1、第一章第一章 SDHSDH基础知识基础知识本章内容简介本章内容简介 本章系统介绍了同步数字系列（SDH）技术的概念和内容.包括：PDH的主要缺陷，SDH的特点及帧结构，SDH段开销，SDH的映射和复用，SDH指针调整，MSTP的概念及其功能模型、以太网业务在MSTP上的传送实现等基础知识。 学习重点与要求学习重点与要求本章重点是SDH帧结构，SDH段开销，SDH的映射和复用，SDH指针技术，MSTP的概念及其功能模型；难点是SDH映射和复用过程，SDH指针调整，以太网业务在MSTP上的传送实现。 1.1 SDH1.1 SDH的产生的产生 传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接影响着
2、通信网的发展。 为了扩大传输容量、提高传输效率，在数字通信中，常常将若干个低次群低速数字信号以数字复用的方式合成为一路高速数字信号。数字复用必须按照一定的标准进行。 国际电信联盟电信标准部门ITU-T规定了两种基本复用标准，即准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。 1.1.1 PDH1.1.1 PDH的帧结构和主要缺陷的帧结构和主要缺陷 我国的PDH技术采用欧洲制式，欧洲制式中各次群的速率、偏差、帧周期、电路数如表所示。 群次群次速率速率偏差偏差帧周期帧周期电路数电路数一次2.048 Mbit/s50 ppm125s30二次6 .448 Mbit/s30 ppm100.38s120
3、三次34.368 Mbit/s20 ppm44.69s480四次139.264 Mbit/s15 ppm21.03s1 9201.1.2 SDH1.1.2 SDH的产生及特点的产生及特点1986年，ITU-T制订了SDH同步数字体系标准，使同步网不仅适用于光纤传输，也适合于微波和卫星等其他传输形式。 与传统的PDH相比较，SDH具有如下明显的特点： 灵活的分插功能。 强大的网络管理能力。 强大的自愈能力。 有标准的光接口规范。 具有广泛的兼容性。SDH核心特点是：同步复用、标准光接口、强大网管能力。1.1.2 SDH1.1.2 SDH的产生及特点的产生及特点SDH技术并不是十全十美的，它也有一
4、些不足之处： 由于开销比特很多，因此频带利用率不如PDH； 大规模采用软件技术，一旦计算机系统出现问题，将造成全网瘫痪； 为了能兼容各种速率信号、实现横向连接，采用指针调控技术，产生较大的抖动，对信号造成一定的传输损伤。1.2 SDH1.2 SDH的速率等级及帧结构的速率等级及帧结构1.2.1 SDH1.2.1 SDH的定义及设备基本类型的定义及设备基本类型 同步数字系列（SDH）是将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送技术。 SDH实际上是网络节点接口的一个统一规范，这个规范中首先统一的就是接口速率等级和帧结构安排。另外，SDH还统一了设备类型和设备功能，使网
5、络构成更加规范。1.2 SDH1.2 SDH的速率等级及帧结构的速率等级及帧结构1.2.1 SDH1.2.1 SDH的定义及设备基本类型的定义及设备基本类型SDH设备（网元）类型有4种。 终端复用器（TM）：用于将各种低速信号复用映射进线路信号STM-N或作相反处理。 分插复用器（ADM）：直接在STM-N中分出或插入低速信号只能采用异步复接方式，即复接时需调整各支路速率同步后才能复接。 再生中继器（REG）：实现对STM-N信号的放大、再生，以便延长通信距离 数字交叉连接器（DXC）：实现不同端口、不同速率信号的交叉连接。1.2.2 SDH1.2.2 SDH速率等级速率等级表1-2 同步数字
6、系列（SDH）速率等级同步数字系列速率等级比特率（kbit/s）速率（bit/s）STM-1155520155 MSTM-4622080622 MSTM-1624883202.5 GSTM-64995328010 GSTM-2563981312040G1.2.3 SDH1.2.3 SDH帧结构帧结构SDH帧由净负荷、管理单元指针（AU-PTR）、段开销（SOH）3部分组成: 段开销（SOH）区域用于存放帧定位、运行、维护和管理方面的字节，以保证主信息净负荷正确灵活地传送。段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。 管理单元指针用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确
7、位置，以便正确区分出所需的信息。 信息净负荷区存放各种电信业务信息和少量用于通道性能监控的通道开销字节1.2.3 SDH1.2.3 SDH帧结构帧结构1.3 SDH1.3 SDH段开销段开销1.3.1 SDH1.3.1 SDH段开销的安排段开销的安排 STM-N的段开销由N个STM-1段开销按字节间插同步复用而成，但只有第一个STM-1的段开销完全保留，其余N-1个STM-1的段开销仅保留A1、A2和3个B2字节，其他的字节全部省略。1.3.2 1.3.2 段开销功能段开销功能1再生段开销功能 帧定位字节A1、A2：用来标识STM-N帧的起始位置。 再生段踪迹字节J0：J0重复发送一个代表某接
8、入点的标志，从而使再生段的接收端能够确认是否与预定的发送端处于持续的连接状态。 再生段误码监视字节B1：用于再生段误码在线监测。 再生段公务通信字节E1：用于再生段公务联络。 使用者通路字节F1：为运营者提供临时数据/话音通道。 再生段数据通信通道字节（DCC）：用于再生段传送再生器的运行、管理和维护信息。1.3.2 1.3.2 段开销功能段开销功能2复用段开销 复用段误码监视字节B2：用于复用段的误码在线监测。 数据通信通道字节D4D12：构成管理网复用段之间运行、管理和维护信息的传送通道。 复用段公务通信字节E2：用于复用段公务联络。 自动保护倒换通路字节K1、K2（blb5）：K1和K2
9、用于传送复用段保护倒换（APS）协议。 复用段远端缺陷指示字节K2（b6b8）：用于向复用段发送端回送接收端状态指示信号，通知发送端，接收端检测到上游故障或者收到了复用段告警指示信号（MS-AIS）。 同步状态字节Sl（b5b8）：用作传送同步状态信息。 复用段远端差错指示字节M1：用于将复用段接收端检测到的差错数回传给发送端。1.4 1.4 映射和复用映射和复用1.4.1 1.4.1 映射和复用的基本概念映射和复用的基本概念将PDH信号和各种新业务装入SDH信号空间，并构成SDH帧的过程称为映射和复用过程。我国规定的SDH复用映射结构如下图所示：1.4.2 SDH1.4.2 SDH映射复用单
10、元映射复用单元 标准容器C：容器是用来装载各种速率的业务信号的信息结构。有5种标准容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4。 虚容器（VC）：用于支持SDH通道层连接的信息结构。它由容器输出的信息净负荷加上通道开销（POH）组成。 虚容器可分为低阶虚容器和高阶虚容器。VC-12、VC-2和通过TU-3复用进VC-4的VC-3为低阶虚容器，AU-3中的VC-3和VC-4为高阶虚容器。VC是SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元。 支路单元是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构。它由低阶VC和相应的支路单元指针组成。 管理单元是提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息
11、结构，它由高阶VC和相应的管理单元指针组成。 任何信号进入SDH组成STM-N帧需经过3个步骤：映射、定位和复用。 2 M映射和复用形成STM-1的过程可用下述流程图表示。 一个STM-1帧中可容纳1个140 Mbit/s的支路信号，或3个34 Mbit/s的支路信号，或63个2 Mbit/s的支路信号。需要注意的是，一个STM-1帧只能装入单一速率的信号，如34 Mbit/s和2 Mbit/s不能混装复用形成一个STM-1帧。1.4.3 PDH1.4.3 PDH支路信号映射复用进支路信号映射复用进STM-1STM-1的方法的方法1.4.4 N1.4.4 N个个AUGAUG到到STM-NSTM
12、-N的复用的复用 N个AUG每一个与STM-N帧都有确定的相位关系，即每一个AUG在STM-N帧中的相位是固定的，因此，N个AUG只需采用逐字节间插复接方式将N个AUG信号复用，就构成了STM-N信号的净负荷，然后，加上段开销就构成了STM-N帧。1.4.5 1.4.5 通道开销通道开销POH字节功 能高阶通道踪迹J1VC第一个字节，作用与段开销中J0功能相似高阶通道误码监测B3对VC-3或VC-4进行误码监测高阶通道信号标记C2标示高阶通道（VC-3或VC-4）的信号组成通道状态G1将通道终端接收器接收到的通道状态性能回送始端续表高阶通道使用者字节F2、F3为使用者提供通道单元之间的通信通路
13、位置指示字节H4为净负荷提供一般位置指示自动保护倒换通路字节K3传送高阶通道的自动保护倒换协议网络运营者字节N1提供串联连接监视功能V5字节用于VC-12复帧的误码监测、信号标记、通道状态指示低阶通道踪迹字节J2用于低阶通道，作用与段开销中J0功能相似网络运营者字节N2提供串联连接监视功能自动保护倒换通道K（b1b4）为低阶通道传送APS协议保留K（b5b8）低阶通道增强型远端缺陷指示1.5 1.5 指针技术指针技术 指针来记录数据信息VC-n在相应的AU或TU帧中的起点（第一个字节）的位置，就可使信息流在相应的帧中灵活动态地定位。 具体地说指针的作用主要有3个：（1）当网络处于同步工作状态时
14、，指针用来进行同步信号间的相位校准。（2）当网络失配时，指针用作频率和相位的校准。（3）指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移。 SDH指针包括AU-4指针、TU-3指针和TU-12指针3种。1.5.1 AU-41.5.1 AU-4指针指针 AU-4指针是用来指示VC-4在AU-4中起点位置的，从而使AU-4指针既能容纳VC-4和AU-4在相位上的差异，又能容纳帧速率上的差别。 AU-4指针位于第4行的前9个字节。其中，H1和H2是指针，并且合在一起使用，可以看成一个字码，3个H3字节为负调整机会字节，进行负调整时H3传送VC-4的字节。1.5.1 AU-41.5.1 AU-4指针指针AU-
15、4指针正调整： 当VC-4速率较AU-4帧速率低时（相当于物体小、集装箱大），必须周期性地在本该传送信息的净负荷区塞入一些非信息字节（相当于在集装箱内塞入填充物）相对提高VC-4速率，使VC-4和AU-4同步，这个过程称为正调整。具体做法是：正调整时编号为“0”的3个正调整机会字节虽然发送，但不装信息，相应地在这之后的VC-4信号均向后滑3个字节，当然下一个VC-4的起点也向后滑了3个字节，起点的编号增加了1，即指针值增加1。1.5.1 AU-41.5.1 AU-4指针指针AU-4指针负调整： 当VC-4速率较AU-4高时（相当于物体的体积比集装箱中预留装物体的空间还大），只得将AU-4帧中本
16、该存放非信息的字节也用于传送信息字节（相当于在集装箱中减少一些填充物而增大空间），相对“减短”VC-4字节，使VC-4和AU-4同步，这个过程称为负调整。具体做法是：将3个负调整机会字节（H3字节）用来装VC-4的信息字节，这之后的VC-4信号均前移3个字节，当然这帧之后的VC-4起点也前移了3个字节，起点编号减少了1，即指针值减少了1。 上述正调整或负调整，将根据VC-4相对于AU-4的速率差进行一次次调整，直到二者同步。但是相邻两次调整至少间隔3帧。1.5.1 AU-41.5.1 AU-4指针指针 指针值包含在H1和H2中。 前4个比特（NNNN）为新数据标志（NDF），NNNN=0110
17、时，表示指针正常操作，允许指针调整。当NNNN=1001时，表示由于净负荷变化，指针将有一个全新的值。 H1、H2的后10比特为指针值，即为VC-4起点编号的二进制值。这10个比特又分为I比特（表示增加比特）和D比特（表示减少比特）两类。 当5个I比特全部反转时，表示此帧AU-4进行了正调整，正调整机会字节中传送非信息字节，其后的帧AU-4指针值加1。 当5个D比特全部反转时，代表这帧AU-4进行了负调整，此帧中H3字节中传送的为信息字节，其后的帧AU-4指针值减1。 指针字节H1和H2的第5、6比特为S比特，用来指示AU-n或TU-n的类别。SS=10时，表示AU或TU的类型是AU-4，TU
18、-3。1.5.2 TU-31.5.2 TU-3指针指针 TU-3指针提供VC-3在TU-3帧中灵活和动态的定位方法。它由TU-3帧结构中第一列第一、二、三行的3个字节H1、H2、H3组成，其中，H1和H2是合在一起使用的，可以看成一个码字（与AU-4指针的H1和H2相同），H3字节用于负调整机会（AU-4指针的负调整机会是3个H3字节），进行负调整时H3字节传送VC-3的信息字节。紧接H3字节之后的一个字节为正调整机会字节，进行正调整时该位置用非信息字节填充。1.5.3 TU-121.5.3 TU-12指针指针 TU-12指针包含在TU-12复帧结构中的V1、V2、V3字节中。V1和V2为指针
19、字节（与AU-4和TU-3指针中的H1和H2结构、功能相同），可以看成一个字码，V3字节用于负调整机会，V3后跟着的那个字节为正调整机会字节，V4作为预留字节。1.6 SDH1.6 SDH新业务应用新业务应用1.6.1 1.6.1 基于基于SDHSDH的的MSTPMSTP的发展历程的发展历程 MSTP 构建统一的城域多业务传送网，将传统话音、专线、视频、数据、VOIP、IPTV等业务在接入层分类收敛，并统一送到骨干层对应的业务网络中集中处理，从而实现所有业务的统一接入、统一管理、统一维护，提高了端到端电路的QoS能力。 伴随着电信网络的发展和技术进步，从2000年开始MSTP快速经历了从支持以
20、太网透传的第一代到支持二层交换的第二代再到当前支持以太网业务QoS的新一代（第三代）MSTP的发展历程。 中国通信标准协会于2002年发布了关于MSTP的行业标准，基于SDH的多业务传送节点的技术要求（编号：YD/T 1238-2002）。同时，中国通信标准协会还制订了基于SDH的多业务传送平台的测试方法，以便在对厂家设备的入网验证，为多厂家互通性测试方面提供一个行业标准。1.6.2 MSTP1.6.2 MSTP的概念及其功能模型的概念及其功能模型 MSTP是指基于SDH平台，实现TDM、ATM及以太网业务的接入处理和传送，并提供统一网管的多业务综合传送技术。 MSTP技术具有如下几个主要特点
21、：（1）支持多种业务接口：MSTP支持话音、数据、视频等多种业务，提供丰富的业务（TDM、ATM、和以太网业务等）接口。（2）带宽利用率高：具有以太网和ATM业务的透明传输和二层交换能力，支持统计复用，传输链路的带宽可配置，带宽利用率高。（3）组网能力强：MSTP支持链、环（相交环、相切环），甚至无线网络的组网方式，具有极强的组网能力。（4）可实现统一、智能的网络管理，具有良好的兼容性和互操作性：可以与现有的SDH网络进行统一管理（同一厂家），易于实现与原有网络的兼容与互通。1.6.2 MSTP1.6.2 MSTP的概念及其功能模型的概念及其功能模型 关于MSTP设备的功能模型在YD/T 12
22、38-2002基于SDH的多业务传送节电技术要求中进行了规定。其整体功能模型如图所示。SDH接口再生段开销处理复用段开销处理复用段开销处理 VC交叉再生段开销处理 STM-N接口STM-N接口以太网接口ATM接口PDH接口两层交换PPP/LAPS/GFPATM处理VC映射1.6.3 1.6.3 以太业务在以太业务在MSTPMSTP上的传送实现上的传送实现 以太网业务在MSTP上的传送实现过程：以太网业务通过Eth端口进入，经过业务处理、二层交换、环路控制后，再对其进行封装、映射，然后通过SDH交叉连接，加上复用段开销、再生段开销最终形成STM-N线路信号发送出去。 在MSTP承载以太网业务的封装和映射过程中将通用成帧规程GFP、虚级联VCAT和链路容量调整方案LCAS结合起来，可以使MSTP网络很好地适应数据业务的特点，具有带宽的灵活性，提高带宽利用效率。
