光纤通信课件gai

第5章SDH技术本章内容、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。SDH网元、传送网和自愈网。SDH网同步、网络传输性能和网络管理。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。SDH网元、自愈网和网同步。本章难点SDH的映射原理、同步复用和开销。第5章SDH技术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。掌握SDH传送网、自愈网及网同步。掌握SDH的误码性能，了解SDH的抖动和漂移性能。熟悉SDH的网络管理。第5章SDH技术光传送网•光传送网：采用光纤作为媒介在各个地点之间传递用户信息的网络，属于OSI结构中的物理层。可以认为光传送网的输入和输出都是各种速率等级的串行比特流。•TDM业务：TimeDivisionMultiplexing，电路交换类业务，主要指由低速的话音业务经多路复用而成的各种速率等级。•光传送网技术体制先后有以下两种传输体制：–准同步数字系列(PDH)–同步数字系列(SDH)5.1SDH的产生和基本概念随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到了许多困难。1．PDH存在的主要问题（1）两大体系，3种地区性标准(日本、北美、欧洲)，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5-1所示。5.1SDH的产生和基本概念表5-1准同步数字体系一次群（基群）二次群三次群四次群北美24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s672路（96×6）44.736Mbit/s4032路（672×6）274.176Mbit/s日本24路1.544bit/s96路（24×4）6.312Mbit/s480路（96×5）32.064Mbit/s1440路（480×3）97.782Mbit/s欧洲中国30路2.048Mbit/s120路（30×4）8.448Mbit/s480路（120×4）34.368Mbit/s1920路（480×3）139.264Mbit/s5.1SDH的产生和基本概念1．PDH存在的主要问题（2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。PDH仅制定了电接口的技术标准，未制定光接口标准（各厂家各自采用自行开发的光线路码型）。各厂家开发的光接口不兼容，光路互通要先转换为电接口，因此限制了联网应用的灵活性，增加了网络的复杂性。（3）准同步复用方式，上下电路不便。PDH的高次群是异步复接，每次复接就进行一次码速调整，因而无法直接从高次群中提取支路信息，每次插入/取出一个低次群信号（上下话路）都要逐次群的复用解复用，使得复用结构相当复杂，缺乏灵活性。5.1SDH的产生和基本概念1．PDH存在的主要问题（4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。PDH预留的插入比特较少，使得网络的运行、管理和维护（OAM）较困难，无法适应新一代网络的要求。（5）网络结构缺乏灵活性。PDH建立在点到点连接的基础上，结构简单，无法提供最佳的路由选择，使得设备利用率较低。很难实现良好的自愈功能。（6）面向话音业务5.1SDH的产生和基本概念2．SDH的产生1984由美国贝尔通信研究所的科学家们为使光传输设备在光口互连提出来一种新的传输体制——光同步传送网（SYNTRAN）。1985年美国国家标准协会ANSI通过此标准，形成国家的正式标准，并更名为同步光网络（SONET）5.1SDH的产生和基本概念2．SDH的产生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SONET的概念，并进行适当修改，重新命名为同步数字体系(SDH，SynchronousDigitalHierarchy)，使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表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。•虽然SONET的ANSI1.105标准和SDH的ITU-T的建议两者在实现上有差异，主要反映在速率等级、复用映射结构、开销字节定义、指针中比特定义和净负荷类型等方面。•但所有的SONET规范与SDH建议是兼容的。•表5-2给出了SDH和SONET在速率等级上的对照情况。表5-2SDH和SONET网络节点接口的标准速率SDHSONET等级标称速率（Mbit/s）简称等级标准速率（Mbit/s）OC-1/STS-1（480CH）51.840STM-l（1920CH）155.520155Mbit/sOC-3/STS-3（1440CH）155.520OC-9/STS-9466.560STM-4（7696CH）622.080622Mbit/sOC-12/STS-12622.080OC-18/STS-18933.120OC-24/STS-241244.160OC-36/STS-361866.240STM-16（30720CH）2488.3202.5Gbit/sOC-48/STS-48（32356CH）2488.320OC-96/STS-96﹡（尚待确定）4976.640STM-64（122880CH）9953.28010Gbit/sOC-192/STS-192（129024CH）9953.280SONET信号对应的电信号称为STS信号。所有SONET信号速率都是STS-1信号速率的整数倍，即STS-M信号。STS-M是电信号速率，经过电光变换后的物理层光信号为OC-M，OC表示光载波。SDH的基本速率等于STS-3，为155.52Mb/s，称为同步传输模式的基本模块STM-1。更高的速率表示为STM-N，其速率是STM-1的N倍。ITU-T建议中所支持的N为1、4、16和64，相当于SONET信号的M，M=3N，即为了保持SONET和SDH的兼容性，实际采用的M值都是3的倍数。3．SDH的概念SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。SDH网络是由一些SDH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。SDHADM155Mb/s光接口155Mb/s光接口2Mb/s(电信号)4．网络节点接口接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。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。SDH体制对NNI作了统一的规范。规范的内容有：数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。这就使SDH设备容易实现多厂家互连，体现了横向兼容性NNI在网络中的位置如图5-1所示。图5-1NNI在网络中的应用5.2SDH的速率与帧结构1．SDH的速率SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64）最基本的模块是STM-1，更高等级的STM-N信号是将N个STM-1按字节间插同步复用后获得，其速率是STM-1的N倍。相应各STM-N等级的速率为STM-1155.520Mbit/s155Mbit/sSTM-4622.080Mbit/s622Mbit/sSTM-162488.320Mbit/s2.5GMbit/sSTM-649953.280Mbit/s10GMbit/s简称2．SDH的帧结构SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。对帧结构的基本要求：能满足对支路信号进行同步数字复用和交叉连接支路信号在帧内的分布是均匀的、有规律和可控的，便于接入和取出对PDH1.544Mbit/s系列和2.048Mbit/s系列信号（即PDH两大体系信号），具有统一的方便性和实用性。2．SDH的帧结构SDH帧结构：一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构帧长：一个STM-N帧有9行，每行由270×N列个字节组成，每帧共有9×270×N=2430N字节每帧比特数：9×270×N×8=19440Nbit帧周期（帧频）：125s，即每秒传输8000帧（与PDH的E1信号同）STM-1传输速率：fb=9×270×8×8000=155.520Mbit/s更高等级的STM-N信号是将N个STM-1信号按同步复用，经字节间插后的结果，传输速率是STM-1的N倍字节发送顺序：由上往下逐行发送，每行先左后右想一想•STM-N帧中单独一个字节的比特传输速率是多少？•STM-N的帧频为8000帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送8000次，那么该字节的比特速率是8000×8bit=64kbit/s。图5-2STM-N帧结构再生段开销管理单元指针复用段开销270含通道开销一帧从结构组成来看，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。（1）段开销（SOH）区域SOH：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。分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）下图是STM-1段开销的字节安排9行注：●表示与传输介质有关的特征字节；表示国内使用的保留字节；表示不扰码的国内使用字节；所有未标记的字节表示待将来由国际标准确定。*9字节RSOHMSOHA1A1A1A2A2A2J0B1●●E1●F1D1●●D2●D3AUPTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2**每帧用于RSOH3*9*8=216bit传输速率：216*8000=1.728Mbit/s每帧用于MSOH5*9*8=360bit传输速率：360*8000=2.88Mbit/s总计用于OAM速率：4.608Mbit/s（2）信息净负荷（Payload）区域主要存放各种业务信息比特，也存放少量的通道开销（POH）字节。POH作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM-N上，在SDH网中传送。它负责对“打包”的低速信号进行通道性能监视、管理和控制。STM-1业务传输速率：261*9*8*8000bit/s=150.336Mbit/s注：信息净负荷并不等于有效负荷，因为信息净负荷中存放的是经过“打包”的低速信号，即在低速信号中加上了相应的POH•RSOH、MSOH、POH提供了对SDH信号的层层细化的监控功能。•例如2.5G系统，RSOH监控的是整个STM-16的信号传输状态；MSOH监控的是STM-16中每一个STM-1信号的传输状态；POH则是监控每一个STM-1中每一个“打包”了的低速支路信号（例如2Mbit/s）的传输状态。•这样通过开销的层层监管功能，使你可以方便地从整体和个体的角度来监控信号的传输状态便于分析、定位。（3）管理单元指针区域（AU-PTR）AU-PTR位于帧结构第4行的第1列到第9列Byte，是一种指示符，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。指针方式的采用是SDH的重要创新，结合虚容器(VC)的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。思考：对于STM-1而言，该区域的传输速率为多少？答案：1行×9字节/行×8bit/字节×8000帧/s＝0.576Mb/s（3）管理单元指针区域（AU-PTR）图载荷包络与SDH…SDH帧1(125s)SDH帧2(125s)261字节9字节开销9行载荷包络AUPTR3．SDH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。不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备。由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行,只需利用软件即可从高速