第六章-SDH复用原理

第六章SDH复用原理•内容提要：–PDH和SDH两种传输体制及各种特点–SDH的帧结构及信号复用–SDH的开销和指针PDH：准同步数字传输系统；SDH：同步数字传输系统；MSTP：多业务传送平台DWDM：密集波分复用系统；ASON：自动交换光网络（智能光网络）光传送网络的发展SDH的主要优势：接口规范，同步复用，运行维护管理（OAM）功能强大，互联互通兼容性好DWDM主要优势：超大容量，对数据率“透明”按光波长复用和解复用，平滑扩容，兼容光交换容量增加/业务多样化196680年代94年99年90年代初98年1976DWDM开始建设SDH标准完善PDH仍为主力实用化产品出现SDH逐步成为传输主力设备PDH产品开始规模使用高锟提出光传输理论DWDM规模建设，全光网试验MSTP/ASON02年OTN/PTN/RTN21世纪SDH......?•SDH的基本概念：是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。•SDH产生的社会背景：通信网传输、交换、处理的信息量增大，向数字化、综合化、智能化、个人化发展。–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产生的技术背景：传统的PDH传输系统已不能适应现代通信发展的要求。6.1SDH的产生和基本概念1．PDH存在的主要问题（1）两大体系，3种地区性标准，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6-1所示。（2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。（3）准同步复用方式，上下电路不便。（4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。（5）网络结构缺乏灵活性（6）面向话音业务表6-1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（96×7）44.736Mbit/s4032路（672×6）274.176Mbit/s日本24路1.544Mbit/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/s6.1SDH的产生和基本概念2．SDH的产生1984年美国贝尔提出一种新的传输体制——光同步传送网（SYNTRAN）。1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名为同步光网络（SONET）。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接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。表6-2是SONET和SDH的速率对照。6.1SDH的产生和基本概念表6-2SDH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）9953.2806.1SDH的产生和基本概念3．SDH的概念所谓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网络则是由一些基本网络单元（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。6.1.1SDH的技术特点•（1）新型的复用映射方式：同步复用方式和灵活的映射结构。•（2）接口标准统一：全世界统一的NNI，体现了横向兼容性。•（3）网络管理能力强：帧结构中丰富的开销比特。•（4）组网与自愈能力强：采用先进的ADM、DXC等组网。•（5）兼容性好：具有完全的前向兼容性和后向兼容性。•（6）先进的指针调整技术：可实现准同步环境下的良好工作。•（7）独立的虚容器设计：具有很好的信息透明性。•（8）系列标准规范：便于国内、国际互连互通。•注：SDH最为核心的三个特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准。SDH的特点•接口方面–电接口•STM-1是SDH最基本的同步传送模块STM（SynchronousTransportModule），速率为155.520Mb/s。•STM-N是SDH更高等级的同步传送模块，速率是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，64，256)。–光接口•仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的标准7级扰码。•不会增加线路的负荷，只是编码方式不同•PDH中线路编码mBnB编码，电口的速率和光口速率不一致•对于SDH同一等级中STM-N，电口和光口的速率一致例如：STM-1→STM-4，采用字节间插同步复用方式。4×STM-1→STM-4。SDH的特点B1B2B3C1C2C3A1A2A3C2A2D2B1C1D1B2A3A1D1D2D3D3B3C3•复用方式——同步复用和灵活的映射结构–低阶SDH→高阶SDH。信号ESDH的特点•PDH→SDH——通过指针定位预见低速信号在帧中位置，使收端可直接下低速信号。打包封装信息包信息包信息包STM-1装箱定位PDH2M34M140MSDH的特点•OAM功能–用于OAM的开销多–OAM功能强——这也是线路编码不用加冗余码的原因–（这与PDH正好是相反的，PDH帧结构中开销字节少，所以线路编码使采用mBnB码，进行监控）•兼容性——决定成本–老体制设备是否还可发挥作用–对新体制能否接入SDH工作方式信息包信息包PDH/ATM/IP信号PDH/ATM/IP信号打包拆包复用解复用SDH网络STM-NSTM-NSDH应用的若干问题•（1）频带利用率低：频带利用率不如传统的PDH系统高。•STM-1（155M）——63*2M•——3*34M——3*16*2M——48*2M•——1*140M——1*63*2M——63*2M•PDH（140M）——64*2M•——4*34M——4*16*2M——64*2M•（2）抖动性能劣化：引入了指针调整技术，使抖动性能劣化。•（3）软件权限过大：给安全带来隐患。须进行强的安全管理。•（4）定时信息传送困难：分插、重选路由及指针调整所致。•（5）IP业务对SDH传送网结构的影响。6.2SDH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，…），相应各STM-N等级的速率为STM-1155.520Mbit/sSTM-4622.080Mbit/sSTM-162488.320Mbit/sSTM-649953.280Mbit/s6.2SDH的速率与帧结构2．SDH的帧结构SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9行和270×N列字节组成，如图6-2所示。帧周期为125s（即每秒8000帧）。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。对于STM-1而言，其信息结构为9行×270列的块状帧结构，传输速率：fb=9×270×8×8000=155.520Mbit/s。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。6.2SDH的速率与帧结构图6-2STM-N帧结构6.2SDH的速率与帧结构（1）段开销（SOH）区域（RSOH和MSOH）段开销是指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。段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。（2）信息净负荷（Payload）区域信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特，也存放了少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（POH）字节。（3）管理单元指针区域管理单元指针（AU-PTR）是一种指示符，其作用是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。信息净负荷区&通道开销RSOHAUpointerMSOH270STM-N净负荷区(含POH)243019RSOHMSOHAU-PTRPOH打包POH低速信号低速信号装箱定位装箱定位信息包信息包打包AU-PTR&TU-PTR发端：收端：AU-PTR定位车厢中第一个信息包根据收到的AU-PTR值找到此信息包，通过字节间插的规律性，进而定位到其他信息包TU-PTR一级定位2M34MAU-PTR二级定位6.3映射原理与同步复用同步复用和映射方法是SDH最有特色的内容之一。它使数字复用由PDH僵硬的大量硬件配置转变为灵活的软件配置。它可将PDH两大体系的绝大多数速率信号都复用进STM-N帧结构中。复用步骤（复用方式、复用结构）•低阶SDH→高阶SDH：字节间插同步复用方式，4和1方式•PDH信号→STM-N：同步复用和灵活的映射–140M→STM-N–34M→STM-N–2M→STM-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。例如：STM-1→STM-4，采用字节间插同步复用方式。4×STM-1→STM-4。B1B2B3C1C2C3A1A2A3C2A2D2B1C1D1B2A3A1D1D2D3D3B3C3低阶SDH→高阶SDH。信号E6.3.1基本复用映射结构1．SDH的通用复用映射结构SDH的通用复用映射结构，如图6-3所示。将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤。为适应新技术的发展，ITU-T2000年提出了新的复用映射结构增加了STM-256等级和级联的功能。图6-3SDH的通用复用映射结构6.3.1基本复用映射结构2．我国的SDH复用映射结构我国采用的复用映射结构使得每种速率的信号只有惟一的复用路线到达STM-N，接口种类由5种简化为3种，主要包括C-12，C-3和C-4三种进入方式。图6-4我国的SDH复用映射结构6.3.1基本复用映射结构3．复用单元（1）容器（C）容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，其基本功能是完成PDH信号与VC之间的适配（即码速调整）。ITU-T规定了5种标准容器，C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，每一种容器分别对应于一种标称的输入速率，即1.544Mbit/s、2.048Mbit/s、6.312Mbit/s、34.368Mbit/s和139.264Mbit/s。可参见图6-3所示。我国的SDH复用映射结构仅涉及C-12、C-3及C-4。6.3.1基本复用映射结构（2）虚容器（VC）虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成，即VC−n=C−n+VC−nPOH除在PDH/SDH网络边界，VC在SDH网中传输时保持不变。VC可分成低阶VC和高阶VC两类。TU前的VC为低阶VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我国有VC-12和VC-3）；AU前的VC为高阶VC，有VC-