SDH详细讲解

同步数字体系SDH北京交通大学电子信息工程学院现代通信网实验中心2011年3月内容•（一）了解SDH的相关知识；•（二）学习安装SDH网管；•（三）熟悉SDH网管的基本操作；•（四）学习SDH基本配置方法。SDH简介在数字传输系统中，有两种数字传输系列：•一种叫“准同步数字系列”（PlesiochronousDigitalHierarchy），简称PDH。•另一种叫“同步数字系列”（SynchronousDigitalHierarchy），简称SDH。PDH•在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。•在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。•最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络（SONET）。它是高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、又便于管理控制的智能网技术的有机结合。最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。ITU-T建议的数字比特速率系列与数字复接等级基群二次群三次群三次群四次群五次群基群二次群三次群四次群五次群64kbit/s1544kbit/s24路6312kbit/s96路44736kbit/s672路32064kbit/s480路97728kbit/s1440路397200kbit/s5760路2048kbit/s30路8448kbit/s120路34368kbit/s480路139264kbit/s1920路564992kbit/s7680路×30×24×4×4×4×4×4×5×7×3×4什么是复接？复用？PDH复接帧结构二次群复接子帧结构二次群复接帧结构帧码组支路信息比特支路信息比特1111010000100/11F2200212Cj14208212支路信息比特Cj24208212支路信息比特Cj34204212Vj4848bit帧同步码失步对告码国内通信码插入指令C11、C21、C31、C41插入指令C12、C22、C32、C42插入指令C13、C23、C33、C43码速调整插入比特V1、V2、V3、V41234……535455……106107108……159160161162……21253535353212bitF11F12F13帧码组信息50bit信息52bit信息52bit信息51bit插入标志C11插入标志C12插入标志C13码速调整插入比特V1•三次群复接帧结构•四次群复接帧结构•五次群复接帧结构PDH复接帧结构PDH数字传输系统的局限性•复接方式异步复接体制，在码速调整后，逐比特同步交错复接•群路上/下方式现行异步复接光纤通信系统中，没有专用的上/下话路设备，如果在中继站实现上/下话路，必须采用两套低次群到高次群复接设备•极少的信号传输辅助比特SDH定义•SDH全称同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy）•SDH规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。•SDH传送网是一种全新的传输网络，由数字交叉连接设备（DXC）、分插复用器（ADM）、终端复用器（TM）、再生器（REG）组成节点，一般以大容量光纤传输链路连接，构成具有高度灵活性和自愈功能的网络。PDH和SDH之间的比较PDH缺点：•没有国际统一的速率标准2M系列：2M、8M、34M、140M、565M；1.5M系列：北美：1.5M、6.3M、45M、274M；日本：1.5M、6.3M、32M、100M；•没有国际统一的光接口规范（多种码型变换方案）•上下电路需大量硬件、结构复杂、成本高•需要用硬件进行逐级复用与解复用•网络的OAM能力差：无足够的开销字节SDH与PDH分插信号的比较SDH特点优点：•速率统一：155M、622M、2.5G、10G；•光接口与帧结构统一：STM-N(N=1、4、16、64)；•一步复用特性：可从高速信号中直接提取/接入低速信号•强大的OAM能力实现了网络管理的智能化：•丰富的开销（码流量的5%）、强大的软件技术；•组网灵活、网络的生存性强：•可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级；•前、后向兼容。缺点：•带宽利用率稍低，如155M仅包括63个2M或3个34M。•指针调整机理复杂，指针功能的实现增加了系统的复杂性。•软件的大量使用对系统安全性的影响SDH速率•SDH信号的速率等级表示为STM-N，其中N是正整数。目前SDH只能支持一定的N值，即N只能为1，4，16和64，其中最基本、也是最重要的模块信号是STM-1，其速率是155.520Mbit/s，更高等级的STM-N信号是将基本模块信号STM-1经过字节间插后得出。•SDH速率等级等级STM-1STM-4STM-16STM-64速率（Mb/s）155.520622.0802488.3209953.2806325210084032含2M数量39813.12016128STM-128SDH设备结构•终端复用器TM把PDH/SDH支路信号复用成SDH线路信号，或反之。PDH支路信号SDH支路信号OAM线路信号STM-NTM•分插复用器ADM设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。STM-NSTM-N西侧线路信号PDH支路信号SDH支路信号OAM东侧线路信号ADMSDH设备结构•再生器REG设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下电路。SDH设备结构OAM东侧线路信号西侧线路信号STM-NSTM-NREG•数字交叉连接设备DXC兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能的SDH设备。SDH设备结构STM-NSTM-NPDH支路信号SDH支路信号DXCSDH的基本模型复用段再生段SDH复用器再生中继上下话路SDH解复用器再生中继再生段再生段再生段SDH的分层模型SDH的网络节点接口--NNISMSMSMTRTRTR有线/无线系统DXC/EA有线/无线系统SMSMSMTRTRTRNNINNINNINNISDH网络拓扑•线形网•环形网•枢纽网•网状网SDH的自愈功能•SDH传送网的保护策略–线路系统的复用段保护1+1保护，1:N保护–复用段保护环二纤双向复用段共享保护环，四纤双向复用段共享保护环–通道保护环二纤单向通道保护环，二纤双向通道保护环–子网连接保护对某一子网连接预先安排另一子网连接作为专用的保护路由•SDH传送网的恢复策略–区段恢复：只对连接中发生故障的段落寻找替代路由–通道恢复：对整个子网连接寻找替代路由SDH传送网保护和恢复策略的应用•二纤单向通道保护环SDH传送网保护和恢复策略的应用•二纤双向通道保护环SDH传送网保护和恢复策略的应用•二纤双向复用段共享保护环SDH传送网保护和恢复策略的应用•四纤双向复用段共享保护环SDH帧结构9×270×N字节9×270×N字节9×270×N字节STM-N净荷段开销1234567899×N261×N270×N传输方向STM-N速率：9×270×N×8×8000STM-1速率=155.52Mbit/sC11:1.544;C12:2.048;C2:8.448;C3:34.368;C4:139.264Mbit/sSTM-1等级上统一155.52Mbit/sPCM低次群帧周期=125us8000帧/秒1帧帧结构再生段开销（RSOH)管理单元指针（AUPTR)复用段开销（MSOH)STM-N净负荷(Payload)9×N列（字节）261×N列（字节）270×N列9行传输方向125μs13594270(字节/帧)×9(行/帧)×8kHz(帧/秒)×8(bit/字节)=155520kbit/s=155.520Mbit/s•矩形帧：SDH以字节为（8bit）单位进行传输，它的帧结构是一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构，它由（270×N）列和9行字节组成。SDH的矩形帧在光纤上传输时是逐行传输的，在光发送端经并/串转换后逐行进行传输，而在光接收端经串/并转换后还原成矩形块状进行处理。•信息净负荷（Payload）区域：信息净负荷区域是SDH帧结构中用于存放各种业务信息的地方。横向（10～270）×N列，纵向（1～9）行都属于信息净负荷区域，净荷区域包含业务和通道开销POH，POH主要作用就是对低速业务进行监控。再生段开销（RSOH)管理单元指针（AUPTR)复用段开销（MSOH)STM-N净负荷(Payload)9×N列（字节）261×N列（字节）270×N列9行传输方向125μs13594•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一个字节在STM-N内的准确位置，以便在接收端正确地进行信息分解。它位于STM-N帧结构中（1～9）×N列中的第4行。采用指针方式是SDH的重要创新，可使之在准同步环境中完成复用同步和STM-N信号的帧定位。再生段开销（RSOH)管理单元指针（AUPTR)复用段开销（MSOH)STM-N净负荷(Payload)9×N列（字节）261×N列（字节）270×N列9行传输方向125μs13594•段开销段开销是指STM-N帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必需的附加字节，主要用于网络的运行、管理和维护(OAM)。再生段开销RSOH--用于各个再生器之间的管理A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3AU-PTR(管理单元指针)B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E29行净载荷含POH270列复用段开销MSOH--用于各个复用器之间的管理•A1,A2：帧定位字节(F6A2H)•J0：再生段跟踪字节，使收、发能正确对接•B1：再生段比特间插奇偶校验字节•D1~D3：再生段数据通信通道，可传送再生段运行数据；•D4~D12：复用段数据通信通道，可传送复用段运行数据；•E1、E2：公务联络字节；•F1：使用者通道字节，用于维护的数据/音频通道•B2：复用段比特间插奇偶校验字节(BIP-N×24)；工作原理与B1相同；段开销字节功能•K1、K2：自动保护倒换字节，执行APS协议；其中：K1的b5~b8为请求保护倒换的局站编号，K2的b1~b4为倒换到保护通路上的局站编号。•S1：同步状态字节，指示同步状态、时钟级别等；其中b1~b4暂不使用，b5~b8表示时钟级别等；b5~b8=0010：G.811时钟，0100：G.812时钟，1011：设备时钟，1111：不能用于同步。•M1：复用段远端差错指示，指示B2的误块检测结果。其中b1暂不使用；b2~b8：用二进制编码方式，对B2的误块检测结果进行误块计数。段开销字节功能(续)SDH复用映射结构和复用映射过程•ITU-T规定了一套完整的复用结构，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。STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-2TU-12TU-11TU-3VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11139264kbit/s44736kbit/s34368kbit/s6312kbit/