数字通信原理102

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,0,1,10.3 SDH数字传输体制（一）,2,内容和要求,内容目的,SDH标准,SDH帧结构,SDH复用结构,映射、复用的概念,140Mbit/s 复用进STM-N过程。,要求,学习SDH标准及其帧结构，掌握SDH4. 映射、复用的概念与140Mbit/s 复用进STM-N过程。其重点与难点映射、复用的概念。,3,一、SDH标准概述,SDH研究涉及的范围（SDH关注的问题）,复接、线路传输；,交换功能；,网络管理：内含网管操作的综合信息传送网络，实现业务的性能监视、动态网络维护、不同供应厂商设备之间的互通等功能。,4,一、SDH标准概述,SDH速率等级,ITU-T规定了SDH信号的速率等级：同步传送模块（STM，Synchronous Transport Module），用STM-N来表示，N表示等级数。以一级传送模块STM-1为基础，更高速率以倍数4增加（严格）。,5,一、SDH标准概述,SDH与PDH的区别(基于目前所学内容),PDH具有明显的得用与复接的概念，而在SDH中，由于其对业务具有非常好的透明性，在任意层次上都可以对业务信息进行上、下处理，因而在SDH中复用与复接的概念不易区分，因而下面统一采用复用这一概念。,PDH是基于比特复接，则SDH则是基于字节复用。,PDH是异步复接，则SDH则是同步复用。,SDH应用领域,SDH已形成一个完整的全球统一的数字通信标准，不仅适用于光纤通信，也适合于微波和卫星传输。,6,二、SDH的帧结构,1、帧结构,7,二、SDH的帧结构,2、主要参数,ITU-T采用了一种以字节为基础的块状帧结构,STM-1的传输速率为,155.520Mbit/s,，,帧频为,8000帧/秒,，因此每帧有：,即2430个字节。将每帧的2430个字节分成9组，每组 270个字节。将每组作为一行，从上到下排列成9行，形成一个9行270列的块状结构。,传输时由左到右、由上而下顺序排成串行码流依次传输,8,二、SDH的帧结构,3、两个基本概念,相差：,两个STM-1数据帧之间的帧频相同，但相位点存在差别，这种差别可以用它们相邻帧的第一个字节间的时间差来表示。,频差：,由于某种原因两个STM-1数据帧之间的帧频存在差别。,回答：什么原因造成了上述两现象？,9,二、SDH的帧结构,4、STM-1帧结构的区域组成,段开销区域；,管理单元指针区域；,净负荷三个区域。,10,二、SDH的帧结构,5、段开销（SOH：Section Overhead）区域,目的：,保证信息正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，它主要用于网络的运行、管理、维护及指配。共有72个字节用于段开销。,分类,再生段开销（RSOH）：,位于帧的1-3行和1-9列,复用段开销（MSOH）：,位于帧的5-9行和1-9列,11,二、SDH的帧结构,6、净负荷（Payload）区域,定义：,所谓净负荷区域就是帧结构中存放各种信息的地方。1-9行，10-270列的261x9个字节都属于净负荷区域。,净负荷区的信息性质：,净负荷区的信息来源十分丰富，可能由各类通道经过复用之后则形成的。在形成适用于STM-1的净负荷过程中，各类通道为了对自身的业务进行管理，还包括了各种类型的通道开销（POH）。,12,二、SDH的帧结构,7、管理单元指针（AU-PTR）区域,原因：,底层通道经复用之后的最终得到适合于于STM-1上传输是一个区域为个逻辑块，这可以认为是一个逻辑的区域（不是非常准确地讲，可以给这一逻辑区域一个名字：VC4），它最终与物理上的个区域之间的关系是通过定位来实现的。这也是通过管理单元指针（AU-PTR）来实现的。,定义：,所谓指针是一组码，其值大小表示VC4在净负荷区域所处的位置，调整指针就是调整净负荷和STM-1帧之间的,频率和相位,。,13,二、SDH的帧结构,优点,这种定位过程可以来克服交换、复用等过程中的相差或由于其它原因造成的频差；,时间响应性能好。,14,三、SDH复用结构,1、复用结构,15,三、SDH复用结构,C（Container），,容器；,VC（Visual Container），,虚容器；,TU（Tributary Unit），,支路单元,；,TUG（Tributary Unit Group），,支路单元组；,AU（Administration Unit），,管理单元；,AUG（Administration Unit Group），,管理单元组。,16,三、SDH复用结构,复用上的考虑,E3、E4为,PDH主干网的主流,：140Mbit/s信号和34Mbit/s信号对STM-N的复用，保证了以前PDH E3、E4信号通过SDH网络的传输，这两个速率的复用在PDH网向SDH网过渡的过程中起着巨大作用，保证了SDH标准的向前兼容。,E1是,接入的主流技术,：但是随着PDH设备逐步减少和退出通信网，这两种速率已经越来越少，而当前E1信号还被广泛应用。因为E1信号不但是PDH的基本传输单位，而且目前的程控交换机和PCM终端复用设备仍然以E1接口为主，所以这种复用方式并不会因为PDH退出而停用。,17,三、SDH复用结构,2、容器,定义,能装入一定量信息的逻辑结构；,容器的,速率与STM-N的帧速率严格一致,；,别名：容器有时也称之为,通道,。,18,三、SDH复用结构,容器的作用,便于STM-N网络中和,复用处理,：主要原因是容器的速率与STM-N严格一致；另外容器在体积上与STM-1帧存在恰当的关系。,容器是SDH网络与外界业务相联系的,中间通道,。,不同容器能与适应不同速率业务，它是外界速率与STM-N速率同步的桥梁，它具有,速率适配功能,（或码速调整功能）。因而不同的容器通过码速调整功能，能适应一定的业务速率范围，这个范围要大于原业务速率的规定变化范围。,19,三、SDH复用结构,对容器结构要求,（容器必须包含的内容）,码率调整控制比特,码率调整字节,信息字节,根据通道所处的不同级别可分为,低阶通道（低阶容器）,TU-12 、TUG2 、TUG3；,高阶通道（高阶容器）,VC3 、VC4；,20,三、SDH复用结构,举例,C-4是用来装载140Mbit/sPDH信号的标准信息结构,140Mbit/s的信号装入C-4也就相当于将其打了个包封， 使 140Mbit/s信号的速率调整为标准的 C-4 速率， C-4 的帧结构是以字节为单位的块状帧，帧频是 8000帧/秒，也就是说经过速率适配，140Mbit/s的信号在适配成 C-4 信号时已经与SDH传输网同步了。这个过程相当于用C-4装入异步的140Mbit/s信号。,21,三、SDH复用结构,C-4容器能容纳的信息速率的上限和下限的参数。,C-4容器能容纳的E4信号的速率范围是：139.248Mbit/s 139.32Mbit/s而符合G.703规范的E4信号速率范围是：139.261Mbit/s139.266Mbit/s,22,三、SDH复用结构,3、虚容器（VC：Virtual Container）,定义：,在容器的基础上增加用于对容器进行管理的功能信息（称之为,通道开销,）。,虚容器,是一种支持通道层连接的信息结构，当将各种业务信号经处理装入虚容器以后，系统只需处理各种虚容器即可达到目的，而不管具体的信息结构如何，因此具有很好的信息透明性，同时也减少了管理实体的数量。,23,三、SDH复用结构,通道开销的分类,高阶通道开销（HPOH）：,用于各个高阶虚容器之间的管理；,低阶通道开销（LPOH）：,用于各个低阶虚容器之间的管理。,例：,C-4和C-3容器加上9个字节的POH开销，就形成了VC-4虚容器和VC-3虚容器。,24,三、SDH复用结构,通道开销主要完成以下功能,通道跟踪,误码检测,通道状态,勤务通道,支路单元（TU）、管理单元（AU）,在虚容器基础上增加,指针域,，对虚容器在净荷区的“物理”位置进行说明（或称之为标注）。虚容器在净荷区内可以浮动。,25,四、,映射,1、映射的目的,在 SDH 网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器的过程 。 例如后面将要讲到的140 Mbit/s、34 Mbit/s、2 Mbit/s 信号先经过码速调整，分别装入到各自相应的标准容器中，再加上相应的低阶或高阶的通道开销，形成各自相对应的虚容器的过程。,2、映射的定义,将PDH信号经打包成C，再加上相应的通道开销而成VC，这个过程就叫,映射,。,26,四、,映射,3、映射方法,有,异步,、,比特同步,、,字节同步,三种映射方法。,异步映射,要求：,对映射信号的结构无任何限制（帧结构、速率等方面），利用码速调整将信号适配进VC的映射方法。,特点：,直从高速信号中(STM-N 中)直接分/插出一定速率级别的低速信号(例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s)。但不可再进一步分/插。,27,四、,映射,比特同步映射,要求：,对支路信号的结构无任何限制、但要求低速支路信号与网同步，无需通过码速调整即可将低速支路信号打包成相应的VC的映射方法。,特点：,在STM-N信号中可精确定位比特，在VC中每个比特的位置是可预见的。,28,四、,映射,字节同步映射,要求：,要求映射信号具有字节为单位的块状帧结构，并与网同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定位置的映射方式。,特点：,在VC中由于各字节位置的可预见性，因此可直接提取指定的字节出来，此种映射方式直接从STM-N信号中上/下或的低速支路信号。,29,四、,映射,4、映射模式,浮动VC,和,锁定TU,两种模式,浮动VC模式,浮动 VC模式指 VC净负荷在 TU内的位置不固定，由TU-PTR指示 VC起点的一种工作方式。它采用了 TU-PTR和 AU-PTR两层指针来容纳VC净负荷与STM-N帧的频差和相差，引入的信号时延最小。,采用浮动模式时，VC帧内可安排VC-POH，可进行通道级别的端对端性能监控。,三种映射方法都能以浮动模式工作。,30,四、,映射,锁定TU模式,锁定TU模式是一种信息净负荷与网同步并处于TU帧内的固定位置，因而无需TU-PTR来定位的工作模式。 只有比特同步和字节同步两种映射方法才能采用锁定模式。,锁定模式省去了TU-PTR ，且在 TU 和 TUG 内无VC-POH，采用125s的滑动缓存器使VC净负荷与STM-N信号同步。 这样引入的信号时延大，且不能进行端对端的通道级别的性能监测。,31,四、,映射,前面讲的映射方法：2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s映射进相应的VC，就是,异步映射浮动模式,。,总结：,三种映射方法和两类工作模式共可组合成五种映射方式，其中异步映射浮动模式是目前使用的主流。,32,五、,复用,定义：,使多个低阶通道层信号适配进高阶通道层的过程。,例如：,TU-12（3）TUG2（7）TUG3（3）VC4；或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程，也就是通过字节间插方式把TU组织进高阶VC的过程。,例如：,AU-4（1）AUG（N）STM-N，也就是通过字节间插方式把AU组织进STM-N的过程。,由于经过,TU,和,AU,指针处理后的各,VC,支路信号已经相位同步，因此该复用过程是同步复用。,注意：,复用过程没有指针的概念。,33,六、140Mbit/s 复用进STM-N,140Mbit/s C-4,目的：,通过打包使140Mbit/s信号的速率调整为标准的C-4速率（与SDH传输网同步）。,34,六、140Mbit/s 复用进STM-N,C-4,结构,将,C-4,的基帧,9,行,260,列划分为,9,个子帧，每个子帧占一行,每个子帧又以,13,个字节为一个单位分成,20,个单位，（,20,个,13,字节块）,第一个13字节结构,35,六、140Mbit/s 复用进STM-N,总的子帧结构,36,六、140Mbit/s 复用进STM-N,每个子帧各字节块的第1个字节依次为：W、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Z，共20个字节,37,六、140Mbit/s 复用进STM-N,各字节块的第2到第13字节传送140Mbit/s信号的信息比特。,20x13字节块的组成小结,共241个W字节,5个X字节,13个Y字节,1个Z字节,38,六、140Mbit/s 复用进STM-N,20x13字节块的分配小结：,一个C-4子帧总计有8260=2080bit；,其分配,信息比特I ：1934,固定塞入比特R：130,开销比特O：10,调整控制比特C：5,调整机会比特S：1,39,六、140Mbit/s 复用进STM-N,速率调整,当,CCCCC=00000,时，,S= I,；,当,CCCCC=11111,时，,S=R,。,当,S=I,时,C-4,能容纳的信息速率最大：,C-4max=,（,1934+1,）,98000=139.320Mbit/s,当,S=R,时,C-4,能容纳的信息速率最小：,C-4min=,（,1934+0,）,98000=139.248Mbit/s,G.703,规范的,E4,信号速率范围是：,139.261Mbit/s139.266Mbit/s,，这样,C-4,容器就可以装载速率在这一范围内的,E4,信号,.,40,六、140Mbit/s 复用进STM-N,C-4 VC-4,目的：,为了能够对传送的140Mbit/s信号进行监控，在复用过程中要在C-4的块状帧前加上一列通道开销字节（高阶通道开销VC4-POH）。此时信号成为VC-4信息结构。,41,六、140Mbit/s 复用进STM-N,特点,虚容器的信息结构在,SDH,网络传输中保持其完整性不变，可将其看成独立的信息单位，十分灵活和方便地在通道中任一点插入或取出，进行同步复用和交叉连接处理。,42,六、140Mbit/s 复用进STM-N,VC-4 AU-4,在VC-4 前面附加一个,管理指针AU-PTR,来指示VC-4 在STM-1 净荷中的位置。AU指针指明了VC-4在STM-1帧中的位置，允许VC-4在STM帧内浮动。,43,六、140Mbit/s 复用进STM-N,AU-4 STM-1,将AU-4加上相应的SOH（图中有错）就合成一个AUG，也就是STM-1,44,总结,本节课主要讲解了以下内容,SDH标准,SDH帧结构,SDH复用结构,映射、复用的概念,140Mbit/s 复用进STM-N过程,45,作业与思考题,10.5 STM-1的帧结构分为几个部分？各个部分的作用是什么？,10.6 描述SDH中映射、定位和复用的概念。,10.7 不同速率的PDH信号是如何复用成STM-N信号的，描述其原理和过程。,46,谢 谢！,47,