数字通信原理10-2

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,*,*,10.3 SDH数字传输体制一,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。,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、不同供给厂商设备之间的互通等功能。,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为根底，更高速率以倍数4增加严格。,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，那么SDH那么是基于字节复用。,PDH是异步复接，那么SDH那么是同步复用。,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。,二、SDH的帧结构,1、帧结构,二、SDH的帧结构,2、主要参数,ITU-T采用了一种以字节为根底的块状帧结构,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,二、SDH的帧结构,3、两个根本概念,相差：两个STM-1数据帧之间的帧频相同，但相位点存在差异，这种差异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异。,答复：什么原因造成了上述两现象？,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。,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,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那么形成的。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。,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。,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。,三、SDH复用结构,1、复用结构,三、SDH复用结构,CContainer，容器；,VCVisual Container，虚容器；,TUTributary Unit，支路单元；,TUGTributary Unit Group，支路单元组；,AUAdministration Unit，管理单元；,AUGAdministration Unit Group，管理单元组。,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的根本传输单位，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。,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,。,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。,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；,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。,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标准的E4信号速率范围是：139.261Mbit/s139.266Mbit/s,三、SDH复用结构,3、虚容器VC：Virtual Container,定义：在容器的根底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到达目的，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。,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。,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,在虚容器根底上增加指针域，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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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-123TUG27TUG33VC4；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-41AUGNSTM-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。,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。,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,六、140Mbit/s 复用进STM-N,总的子帧结构,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,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。,20 x13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,六、140Mbit/s 复用进STM-N,20 x13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