SDH基本原理介绍一.ppt

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1、SDH基本原理介绍（一）,目 录,SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤,概念介绍,PDH 准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy）SDH 同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy）同步 数字通信网中，数字信号流在数字交换设备之间传输时，速率必须完全保持一致准同步 数字通信网中，每个节点上都分别设置高精度时钟，这些时钟之间允许有一定范围的频偏,数字通信网的发展过程,1948年，晶体管发明,1965年，日本PCM-24,1962年，美国PCM-24,1968年，欧洲PCM-30,形成三

2、大PDH体系,PCM方式电子管构成的系统非常复杂、庞大，无法实用,各国电信网先后开始了从模拟向数字的过渡。短距离小容量向长距离大容量发展,传输和交换数字化的成熟,数字通信网的发展过程,1984年，贝尔通信研究所，全同步网构想（SYSTRAN）,PDH的局限性,1、只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，而不存在世界性标准。分为欧洲、日本和北美三种不同的速率标准：,PDH的局限性,2、上/下支路困难，无法从高速信号中识别和直接提取低速支路信号。1）、将低速数据信号复合成高速数据流称为群。2）、64Kb/s速率的复接数字信号为PCM零次群;一次群速率为2.048Mbps，帧长125us；二次群速率为

3、8.448Mbps，帧长100.379us；三次群速率为34.368Mbps，帧长44.693us 四次群速率为139.264Mbps，帧长21.025us；PDH各速率等级帧长不同，复接时高次群的一帧中容不下低次群的一帧信号，因而使得低次群的起始点在高次群帧中没有固定的位置，也无规律可循。,（接上）这种情况导致上/下支路必须采用背靠背设备，逐级分接出要下的支路，将不下的支路再逐级复接上去，造成设备的极大浪费，如下图：,从140Mbit/s信号分/插出2Mbit/s信号示意图,PDH的局限性,3、没有世界性的标准光接口规范，限制了联网应用的互通性 不同厂家的设备，甚至同一厂家不同型号的设备光接

4、口各不相同，不能互连，横向不兼容4、网络运行、管理和维护（OAM）功能不足 开销比特很少，不利于传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位5、没有统一的网管接口 各厂家的网管系统不同，无法进行统一网管,PDH的局限性,SDH的产生,SDH的产生有其必然性1）信息社会要求：通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综 合化、智能化、个人化发展。2）作为通信网的承载体传输网要求：宽带化信息高速公路 规范化世界性统一的标准接口,SDH的产生,在原有的技术体制中队PDH网进行修补已经得不偿失。只有从根本的改革才是出路，于是就出现了光传输网。美国贝尔公司首先提出了同步光网

5、络（SONET），美国国家标准协会（ANSI）于20世纪80年代制定了有关SONET的国家标准。当时ITU（国际电信联盟）采纳了SONET的概念，进行了一些修改和扩充，重命名为同步数字体系（SDH），并制定了一系列国际标准。,1、SDH是世界性的统一标准。由ITU-T制定，不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输。统一的接口规程特性，包括速率等级、信号结构、复用和映射等2、能从高速SDH信号中直接插/分出低速支路信号。同步复用方式和灵活映射，使低速支路信号在STM-N帧中的位置可预见 3、强大的（OAM）功能，使网络的监控功能大大加强。PDH开销为TS0/16中的部分bit，而SDH中OAM开销

6、占到整个帧的1/204、SDH有很强的兼容性，当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。SDH引入了“虚容器”和“传送模块”的概念。,SDH的特点,目 录,SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤,SDH速率等级,核心层,汇聚层,接入层,10G,10G,2.5G,2.5G,622/155M,某局总机房,银行,公安,配线层,银行,STM1,STM1,STM1,STM1,业务承载,GE,SDH信号STMN的帧结构,SDH的帧结构,C4容器的作用-码速调整通道开销POH的作用-对通道的性能检测、管理和控制,净负荷,虚线区域为净负荷（

7、9261）,段开销的作用再生段开销(RSOH)对STM-N整体信号进行监控复用段开销(MSOH)对STM-N中的某一个STM-1信号（除去再生段部分）进行监控二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH）,段开销,虚线区域为段开销,管理单元指针,POH,RSOH,MSOH,C4,AU-PTR,虚线区域为管理单元指针（19）,管理单元指针的作用定位低速信号在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,目 录,SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节S

8、DH指针SDH映射与复用步骤,RSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。,开销,段开销,9列,定帧字节：A1、A2寻找连续信号流的帧头A1=f6H、A2=28H,段开销-A1、A2,段开销-J0,再生段踪迹字节：J0发端持续的发一个代表接入点的标识符，从而使收端能确认是否与预定的发送端处于持续的连接状态。J0字节设置要求：收发相匹配。即设备实际收的=设备应收的值收端检测到J0失配，会产生RS-TIM告警。,数字通信通路(DCC)字节：D1D12网元网管之间、网元和网元之间OAM信息通路D1-D3用于再生段(DCCR)，带宽364kb/sD4-D12用于复用段(DCCM)，带

9、宽964kb/s,段开销-D1D12,公务联络字节：E1、E2光纤连通业务未通或业务已通时各站间的公务联络分别提供1个64kb/s数字电话通路E1用于再生段公务联络E2用于复用段公务联络使用者通路字节：F1提供速率为64kbit/s数据/语音通路，保留给使用者（通常指网络提供者）用于特定维护目的的临时公务联络。,段开销-E1、E2、F1,段开销-B1,再生段误码监测B1字节对再生段信号流进行监控方式为BIP-8偶校验BIP-8偶校验工作机理：以8bit为单位(一个字节为单位)校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶,B1字节工作机理发端对上一个已扰码帧(1#STM-N)进行BIP8偶校

10、验，所得值放于本帧(2#STM-N)的B1字节处收端对所收当前未解扰帧(1#STM-N)进行BIP8偶校验，所得值B1与所收下一帧解扰后(2#STM-N)的B1字节相异或异或的值为零则表示传输无误码块，有多少个1则表示出现多少个误码块若收端检测到B1误码块，在收端RS-BBE性能事件中反映出来,例：某信号一帧有4个字节，对其进行BIP8偶校验如图：,段开销-B1,段开销-B1,复用段误码监测B2字节对复用段信号流进行监控方式为BIP24偶校验BIP24偶校验工作机理：以24bit为单位（3个字节为单位，STM-1帧有3个 B2字节）校验相应bit列（bit块）,段开销-B2,B2字节工作机理发

11、端对上一个未扰码帧除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得值放于本帧的3个B2字节处收端对所收当前已解扰帧且除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得值B2与所收下一帧解扰后的B2字节相异或异或的值为零则表示传输可能无误码块异或的值不为零则，1的数目表示出现多少个误码块若收端检测到B2误码块，在收端MS-BBE性能事件中反映出来,例：某信号一帧有9个字节，对其进行BIP24偶校验如图：,段开销-B2,复用段远端误块指示字节M1对告信息，由信宿回传到信源告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数在发端MS-REI（复用段远端误块指示）告警事件中反映出来,段开销-M1,自动保护倒换

12、(APS)通路字节K1、K2(b1-b5)传送自动保护倒换信令，使网络具备自愈功能用于复用段保护倒换情况复用段远端失效指示(MS-RDI)字节K2(b6-b8)111，表示收到复用段全1信号，本端产生MS-AIS告警110，表示收到对告信息MS-RDI，表示对端收信号失效(R-LOS、MS-AIS、RLOF等),段开销-K1、K2,段开销-K2,同步状态字节S1（b5-b8）用于表示各时钟源的时钟质量，并可用于时钟源保护倒换值越小，表示时钟源质量越高,段开销-S1,回顾,9列,区别宏观和微观包容和被包容,分类低阶通道开销VC12高阶通道开销VC4,通道开销,高阶通道开销J1 通道踪迹字节B3

13、通道BIP-8字节C2 信号标识字节G1 通道状态字节F2/F3通道使用者通路H4 复帧位置指示器K3(b1-b4)自动保护倒换(APS)通路K3(b5-b8)备用比特N1 网络运营者字节,高阶通道开销,通道踪迹字节：J1VC4的首字节，即AU-PTR所指的字节发端持续的发此字节高阶通道接入点标识符，使收端能据此确认于指定发端处于持续连接状态。J1字节设置要求：收发相匹配。即设备实际收的=设备应收的值收端检测到J1失配，相应通道（VC4）产生HP-TIM告警。高阶通道误码监测字节：B3监测高阶VC的误码性能监测方式BIP-8偶校验 机理类似于B1、B2 本端监测到相应VC通道B3误块，在相应通

14、道的性能事件HP-BBE中反映出来,高阶通道开销J1、B3,信号标记字节：C2指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质要求收发相匹配，失配则本端相应VC4通道产生HP-SLM（信号标记字节失配）告警，并可能往下级信息结构C4下插全“1”C2=00H，表示该VC4未装载，本端产生HP-UNEQ告警，并可能往下级信息结构C4插全“1”C2=02H，表示VC4所装载的净负荷是按TUG结构的复用路线复用来的C2=15H，表示VC4的负荷是FDDI（光纤分布式数据接口）格式的信号设置设备时要求：VC4装载2M设为TUG结构，34M设为34M结构，140M设为140M结构。,高阶通道开销C2,通道状态字节：

15、G1反映高阶VC传输的状态对告信息：信宿反馈给信源，以便使信源知道信宿当前的接收状态b1-b4回传由B3检测的误码块数。发端在性能事件 HP-FEBBE及告警HP-REI中查询得到收端检测到AU-AIS、J1和C2失配、VC4未装载，在相应VC4通道上回传发端HP-RDI告警b5,高阶通道开销G1,TU位置指示字节：H4指示有效负荷的复帧类别和净负荷的位置PDH复用进SDH时，H4字节仅对2M信号有意义。指示当前帧是复帧的第几个基帧，以便收端据此找到TU-PTR，拆分出2M信号H4的范围00H-03H若收端收到的H4字节超出此范围，或不是预期值，本端在相应通道产生TU-LOM(复帧丢失)告警，

16、并在相应通道的下级信息结构插全“1”,高阶通道开销H4,低阶通道开销,通道状态和信号标记字节：V5(类似G1和C2字节)复帧中的第一个字节，TU-PTR所指示的字节VC12误码监测、VC12通道状态对告、信号标记b1-b2BIP2误码监测LP-BBEb3收端接收误码情况对告指示LP-REIb5-b7信号标记。若为000，本端相应通道产生LP-UNEQ告警本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM时，通过b8反馈给发端相应通道上LP-RDI告警信号,低阶通道开销V5,低阶通道开销V5,低阶通道开销J2/N2/K4,J2字节参考J0、J1字节的作用N2网络运营者字节-用于特定的管理目的K4

17、为备用字节,开销和对告的对比分析,总结提高,复用段 高阶通道 低阶通道 B2 B3 V5(b1-2)M1 G1(b1-b4)V5(b3)K2(b6-8)G1(b5)V5(b8),告警逻辑关系,？,思考1：各种对告产生的过程？,思考,思考2：比较复用段中的B2/M1/K2、高阶通道中的B3/G1、低阶通道中的V5相互之间的相似点？,目 录,SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤,分类AU-PTR定位VC4在AU-4中的位置TU-PTR定位VC12在TU12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,定位的含义：定位是一种将帧偏移信息

18、收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于VC上的指针（管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中（或高阶VC帧的起点在AU净负荷中）的位置。,指针的作用,管理单元指针调整,以3个字节为单位，一个AU-4净负荷区就有2619/3783个位置；AU-PTR指的J1字节所在AU-4净负荷的某一个位置的值,管理单元指针AU-PTR主要由H1、H2、H3H3H3组成指针值放在H1、H2后10bit指针范围0-782H3H3H3为调整单位3个字节VC4和AU-4无频差相差,AU-PTR的值为522.若收H1H2为全“1”，本端产生AU-AIS告警若收指针值超出允许范围，或连续收到8帧以上NDF

19、，则本端在相应通道上产生AU-LOP告警，下插全“1”指针调整间隔为3帧,管理单元指针AU-PTR,管理单元指针AU-PTR,AU-4中H1和H2构成的16bit指针码字,支路单元指针TU-PTRV1、V2、V3、V4 4个字节指针值为V1、V2后10bit指针范围0-139V3为调整单位1字节若收V1、V2为全“1”，本端产生TU-AIS告警若收指针值超出允许范围，或连续收到8帧以上NDF，则本端在相应通道上产生TU-LOP告警，下插全“1”VC12和TU-12无频差,V5字节的位置是70.,支路单元指针TU-PTR,支路单元指针调整,指针值在V1、V2字节的后10个比特，V1、V2字节的1

20、6个bit的功能与AU-PTR的H1H2字节的16个比特功能相同。,AU指针调整产生的机理,在理论情况下，系统时钟跟踪接收时钟，发送时钟使用系统时钟。当网元与上一个网元保持同步时，各站之间不应产生指针调整。当网同步发生故障时，系统时钟与接收时钟存在频率偏差，即本网元的AU4和上游网元输入的VC4的帧速率不同。此时，我们 则需要进行指针调整来降低和提高VC的帧速率；同时指针值发生 加或减的变化，产生所谓的指针调整。,目 录,SDH产生的技术背景SDH帧结构SDH开销字节与指针SDH映射与复用步骤告警产生的机理信号处理流程SDH保护原理和网络结构同步与定时SDH传输性能,目 录,SDH产生的技术背

21、景SDH帧结构SDH开销字节SDH指针SDH映射与复用步骤,复用是将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。,复用,映射、复用的概念,映射,SDH中将支路信号适配进虚容器的过程 有异步、比特同步、字节同步三种映射方法与浮动VC和锁定TU两种模式。PDH低速信号映射进相应VC的过程属于异步映射浮动模式,低阶SDH高阶SDH：字节间插方式PDH信号STM-N：同步复用和灵活的映射140MSTM-N34MSTM-N2MSTM-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,中

22、国的SDH基本复用映射结构,复用单元,SDH复用方式中应用了几个非常重要的概念，即：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）、管理单元组（AUG-n），其中n表示不同等级。下面对这这些名词作一些具体说明。,复用单元-容器,容器（C）用于装载各种速率业务的一种信息结构，主要完成速率调整等适配功能。需要传送的电路层信号在容器中经过码速调整后变换为同步信号，因此经过容器后信号的速率将会变化。G.709建议中定入了5种标准容器:C-11，C-12，C-2，C-3，C-4。我国规定的复用映射结构使用3种标准容器：C-12，C-3，C-4。,

23、复用单元-容器,各类容器的主要参数,复用单元-虚容器,虚容器(VC)是SDH网中用以支持通道层连接的一种信息结构。分低阶VC和高阶VC，分别由C和TUG加上通道开销构成。VC是SDH中最重要的一种信息结构，它的包封速率与SDH网同步，VC可作为独立实体灵活地在传送节点插入和分出，以进行同步复用或交叉连接处理。,复用单元-虚容器,各类虚容器的主要参数,复用单元-支路单元和支路单元组,支路单元TU是一种为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC加TU指针组成。VC在TU中的起始位置是浮动的，由TU指针指明。一个或多个TU经字节间插复用并加入一些塞入字节组成TUG，加入额外的字节是

24、为了保证完整的帧结构。,复用单元-管理单元和管理单元组,管理单元AU是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构，由高阶VC加上AU指针构成。在STM-N的净荷中固定地占有规定位置的1个或多个AU集合称为管理单元组（AUG）。,复用单元-管理单元和管理单元组,各类支路单元和管理单元的主要参数,C4容器4；140M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。VC4虚容器4；与C4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。AU-4管理单元4，与VC4相对应的信息结构复用路线140MC4VC4AU-4STM-1，所以STM-1仅能复用进一路140M信号,140M到STM-1的映射

25、和复用步骤,140M,开销处理,指针处理,C3容器3；与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。VC3虚容器3；与C3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。TU3支路单元3；与VC3相对应的标准信息结构，完成一级指针定位。34MC3VC3TU3TUG3；3TUG3VC4STM-1；所以STM-1可以复用进3路34M。,34M到STM-1的映射和复用步骤,C12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。VC12虚容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成对某路2M信号实时监控。TU12支路单元12；与VC12相对应的标准信息结

26、构，完成对VC12的一级指针定位。,2M到STM-1的映射和复用步骤,2M,开销处理,指针处理,C12,94,VC12,94,TU12,94,间插处理,TUG2支路单元组2；TUG3支路单元组3。2MC12VC12TU12；3TU12TUG2；7TUG2TUG3；3TUG3VC4STM1。STM-1可装入373=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。,2M到STM-1的映射和复用步骤,间插处理,间插处理,TUG2,912,TUG3,986,943,9127,R,R,POH,R,R,9863,9261,VC-4,复帧的作用：便于码速适配4个C12基帧组成一个复帧。基帧、复帧装入的是同一路2M信号。基帧的帧频和周期；复帧的帧频和周期；接收端设备接收到4个SDH帧后才能判断每一路VC12的状态。,复帧的概念,2M到STM-1的映射和复用步骤,？,思考1：STM-1复用进STM-4时，是如何处理的？,思考,思考2：从以上三种复用方式来看，哪种方式承载PDH的2M信号的利用率最高？为什么？,Thank You!,