mbit/s标称值装入C-12标准容器时，每个C-12装入的比特数有可能不是整数（速率除以8000帧），需要将几个连续的C-12组成一个复帧，通过码速调整实现封装。将4个帧频为8000帧/s的C-12基帧组成一个复帧，帧频为2000帧/s，帧结构如下。2Mbit/s的PDH-->C-12C-12复帧可以容纳的有效信息负荷速率范围为：C-12复帧min=(1023+0+0)*2000=2.046Mbit/sC-12复帧max=(1023+1+1)*2000=2.050Mbit/s2Mbit/s的PDH-->C-12由此可以看出，PDH基群信号速率范围2.0481Mbit/s~2.0479Mbit/s是2.046Mbit/s~2.050Mbit/s的子集，可以封装到C-12复帧中。C-12-->VC-12为了在SDH网络传输过程中能实时监测任意一个2Mbit/s通道信号的性能，将C-12加入低阶通道开销LP-POH，封装为虚容器VC-12。一个复帧有一组低阶通道开销（V5、J2、N2、K4），分别占据4个基本帧左上角的位置，监控4帧C-12的传输状态。VC-12-->TU-12在VC-12复帧下方的4个缺口加上4个字节的TU-PTR（V1-V4字节），封装为9行*4列的支路单元TU-12。TU-PT