SDH传输系统基本原理.ppt

SDH传输系统基本原理,S D H 基 本 原 理,概 述,VC、通道、段,复 接 结 构,幀 结 构,指 针,开 销,时钟定时,比 特 率,环,什么是 SDH？,S,Synchronous 同 步,D,Digital 数 字,H,Hierarchy 系 列,信息,编码,时分复用,再生中继传输,时分分离,解码,信息,A点,B点,声音,图像,数据,PCM编码,高效编码,幀内编码,填塞复用 PDH,同步复用 SDH,平衡对数字传输,同轴数字传输,光缆传输,微波传输,填塞分离,同步分离,PCM解码,高效解码,幀内解码,声音,图像,数据,数字传输系统的基本结构（PDH、SDH）,PCM（脉码调制）的三个基本步骤:抽样、量化、编码,注：1、复用-multiplex 时分复用-TDM 2、再生中继-regenerate-REG-(或),按时间复用？,CH1,CH2,CH3,CH4,发信,收信,传输线路,CH1,CH2,CH3,CH4,旋转开关S1,旋转开关S2,存储器),如果时钟不同步呢？,注：(,P,Plesio 是希腊语词根，是近似的意思,Plesiochronous,准同步,D,Digital,数字,H,Hierarchy 系 列,数字交换机,PDH系统简介(二),二次群2/8M MUX,三次群8/34M MUX,2 M,8 M,四次群 34/140M MUX,34 M,140M,五次群复接,.,2M,DDF(电路调度及测试),DDF,DDF,DDF,1,2,30,.,VDF,我国PDH系统的基本构成,PCM基群,光线路终端,PDH系统简介(三),没取得同步,输入信号,输入信号,PDH正码速调整（填塞同步方式）,填塞脉冲Stuffing bit,PDH系统简介（四）,PDH技术的局限性,1、世界上有三种PDH系列，国际互通困难。,4,PDH技术的局限性（续）,2、PDH 网络接口的电接口是标准的，光接口没有标准化。,3、在PDH的传输节点，各低阶信道的插入和分出（ADD/DROP上下话路）要用背靠背的复用设备逐级进行正码速调整,复接、分接，相当复杂。,4、PDH帧结构中开销比特较少，不能提供足够的运行、管理和维护（OAM）能力,网络发展到一定阶段，需要对网络进行有效管理，否 则反而会成为一个问题。,数字传输技术的发展（模拟 PDH数字）,数字通信的发展过程,数字传输技术的发展（PDH SDH）,PDH体系的标准化工作“先有设备，后出标准”,SDH体系的标准化工作“先有标准，后出设备”,用总结经验的方式来制定标准，形成的标准自然技术上比较完善，但其是一个折中的产物，自然带有许多不完全合理的东西,以哲学家式的想象力，从全网的角度出发制定标准，用来指导设备的研制和网络建设,对比SDH与PDH的发展过程，可以发现：,什么是SDH？新的数字体系 155.52Mb/s,622.08Mb/s,2488.32Mb/s 已有的PDH信号和未来发展的新业务如ATM信号等都可在SDH 系统中传输。（具有很好的前向和后向兼容性）基本功能与PDH相同 将低速数字信号复接成高速数字信号进行大容量信息的有效传输。,SDH概述（一）,1,SDH与PDH的三大主要区别 同步的网络 所有网元都工作在同一时钟作用下 丰富开销比特 用于传输大量网络管理信息 统一的接口和复用标准 同时适用于欧洲、北美和日本的数字体系 统一的光接口,SDH概述（二）,2,SDH概述（三）,2,SDH的优点（一）.同步网络.,复用过程简单 易于从复接的高速信号中提取支路信号,SDH概述（四）,3,SDH的优点（二）.开销比特.,实现高级网络管理,故障管理(Fault management)配置管理(Configuration management)性能管理(Performance management)安全管理(Security management)计费管理(Accounting management),SDH概述（五）,3,SDH的优点（三）.统一的接口.,多厂家产品环境,易于国际互连,SDH概述（六）,3,总之,SDH是适应21世纪电信网的基础结构,能为我们提供宽带和智能化服务。,SDH比特率,欧洲2.048Mb/s8.448Mb/s34.368Mb/s139.264Mb/s,北美1.544Mb/s6.312Mb/s44.376Mb/s,日本1.544Mb/s6.312Mb/s32.064Mb/s97.728Mb/s,PDHG.702,SDHG.707,注:1、划线速率为SDH可以处理的PDH速率等级 2、SDH建议已明确将51.84Mb/s作为中小容量卫星与无线SDH系统 的数字段接口速率,但不作为SDH的级别或NNI速率,为STM-0,但 并不代表SDH的一个基本速率等级.,STM-1 155.520Mb/s,STM-4 622.080Mb/s,STM-16 2488.320Mb/s,STM-64 9953.280Mb/s,整数倍,4,34 Mbit/s(45M bit/s),140Mbit/s,STM-1,STM-4,2 Mbit/s(1.5 Mbit/s),STM-16,STM-64,NEC 的主要SDH产品系列,600V Only,SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）,虚容器（三）,那么，虚容器里除了原始信息以外还有什么呢？,5,SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）,通道和段（一）,5,低阶组装器VC-12,高阶组装器VC-4,STM-N复用,低阶组装器VC-12,高阶组装器VC-4,STM-N复用,REG,REG,MUX功能块,LT功能块,MUX功能块,LT功能块,注：LT-线路终端，即产生线路信号的功能，可将其对应于SDH光盘。,低阶通道,高阶通道,复用段,再生段,再生段,再生段,LPOH,HPOH,MSOH,RSOH,SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）,通道和段（二）,5,NE,NE,NE,NE,path#1,path#2,section#1,section#2,section#3,NE#1,NE#2,NE#3,NE#4,PDH端口,PDH端口,Section/TS,Section/TS,Path,Section/TS:段和时隙,regenerator section（再生段）-两个NE之间的物理连接multiplex section(复用段）-相邻LT间对业务的逻辑功能path（通道）-两个PDH接口之间(端到端)的逻辑连接,由此可见：,SDH的几个新概念（虚容器、通道、段）,通道和段（三）,5,SDH的复接结构,7,STM-N,AUG,TUG-3,TUG-2,C-4,C-3,C-2,C-12,C-11,N,1,7,3,7,1,3,1,3,4,139264kb/s,44736kb/s34368kb/s,6312kb/s,2048kb/s,1544kb/s,TU-3,TU-3,TU-12,TU-3,AU-4,AU-3,VC-3,VC-2,VC-12,VC-11,VC-4,VC-3,指针调整下的同步复接,我国的SDH基本复用结构（指针调整下的同步复接）,STM-N,AUG,TUG-3,TUG-2,C-4,C-3,C-12,N,1,7,3,1,3,139264kb/s,44736kb/s34368kb/s,2048kb/s,TU-3,TU-12,AU-4,VC-3,VC-12,VC-4,指针处理,映射,定位、校准,复用,AUG,STM-1,STM-1的帧结构,线路码流,.,.,(1),(2),270 bytes,.,(9),行、列块状帧结构,RSOH,AU PTR,MSOH,1,3,5,9,261,125us,8,净负荷（Payload),VC-4,POH,261,9,TU Pointer,1,2,63,POH,POH,POH,STM-N的帧结构,9,3,1,5,RSOH,AU PTR,MSOH,9N,261N,125us,VC-12（2M）to STM-1,23,指针的基本功能,9,SDH指针可分为两大类：AU PTR 和 TU PTR AU-4 PTR：为VC-4 定位 TU-12 PTR：为VC-12定位,指针的字节安排,AU-4指针的字节安排（一）,10,N N N N S S I D,H1,I D I D I D I D,H2,Y,Y,1*,1*,净负荷区,H3,H3,H3,H4,H4,H4,塞入码,信息,注：1、Y=1001SS11（S未规定比特）2、1*=全1,AU-4指针的字节安排（二）,H1YY H21*1*H3H3H3,STM-1帧起始点,123456789,STM-1 帧起始点,1234567,H1YY H21*1*H3H3H3,0,1,87,782,86,0,87,1,522,523,782,.,.,.,.,指针的作用,指针的作用非常重要，是SDH最具有特色的技术。其基本功能是指示VC的首位置，同时指针在协调SDH网的同步性能 方面起着非常重要的作用，具体体现在：1、校准相位差（指针更新)2、校准频率差（指针正调整或负调整）,指针的作用,既然SDH网是一个同步网，怎么还会出现频率和相位差呢？,作为SDH网络，并非一个绝对同步的网络,仅要求信号时钟精度在+4.610-同步容限内工作;而且,当SDH网穿越不同的网络运营者、不同的国家时,这些相对独立的时钟间频率可能会有些细小偏差;当节点失效,时钟进入保持或自由振荡模式时,其频率将偏离网络;同时不同的生成时间及传输距离也会产生相位偏差,因此,SDH网络出现相位和频率偏差是不可避免的。SDH将指针作为调整码速的工具来使用，它确保在这种精度时钟限度内的SDH网络对于所有实际支路都可以完全地同步。,指针的作用,指针更新（Pointer Renewal),11,指针的作用,12,指针的正调整,H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3,.,.,.,.,.,.,.,.,H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3,.,.,.,.,.,.,.,.,H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3,.,.,.,.,.,.,.,.,VC-4,VC-4,VC-4,I比特反转,正调整机会,指针的作用,13,指针的负调整,H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3,.,.,.,.,.,.,.,.,H1 Y Y H2 1*1*,.,.,.,.,.,.,.,.,H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3,.,.,.,.,.,.,.,.,VC-4,VC-4,VC-4,D比特反转,负调整机会,总之，指针的正调整是指当高阶通道信号超前于系统的复用 器部分，即VC-4相对于AU-4速率更高，此时信息超出了净负荷的 容量,虽不能控制信息源的速率,但可通过增加H3字节来增加净负 荷的容量,VC的定位必须周期性的前移，此时三个负调整机会字节 不装填塞码而用来装该帧VC-4信号；这就好比要运的货物的速度 比集装箱快，解决的办法只能是每箱多装一些。相应地这帧之后 的VC-4的起点就向前三个字节，其编号将减1，即指针值减1，此 过程用指针字节中5个D比特反转来标识，在接受端用“多数表决”的准则来识别5个D比特是否取反，从而判别负调整机会字节的内 容是信息而非填充，下一帧指针减1。,指针的作用,对于上述正或负调整，将根据VC-4相对于AU-4的速率差一次又一次地周期性进行，直到两者速率相当。但相邻的两次调整必须至少间隔三帧。总之，指针的作用是提供在AU帧内对VC灵活和动态定位的方法，以便VC 在AU帧内浮动，适应VC与AU或TU之间相位的差异和速率之间的差异。综上所述，指针是与SDH同步性能密切相关的，通过指针的活动可以衡量SDH网的同步状况。,开销（段开销）,14,净负荷,9,9,261,STM-1,A1,A1,A1,A2,A2,A2,J0,B1,E1,F1,D1,D2,D3,B2,B2,B2,K1,K2,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,S1,M1,E2,注：1、为国内使用保留字节，为与传输媒质有关的特性征字节 2、未标注字节为将来国际标准确定,Z1,Z1,Z2,Z2,开销（段开销）,A1,A2,帧定位,B1,BIP-8,C1(J0),STM 识别符,再生段跟踪,E1,公务,F1,用户信道,D1-D3,DCC,B2,BIP-NX24,K1,K2,APS,MS-AIS,MS-RDI(FERF),D4-D12,DCC,S1,同步状态,M1,段REI(FEBE),E2,公务,Z1,Z2,空闲备用,14-16,RS,MS,开销（段开销）,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A2,A2,A2,A2,A2,A2,A2,A2,A2,A2,A2,A2,J0,Z0,Z0,Z0,B1,E1,F1,D1,D2,D3,B2,B2,B2,B2,B2,B2,B2,B2,B2,B2,B2,B2,K1,K2,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,S1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,E2,STM-4 SOH,9,36,开销（段开销）,A1,A1,A1,A1,A1,A1,A2,A2,A2,A2,A2,A2,J0,Z0,B1,E1,F1,D1,D2,D3,B2,B2,B2,B2,B2,B2,K1,K2,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,S1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z1,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,Z2,E2,STM-16 SOH,9行,144列,开销（高阶通道开销）,J1,B3,C2,G1,F2,H4,Z3,K3,N1,1,260,VC-4,HPOH,J1,高阶通道跟踪,B3,通道BIP-8,C2,G1,F2，Z3,H4,K3,N1(Z5),信号标识,通道状态(REI,RDI),用户信道,复帧位置指示,APS,网络操作者字节，用于串接监视,17,开销（低阶通道开销）,18,VC-12,500S,35,125S,LPOH,V5,J2,N2(Z6),K4,1-2,BIP-2,3,REI,4,RFI,5-7,信号标识,8，RDI,低阶通道跟踪,网络操作者字节，用于串接监视,APS,V5,K4,N2,J2,在线维护信号,19,LOVC,HOVC,LT,REG,LT,HOVC,LOVC,再生段,再生段,复用段,高阶通道层,低阶通道层,generation,detection,环 几种常见的网络拓朴结构,2 6,点对点,TE,多点（线型）,TE,TE,ADM,ADM,TE,环形,具有高度的自愈性、可靠性,REG,ADM,ADM,ADM,ADM,环环的分类,自愈环 SHR,USHR,BSHR,单向自愈环,双向自愈环,通道保护环,PPS,线路保护环,LPS,通道保护环,PPS,线路保护环,2F BSHR/LPS,4F BSHR/LPS,2F BSHR/PPS,2F USHR/PPS,2F USHR/LPS,LPS,容量,小,小,小,中等,大,控制,简单,复杂,复杂,复杂,复杂,倒换时间,快,慢,慢,慢,慢,成本,低,低,中等,中等,高,NEC途径,STM-1，4,STM-4，16,STM-4，16,2 6,增加不多,环 两纤单向通道倒换环,A,B,C,D,E,F,入 分 配，出 倒 换,2 7,环 4纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,光缆故障，发生环回倒换（Loopback switch),2 9,环 4纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,工作光纤故障，发生区段倒换(Span switch),2 9,环 2纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,2 8,工作信道,空闲保护信道,环 2纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,2 8,光缆故障，发生环回倒换（Loopback switch),同步与定时,PRC,网同步基本方法：主从同步和互同步，我国采用等级主从同步，（全网设置一个基准，其他时钟都与基准时钟锁相。网络中每个时钟都赋予一定等级，定时信息从一个时钟传送到下一个时钟。且只允许向较低等级或同一等级时钟传送同步信息）,第一级 基准时钟，铯原子钟，是数字网中最高质量的时钟,第二级 转接局从时钟，有保持 功能的高稳时钟，采用受控 铷钟或高稳晶体时钟,第三级 端局从时钟，有 保持功能的端局从时钟,3 2,同步与定时,3 3,网元的时钟源,（1）外同步定时,（2）STM-N 线路信号中提取,（3）2M PDH支路提取,（4）内部定时,保持模式（holdover),自由振荡模式(free-run),3 4,External in,(from BITS),1,2,External out,(to BITS),1,2,Line1,line2,Tributary 1,2,STM-N,STM-N,STM-N,line3,holdover,free run,同步与定时,3 5,同步与定时,3 6,时钟源倒换规则,1、首先选择质量级别即Q值高的时钟。,2、对于质量级别相同的时钟，选择优先级别高的时钟。,3、失效线路自动认为Q值为6，而不考虑S1取值。,4、回送方向S1值自动设为6，避免时钟形成环路。,同步与定时,3 7,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,同步与定时,同步与定时,3 7,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,同步与定时,同步与定时,3 9,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,同步与定时,同步与定时,3 9,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,Q=6,P=1,同步与定时,同步与定时,3 9,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,Q=6,P=1,同步与定时,同步与定时,3 9,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,Q=6,P=1,Q=2,P=2,Q=3,P=1,同步与定时,同步与定时,4 0,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,Q=6,P=1,Q=2,P=2,Q=2,P=2,Q=6,P=15,同步与定时,同步与定时,4 0,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,同步与定时,同步与定时,4 0,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,同步与定时,同步与定时,4 0,时钟倒换实例,EXT 1 Q=2 P=1,EXT 2 Q=2 P=2,（G.811）,（G.812）,EXT 1 Q=3 P=3,EXT 2 Q=3 P=4,A,B,C,D,