准同步数字体系PDH和同步数字体系SDH课件

第五章第五章 准同步数字体系（准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（和同步数字体系（SDH）第一节第一节 数字复接的基本概念数字复接的基本概念第二节第二节 同步复接与异步复接同步复接与异步复接第三节第三节 PCM零次群和零次群和PCM高次群高次群第四节第四节 SDH的基本概念的基本概念第五节第五节 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构第六节第六节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法第五章 准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）第第一节第一节 数字复接的基本概念数字复接的基本概念一、一、准同步数字体系准同步数字体系（PDH）国国际际上上主主要要有有两两大大系系列列的的准准同同步步数数字字体体系系，都都经经ITU-T推推荐荐，即即PCM24路系列和路系列和PCM3032路系列。路系列。第一节 数字复接的基本概念一、准同步数字体系（PDH）这样的复接系列具有如下优点：这样的复接系列具有如下优点：（1）易易于于构构成成通通信信网网，便便于于分分支支与与插插入入，并并具具有有较较高高的的传传输输效效率率。复复用用倍倍数适中，多在数适中，多在35倍之间。倍之间。(2)可可视视电电话话、电电视视信信号号以以及及频频分分制制群信号能与某个高次群相适应。群信号能与某个高次群相适应。（3）与与传传输输媒媒介介，如如对对称称电电缆缆、同同轴轴电电缆缆、微微波波、波波导导、光光纤纤等等传传输输容容量量相匹配。相匹配。这样的复接系列具有如下优点：图图5.1 PCM复接体制复接体制图5.1 PCM复接体制二、二、PCM复用和数字复接复用和数字复接扩扩大大数数字字通通信信容容量量，形形成成二二次次群群以以上上的的高高次次群群的的方方法法通通常常有有两两种种：PCM复复用用和和数字复接。数字复接。1.PCM复用复用所所谓谓PCM复复用用就就是是直直接接将将多多路路信信号号编编码复用。码复用。2.数字复接数字复接数数字字复复接接是是将将几几个个低低次次群群在在时时间间的的空空隙上迭加合成高次群。隙上迭加合成高次群。二、PCM复用和数字复接图图5.2 数字复接的原理示意图数字复接的原理示意图图5.2 数字复接的原理示意图三、三、数字复接的实现数字复接的实现数数字字复复接接的的实实现现主主要要有有两两种种方方法法：按位复接和按字复接。按位复接和按字复接。1.按位复接按位复接按按位位复复接接是是每每次次复复接接各各低低次次群群（也也称为支路）的一位码形成高次群。称为支路）的一位码形成高次群。2.按字复接按字复接按按字字复复接接是是每每次次复复接接各各低低次次群群（支支路）的路）的一个码字形成高次群。一个码字形成高次群。三、数字复接的实现图图5.3 按位复接与按字复接示意图按位复接与按字复接示意图图5.3 按位复接与按字复接示意图四、四、数字复接的同步数字复接的同步数数字字复复接接要要解解决决两两个个问问题题：同同步步和复接。和复接。数数字字复复接接的的同同步步指指的的是是被被复复接接的的几个低次群的数码率相同。几个低次群的数码率相同。为为此此，在在各各低低次次群群复复接接之之前前，必必须须使使各各低低次次群群数数码码率率互互相相同同步步，同同时时使使其其数数码码率率符符合合高高次次群群帧帧结结构构的的要要求求。数数字字复复接接的的同同步步是是系系统统与与系系统统间间的的同同步，因而也称之为系统同步。步，因而也称之为系统同步。四、数字复接的同步图5.4数码率不同的低次群复接图5.4数码率不同的低次群复接五、五、数字复接的方法及系统构成数字复接的方法及系统构成1.数字复接的方法数字复接的方法数数字字复复接接的的方方法法实实际际也也就就是是数数字字复复接接同步的方法，有同步复接和异步复接两种。同步的方法，有同步复接和异步复接两种。同同步步复复接接是是用用一一个个高高稳稳定定的的主主时时钟钟来来控控制制被被复复接接的的几几个个低低次次群群，使使这这几几个个低低次次群群的的数数码码率率（简简称称码码速速）统统一一在在主主时时钟钟的的频频率率上上（这这样样就就使使几几个个低低次次群群系系统统达达到到同同步步的的目目的的），可可直直接接复复接接（复复接接前前不不必必进进行行码码速速调调整整，但但要要进进行行码码速速变变换换，详详见见第第二节）。二节）。五、数字复接的方法及系统构成2.数字复接系统的构成数字复接系统的构成数数字字复复接接器器的的功功能能是是把把4个个支支路（低次群）合成一个高次群。路（低次群）合成一个高次群。数数字字分分接接器器的的功功能能是是把把高高次次群群分分解解成成原原来来的的低低次次群群，它它是是由由定定时时、同步、分接和恢复等单元组成。同步、分接和恢复等单元组成。2.数字复接系统的构成图图5.5 数字复接系统方框图数字复接系统方框图图5.5 数字复接系统方框图第二节第二节 同步复接与异步复接同步复接与异步复接一、一、同步复接同步复接1.码速变换与恢复码速变换与恢复码速变换及恢复过程如图码速变换及恢复过程如图5.6所示。所示。第二节 同步复接与异步复接一、同步复接图5.6 码速变换及恢复过程图5.6 码速变换及恢复过程2.同步复接系统的构成同步复接系统的构成二二次次群群同同步步复复接接器器和和分分接接器器的的方方框框图图如图如图5.7所示。所示。在在复复接接端端，支支路路时时钟钟和和复复接接时时钟钟来来自自同同 一一 个个 总总 时时 钟钟 源源，各各 支支 路路 码码 速速 率率 为为2048kbits，且且是是严严格格相相等等的的，经经过过缓缓冲冲存存储储器器进进行行码码速速变变换换，以以便便复复接接时时本本支支路路码码字字与与其其他他支支路路码码字字错错开开以以及及为为插插入入附附加加码码留留下下空空位位，复复接接合合成成电电路路把把变变换换后后的的各各支支路路码码流流合合并并在在一一起起，并并在在所所留留空空位位插插入入包括帧同步码在内的附加码。包括帧同步码在内的附加码。2.同步复接系统的构成图5.7二次群同步复接、分接方框图图5.7二次群同步复接、分接方框图3.同步复接二次群帧结构同步复接二次群帧结构图图5.8 二次群同步复接的帧结构二次群同步复接的帧结构3.同步复接二次群帧结构图5.8 二次群同步复接的帧结二、二、异步复接异步复接1.码速调整与恢复码速调整与恢复码码速速调调整整是是利利用用插插入入一一些些码码元元将将各各一一次次群群的的速速率率由由2048kbits左左右右统统一一调调整整成成2112kbits。接接收收端端进进行行码码速速恢恢复复，通通过过去去掉掉插插入入的的码码元元，将将各各一一次次群群的的速速率由率由2112kbits还原成还原成2048kbits左右。左右。码码速速调调整整技技术术可可分分为为正正码码速速调调整整、正正负负码码速速调调整整和和正正/零零/负负码码速速调调整整三三种。种。二、异步复接图图5.9 正码速调整电路和码速恢复电路正码速调整电路和码速恢复电路图5.9 正码速调整电路和码速恢复电路图图5.10 脉冲插入方式码速调整示意图脉冲插入方式码速调整示意图图5.10 脉冲插入方式码速调整示意图2.异步复接二次群帧结构异步复接二次群帧结构ITU-T G.742推推荐荐的的正正码码速速调调整整异异步复接二次群帧结构如图步复接二次群帧结构如图5.11(b)所示。所示。异异步步复复接接二二次次群群的的帧帧周周期期为为10038s,帧帧 长长 为为 848bit。其其 中中 有有 4205820bit（最最少少）为为信信息息码码（这这里里的的信信息息码码指指的的是是四四个个一一次次群群码码速速变变换换之之前前的的码码元元，即即不不包包括括插插入入的的码码元元），有有28bit的的插插入入码（最多）。码（最多）。2.异步复接二次群帧结构图5.11 异步复接二次群帧结构图5.11 异步复接二次群帧结构3.异步复接系统的构成异步复接系统的构成实实现现正正码码速速调调整整异异步步复复接接和和分分接系统的方框图如图接系统的方框图如图5.12所示。所示。3.异步复接系统的构成图5.12二次群异步复接和分接系统的方框图图5.12二次群异步复接和分接系统的方框图4.复接抖动的产生与抑制复接抖动的产生与抑制在在采采用用正正码码速速调调整整的的异异步步复复接接系系统统中中，即即使使信信道道的的信信号号没没有有抖抖动动，复复接接器器本本身身也也产产生生一一种种抖抖动动，即即“插插入入抖动抖动”的相位抖动。的相位抖动。4.复接抖动的产生与抑制图图5.13 扣除插入脉冲后的信号序列扣除插入脉冲后的信号序列图图5.14 锁相环方框图锁相环方框图图5.13 扣除插入脉冲后的信号序列图5.14 锁相环方（1）由由于于扣扣除除帧帧同同步步码码而而产产生生的的抖抖动动，有有三三位位码码被被扣扣除除，每每帧帧抖抖动动一一次次，由由于于帧帧周周期期约约为为100s，故其抖动频率为，故其抖动频率为10kHz。（2）由由于于扣扣除除插插入入标标志志码码而而产产生生的的抖抖动动。每每帧帧有有3个个插插入入标标志志码码，再再考考虑虑到到扣扣除除帧帧码码的的影影响响，相相当当于于每每帧帧有有四四次次扣扣除除抖抖动动，故故其抖动频率为其抖动频率为40kHz。（1）由于扣除帧同步码而产生的抖动，有三位码被扣除，每帧抖（3）扣扣除除码码速速调调整整插插入入脉脉冲冲所所产产生生的的抖抖动动，即即指指扣扣除除第第161位位V脉冲所产生的抖动。脉冲所产生的抖动。由由于于锁锁相相环环具具有有对对相相位位噪噪声声的的低低通通特特性性，经经过过锁锁相相环环后后的的剩剩余抖动仅为低频抖动成分。余抖动仅为低频抖动成分。（3）扣除码速调整插入脉冲所产生的抖动，即指扣除第161位第三节第三节PCM零次群和零次群和PCM高次群高次群一、一、PCM零次群零次群PCM通通信信最最基基本本的的传传送送单单位位是是64kbits，即即一一路路话话音音的编码，因此它是零次的。的编码，因此它是零次的。第三节PCM零次群和PCM高次群一、PCM零次群二、二、PCM子群子群速速率率介介于于64kbits和和2048kbits之之间间的的信信号号称称为为子子群群。子子群群速速率率主主要要考虑到下列因素。考虑到下列因素。（1）与某些传输介质相匹配。与某些传输介质相匹配。（2）与某些业务种类相匹配。与某些业务种类相匹配。（3）复复接接速速率率与与其其它它等等级级相相配配合并有一定的规则性。合并有一定的规则性。PCM子子群群还还可可用用于于用用户户环环路路和和小小容量的特殊通信需要。容量的特殊通信需要。二、PCM子群三、三、PCM高次群高次群比比二二次次群群更更高高的的等等级级有有PCM三三次次群群、四四次次群群、五五次次群群等等，下下面面分别加以介绍。分别加以介绍。1.PCM三次群三次群ITU-T G.751推推荐荐的的PCM三三次次群群 有有 480个个 话话 路路，速速 率率 为为 34368Mbits。三三次次群群的的异异步步复复接接过过程与二次群相似。程与二次群相似。三、PCM高次群图图5.16异步复接三次群帧结构异步复接三次群帧结构图5.16异步复接三次群帧结构图图5.17PCM三次群异步复接方框图三次群异步复接方框图图5.17PCM三次群异步复接方框图2.PCM四次群四次群ITU-T G.751推推 荐荐 的的PCM四四次次群群有有1920个个话话路路，速率为速率为139.264Mbit/s。2.PCM四次群图图5.18 异步复接四次群帧结构异步复接四次群帧结构图5.18 异步复接四次群帧结构3.PCM五次群五次群ITU-T G.922推推荐荐的的PCM五五次次群群有有7680个话路，速率为个话路，速率为564992Mbits。异异步步复复接接五五次次群群帧帧长长度度为为2688bit，帧帧周周期期为为2688bit/564.922Mbit/s4.76s，每每帧帧 的的 前前 12bit传传 五五 次次 群群 的的 帧帧 同同 步步 码码(111110100000)，第第2305bit作作为为向向对对端端设设备备发发出出的的告告警警指指示示码码，第第23062308bit作作为为国国内内使使用用备备用用比比特特，另另外外，有有4bit码码速速调调整整用用插插入入码码（V1V4），还还有有5420bit 插入标志码。插入标志码。3.PCM五次群图图5.19 异步复接五次群帧结构异步复接五次群帧结构图5.19 异步复接五次群帧结构4.高次群的接口码型高次群的接口码型其其中中一一次次群群、二二次次群群、三三次次群群的的接接口口码码型型是是HDB3码码，四四次次群群的的接接口口码型是码型是CMI码。码。5.PDH的网络结构的网络结构四四次次群群的的传传输输通通常常利利用用光光纤纤、微微波波等等信信道道进进行行频频带带传传输输，四四次次群群信信号号需需要要通通过过光光端端机机或或微微波波设设备备（图图中中未未画出）进行处理变换、调制等。画出）进行处理变换、调制等。4.高次群的接口码型图图5.20 PDH的网络结构（一种应用）的网络结构（一种应用）图5.20 PDH的网络结构（一种应用）第四节第四节 SDH的基本概念的基本概念一、一、PDH的弱点的弱点现现在在的的准准同同步步数数字字体体系系（PDH）传传输输体体制制已已不不能能适适应应现现代代通通信信网网的的发发展展要要求，其弱点主要表现在如下几个方面。求，其弱点主要表现在如下几个方面。(1）只只有有地地区区性性数数字字信信号号速速率率和和帧帧结构标准而不存在世界性标准。结构标准而不存在世界性标准。第四节 SDH的基本概念一、PDH的弱点(2)没没有有世世界界性性的的标标准准光光接接口口规规范范，导导致致各各个个厂厂家家自自行行开开发发的的专用光接口大量出现。专用光接口大量出现。(3)准准同同步步系系统统的的复复用用结结构构，除除了了几几个个低低等等级级信信号号（如如2048kbits，1544kbits）采采用用同同步步复复用用外外，其其它它多多数数等等级级信信号号采采用用异异步步复复用用，即即靠靠塞塞入入一一些些额额外外的的比比特特使使各各支支路路信信号号与与复复用用设设备备同同步步并并复用成高速信号。复用成高速信号。(2)没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自行开发的专用(4)复接方式大多采用按位复接，虽复接方式大多采用按位复接，虽然节省了复接所需的缓冲存储器容量，但然节省了复接所需的缓冲存储器容量，但不利于以字节为单位的现代信息交换。不利于以字节为单位的现代信息交换。(5)复复用用信信号号的的结结构构中中用用于于网网络络运运行行、管管理理、维维护护（OAM）的的比比特特很很少少，网网络络的的OAM主主要要靠靠人人工工的的数数字字交交叉叉连连接接和和停停业业务务检检测测，这这种种方方式式已已经经不不能能适适应应不不断断演演变变的的电信网的要求。电信网的要求。(6)由由于于建建立立在在点点对对点点传传输输基基础础上上的的复复用用结结构构缺缺乏乏灵灵活活性性，使使数数字字通通道道设设备备利利用率很低。用率很低。(4)复接方式大多采用按位复接，虽然节省了复接所需的缓冲二、二、SDH的概念及特点的概念及特点1.SDH的概念的概念SDH网网是是由由一一些些SDH的的网网络络单单元元（NE）组组成成的的，在在光光纤纤上上进进行行同同步步信信息息传传输输、复复用用、分分插插和和交交叉叉连连接接的的网网络络（SDH网网中中不不含含交交换换设设备备，它它只只是是交交换换局局之之间间的的传传输输手手段段）。SDH网网的的概念中包含以下几个要点。概念中包含以下几个要点。二、SDH的概念及特点（1）SDH网网有有全全世世界界统统一一的的网网络络节节点点接接口口（NNI），从从而而简简化化了了信信号号的的互互通通以以及及信信号号的的传传输输、复复用、交叉连接等过程。用、交叉连接等过程。（2）SDH网网有有一一套套标标准准化化的的信信息息结结构构等等级级，称称为为同同步步传传递递模模块块，并并具具有有一一种种块块状状帧帧结结构构，允允许许安安排排丰丰富富的的开开销销比比特特（即即比比特特流流中中除除去去信信息息净净负负荷荷后后的的剩剩余余部部分分）用用于于网网络的络的OAM。（1）SDH网有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简（3）SDH网网有有一一套套特特殊殊的的复复用用结结构构，允允许许现现存存准准同同步步数数字字体体系系（PDH）、同同步步数数字字体体系系和和宽宽带带综综合合业业务务数数字字网网(B-ISDN)的的信信号号都都能能纳纳入入其其帧帧结结构构中中传传输输，即具有兼容性和广泛的适应性。即具有兼容性和广泛的适应性。（4）SDH网网大大量量采采用用软软件件进进行行网网络络配配置置和和控控制制，增增加加新新功功能能和和新新特特性性非非常常方方便便，适适合合将将来来不断发展的需要。不断发展的需要。（3）SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系（5）SDH网网有有标标准准的的光光接接口口，即即允允许许不不同同厂厂家家的的设设备备在在光路上互通。光路上互通。（6）SDH网网的的基基本本网网络络单单元元有有终终端端复复用用器器（TM）、分分插插复复用用器器（ADM）、再再生生中中继继器器（REG）和和同同步步数数字字交交叉叉连连接接设备（设备（SDXC）等。）等。（5）SDH网有标准的光接口，即允许不同厂家的设备在光路上图图5.22 STM-1终端复用器终端复用器图5.22 STM-1终端复用器图图5.23 STM-1分插复用器分插复用器图5.23 STM-1分插复用器终终端端复复用用器器（TM）的的主主要要任任务务是是将将低低速速支支路路信信号号纳纳入入STM-1帧帧结结构构，并并经经电电/光光转转换换成成为为STM-1光光线线路路信信号号，其逆过程正好相反。其逆过程正好相反。终端复用器（TM）的主要任务是将低速支路信号纳入STM-1帧图5.24 SDH分插信号流图示图5.24 SDH分插信号流图示图图5.25 基本网络单元在基本网络单元在SDH网中的使用网中的使用图5.25 基本网络单元在SDH网中的使用图图中中标标出出了了实实际际系系统统组组成成中中的的再再生生段段、复用段和通道。复用段和通道。再再生生段段：再再生生中中继继器器（REG）与与终终端端复复用用器器（TM）之之间间、再再生生中中继继器器与与分分插插复复用用器器（ADM）或或SDXC之之间间称称为为再再生生段段。再再 生生 段段 两两 端端 的的 REG、TM和和 ADM（或或SDXC）称为再生段终端（）称为再生段终端（RST）。）。复复用用段段：终终端端复复用用器器与与分分插插复复用用器器（或或SDXC）之之间间称称为为复复用用段段。复复用用段段两两端端的的TM和和ADM（或或SDXC）称称为为复复用用段段终端（终端（MST）。）。通道：终端复用器之间称为通道。通道：终端复用器之间称为通道。图中标出了实际系统组成中的再生段、复用段和通道。2.SDH的特点的特点SDH的特点主要体现在如下几个方面：的特点主要体现在如下几个方面：（1）有有全全世世界界统统一一的的数数字字信信号号速速率率和帧结构标准。和帧结构标准。（2）采采用用同同步步复复用用方方式式和和灵灵活活的的复复用映射结构，净负荷与网络是同步的。用映射结构，净负荷与网络是同步的。(3)SDH帧帧结结构构中中安安排排了了丰丰富富的的开开销销比比特特（约约占占信信号号的的5），因因而而使使得得网网络络运运行、管理、维护行、管理、维护(OAM)能力大大加强。能力大大加强。2.SDH的特点（4）将将标标准准的的光光接接口口综综合合进进各各种种不不同同的的网网络络单单元元，减减少少了了将将传传输输和和复复用用分分开开的的需需要要，从从而而简简化化了了硬硬件件，缓解了布线拥挤。缓解了布线拥挤。（5）SDH与与现现有有的的PDH网网络络完完全全兼兼容容，即即可可兼兼容容PDH的的各各种种速速率率，同时还能方便地容纳各种新业务信号。同时还能方便地容纳各种新业务信号。（6）SDH的的信信号号结结构构的的设设计计考考虑了网络传输和交换的最佳性。虑了网络传输和交换的最佳性。（4）将标准的光接口综合进各种不同的网络单元，减少了将传输上上述述特特点点中中最最核核心心的的有有三三条条，即即同同步步复复用用、标标准准光光接接口口和和强强大大的的网网络络管管理理能能力力。当当然然SDH也也有有不不足足之之处处。主主要要体体现在如下几个方面：现在如下几个方面：（1）频频带带利利用用率率不不如如传传统统的的PDH系系统统（这这一一点点可可从从本本章章第第六六节节介介绍绍的的复复用结构中看出用结构中看出)；（2）采采用用指指针针调调整整技技术术会会使使时时钟钟产生较大的抖动，造成传输损伤；产生较大的抖动，造成传输损伤；上述特点中最核心的有三条，即同步复用、标准光接口和强大的网络（3）大大规规模模使使用用软软件件控控制制和和将将业业务务量量集集中中在在少少数数几几个个高高速速链链路路和和交交叉叉节节点点上上，这这些些关关键键部部位位出出现现问问题题可可能能导导致致网网络络的的重重大故障，甚至造成全网瘫痪；大故障，甚至造成全网瘫痪；（4）SDH与与PDH互互连连时时（在在从从PDH到到SDH的的过过渡渡时时期期，会会形形成成多多个个SDH“同同步步岛岛”经经PDH互互连连的的局局面面），由由于于指指针针调调整整产产生生的的相相位位跃跃变变，使使经经过过多多次次SDHPDH变变换换的的信信号号在在低低频频抖抖动动和和漂漂移移上上比比纯纯粹粹的的PDH或或SDH信号更严重。信号更严重。（3）大规模使用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和第五节第五节 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构一、一、网络节点接口网络节点接口网网络络节节点点接接口口（NNI）是是实实现现SDH网的关键。网的关键。NNI在在网网络络中中的的位位置置如如图图5.26所示。所示。第五节 SDH的速率与帧结构一、网络节点接口图5.26 NNI在网络中的位置图5.26 NNI在网络中的位置二、二、同步数字体系的速率同步数字体系的速率同同步步数数字字体体系系最最基基本本的的模模块块信信号号（即即同同 步步 传传 递递 模模 块块）是是 STM-1，其其 速速 率率 为为155.520Mbits。三、三、SDH帧结构帧结构ITU-T最最终终采采纳纳了了一一种种以以字字节节为为单单位位的的矩矩形形块块状状（或或称称页页状状）帧帧结结构构，如如图图5.27所示。所示。二、同步数字体系的速率图5.27 SDH帧结构图5.27 SDH帧结构STM-N由由270N列列9行行组组成成，即即帧帧长长度度为为270N9个个字字节节或或270N98bit。帧帧周周期为期为125s(即一帧的时间即一帧的时间)。对对于于STM-1而而言言，帧帧长长度度为为27092430byte，相相 当当 于于 19440bit，帧帧 周周 期期 为为125s，由由此此可可算算出出其其速速率率为为2709812510-6=155520Mbits。STM-N由270N列9行组成，即帧长度为270N9个段开销（段开销（SOH）区域区域段段开开销销（ection verhead）是是指指STM帧帧结结构构中中为为了了保保证证信信息息净净负负荷荷正正常常、灵灵活活传传送送所所必必需需的的附附加加字字节节，是是供供网网络络运运行行、管管理理和和维维护护（OAM）使用的字节。使用的字节。段开销（SOH）区域2.净负荷（净负荷（Pay1oad）区域区域信信息息净净负负荷荷区区域域是是帧帧结结构构中中存存放放各各种种信信息息负负载载的的地地方方，图图5.27之之中中横横向向第第10N270N，纵纵向向第第1行行到到第第9行行的的2349N个个字节都属此区域。字节都属此区域。3.管理单元指针（管理单元指针（AU-PTR）区域区域管管理理单单元元指指针针用用来来指指示示信信息息净净负负荷荷的的第第一一个个字字节节在在STM-N帧帧中中的的准准确确位位置置，以以便在接收端能正确地分解。便在接收端能正确地分解。2.净负荷（Pay1oad）区域四、四、段开销（段开销（SDH）字节字节1.段开销字节的安排段开销字节的安排SOH中中包包含含定定帧帧信信息息，用用于于维维护护与与性性能监视的信息以及其它操作功能。能监视的信息以及其它操作功能。STM-N帧帧中中SOH所所占占空空间间与与N成成正正比比，N不不同同，SOH字字节节在在空空间间中中的的位位置置也也不不同同，但但SOH字节的种类和功能是相同或相近的。字节的种类和功能是相同或相近的。四、段开销（SDH）字节图图5.28STM-1 SOH字节安排字节安排图5.28STM-1 SOH字节安排图图5.29STM-4 SOH字节安排字节安排图5.29STM-4 SOH字节安排图图5.30 STM-16 SOH字节安排字节安排图5.30 STM-16 SOH字节安排图图5.31 STM-64 SOH字节安排字节安排图5.31 STM-64 SOH字节安排2.SOH字节的功能字节的功能（1）帧定位字节帧定位字节A1和和A2（2）再生段踪迹字节再生段踪迹字节J0（3）数据通信通路）数据通信通路（DCC）D1D12（4）公务字节）公务字节E1和和E2（5）使用者通路）使用者通路F1（6）比特间插奇偶检验）比特间插奇偶检验8位码位码（BIP-8）B12.SOH字节的功能（7）比比特特间间插插奇奇偶偶检检验验24位位码码（BIP-N24）字节字节B2B2B2(8)自自动动保保护护倒倒换换（APS）通通路路字字节节K1和和K2（b1b5）(9)复复用用段段远远端端失失效效指指示示（MS-RDI）字节字节K2（b6b8）(10)同步状态字节同步状态字节S1（b5b8）（7）比特间插奇偶检验24位码（BIP-N24）字节B2 (11)复复用用段段远远端端差差错错指指示示（MS-REI）M1(12)与传输媒质有关的字节与传输媒质有关的字节(13)备用字节备用字节Z03.简化的简化的SOH功能接口功能接口 (11)复用段远端差错指示（MS-REI）M1 第六节第六节 同步复用与映射方法同步复用与映射方法一、一、复用结构复用结构1.SDH的一般复用结构的一般复用结构2.复用单元复用单元SDH的的基基本本复复用用单单元元包包括括标标准准容容器器(C)，虚虚容容器器(VC)，支支路路单单元元(TU)，支支路路单单元元组组(TUG)，管管理理单单元元(AU)和和管管理理单单元元组组(AUG)（见图见图5.33）。）。第六节 同步复用与映射方法一、复用结构图图5.33 G.709建议的建议的SDH复用结构复用结构图5.33 G.709建议的SDH复用结构（1）标准容器标准容器(C)容容器器是是一一种种用用来来装装载载各各种种速速率率的的业业务务信信号号的的信信息息结结构构，主主要要完完成成适适配配功功能能（例例如如速速率率调调整整），以以便便让让那那些些最最常常使使用用的的准准同同步步数数字字体体系系信信号号能能够够进入有限数目的标准容器。进入有限数目的标准容器。（2）虚容器（虚容器（VC）虚虚容容器器是是用用来来支支持持SDH的的通通道道（通路）层连接的信息结构（通路）层连接的信息结构（1）标准容器(C)（3）支路单元和支路单元组支路单元和支路单元组（TU和和TUG）（4）管理单元和管理单元组管理单元和管理单元组（AU和和AUG）3.我国的我国的SDH复用结构复用结构我我国国的的光光同同步步传传输输网网技技术术体体制制规规定定，以以2Mbits为为基基础础的的PDH系系列列作作为为SDH的的有有效效负负荷荷并并选选用用AU-4复复用用路路线线，其其基基本本复复用映射结构如图用映射结构如图5.34所示。所示。（3）支路单元和支路单元组（TU和TUG）图5.34 我国的基本复用映射结构图5.34 我国的基本复用映射结构图图5.35 139.264Mbits支路支路信号复用映射过程信号复用映射过程图5.35 139.264Mbits支路二、二、映射映射映映射射是是一一种种在在SDH边边界界处处使使支支路路信信号号适配进虚容器的过程。适配进虚容器的过程。1.通道开销（通道开销（POH）通通道道开开销销分分为为低低阶阶通通道道开开销销和和高高阶阶通通道开销。道开销。（1）高阶通道开销高阶通道开销（HPOH）二、映射图图5.36 HPOH位置示意图位置示意图图5.36 HPOH位置示意图HPOH各自的功能如下：各自的功能如下：通道踪迹字节通道踪迹字节 通道通道BIP-8码码 信号标记字节信号标记字节 通道状态字节通道状态字节 通道使用者字节通道使用者字节 TU位置指示字节位置指示字节 自动保护倒换（自动保护倒换（APS）通路字节通路字节 网络操作者字节网络操作者字节 备用比特备用比特HPOH各自的功能如下：（2）低阶通道开销低阶通道开销（VC-1VC-2 POH）在在此此解解释释一一下下复复帧帧的的概概念念。为为了了适适应应不不同同容容量量的的净净负负荷荷在在网网中中的的传传送送需需要要，SDH允允许许组组成成若若干干不不同同的复帧形式。的复帧形式。（2）低阶通道开销图图5.37 低阶通道开销位置示意图低阶通道开销位置示意图图5.37 低阶通道开销位置示意图 V5字节字节 通道踪迹字节通道踪迹字节 网络操作者字节网络操作者字节 增强型远端缺陷指示增强型远端缺陷指示 备用比特备用比特 V5字节2.映射过程映射过程（1）映射方式的分类映射方式的分类映映射射分分为为异异步步、比比特特同同步步和和字字节节同同步步三种方法与浮动和锁定两种工作模式。三种方法与浮动和锁定两种工作模式。三种映射方法三种映射方法异异步步映映射射，是是一一种种对对映映射射信信号号的的结结构构无无任任何何限限制制（信信号号有有无无帧帧结结构构均均可可），也也无无需需其其与与网网同同步步，仅仅利利用用正正码码速速调调整整或或正正/零零负负码码速速调调整整将将信信号号适适配配装装入入VC的的映射方法。映射方法。2.映射过程比比特特同同步步映映射射，是是一一种种对对映映射射信信号号结结构构无无任任何何限限制制，但但要要求求其其与与网网同同步步，从从而而无无需需码码速速调调整整即即可可使使信信号号适适配配装装入入VC的的映映射射方方法法。因因此此可可认认为是异步映射的特例或子集。为是异步映射的特例或子集。字字节节同同步步映映射射，是是一一种种要要求求映映射射信信号号具具有有块块状状帧帧结结构构（例例如如PDH基基群群帧帧结结构构），并并与与网网同同步步，无无需需任任何何速速率率调调整整即即可可将将信信息息字字节节装装入入VC内内规定位置的映射方式。规定位置的映射方式。比特同步映射，是一种对映射信号结构无任何限制，但要求其与网 两种工作模式两种工作模式浮浮动动VC模模式式，是是指指VC净净负负荷荷在在TU或或AU内内的的位位置置不不固固定定，并并由由TU-PTR或或AU-PTR指示其起点位置的一种工作模式。指示其起点位置的一种工作模式。锁锁定定TU模模式式，是是一一种种信信息息净净负负荷荷与与网网同同步步并并处处于于TU或或AU帧帧内内固固定定位位置置，因因而无需而无需TU-PTR或或AU-PTR的工作模式。的工作模式。映射方式的比较映射方式的比较 两种工作模式(2)139.264Mbits支路信支路信号（号（H-4）的映射的映射139.264Mbits支支路路信信号号的的映映射射一般采用异步映射、浮动模式。一般采用异步映射、浮动模式。139.264Mbits支路信支路信号异步装入号异步装入C-4(2)139.264Mbits支路信号（H-4）的映射图图5.38 C-4的子帧结构的子帧结构图5.38 C-4的子帧结构 C-4装入装入VC-4图图5.39 139.264Mbits信号映射图解信号映射图解 C-4装入VC-4图5.39 139.264Mbit（3）2.048Mbit/s支路信号（支路信号（H-12）的映射的映射2.048Mbits支支路路信信号号的的映映射射既既可可以以采采用用异异步步映映射射，也也可可以以采采用用比比特特同同步步映映射射或或字节同步映射。字节同步映射。图图5.40 2.048Mbits支路信号支路信号的异步映射成的异步映射成VC-12（复帧）复帧）（3）2.048Mbit/s支路信号（H-12）的映射图三、三、定位定位定定位位是是一一种种将将帧帧偏偏移移信信息息收收进进支支路路单元或管理单元的过程。单元或管理单元的过程。SDH中指针的作用可归结为三条：中指针的作用可归结为三条：（1）当当网网络络处处于于同同步步工工作作方方式式时时，指针用来进行同步信号间的相位校准；指针用来进行同步信号间的相位校准；三、定位（2）当当网网络络失失去去同同步步时时（即即处处于于准准同同步步工工作作方方式式），指指针针用用作作频频率率和和相相位位校校准准；当当网网络络处处于于异异步步工工作作方方式式时时，指指针针用用作作频频率率跟跟踪踪校校准准（有有关关同同步步工工作作方方式式，准准同同步步工工作作方方式式和和异异步步工工作作方方式式的的概概念念参参见见本本章章第第七七节节中中SDH网网同同步步的的内内容容。）（3）指指针针还还可可以以用用来来容容纳纳网网络中的频率抖动和漂移。络中的频率抖动和漂移。（2）当网络失去同步时（即处于准同步工作方式），指针用作频1.VC-4在在AU-4中的定位中的定位（AU-4指针调整）指针调整）（1）AU-4指针指针图图5.41 AU-4指针图案指针图案1.VC-4在AU-4中的定位（AU-4指针调整）图5.(2)指针调整原理指针调整原理 正调整正调整 负调整负调整（3）速率调整时指针速率调整时指针值变化举例值变化举例(4)AU-4指针调整小结指针调整小结(2)指针调整原理图图5.42 AU-4指针位置和偏移编号指针位置和偏移编号图5.42 AU-4指针位置和偏移编号2.VC-12在在TU-12中的定位中的定位（TU-12指针调整）指针调整）(1)TU-12指针指针(2)TU-12指针调整原理指针调整原理2.VC-12在TU-12中的定位（TU-12指针调整）图图5.43 TU-12复帧结构复帧结构图5.43 TU-12复帧结构图5.44 TU-12指针编码图5.44 TU-12指针编码四、复用四、复用复复用用是是一一种种使使多多个个低低阶阶通通道道层层的的信信号号适适配配进进高高阶阶通通道道，或或者者把把多多个个高高阶阶通通道道层层信信号号适适配配进进复复用用层层的的过过程程，即即以以字字节节交交错错间间插插方方式式把把TU组组织织进进高高阶阶VC或或把把AU组织进组织进STM-N的过程。的过程。四、复用1.TU-12复用进复用进TUG-2再再复用进复用进TUG-3图图5.45 TU-12复用进复用进TUG-2再复用进再复用进TUG-31.TU-12复用进TUG-2再复用进TUG-3图5.452.3个个TUG-3复用进复用进VC-4图图5.46 3个个TUG-3复用进复用进VC-42.3个TUG-3复用进VC-4图5.46 3个TUG-3.AU-4复复用进用进AUG图图5.47 AU-4复用进复用进AUG3.AU-4复用进AUG图5.47 AU-4复用进AUG4.N个个AUG复用进复用进STM-N帧帧图图5.48 将将N个个AUG复用进复用进STM-N帧帧4.N个AUG复用进STM-N帧图5.48 将N个AUG5.2.048Mbits信号信号复用、复用、定位、定位、映射映射过程过程总结总结图图5.49 2.048Mbits支路信号支路信号映射、定位、复用过程映射、定位、复用过程5.2.048Mbits信号复用、定位、映射过程总结图具体过程为：具体过程为：（1）映射映射速速率率为为2.048Mbits的的信信号号先先进进入入C-12作作适适配配处处理理后后，加加上上VC-12 POH构构成成了了VC-12。（2）定位（指针调整）定位（指针调整）VC-12加上加上TU-12 PTR构成构成TU-12。（3）复用复用（4）定位定位（5）复用复用具体过程为：第七节第七节 SDH传送网传送网一、一、传送网的基本概念传送网的基本概念传传送送网网就就是是完完成成传传送送功功能能的的手手段段，当然传送网也能传递各种网络控制信息。当然传送网也能传递各种网络控制信息。第七节 SDH传送网一、传送网的基本概念二、二、SDH传递网的物理拓扑传递网的物理拓扑1.SDH的基本网络单元的基本网络单元SDH网网是是由由一一些些基基本本网网络络单单元元构构成成的的，目目前前实实际际应应用用的的基基本本网网络络单单元元有有四四种种，即即终终 端端 复复 用用 器器（TM）、分分 插插 复复 用用 器器（ADM）、再再生生中中继继器器（REG）和和数数字字交交叉连接设备（叉连接设备（SDXC）。）。二、SDH传递网的物理拓扑图图5.50 SDH的基本网络单元的基本网络单元图5.50 SDH的基本网络单元（1）终端复用器（终端复用器（TM）在在发发送送端端能能将将各各PDH支支路路信信号号复复用进用进STM-N帧结构，在接收端进行分接。帧结构，在接收端进行分接。在在发发送送端端将将若若干干个个STM-N信信号号复复用用为为一一个个STM-M（MN）信信号号（例例如如将将四四个个STM-1复复用用成成一一个个STM-4)，在在接接收收端端将将一一个个STM-M信信号号分分成成若若干干个个STM-N（MN）信号。信号。TM还还具具备备电电光光（光光电电）转转换功能。换功能。（1）终端复用器（TM）（2）分插复用器分插复用器（ADM）分分插插复复用用器器（ADM）位位于于SDH网网的沿途，其主要功能为：的沿途，其主要功能为：具具有有支支路路群群路路（即即上上/下下支支路）能力。路）能力。具具有有群群路路群群路路（即即直直通通）的连接能力。的连接能力。可可以以具具有有数数字字交交叉叉连连接接功功能能，即将即将DXC功能融于功能融于ADM中。中。用于环形网中。用于环形网中。（2）分插复用器（ADM）图图5.51 采用采用ADM的环形网的环形网图5.51 采用ADM的环形网图图5.52 TM和和ADM组成的典型网络应用组成的典型网络应用图5.52 TM和ADM组成的典型网络应用（3）再生中继器（再生中继器（REG）（4）数字交叉连接设备（数字交叉连接设备（SDXC）基本概念基本概念SDH网网络络中中的的DXC设设备备称称为为SDXC，它它是是一一种种具具有有一一个个或或多多个个PDH（G.702）或或SDH（G.707）信信号号端端口口并并至至少少可可以以对对任任何何端端口口速速率率（和和或或其其子子速速率率信信号号）与与其其它它端端口口速速率率（和和或或其其子子速速率率信信号号）进进行行可可控控连连接和再连接的设备。接和再连接的设备。（3）再生中继器（REG）SDXC的主要功能的主要功能SDXC设设备备与与相相应应的的网网管管系系统统配配合合，可支持如下功能：可支持如下功能：复用功能。复用功能。业务汇集。业务汇集。业务疏导。业务疏导。保护倒换。保护倒换。网络恢复。网络恢复。通道监视。通道监视。测试接入。测试接入。广播业务。广播业务。SDXC的主要功能2.SDH传送网的基本物理拓扑传送网的基本物理拓扑网网络络的的物物理理拓拓扑扑泛泛指指网网络络的的形形状状，即即网网络络节节点点和和传传输输线线路路的的几几何何排排列列，它它反反映映了了物理上的连接。物理上的连接。（1）线形线形将将通通信信网网络络中中的的所所有有点点一一一一串串联联，而而使使首首尾尾两两点点开开放放，这这就就形形成成了了线线性性拓拓扑扑，有有时也称为链形。时也称为链形。2.SDH传送网的基本物理拓扑图图5.53 SDH网基本物理拓扑类型网基本物理拓扑类型图5.53 SDH网基本物理拓扑类型（2）星形星形这这一一种种拓拓扑扑即即是是通通信信网网络络中中某某一一特特殊殊点点与与其其它它各各点点直直接接相相连连，而而其其它各点间不能直接连接，即星形拓扑。它各点间不能直接连接，即星形拓扑。（3）树形树形所所谓谓树树形形拓拓扑扑可可以以看看成成是是线线性性拓扑和星形拓扑的结合。拓扑和星形拓扑的结合。（2）星形（4）环形环形环环形形拓拓扑扑实实际际上上就就是是将将线线形形拓拓扑扑的的首首尾尾之之间间再再相相互互连连接接，从从而而任任何何一一点点都都不不对对外外开开放放，即即为为环环形形拓扑。拓扑。（5）网孔形网孔形当当涉涉及及通通信信的的许许多多点点直直接接互互相相连连接接时时就就形形成成了了网网孔孔拓拓扑扑，若若所所有有的的点点都都彼彼此此连连接接即即称称为为理理想想的的网网孔形拓扑（网形网）。孔形拓扑（网形网）。（4）环形三、三、SDH的自愈网的自愈网自自愈愈网网就就是是无无需需人人为为干干预预，网网络络就就能能在在极极短短时时间间内内从从失失效效故故障障中中自自动动恢恢复复所所携携带带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。1.线路保护倒换线路保护倒换（1）线路保护倒换方式线路保护倒换方式线路保护倒换有两种方式：线路保护倒换有两种方式：11方式。方式。1 n方式。方式。三、SDH的自愈网（2）线路保护倒换的特点线路保护倒换的特点 业务恢复时间很快，可短于业务恢复时间很快，可短于50ms。若若工工作作段段和和保保护护段段属属同同缆缆复复用用（即即主主用用和和备备用用光光纤纤在在同同一一缆缆芯芯内内），则则有有可可能能导导致致工工作作段段（主主用用）和和保保护护段段（备备用用）同同时时因因意意外外故故障障而而被被切切断断，此此时时这这种种保保护护方式就失去作用了。方式就失去作用了。（2）线路保护倒换的特点2.环形网保护环形网保护当当把把网网络络节节点点连连成成一一个个环环形形时时，可可以以进进一一步步改改善善网网络络的的生生存存性性和和降降低低成成本本，这这是是SDH网的一种典型拓扑方式。网的一种典型拓扑方式。（1）二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环2.环形网保护图图5.54二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环图5.54二纤单向通道倒换环（2）二纤双向通道倒换环二纤双向通道倒换环图图5.55 二二 纤双向通道倒换环纤双向通道倒换环（2）二纤双向通道倒换环图5.55 二 纤双向通道倒换环（3）二纤单二纤单向复用向复用段倒换段倒换环环图图5.56二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环（3）二纤单向复用段倒换环图5.56二纤单向复用段倒换环（4）二纤双向二纤双向复用段倒复用段倒换环换环图图5.57 四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环（4）二纤双向复用段倒换环图5.57 四纤双向复用段倒换（5）二纤双二纤双向复用向复用段倒换段倒换环环图图5.58 二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环（5）二纤双向复用段倒换环图5.58 二纤双向复用段倒换（6）几种自愈环的比较）几种自愈环的比较3.DXC保护保护DXC保保护护主主要要是是指指利利用用DXC设设备在网孔形网络中进行保护的方式。备在网孔形网络中进行保护的方式。（6）几种自愈环的比较图图5.59采用采用DXC为节点的保护为节点的保护图5.59采用DXC为节点的保护4.混合保护混合保护所所谓谓混混合合保保护护是是采采用用环环形形网网保保护护和和DXC保保护护相相结结合合，这这样样可可以以取取长长补补短短，大大大大增增加加网网络络的的保保护护能能力力。混混合合保保护护结结构构如如图图5.60所所示。示。5.各种自愈网的比较各种自愈网的比较4.混合保护图5.60 混合保护结构图5.60 混合保护结构四、四、SDH网络结构网络结构SDH网网是是一一种种传传送送网网，它它为为交交换换局局之间提供高速高质量的数字传送能力。之间提供高速高质量的数字传送能力。最最高高层层面面为为长长途途一一级级干干线线网网，主主要要省省会会城城市市及及业业务务量量较较大大的的汇汇接接节节点点城城市市装装有有DXC44，其其间间由由高高速速光光纤纤链链路路STM-4或或STM-16组组成成，形形成成了了一一个个大大容容量量、高高可可靠靠的的网网孔孔形形国国家家骨骨干干网网结结构构，并辅以少量线形网。并辅以少量线形网。四、SDH网络结构图图5.61 SDH网络结构网络结构图5.61 SDH网络结构第第二二层层面面为为二二级级干干线线网网，主主要要汇汇接接节节点点 装装 有有 DXC4 4或或 DXC4 1，其其 间间 由由STM-1或或STM-4组组成成，形形成成省省内内网网状状或或环环形骨干网结构，并辅以少量线形网结构。形骨干网结构，并辅以少量线形网结构。第第三三层层面面为为中中继继网网（即即长长途途端端局局与与市市局局之之间间以以及及市市话话局局之之间间的的部部分分），可可以以按按区区域域划划分分为为若若干干个个环环，由由ADM组组成成速速率率为为STM-1或或STM-4的的自自愈愈环环，也也可可以以是是路路由由备用方式的两节点环。备用方式的两节点环。最低层面为用户接入网。最低层面为用户接入网。第二层面为二级干线网，主要汇接节点装有DXC44或DXC4综综上上所所述述，我我国国的的SDH网网络络结结构构具具有有以下几个特点：以下几个特点：（1）具具有有四四个个相相对对独独立立而而又又综综合合一一体的层面；体的层面；（2）简化了网络规划设计；简化了网络规划设计；（3）适应现行行政管理体制；适应现行行政管理体制；（4）各个层面可独立实现最佳化；各个层面可独立实现最佳化；（5）具具有有体体制制和和规规划划的的统统一一性性、完完整性和先进性。整性和先进性。综上所述，我国的SDH网络结构具有以下几个特点：五、五、SDH的网同步的网同步1.网同步的基本概念网同步的基本概念（1）网同步的概念网同步的概念所有数字网都要实现网同步。所有数字网都要实现网同步。（2）网同步的必要性网同步的必要性 写写入入速速率率大大于于读读出出速速率率，将将会会造造成成存存储储器溢出，致使输入信息比特丢失（即漏读）；器溢出，致使输入信息比特丢失（即漏读）；写写入入速速率率小小于于读读出出速速率率，可可能能会会造造成成某某些比特被读出两次，即重复读出（重读）。些比特被读出两次，即重复读出（重读）。五、SDH的网同步图图5.62 数字网示意图数字网示意图图5.62 数字网示意图（3）网同步的方式网同步的方式网网同同步步的的方方式式有有好好几几种种，目目前前各各国国公公用用网网中交换节点时钟的同步主要采用主从同步方式。中交换节点时钟的同步主要采用主从同步方式。所所谓谓主主从从同同步步方方式式是是在在网网内内某某一一主主交交换换局局设设置置高高精精度度高高稳稳定定度度的的时时钟钟源源（称称为为基基准准主主时时钟钟或或基基准准时时钟钟），并并以以其其为为基基准准时时钟钟通通过过树树状状结结构构的的时时钟钟分分配配网网传传送送到到（分分配配给给）网网内内其其它它各各交交换换局局，各各交交换换局局采采用用锁锁相相技技术术将将本本局局时时钟钟频频率率和和相相位位锁锁定定在在基基准准主主时时钟钟上上，使使全全网网各各交交换换节节点点时时钟钟都与基准主时钟同步。都与基准主时钟同步。（3）网同步的方式图5.63 主从同步方式图5.63 主从同步方式主主从从同同步步方方式式一一般般采采用用等等级级制制，目目前前ITU-T将时钟划分为四级：将时钟划分为四级：一一级级时时钟钟基基准准主主时时钟钟，由由G.81l建议规范；建议规范；二二级级时时钟钟转转接接局局从从时时钟钟，由由G.812建议规范；建议规范；三三级级时时钟钟端端局局从从时时钟钟，也也由由G.8l2建议规范；建议规范；四四 级级 时时 钟钟 数数 字字 小小 交交 换换 机机（PBX）、远远端端模模块块或或SDH网网络络单单元元从从时时钟，由钟，由G.81S建议规范。建议规范。主从同步方式一般采用等级制，目前ITU-T将时钟划分为四级：（4）从时钟工作模式从时钟工作模式在在主主从从同同步步方方式式中中，节节点点从从时时钟钟