第12章 SDH原理-简化版.ppt

1、第十二章 SDH网络,12.1 SDH的产生和基本概念12.2 SDH的速率与帧结构12.3 映射原理与同步复用12.4 SDH开销12.5 SDH网元,本章内容、重点和难点,本章内容 SDH的产生、基本概念、速率和帧结构。 SDH的映射原理、同步复用和开销。 本章重点 SDH的基本概念、速率和帧结构。 SDH的映射原理、同步复用和开销。 本章难点 SDH的映射原理、同步复用和开销。,学习本章目的和要求, 掌握SDH的基本概念、速率和帧结构。 掌握SDH的映射原理、同步复用和开销。 掌握SDH网元的功能。,12.1 光传输系统的演进,时间,（传输距离40km),（传输距离数千公里）,光传输系统

2、的演化历程,时间,ADM分插复用器XC交叉连接设备,DWDM 开始建设,SDH逐步成为 传输主力设备,容量增加/业务多样化,DWDM规模建 设，全光网试验,SDH标准完善，PDH仍为主力,PDH产品开始 规模使用,实用化 产品出现,高锟提出 光传输理论,1966,80年代,94年,99年,90年代初,98年,1976,Metro城域网兴起、OADM、OXC、ION将会逐渐使用,2002年以后,PDH：准同步数字传输系统； SDH：同步数字传输系统； DWDM：密集波分复用系统； OADM：光分插复用系统； OXC：光交叉连接系统； ION：智能光网络,光传送网络的发展,英籍华人科学家2009年

3、诺贝尔物理学奖、香港中文大学前校长,12.2 SDH的产生和基本概念,1PDH存在的主要问题 （1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难。北美和日本采用以1.544Mbit/s为基群速率的PCM24路系列，但略有不同，中国采用以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。如表6-1所示。 （2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。 （3）准同步复用方式，上下电路不便。 （4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。 （5）网络结构缺乏灵活性 （6）面向话音业务,表12-1准同步数字体系PDH,2SDH的产生 1984年美国贝尔提出一种新的传输体制光同步传送网（SYNT

4、RAN）。 1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名为同步光网络（SONET）。 1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起了ITU-T的关注。 1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。表6-2是SONET和SDH的速率对照。 1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。,表12-2 SDH和SONET网络节点接口的标准速率,3SDH的概念 所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交

5、叉连接的标准化数字信号的结构等级。 SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。 它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。,4网络节点接口 网络节点接口（NNI）是表示网络节点之间的接口，在实际中也可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。 它在网络中的位置如图12-1所示。 SDH的NNI处有标准化接口速率、信号帧结构和信号码型，即SDH在NNI实现了标准化。,图12-1 NNI在网络中的应用,SDH的工作方式,电接口 STM-1是SDH

6、的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率为155.520Mb/s 。 STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，64，256)。 光接口 仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的标准扰码。,接口方面,SDH的特点,复用方式同步复用和灵活的映射结构 低阶SDH高阶SDH。,例如：STM-1STM-4。采用字节间插复用方式， 4xSTM-1STM-4。,SDH的特点,PDHSDH通过指针定位预见低速信号在帧中位置，使收端可直接下低速信号。,SDH的特点,12.3 SDH的速率与帧结构,1SDH的速率 SDH采用一套标准化的信

7、息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64，），相应各STM-N等级的速率为 STM-1155.520Mbit/s STM-4622.080Mbit/s STM-162 488.320Mbit/s STM-649 953.280Mbit/s,2SDH的帧结构 SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9行和270N 列字节组成（N=1，4，16，64， ），如图12-2所示。 帧周期为125s。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。 对于STM-1而言，其信息结构为9行270列的块状帧结构，传输速率：fb=927088 000=155.520Mbit/s。 从

8、结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。,图12-2 STM-N帧结构,先行后列,以字节为单位的块状帧 帧频8000帧/s，帧周期125us,（1）段开销（SOH）区域 段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，主要用于网络的OAM功能。 段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。 （2）信息净负荷（Payload）区域 信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特，也存放了少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（POH）字节。 （3）管理单元指针区域 管理单元指针（AU-PTR）是

9、一种指示符，其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端能正确分离净负荷。,再生段、复用段和通道,两个终端复用器（TM）之间形成一个通道（Path） 一个通道由一个或多个复用段（MS）构成，两个复用器（TM或分插复用器ADM）之间属于一个复用段 一个复用段由一个或多个再生段（RS）构成，再生段终止或开始于再生中继器（REG）,3SDH的特点 （1）新型的复用映射方式：同步复用方式和灵活的映射结构。 （2）接口标准统一：全世界统一的NNI，体现了横向兼容性。 （3）网络管理能力强：帧结构中丰富的开销比特。 （4）组网与自愈能力强：采用先进的ADM、DXC等组网

10、。 （5）兼容性好：具有完全的前向兼容性和后向兼容性。 （6）先进的指针调整技术：可实现准同步环境下的良好工作。 （7）独立的虚容器设计：具有很好的信息透明性。 （8）系列标准规范： 便于国内、国际互连互通。 注：SDH最为核心的三个特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准。,STM-N帧中放置各种业务信息的地方。 2M/34M/140M等PDH信号、ATM信号、IP信息包等打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信号承载，在SDH网上传输。若将STM-N信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货车的车厢。 在将低速信号打包装箱时，在每一个信息包中加入通道开销POH，以完成对每

11、一个“货物包”在“运输”中的监视。,信息净负荷(9行261列),帧结构,段开销完成对STM-N整体信号流进行监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。 再生段开销(RSOH)完成对STM-N整体信息结构进行监控 复用段开销(MSOH)完成对STM-N中的复用段层信息结构进行监控 RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制 二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH）,段开销,定位低速信号在STM-N帧中(净负荷)的位置，使低速信号在高速信号中的位置可预知。 发端在将信号包装入STM-N净负荷时，加入AU-PTR，指示信号包在净负荷中的位置，即将装入“车厢”的

12、“货物包”，赋予一个位置坐标值。 收端根据AU指针值，从STM-N帧净负荷中直接拆分出所需的低速支路信号；即依据“货物包”位置坐标，从“车厢”中直接所需要的那一个“货包”。 由于“车厢”中的“货物包”是以一定的规律摆放的字节间插复用方式；所以对货物包的定位仅需定位“车厢”中第一个“货物包”即可。,管理单元指针AU-PTR,帧结构,若复用的低速信号速率较低，即打包后信息包太小，例：2M、34M。 需进行二级指针定位。先将小信息包打包成中信息包，通过支路单元指针TU-PTR定位其在中信息包中的位置。然后将若干中信息包打包成大信息包，通过AU-PTR指示相应中信息包的位置。,帧结构,帧结构,12.4

13、 映射原理与同步复用,同步复用和映射方法是SDH最有特色的内容之一。 它使数字复用由PDH僵硬的大量硬件配置转变为灵活的软件配置。 它可将PDH两大体系的绝大多数速率信号都复用进STM-N帧结构中。,低阶SDH高阶SDH：同步字节间插复用方式 PDH信号STM-N：同步复用和灵活的映射 140MSTM-N 34MSTM-N 2MSTM-N 复用是依复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图有多种，但通常一个国家或地区仅使用一种。,复用步骤(复用方式、复用结构),复用步骤,12.4.1 基本复用映射结构,1SDH的通用复用映射结构 SDH的通用复用映射结构，如图12-3所示。将各种信号装入SDH帧

14、结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤。,图12-3 SDH的通用复用映射结构,2我国的SDH复用映射结构 我国采用的复用映射结构使得每种速率的信号只有惟一的复用路线到达STM-N ，接口种类由5种简化为3种，主要包括C-12，C-3和C-4三种进入方式。,图12-4 我国的SDH复用映射结构,基本复用映射单元示意图,3复用映射单元 （1）容器（C） 容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，其基本功能是完成PDH信号与VC之间的适配（即码速调整）。 ITU-T规定了5种标准容器，C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，每一种容器分别对应于一种标称的输入速率，即1.544

15、Mbit/s、2.048 Mbit/s、6.312 Mbit/s、34.368 Mbit/s和139.264 Mbit/s。可参见图12-3所示。 我国的SDH复用映射结构仅涉及C-12、C-3及C-4。,（2）虚容器（VC） 虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成，即 VCn=Cn+VCn POH VC可分成低阶VC和高阶VC两类。 TU前的VC为低阶VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我国有VC-12和VC-3）； AU前的VC为高阶VC，有VC-4和VC-3（我国有VC-4）。 用于维护和管理这些VC的开销称为通道开

16、销（POH）。 管理低阶VC的通道开销称为低阶通道开销（LPOH）。 管理高阶VC的通道开销称为高阶通道开销（HPOH）。,（3）支路单元（TU） 支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构，是传送低阶VC的实体，可表示为TU-n（n=11，12，2，3）。 TU-n由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-n PTR）组成，即 TU-n=低阶VC-n+TU-n PTR （4）支路单元组（TUG） 支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。有TUG-3和TUG-2两种支路单元组。 1TUC-2=3TU-12 1TUG-3=7TUG-2=2

17、1TU-12 1VC-4=3TUG-3=63TU-12,（5）管理单元（AU） 管理单元是一种提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构，是传送高阶VC的实体，可表示为AU-n（n=3，4）。它是由一个高阶VC-n和一个相应的管理单元指针（AU-n PTR）组成， AU-n=高阶VC-n+AU-n PTR （6）管理单元组（AUG） 管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组成。例如：1AUG=1AU-4 （7）同步传送模块（STM-N） N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上SOH就构成了STM-N信号（N=4，16，64，），即NAUG+SOH=ST

18、M-N,分类 AU-PTR定位VC-4在AU-4中的位置 TU-PTR定位VC-12在TU-12中的位置 与定帧字节一起完成从高速信号STM-N中直接下低速信号,指针,4应用示例 例如，一个2.048Mbit/s和一个139.264Mbit/s信号的映射复用过程如下：,C-4容器4；与140M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。 VC-4虚容器4；与C-4相对应的标准信息结构，完成对装载的140M信号进行实时的性能监控。,140M复用步骤,AU-4管理单元4，与VC-4相对应的信息结构 复用路线140MC-4VC-4AU-4STM-1，所以STM-1仅能复用进一路140M信号,140M复用

19、步骤,C-3容器3；与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。 VC-3虚容器3；与C-3相对应的标准信息结构，完成对装载的34M信号进行实时的性能监控。,34M复用步骤,TU-3支路单元3；与VC-3相对应的标准信息结构，完成一级指针定位。 TUG-3支路单元组3；与TU-3相对应的标准信息结构。 复用路线34MC-3VC-3TU-3TUG-3；3TUG-3VC-4STM-1；所以STM-1仅能复用进3路34M。,34M复用步骤,C-12容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成2M信号速率适配，4个基帧组成一复帧。 VC-12虚容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成对某路2M信号

20、实时监控。 TU-12支路单元12；与VC-12相对应的标准信息结构，完成对VC-12的一级指针定位。,2M复用步骤,TUG-2支路单元组2；TUG-3支路单元组3。 2MC-12VC-12TU-12；3TU-12TUG-2；7TUG-2TUG-3；3TUG-3VC-4STM-1。 STM-1可装入373=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。,2M复用步骤,4个C-12基帧组成一个复帧。 基帧、复帧装入的是同一路2M信号。 基帧装入2M信号的125us时间段的信息；复帧装入2M信号500us时间段的信息,复帧的概念,2M复用步骤,12.5 SDH网元,SDH传输网由各种网元构成，网元

21、的基本类型有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等。TM、ADM和SDXC的主要功能框图如图12-30所示。,图12-30 SDH网元功能示意图,12.5 SDH网元,1终端复用器（TM） TM的作用是将准同步电信号（2 Mbit/s、34 Mbit/s或140Mbit/s）复接成STM-N信号，并完成电/光转换；也可将准同步支路信号和同步支路信号（电的或光的）或将若干个同步支路信号（电的或光的）复接成STM-N信号，并完成电/光转换。在收端则完成相反的功能。,终端复用器TM 双端口器件，用于端点站。群路端口默认为w 交叉复用功能 作用TU(左边或下边)L

22、U（右边）,插/分复用器ADM 三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e 交叉复用功能(有两个线路（也称群路）口，和一个支路口，支路信号可以是各种准同步信号，也可以是同步信号) ADM作用是从主流信号中分出一些信号并接入另外一些信号。 作用LU(w左边)TU（中间）LU(e右边)、LU(w)LU(e) 最常用网元，可等效其他网元,插/分复用器ADM,12.5 SDH网元,3数字交叉连接设备（DXC） （1）基本概念 DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系（G.702）或同步数字体系（G.707）信号的端口，可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接和再连接的设备。 适用于S

23、DH的DXC称为SDXC，SDXC能进一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接。这些端口信号可以是SDH速率，也可以是PDH速率。,12.5 SDH网元,图12-32 DXC简化结构,（2）基本结构 DXC由复用/解复用器和交叉连接矩阵组成。DXC的简化结构，如图12-32所示。 DXC的核心部分是交叉连接矩阵，参与交叉连接的速率一般等于或低于接入速率。而交叉连接速率与接入速率之间的转换需要由复用和解复用功能来完成。,数字交叉连接设备DXC 多端口器件，用于重要节点站，提供强大的交叉能力。 以m/n表征其特点,数字交叉连接设备DXC,12.5 SDH网元,（3）基本功能 分离本地交换业务和非本地交换业务； 为非本地交换业务（如专用电路）迅速提供可用路由； 为临时性重要事件（如政治事件、重要会议和运动会）迅速提供电路； 网络出现故障时，迅速提供网络的重新配置； 按业务流量的季节性变化使网络最佳化； 网络运营者可以自由地在网中使用不同的数字体系（PDH或SDH）。,12.5 SDH网元,4再生中