1、光纤通信与数字传输光纤通信与数字传输南京邮电大学南京邮电大学通信与信息工程学院通信与信息工程学院通信与信息工程学院2本章要点 以同步数字体系（SDH）为代表的传输体制完成了光纤通信与数字传输系统的标准化，使得在跨越不同国家和体制的通信网络中提供了标准的接口和复用体制。本章主要介绍SDH原理及其主要技术。本章教学课时为12学时(包括实验学时4学时)。通信与信息工程学院36.1 SDH概述 80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了大规模的应用。光纤通信的廉价、优良的带宽特性正使之成为电信网的主要传输手段。然而，传统的基于点对点传输的准同步（PDH）系统存在着一些固有的、难以克服的弱点，为了克服这
2、些缺点，同步数字体系SDH应运而生。通信与信息工程学院46.1.1 SDH的产生 SDH的产生最直接的背景是由于PDH技术存在的固有缺点，包括：标准化差 接口不一致 复用和解复用复杂 OAM能力弱 通道利用率低通信与信息工程学院5PDH 分插信号流程示意图光电变换解复用电光变换复用复用复用解复用解复用光信号光信号PDH140/34Mbit/s34/140Mbit/s34/8Mbit/s8/34Mbit/s8/2Mbit/s2/8Mbit/s2Mbit/s电信号通信与信息工程学院66.1.2 SDH的基本概念和特点 光同步数字传送网是由一些SDH网元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传送、复用和
3、交叉连接的网络。它具有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程。SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特（即网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM。通信与信息工程学院7SDH 基本概念和特点（续）SDH基本网元类型较多，但都有统一的光接口，具有高度的横向兼容性，允许不同厂家设备在光路上互通。SDH还具有一套特殊的复用结构，允许现存多种类型的信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。通信与信息工程学院8SDH传送网主要特点 作为一种全新的传送网体制，光同
4、步数字传送网的主要特点可以总结如下：接口统一 灵活复用和解复用 OAM能力强 结构简化 对信息负荷透明 定时透明性 运营成本低 便于多厂家产品互通 良好的兼容性通信与信息工程学院9小结：SDH体制的核心特点 同步复用（解复用）标准光接口 强大的网管能力通信与信息工程学院106.2 SDH速率等级和帧结构建立一个统一的网络节点接口（NNI）是实现SDH网的关键，而规定一套必须遵守的速率和数据传送格式是NNI标准化的首要任务。本节中将首先介绍NNI的概念和要求，然后分别介绍速率和帧结构规范。通信与信息工程学院116.2.1 网络节点接口 一个传输网是由两种基本设备构成的，即传输设备和网络节点。传输
5、设备可以是光缆线路系统，也可以是由微波接力系统或卫星通信系统等实现。网络节点是指可以进行交换或选路的设备，可以有多种。简单的节点只有复用功能，复杂的节点则包括网络节点的全部功能，即终结、交叉连接、复用和交换功能。网络节点接口（NNI）在概念上是网络节点间的接口，从具体实现上看就是传输设备和网络节点之间的接口。NNI在网络中的位置可以用图6-1来表示。通信与信息工程学院12图6-1 NNI在网络中的位置SMSMSMLINERADIODXCEATRLINERADIOSMTRTRTRNNINNINNINNISMSMTRTRTR支路信号SM同步复用器LINE线路系统RADIO无线系统DXC数字交叉连接
6、设备EA外部接入设备通信与信息工程学院136.2.2 同步数字体系的速率同步数字体系信号最基本也是最重要的模块信号是STM-1，其速率为155.520Mbit/s，相应的光接口信号也只是STM-1信号经扰码后的电光变换结果，因而速率不变。更高等级的STM-N信号是将基本模块按同步复用，经字节间插后的结果，其中N是正整数，即N为4、8、16和64。表6-1中列出了建议G.707所规范的标准速率值。通信与信息工程学院14表6-1 SDH的标准速率SDH等级速率（Mbit/s）工程简记STM-1155.520155MSTM-4622.080622MSTM-162488.3202.5GSTM-6499
7、53.28010G STM-25639813.12040G通信与信息工程学院156.2.3 帧结构 SDH要求能对各种支路信号进行同步的复用、交叉连接和交换，因而帧结构必须能适应所有这些功能。同时也希望支路信号在一帧内的分布是均匀的、有规律的，以便进行接入和取出，还要求帧结构能对北美1.5Mbit/s和欧洲2Mbit/s系列信号同样方便和实用。为此ITU-T采纳了一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构，其结构安排如图6-2所示。通信与信息工程学院16图6-2 STM-N帧结构9270N字节13459SOHAU PTRSOHSDH净负荷（含POH）9N270N列传输方向261N通信与信息工程学院1
8、7SDH 帧结构内容 SDH帧结构由270N列和9行字节组成，每字节8比特。对于STM-1而言，帧长度为27092430字节，相当于19440比特。若用时间表示，对于任何STM等级，其帧长或帧周期均为125s。帧结构中字节的传输是从左到右按行进行的，首先由图中左上角第1个字节开始，从左到右、由上而下按顺序进行，直至整个字节都传完，再转入下一帧。如此一帧一帧地传送，每秒共传8000帧。通信与信息工程学院181.段开销SOH区域 段开销是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节，主要是供网络运行、管理和维护使用的字节。图6-2中横向为第1至第9N列、纵向第1至第3行和第5至第
9、9行的72N个字节已分配给段开销。对于STM-1而言，相当于每帧有72个字节（576比特）可用于段开销。由于每秒传8000帧，因而，STM-1有4.608Mbit/s可用于网络运行、管理和维护目的。可见段开销是相当丰富的，这是光同步传送网的重要特点之一。通信与信息工程学院19STM-1 SOH 结构示例管理单元指针AU PTRA1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 D1 D2 D3B1 E1 F1 D7 D8 D9D4 D5 D6B2 B2 B2 K1 K2D10 D11 D12S1 M1 E2 再生段开销RSOH复用段开销MSOH9行9列 与传输媒质有关的字节（暂定）国内使用保留字节 不扰
10、码字节未标记字节保留未来使用通信与信息工程学院202.管理单元指针AU PTR区域AU PTR是一种指示符，主要用来指示信息净负荷的第1个字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端正确地分解。图6-2中横向为第1至第9N列、纵向第4行的9N个字节是保留给AU PTR用的。采用指针方式是SDH的重要创新，可以使之在准同步环境中完成复用同步和STM-N信号的帧定位。通信与信息工程学院213.信息净负荷区域信息净负荷区就是帧结构中存放各种信息容量的地方。图中横向为第10至第270N列、纵向第1至第9行的2349N个字节都属于净负荷区域。当然，其中还有少量的用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节
11、（POH）。通常，POH作为净负荷的一部分与其一起在网络中传送。通信与信息工程学院226.3 SDH复用和映射过程 将低速信号复用成高速信号一般有两种方法。一是脉冲插入法又称正码速调整法。它利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据。这种方法可以容许被复用的净负荷有较大的频率差异（异步复用）。但不能直接把支路信号接入高速复用信号或从高速复用信号中分出支路信号。另一种是固定位置映射法。它利用低速支路信号在高速信号中的特殊固定位置来携带低速同步信号。这种方法可较方便地接入或取出支路信号。但高速信号与支路信号之间可能会出现微小的频率差和相移，这必须在复用设备接口处用125s的缓存器来
12、进行频率校正和相位对准，从而产生了信号延迟和滑动性损伤。SDH中采用了指针调整机制实现了灵活的复用和映射过程。通信与信息工程学院23 为了保证所有的PDH体系信号都能收容进SDH，ITU-T规定了一整套完整的复用结构（也就是复用路线），通过这些路线可将PDH的3个系列的数字信号以多种方法复用成STM-N信号。ITU-T规定的复用路线如图6-3所示。6.3.1 基本复用映射原理和复用单元44736kb/s34368kb/s6312kb/s2048kb/s1544kb/sVC-3TUG-2VC-12VC-11TU-11TU-12 TU-2 TU-3TUG-3139264kb/sC-11C-12C-
13、2C-3C-4AUGVC-4 AU-4 AU-4STM-NVC-4VC-3N137713134指针处理复用定位校准映射图6-3 G.707给出的复用途径通信与信息工程学院25 SDH基本复用单元包括若干容器（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）和管理单元组（AUG-n），n为PDH系列等级序号。1.SDH 基本复用单元通信与信息工程学院262.复用单元的参数 各类基本复用单元的参数由表6-26-4给出。通信与信息工程学院27表6-2 各类容器的主要参数容器C-4C-3C-2C-12C-11周期或复帧周期（s）125125500500
14、500帧频或复帧频率（Hz）80008000200020002000结构26098494（129-1）-14（99-1）-14（39-1）-1容量（字节数）2340756427139103速率（Mbit/s）149.76048.3846.8322.2241.648通信与信息工程学院28表6-3 各类虚容器的主要参数虚容器VC-4VC-3VC-2 VC-12VC-11周期或复帧周期（s）125125500500500帧频或复帧频率（Hz）80008000200020002000结构26198594（129-1）4（99-1）4（39-1）容量（字节数）2349765428140104速率（Mbi
15、t/s）150.33648.9606.8482.2401.664通信与信息工程学院296.3.2 我国采用的复用结构 由图6.3中可知，从一个有效信息净负荷到STMN的复用路线不是唯一的，而对于一个国家或地区而言，其复用路线应该是唯一的。我国光同步传输体制规定以2048kbit/s为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU-4复用路线，其基本复用映射结构如图6-4所示。这主要是考虑到我国PDH网络中应用较多的是2048kbit/s和139264kbit/s支路接口，如需要也可提供34368kbit/s的支路接口。通信与信息工程学院30STM-NVC-3TUG-2VC-12TU-12 T
16、U-3TUG-3139264kb/s34368kb/s2048kb/sC-12C-3C-4AUGVC-4 AU-4N17133指针处理复用定位校准映射图6-4 我国的SDH基本复用映射结构通信与信息工程学院31PDH信号复用映射进SDH过程示例 PDH信号复用成SDH信号必须经过映射、定位和复用三个步骤，如右图所示。低速支路信号容器C虚容器VCSDH管理单元AU支路单元TU支路单元组TUG通信与信息工程学院321.映射 映射是一种在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器的过程。即各种速率的PDH信号分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销（POH）形成虚容器负荷的过程。通
17、信与信息工程学院33复用定位校准映射155.520 Mb/sSTM-1AUGSOH3码速调整2.048 Mb/s2.224 Mb/sVC-122.240 Mb/sTU-122.304 Mb/sTUG-26.912 Mb/sTUG-349.536 Mb/sVC-4150.336 Mb/sAU-4150.912 Mb/sC-12VC-12 POHC-12C-12TU-12 PTRTU-12TU-12TUG-2 TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2 TUG-2TU-12VC-12TUG-3TUG-3 TUG-3VC-4AU-4 PTRVC-4 POH731VC-4AU-4 PTRAUG
18、150.912 Mb/s图6-5 利用AU-4直接从C-1复接的方法通信与信息工程学院342.定位 定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。即以附加于VC上的支路单元指针（或管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在高阶净负荷中（或高阶帧的起点在AU净负荷中）的位置。在发送相对帧相位偏差使VC帧起点浮动时，指针值随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧的起点的过程。指针分为AU-4指针、TU-3指针和TU-12指针。通信与信息工程学院35图6-10 AU-4指针偏移范围14914919 102700125s250sAUG负调整机会正调整机会H1 Y YH21。1。H3 H3 H3
19、087H1 Y YH21。1。H3 H3 H3865225217828601。表示全“1”字节Y表示1001SS11（S比特未规定）通信与信息工程学院36图6-11 AU-4TU-3指针（H1、H2、H3）值N N N N S S I DI D I D I D I D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16H1H2H310 bit指针值负调整机会正调整机会10 bit指针VC字节塞入字节正常值0 1 1 0 0 0通信与信息工程学院373.复用 复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道信号适配进复用层的过程，即以字节交错间插方式把TU
20、组织进高阶VC或者把AU组织进STM-N的过程。由于经由TU和AU指针处理后的各VC支路已经相位同步，此复用过程为同步复用。复用原理与数据的并串变换类似。由我国的复用路线可知：TUG-23TU-12；TUG-37TUG-2或1TU-3；STM-1VC-43TUG-3；STM-NNSTM-1；由上述可知，一个STM-1可以直接提供63个2Mbit/s或3个34Mbit/s（经PDH复用解复用可以得到48个2Mbit/s）或一个140Mbit/s（经PDH复用解复用可以得到64个2Mbit/s口）。因此，在SDH干线上开通34Mbit/s是不经济的。通信与信息工程学院38 SDH设备的一般描述采用
21、“功能参考模型”的方法，即把SDH设备按逻辑功能划分为许多基本功能块，每一个基本功能块完成一种简单的功能，几个基本功能块组合在一起构成较复杂的复合功能。全部基本功能块构成一个功能最完善的SDH设备，这就是一般化逻辑方框图，如图6-20所示。需要注意的是，图6-20中功能块之间的点只作为逻辑参考点存在，不是内部接口，所以不作规定和描述。6.4.1 SDH设备的一般描述通信与信息工程学院39图6-20 复用设备一般化逻辑方框图（部分）SPILTCMLPCMLSUTLTCALTCTHTCMHTCTHTCAHSUTHPCMHPAHPPHPIHPTHPPLPAPPIMSAMSPMSTRSTHPCLPCH
22、PTHPPLPAPPI通信与信息工程学院40复用设备包括终端复用器（TM）和分插复用器（ADM），分为四类七种。如图6-21所示。其中型设备主要用于在使用AU-4和AU-3的网络之间转换，这里不作介绍。6.4.2 SDH复用设备通信与信息工程学院411.TM类型和功能块描述.1型复用设备 该型复用设备提供把PDH支路信号映射、复接到STM-N信号的功能，.2型复用设备 该型复用设备提供把PDH支路信号灵活地映射，安排到STM-N信号帧中任何位置上的能力。.1型复用设备 该型设备提供把若干个STM-N信号组合成一个STM-M（MN）信号的能力。.2型复用设备 该型设备提供把若干个STM-N信号灵
23、活地组合成一个STM-M（MN）信号的能力。通信与信息工程学院422.ADM类型和功能块描述 分插复用设备ADM分为两类：.1型和.2型。.1型复用设备 该型复用设备提供分出和插入PDH信号的能力，分出和插入信号的接口符合G.703建议。.2复用设备 该型复用设备提供分出和插入SDH信号的能力，分出和插入信号的接口符合G.707建议。通信与信息工程学院432/8Mbit/sMUX8/34Mbit/sMUX34/140Mbit/sMUX8Mbit/s DF34Mbit/s DF140Mbit/s DFOLTE2Mbit/sxMbit/s DF2Mbit/sSDHTM140Mbit/s2Mbit/
24、s155Mbit/sNSTM-NDF:数字配线架OLTE：光端机MUX：复用器TM：终端复用器图6-26 SDH TM与PDH复用的区别通信与信息工程学院44DF:数字配线架OLTE：光端机MUX：复用器ADM：分插复用器SDHADM2Mbit/sSTM-NSTM-N2/34Mbit/sMUX2Mbit/s140Mbit/sOLTE2Mbit/s34/140Mbit/sMUX140Mbit/sOLTE34/140Mbit/sMUX2/34Mbit/sMUX图6-29 SDH ADM替代PDH分插复用器通信与信息工程学院45多达126个2Mbit/s支路主主备备155Mbit/s155Mbit/
25、s 155Mbit/s155Mbit/s STM-1接口No.1 STM-1接口No.1图6-30 ADM用作终端复用器通信与信息工程学院46 再生器REG可按照抖动转移参数的不同分为A型和B型两类。两类再生器的功能块描述完全一样。再生器是双向双工设备。在描述再生器各功能块的作用时，仅选从左向右的信号流向，并把功能块在收、发信方向的功能分别用附于功能块英文缩写符后的（1）和（2）来区分。再生器的物理接口分为信号接口、网络管理接口、公务电话接口和外部事件告警接口。3.REG类型和功能块描述通信与信息工程学院47 SDXC分为三种基本类型：SDXC44这种设备只有高阶交叉连接功能，可看成是高阶通道
26、VC-4的“交换机”。SDXC41这种设备只有低阶通道交叉连接功能，可看成是低阶通道VC-12 的“交换机”。SDXC441这种设备既有高阶通道交叉连接功能，又有低阶通道交叉连接功能，可看成是两种功能组合的“交换机”。4.数字交叉连接设备通信与信息工程学院486.5 SDH同步与定时 网同步的问题是SDH中最重要的问题之一，只有保证网同步，才可以借助于指针实现支路信号灵活得上/下。网同步的目的是使网中各节点的时钟频率和相位都限制在预先确定的容差范围内，以免由于数字传输系统中信息比特的溢出和取空，从而导致传输损伤。通信与信息工程学院496.5.1 SDH网同步基本原理1.同步方式 伪同步和主从同
27、步是解决频率同步的两种办法。伪同步是指数字网内各节点都具有独立的基准时钟，时钟的精度较高，虽然各节点间时钟不完全相同，存在一定误差，但误差值极小，接近同步。而主从同步是指网内设一主局，配有较高精度的时钟，网内其他节点均受控于主局，并且逐级下控，直至最末端的节点。两种方式的基本原理见图6-35所示。通信与信息工程学院50图6-35 伪同步和主从同步原理图至国外国际局伪同步MS：主从同步MSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMS国际局国际局端局端局国内局国内局国内局国内局汇接局汇接局汇接局汇接局端局端局端局端局通信与信息工程学院51等级主从同步方式 另一种主从控制方式称之为等级主从控
28、制方式。图6-36中，A为主时钟，B为副时钟，两者均为精度较高的原子钟。平时，A起主控作用，B亦受控于A。当A发生故障时，改由B起控制作用；当A恢复时，仍由A起主控作用。等级主从控制的优点是进一步增加了可靠性，目前我国也采用这种方式，在北京安装主控钟，在武汉安装副控钟。通信与信息工程学院52图6-36 等级主从控制示意图AB正常时钟分配路径备用时钟分配路径通信与信息工程学院53其他同步方式 数字网频率同步的方式除了上述两种以外，还有相互同步、外基准输入等。目前采用的外基准注入方法是利用GPS（全球卫星定位系统），在网络的一些关键节点安装GPS接收机，可提供精度较高的时钟信号，以形成地区基准时钟
29、（LPR），在该地区的其他节点则采用主从同步方式同步于LPR。国际间一般采用伪同步方式。通信与信息工程学院54 主从同步方式中，节点时钟通常有三种工作模式。正常工作模式 保持工作模式 自由运行模式2.从时钟的工作模式通信与信息工程学院553.SDH的引入对网同步的要求 数字网的同步性能对网络的工作性能至关重要。SDH的引入对网同步提出了更高的要求。当网络工作在正常模式时，所有节点都同步于一个基准时钟，节点间只存在相位差而不存在频率差，所以只会出现偶然的指针调整事件。当某节点丢失了定时基准进入保持模式或自由运行模式时，该节点与网络基准时钟之间会出现较大的频率差，从而导致指针连续调整。通信与信息工
30、程学院56 我国数字同步网采用分级的主从同步方式，即用单一基准时钟经同步分配网的同步链路控制全网同步，网络中使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与上级时钟或同一级时钟同步。SDH也应纳入全国的同步网中。6.5.2 SDH定时要求通信与信息工程学院57SDH 同步时钟类型 SDH网的主从同步的时钟大致有以下四种：作为全网定时基准的主时钟；作为转接局的从时钟；作为端局（本地局）的从时钟以及作为SDH设备的时钟。目前ITU-T将各级时钟划分为四类：基准主时钟，由G.811规定；转接局时钟，由G.812规定；端局从时钟，由G.812规定；SDH网络单元时钟，由G.81s规定。通信与信息工程学院58 为了
31、保证同步网在三种工作模式下都能正常工作，必须对这四类时钟在三种工作模式下的性能进行规范。在正常工作模式下，各类时钟的性能主要取决于同步传输链路和定时提取电路的性能。1.各类时钟的定时要求通信与信息工程学院59时钟种类各类时钟的性能主要取决于各类时钟自身的时钟源的性能。基准时钟，一般采用铯原子钟，这是一种重启频率稳定度和准确度很高的时钟源，其长期频偏优于110-11 G.812时钟是具有保持功能的高稳晶体时钟，采用双备份恒温槽晶体或铷原子钟，并采用相应的相位技术提高其性能 G.81s时钟是具有保持功能的温度补偿高稳晶体时钟，其性能又低于G.812时钟；此外，对于再生器和某些终端，采用一般晶体时钟
32、，丢失信号源后自动进入自由运行模式。通信与信息工程学院60时钟源主要参数 规范时钟源的主要参数有：准确度、稳定度、长期稳定度、短期稳定度等。为了更好的描述时钟的性能，ITU-T建议采用最大事件间隔误差（MTIE）的概念来度量时钟的定时性能。MTIE即为在特定时间间隔内，一个给定的定时信号相对理想定时信号延时的峰峰变化值通信与信息工程学院61MTIE (6-1)(6-2)(6-3)S为测量时间间隔，ff为定时信号的相对频偏，为定时抖动和漂移。SffMTIEMTIES0limSffMTIESlim通信与信息工程学院622.SDH设备定时时钟要求 由于SDH网元采用了指针调整机理，所以对超过1000
33、s观察间隔出现的相位变化不太敏感，相反地，对短期稳定性参数比较敏感。因此，SDH网元时钟的定时与传统的PDH网元不同，主要参数在ITU-T建议G.813中已作了规定，包括：频率准确度、同步范围和失步范围、噪声指标、瞬变响应和保持性能等。通信与信息工程学院636.5.3 SDH网同步1.SDH网同步的规划原则 在规划和设计同步网时必须考虑到地域和网络业务情况，一般应遵循以下原则：在同步网内不应出现环路；尽量减少定时传递链路的长度；应从分散路由获得主、备用基准；受控时钟应从其他同级或高一级设备获得基准；选择可用性高的传输系统传送基准。通信与信息工程学院64图6-37 同步定时基准传输链G.811P
34、RCG.812SCG.812SCG.812SCN个具备G.813时钟的NE转接局转接局或端局转接局N个具备G.813时钟的NEN个具备G.813时钟的NEN个具备G.813时钟的NE第1个第K个第K-1个通信与信息工程学院65同步状态字节S1的使用 在SDH网中，网络定时的路由随时可能会发生变化，因而其定时性能也随时可能变化，这就要求网络单元必须有较高的智能从而能决定定时源是否还使用，是否需要搜寻其他更合适的定时源等，以保证低级的时钟只能接收更高等级或同一等级的定时，以避免形成定时信号的环路，造成同步不稳定,在STM-N中安排的S1字节是一种有效的措施。通信与信息工程学院66表6-7 同步状态
35、信息编码S1（b5b8）SDH同步质量等级描述0000同步质量不知道（现存同步网）0010G.811时钟信号0101G.812转接局时钟信号1000G.812本地局时钟信号1011同步设备定时源（SETS）信号1111不应用作同步通信与信息工程学院672.SDH设备的同步方式 SDH网中包括DXC、ADM等不同种类的设备，这些不同的设备在SDH网中的地位和应用有很大差别，因而其同步配置和时钟要求也不一样。一般来说，SDH同步网提供了三种不同的网络单元定时方法：外同步定时源 接收信号中提取定时 内部定时源通信与信息工程学院68SDH网元定时方式示例时钟定时基准STMNSTMN时钟STMNSTMN
36、时钟时钟STMNSTMN外同步输入定时环路定时时钟时钟STMNSTMN通过定时线路定时时钟内部定时数字信号传输定时信号传输提取定时信号通信与信息工程学院696.6 SDH传送网6.6.1 传送网的分层与分割 传送网可从垂直方向分解为三个独立的层网络，即电路层，通道层和传输媒质层。每一层网络在水平方向又可以按照该层内部结构分割为若干分离的部分，组成适于网络管理的基本骨架。采用分层和分割的方法有许多优点，例如可以单独进行每一个层网络的设计，在对每一层进行修改时也无需涉及到其他层次。通信与信息工程学院70图6-38 分层和分割视图特定电路层网络传输媒质层网络特定通道层网络 分层视图（客户/服务者联系
37、）分割视图通信与信息工程学院711.SDH传送网分层 一个适用于SDH的传送网分层模型见图6-39所示。图中电路层网络是面向业务的，严格意义上不属于传送层网络，但是为叙述的完整性，此处仍将其列入。传送层本身大致分为两层，从上至下依次为通道层和传输媒质层。通信与信息工程学院72图6-39 SDH传送网分层结构电路层（非SDH客户）VC-11VC-4-XcVC-4VC-3VC-3VC-2-ncVC-2VC-12复用段再生段物理层低阶高阶段层通道层传输媒质层通信与信息工程学院73再生段、复用段和通道关系示例TMTMTMREGADM和DXCREG通道通道复用段复用段再生段再生段再生段再生段复用段STM
38、-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-M(MN)通信与信息工程学院742.层网络的分割 传送网分层后每一层网络仍然很复杂。为了管理上的方便，在分层的基础上再对每一层网络划分为若干分离的部分，组成网络管理的基本骨架。子网络的分割 网络连接和子网络连接的分割 链路连接和分层通信与信息工程学院753.带光放大器的SDH分层模型 在SDH系统以及波分复用系统中，配置光放大器是克服损耗，延长中继距离的主要手段。由于光放大器的引入，SDH的分层模型将在再生段层和复用段层之间引入新的光通路层网络、光复用段网络和光放大器网络。通信与信息工程学院76图6-40 带光放大器的SDH传送网分层 电路层通道层物理
39、层光放大段层光复用段层光通路层再生段层复用段层通信与信息工程学院776.6.2 SDH传送网网络拓扑结构 网络拓扑，即网络节点和传输线路的几何排列，反映了物理连接或物理拓扑。SDH传送网物理拓扑的选择应综合考虑网络的生存性、配置的难易度、网络结构是否适应新业务的引进等多种因素，需要根据情况来决定。作为一般性原则，用户网适于星形拓扑和环形拓扑，中继网适于环形和线形拓扑，长途网适于树形和网孔形的结合，物理节点配置比较简单的情况也适用于环形 通信与信息工程学院781.基本的物理拓扑 网络拓扑，即网络节点和传输线路的几何排列，反映了物理连接或物理拓扑。点到点拓扑是最简单的通信形式，早期的SDH系统都基
40、于这种拓扑。通信与信息工程学院79图6-42 基本物理拓扑 通信与信息工程学院802.环形网 利用分插复用设备（ADM）或数字交叉连接设备（DXC）首尾相接时可以构成SDH环形网。环形网可以分为两类，即通道保护转换环和复用段保护转换环（具体可参见后续章节关于SDH自愈环的介绍）。通信与信息工程学院813.以DXC为节点的网孔形网 在业务量高度集中的长途网中，一个节点有多条大容量光纤链路进出，其中有携带业务的，也有空闲的，网络节点间构成互连的网孔形拓扑。这种高度互连的网孔形拓扑适于用DXC作传输节点，此时DXC主要提供网络的保护恢复和监视功能。通信与信息工程学院824.混合应用 采用环形网和DX
41、C保护在某些场合可以互相结合，取长补短。对于核心网和较大规模的城域而言，最终形成的都是连接度较高的网孔形网。此时可用DXC将多个环行网连接形成。通信与信息工程学院836.7 SDH网络保护和恢复 SDH光纤传送网络具有很大的通信容量。这样的传送网络一旦发生光缆被切断等故障，将会带来严重的损失。因此SDH光纤传送网络必须具有较强的抵抗故障或灾害的能力，即SDH网络的生存性。SDH生存性的实现主要有两种方法，即保护（Protection）和恢复（Restoration），保护的基本思想是利用预先规划的备用系统容量对主用系统进行切换保护，恢复则是在业务失效后利用快速路由等机制重新建立连接。通信与信息
42、工程学院846.7.1 SDH传送网故障及自愈机制 SDH传送网中一个10Gbit/s系统等效容量就超过120000条话路，一根光缆可以容纳48、96芯乃至更多数量的光纤。这样巨大的通信容量在带来经济效益的同时，也对网络的可靠性提出了极高的要求。大规模光纤网络必须具备有效的自愈（Self-healing）机制，即在网络发生故障时，无需人为干预就能自动而迅速地恢复失效节点或链路，重新配置业务。网络的自愈机制是提高网络可靠性尤其是生存性的主要手段之一。通信与信息工程学院851.自愈体系 自动保护倒换（APS）n基本原理是通过备用系统切换来恢复业务 自愈环（SHR）n可以理解为是APS的扩展 基于数
43、字交叉连接的自愈网（SHN）通信与信息工程学院86 不同的用户对故障恢复速度要求也不同。有的用户对网络的无间断运行具有强烈的依赖性，如银行自动取款机、大贸易公司等。对于这类用户，恢复时间应是自愈机制所能达到的最短时间，目前这个时间约为50ms。但是多数应用的故障恢复时间的容许范围可以在几秒钟到几分钟之间。特别是业务成本比较低的时候，容许范围可以达到30min。2.故障恢复速度与备用容量效率通信与信息工程学院87连接切断最小时间的确定 不同业务对于连接切断的敏感性不同 2秒被定义为连接切断阈值（CDT Connection Dropping Threshold）50毫秒内切换对绝大多数业务的影响
44、可以忽略通信与信息工程学院886.7.2 自动保护倒换APS SDH标准中定义了两类APS体系结构：1+1和1:n。1+1结构中业务信号同时在工作信道（段）和保护信道（段）上发送，也就是说在发送端STM-N信号永久地与工作信道和保护信道相连。接收端的复用段保护功能（MSP）对两个信道上的STM-N信号条件进行监视，并选择较合适的一路信号，也即“并发选收”形式。1:n APS体系结构能够将n个工作信道中的任意一个切换到唯一的保护信道上。保护信道由n个工作信道共享，1:1结构是1:n结构的子集。通信与信息工程学院89图6-43 1+1 和 1:n 保护ABn个主用备用(b)1:n保护AB主用备用(
45、a)1+1保护通信与信息工程学院901.自愈环 自愈环（SHR）就是一种环型网络体系结构。SDH自愈环分为两类：双向SHR（B-SHR）和单向SHR（U-SHR），其类型决定于由每对节点间的双工信道的方向。双工信道的两个方向相反（一个为顺时针，另一个为逆时针）的SHR，被称为B-SHR，而双工信道的两个方向相同（同为顺时针，或同为逆时针）的SHR被称为USHR。6.7.3 SDH自愈环通信与信息工程学院91U-SHR只用两条光纤，一条工作，另一条备用。每个节点一个分插复用器（ADM）。在U-SHR中，一个双工信道的两个方向经由两节点间的不同路由。利用APS环回和通道选择获得自愈能力。利用APS
46、环回获得自愈能力的U-SHR被称为线路切换U-SHR；利用通道选择获得自愈能力的U-SHR称为通道切换U-SHR。2.单向自愈环（U-SHR）通信与信息工程学院92 CA ACCA ACABCDS1P1S1P1 CA ACCA ACABCD光纤切断S1P1S1P1二纤单向复用段保护环工作原理通信与信息工程学院93 CA ACCA ACABCDS1P1S1P1 CA ACCA ACABCDS1P1S1P1光纤切断二纤单向通道保护环工作原理通信与信息工程学院94根据备用容量分配的不同，B-SHR可以使用4条光纤或2条光纤。4纤和2纤B-SHR分别使用B-SHR/4和B-SHR/2表示。3.双向自愈
47、环（B-SHR）通信与信息工程学院95 CA ACCA ACS1P1S2P2P2S2P1S1ABCD CA ACCA ACS1P1S2P2P2S2P1S1ABCD光纤切断四纤双向复用段保护环工作原理通信与信息工程学院96 CA ACCA ACABCDS1/P2S2/P1S1/P2S2/P1 CA ACCA ACABCD光纤切断S1/P2S2/P1S1/P2S2/P1二纤双向复用段保护环工作原理通信与信息工程学院97 分布式故障恢复（DR）的中心思想，是将每个DXC装置看作是连接多条通信链路，具有高度处理能力的计算机。基于DXC的传送网络是分布式互连的大规模的多处理器系统，它们在各自的拓扑范围内
48、进行通道集合的计算。在这种计算中，数据库分布在网络中，各个节点以独立的方式运行，不需要传统的集中式数据库。6.7.4 分布式故障恢复通信与信息工程学院986.8.1 SDH网络管理功能 SDH的一个重要特点就是在帧结构中安排了丰富的开销字节用于网络的管理、运营和维护，从而使得SDH网络管理的能力有了很大的增强。同时SDH传送网对管理系统的依赖性也更加紧密了，只有在先进的网络管理系统的支持下，SDH强大的优势及其优越的性能才能充分体现出来。6.8 SDH网络管理通信与信息工程学院991.SDH网络的一般性管理功能 SDH设备的管理功能模块SEMF（如图6-50所示）为SDH管理网提供了一种有效的
49、管理手段，利用这种手段，网元NE内部或外部的管理者就可以方便地对其进行管理，如果NE内部包含有管理者，则这个管理者就应是SEMF的一部分。通信与信息工程学院100图6-50 SDH设备的管理功能网元NE资源时钟滤波器基本功能基本功能基本功能MCF管理应用功能MAF代理SEMFV参考点MP参考点故障与性能监视通信与信息工程学院101SDH设备的管理功能网元NE资源时钟滤波器基本功能基本功能基本功能MCF管理应用功能MAF代理SEMFV参考点MP参考点故障与性能监视通信与信息工程学院1022.SDH网络管理功能 故障管理 性能管理 配置管理 安全管理 计费管理通信与信息工程学院1036.8.2 管
50、理协议及标准接口 SDH系统管理广泛地采用了开放系统互联（OSI）的协议规范、服务定义和系统管理的原理。SDH在帧结构的开销部分安排了若干字节作为数据通信通路DCC（帧结构中的D1D12字节），用来构成SDH传送网的传送链路。由于ECC嵌入在段开销中，所有的网元都具备，为构成统一的管理网提供了方便。Q3接口是定义在TMN中OS与NE（或通过QA、MD）之间的接口，也是SDH管理网与TMN的通信接口。Q3接口是TMN的核心，提供了管理操作系统与其他实体间的通信。通信与信息工程学院104本章小结和知识点 SDH产生背景/PDH缺点 SDH速率等级和帧结构 SDH复用映射过程及指针 SDH设备 SD
