光纤通信课件第六章.ppt

1 第6章SDH技术 2 本章内容 重点和难点 本章内容 SDH的产生 基本概念 速率和帧结构 SDH的映射原理 同步复用和开销 SDH网元 传送网和自愈网 SDH网同步 网络传输性能和网络管理 本章重点 SDH的基本概念 速率和帧结构 SDH的映射原理 同步复用和开销 SDH网元 自愈网和网同步 本章难点 SDH的映射原理 同步复用和开销 第6章SDH技术 3 学习本章目的和要求 掌握SDH的基本概念 速率和帧结构 掌握SDH的映射原理 同步复用和开销 掌握SDH网元的功能 掌握SDH传送网 自愈网及网同步 掌握SDH的误码性能 了解SDH的抖动和漂移性能 熟悉SDH的网络管理 第6章SDH技术 4 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 5 6 1SDH的产生和基本概念 表6 1准同步数字体系 6 6 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 1989年 ITU T在其蓝皮书上发表了G 707 G 708和G 709三个标准 从而揭开了现代信息传输崭新的一页 7 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 8 6 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 9 6 1SDH的产生和基本概念 4 网络节点接口网络节点接口 NNI 是表示网络节点之间的接口 在实际中也可以看成是传输设备和网络节点之间的接口 它在网络中的位置如图6 1所示 SDH的NNI处有标准化接口速率 信号帧结构和信号码型 即SDH在NNI实现了标准化 10 6 1SDH的产生和基本概念 图6 1NNI在网络中的应用 11 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 s 12 6 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 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 13 6 2SDH的速率与帧结构 图6 2STM N帧结构 14 6 2SDH的速率与帧结构 1 段开销 SOH 区域段开销是指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 15 6 2SDH的速率与帧结构 3 SDH的特点 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 16 6 2SDH的速率与帧结构 4 SDH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 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 17 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 18 6 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 图6 3SDH的通用复用映射结构 19 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 20 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 21 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 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 4和VC 3 我国有VC 4 用于维护和管理这些VC的开销称为通道开销 POH 管理低阶VC的通道开销称为低阶通道开销 LPOH 管理高阶VC的通道开销称为高阶通道开销 HPOH 22 6 3 1基本复用映射结构 3 支路单元 TU 支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构 是传送低阶VC的实体 可表示为TU n n 11 12 2 3 TU n由低阶VC n和相应的支路单元指针 TU nPTR 组成 即TU n 低阶VC n TU nPTR 4 支路单元组 TUG 支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的 确定位置的支路单元组成 有TUG 3和TUG 2两种支路单元组 1 TUC 2 3 TU 121 TUG 3 7 TUG 2 21 TU 121 VC 4 3 TUG 3 63 TU 12 23 6 3 1基本复用映射结构 5 管理单元 AU 管理单元是一种提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构 是传送高阶VC的实体 可表示为AU n n 3 4 它是由一个高阶VC n和一个相应的管理单元指针 AU nPTR 组成 AU n 高阶VC n AU nPTR 6 管理单元组 AUG 管理单元组是由一个或多个在STM N净负荷中占据固定的 确定位置的管理单元组成 例如 1 AUG 1 AU 4 7 同步传送模块 STM N N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上SOH就构成了STM N信号 N 4 16 64 即N AUG SOH STM N 24 6 3 1基本复用映射结构 4 应用示例例如 一个2 048Mbit s和一个139 264Mbit s信号的映射复用过程如下 25 6 3 2基本复用映射步骤 各种信号复用映射进STM N帧的过程都要经过映射 定位和复用3个步骤 1 映射映射 Mapping 即装入 是一种在SDH网络边界处 把支路信号适配装入相应虚容器的过程 例如 将各种速率的PDH信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器 再加进低阶或高阶通道开销 以形成标准的VC 2 定位定位 Alignmem 是把VC n放进TU n或AU n中 同时将其与帧参考点的偏差也作为信息结合进去的过程 通俗讲 定位就是用指针值指示VC n的第一个字节在TU n或AU n帧中的起始位置 26 6 3 2基本复用映射步骤 3 复用复用 Multiplex 是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程 即指将多个低速信号复用成一个高速信号 其方法是采用字节间插的方式将TU组织进高阶VC或将AU组织进STM N 复用过程为同步复用 复用的路数可参见图6 4 如 1 STM 1 1 AUG 1 AU 4 1 VC 4 3 TUG 3 21 TUG 2 63 TU 12 63 VC 121 STM 1 1 AUG 1 VC 4 3 TUG 3 3 TU 3 3 VC 31 STM 1 1 AUG 1 VC 4STM N N STM 1 27 6 3 3映射方法 1 映射方法 1 异步映射异步映射是一种对映射信号的结构无任何限制 也无需与网络同步 仅利用正码速调整将信号适配装入VC的映射方法 此种可直接接入 取出PDH速率等级的信号 我国多采用此种方法 2 比特同步映射比特同步映射是一种对映射信号无任何限制 但要求其与网络同步 从而无需码速调整即可使信号适配装入VC的映射方法 此种方法无需去映射 即可直接取出64kbit s或N 64kbit s信号 28 6 3 3映射方法 3 字节同步映射字节同步映射是一种要求映射信号具有帧结构 并与网络同步 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法 它特别适用于在VC 11和VC 12内无需组帧或解帧即可直接接入或取出64kbit s或N 64kbit s信号 29 6 3 3映射方法 2 工作模式 1 浮动模式浮动模式是指VC净负荷在TU帧内的位置不固定 并由TUPTR指示其起点位置的一种工作模式 此种模式无需滑动缓存器即可实现同步 且引入的信号时延最小 在浮动模式下 VC帧内安排有相应的VCPOH 因此可进行通道性能的端到端监测 2 锁定模式锁定模式是一种信息净负荷与网同步并处于TU帧内固定位置 因而无需TUPTR的工作模式 锁定模式省去了TUPTR 且在VC内不能安排VCPOH 因此需用的滑动缓存器来容纳VC净负荷与STM N帧的频差和相差 从而引入较大的信号时延 并且不能进行通道性能的端到端监测 30 6 3 3映射方法 3 映射方式选择三种映射方法和两类工作模式最多可以组合成5种映射方式 即浮动的异步映射 浮动的字节同步映射 浮动的比特同步映射 锁定的字节同步映射和锁定的比特同步映射 如表6 3 表6 3PDH信号进入SDH的映射方式 目前 我国的映射方式大多采用浮动的异步映射 31 6 3 3映射方法 4 映射方式示例 1 将139 264Mbit s信号异步映射进VC 4 VC 4帧结构如图6 5所示 令C 4的每一行为一个子帧 每个子帧分成20个字节块 每个字节块13个字节 每个字节块的首字节依次是W X Y Y Y X Y Y Y X Y Y Y X Y Y Y X Y Z 每个字节块的后12个字节由信息比特组成 因此每行有5比特C码和1个S码 由5个C码来控制1个S码 当5个C全为0时S D 当5个C全为1时S R 因此C 4子帧 C 4 9 241W 13Y 5X 1Z 260字节 1934D 1S 5C 130R 10O 2080bit 32 6 3 3映射方法 图6 5139 264Mbit s支路信号的异步映射结构和VC 4的子帧结构 33 6 3 3映射方法 码速调整当支路信号速率 C 4标称速率时 令5个C全为0 相应的S D 当支路信号速率 C 4标称速率时 令5个C全为1 相应的S R 收端采用多数判决准则 即当5个C码中 3个C码为1时 则解同步器把S比特的内容作为填充比特 不理睬S比特的内容 而当5个C码中 3个C码为0时 解同步器把S比特的内容作为信息比特解读 根据S全为D和全为R 可算出C 4容器能够容纳的输入信息速率IC 1934D S 的上限和下限 即ICmax 1934 1 9 8000 139 320Mbit sICmin 1934 0 9 8000 139 248Mbit sPDH四次群支路信号的速率范围为139 264Mbit s 15ppm 即139 261Mbit s 139 266Mbit s 所以能适配地装入C 4 34 6 3 3映射方法 加入VC 4POH在C 4的9个子帧前分别依次插入VC 4POH字节J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1就构成VC 4帧 完成向VC 4的映射 VC 4的级联若需要传送大于单个C 4容量的净负荷 例如 传送HDTV的数字编码信号 此时可将多个C 4复合在一起当作单个容器使用 这种方式称为级联 X个C 4级联成的容器记为C 4 Xc 可用于映射的容量是C 4的X倍 相应地 C 4 Xc加上VC 4 XcPOH即构成VC 4 Xc VC 4 Xc帧的第 列是VC 4 XcPOH 第二至第X列规定为固定塞入字节 如图6 6所示 35 6 3 3映射方法 图6 6VC 4的级联 36 6 3 3映射方法 2 将34 368Mbit s信号异步映射进VC 3 VC 3帧结构如图6 7所示 VC 3由VC 3POH和C 3组成 C 3由9行 84列的净负荷组成 净负荷进一步分为3个子帧 T1 T2和T3 子帧中 C字节包括6个R码和两个C码 C1和C2码 因此每个子帧中有5个C1码和5个C2码 1比特S1码和1比特S2码 由5个C1码控制一个S1码 5个C2码控制一个S2码 当5个C1全为0时S1 D 当5个C1全为1时S1 R C2与C1的情况相同 C 3的一个子帧中有C 3子帧 C 3 3 3 8 59 7 8 D 1S1 1S2 5C1 5C2 573R 2016bit 37 6 3 3映射方法 图6 734 368Mbit s支路信号的异步映射 38 6 3 3映射方法 码速调整当支路信号速率大于C 3标称速率时 采用负码速调整 令C1C1C1C1C1 C2C2C2C2C2 00000 相应的S1 S2 D 当支路信号速率小于C 3标称速率时 采用正码速调整 令C1C1C1C1C1 C2C2C2C2C2 11111 相应的S1 S2 R 当支路信号速率等于C 3标称速率时 采用0码速调整 令C1C1C1C1C1 11111 C2C2C2C2C2 00000 相应的S1 R S2 D 在收端解同步器中 采用多数判决准则 即当5个C1码中 3个C1码为1时 则解同步器把S1比特的内容作为R比特 不理会S1比特的内容 而当5个C1码中 3个C1码为0时 则解同步器把S1比特的内容作为信息比特解读 C2 S2的情况与C1 S1相同 39 6 3 3映射方法 根据S1和S2全为D和全为R 可算出C 3能够容纳的输入信息速率IC 1431D S1 S2 的上限和下限 即ICmax 1431 2 3 8000 34 392Mbit sICmin 1431 0 3 8000 34 344Mbit s而PDH三次群支路信号的速率范围为34 368Mbit s 20ppm 即34 369Mbit s 34 367Mbit s 正处于C 3能容纳的净负荷范围之内 所以能适配地装入C 3 加入VC 3POH在C 3的3个子帧前分别依次插入VC 3POH字节J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1就构成VC 3帧 完成向VC 3的映射 40 6 3 3映射方法 3 将2 048Mbit s信号异步映射进VC 12 VC 12帧结构图6 8给出了2 048Mbit s支路信号异步映射进VC 12的帧结构 500 s的复帧 VC 12复帧结构由VC 12POH和C 12复帧组成 C 12复帧由34 4 136个字节的净负荷组成 其中有1023 32 3 8 31 8 7 个信息比特 D 6个调整控制比特 C1 C2 两个调整机会比特 S1 S2 8个开销比特 O 以及49个固定塞入比特 R 组成 即C 12复帧 C 12 4 1023D S1 S2 3C1 3C2 49R 8O 1088bit 41 6 3 3映射方法 图6 82 048Mbit s支路信号的异步映射 42 6 3 3映射方法 码速调整当支路信号速率大于C 12标称速率时 采用负码速调整 令C1C1C1 C2C2C2 000 相应的S1 S2 D 当支路信号速率小于C 12标称速率时 采用正码速调整 令C1C1C1 C2C2C2 111 相应的S1 S2 R 当支路信号速率等于C 12标称速率时 采用0码速调整 令C1C1C1 111 C2C2C2 000 相应的S1 R S2 D 在收端解同步器中 采用多数判决准则 即当3个C1码中 2个C1码为1时 则解同步器把S1比特的内容作为R比特 不理会S比特的内容 而当3个C1码中 2个C1码为0时 则解同步器把S1比特的内容作为信息比特解读 C2 S2的情况与C1 S1相同 43 6 3 3映射方法 根据S1和S2全为D和全为R 可算出C 12容器能够容纳的输入信息速率IC 1023D S1 S2 的上限和下限 即ICmax 1023 2 4 8000 2 050Mbit sICmin 1023 0 4 8000 2 046Mbit s而PDH一次群支路信号的速率范围为2 048Mbit s 50ppm 即2 0481Mbit s 2 0479Mbit s 正处于C 12能容纳的净负荷范围之内 所以能适配地装入C 12 加入VC 12POH在每个C 12的帧前分别依次插入VC 12POH字节V5 J2 N2 K4就构成VC 12帧 完成信号向VC 12的映射 44 6 3 4复用方法 SDH采用的是字节间插同步复用的方法将多个低阶通道层信号适配进高阶通道层 或将多个高阶通道层信号适配进复用段层 1 将N个AU 4复用进STM N帧 1 AU 4复用进AUGAU 4由VC 4 9 261字节 净负荷加上AU 4指针组成 VC 4是个整体 它在AU 4帧内的位置可以由其第一个字节的位置来确定 为了将AU 4装入STM N帧结构 先要经AUG的复用 单个AU 4复用进AUG的结构如图6 9所示 45 6 3 4复用方法 图6 9单个AU 4复用进AUG 46 6 3 4复用方法 2 将N个AUG复用进STM N帧将N个AUG复用进STM N帧的安排如图6 10所示 图6 10将N个AUG复用进STM N帧 47 6 3 4复用方法 2 将TU 3复用进VC 4帧 1 单个TU 3复用进TUG 3如图6 11所示 TU 3由VC 3和TU 3指针组成 TU 3指针由H1 H2和H3构成 TU 3加上6个字节的R比特即可构成TUG 3 图6 11单个TU 3复用进TUG 3 48 6 3 4复用方法 2 将3个TUG 3复用进VC 4如图6 12所示 TUG 3是9行 86列的结构 而其VC 4是由1列VC 4POH 两列固定塞入字节和258列净负荷组成的 图6 123个TUG 3复用进VC 4 可见一个VC 4可容纳3个34 368Mbit s的信号 49 6 3 4复用方法 3 将TU 12复用进VC 4帧 1 TU 12复用进TUG 2TU 12由VC 12 34个字节的C 12加1个字节的VC 12POH 和TU 12指针组成 所以TU 12由9行 4列 36字节组成 3个TU 12复用成TUG 2 9行 12列 复用安排参见图6 13 2 7个TUG 2复用进TUG 3TUG 3共占有9行 86列字节 其中第1列和第2列由塞入字节组成 一组7个TUG 2按单字节间插复用进TUG 3 如图6 13所示 3 3个TUG 3复用进VC 4如图6 12所示 可见VC 4帧由3 7 3 63个TU 12复用而成 即一个VC 4可容纳63个2 048Mbit s的信号 50 6 3 4复用方法 图6 137个TUG 2复用进TUG 3的字节安排 51 6 3 4复用方法 4 实例说明 1 PDH四次群信号至STM 1的形成过程 如图6 14所示 图6 14139 264Mbit s信号至STM 1的形成过程 52 6 3 4复用方法 2 PDH基群信号至STM 1的形成过程 如图6 15所示 图6 152 048Mbit s信号至STM 1的形成过程 53 6 3 5指针 SDH中的指针是一种指示符 其值定义为VC n相对于支持它的传送实体参考点的帧偏移 指针的作用不仅可以进行频率和相位校准 而且可以容纳网络中的频率抖动和漂移 指针分为AUPTR和TUPTR AUPTR又包括AU 4PTR和AU 3PTRTU PTR包括TU 3PTR TU 2PTR TU 11PTR和TU 12PTR 在我国的复用映射结构中 有AU 4PTR TU 3PTR和TU 12PTR 此外还有表示TU 12位置的指示字节H4 54 6 3 5指针 1 AU 4指针调整机理 1 AU 4指针位置AU 4 VC 4 AU 4PTRAU 4PTR的内容和位置如图6 16所示 AU 4PTR H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H3其中 Y 1001SS11 SS是未规定值的比特 1 11111111 55 6 3 5指针 图6 16AU 4指针位置和偏移编号 56 6 3 5指针 2 AU 4指针值H1 H2字节可以看作一个码字 其中最后10个比特 7 16比特 携带具体指针值 共可提供210 1024个指针值 而AU 4指针值的有效范围为0 782 因为VC 4帧内共有9行 261列 2349字节 所以需要用2349 3字节 783 AU 4以3个字节为单位调整 个指针值来表示 如图6 16所示 该值表示了指针和VC 4第一个字节间的相对位置 指针值每增减1 代表3个字节的偏移量 指针值为0表示VC 4的首字节将于最后一个H3字节后面的那个字节开始 H3为负调整机会字节 用于帧速率调整 负调整时可携带额外的VC数据 57 6 3 5指针 AU 4PTR中由H1和H2构成的16比特指针码字如图6 17所示 指针值由码字的第7 16比特表示 这10比特的奇数比特记为I比特 偶数比特记为D比特 以5个I比特或5个D比特中的全部或多数比特发生反转来分别指示指针值应增加或减少 因此I和D分别称为增加比特和减少比特 图6 17也给出了一个附加的级联指示 当若干AU 4级联起来以便传送大于单个C 4容量的净负荷时 除了第1个AU 4以外的其余AU 4指针都设置为级联指示 CI 其值是1001SS1111111111 58 6 3 5指针 图6 17AU 4指针值 59 6 3 5指针 3 频率调整 正调整当VC 4帧速率比AU 4帧速率低时 需要正调整来提高VC 4的帧速率 此时可以在0 位置插入3个固定填充的空闲字节 即正调整字节 从而增加VC 4帧速率 对应的用来指示VC 4帧起始位置的指针值也要加1 应注意的是AU 4指针值为782时 782 1 0 正调整时由指针值码字中的5个I比特的反转来表示 随后在最后一个H3字节后面立即安排有3个正调整字节 而下一帧的5个I恢复 其指针值将是调整后的新值 n n 1 如图6 18所示 在接收端 将按5个I比特中是否多数反转来决定是否有正调整 以决定是否解读0 位置的内容 60 6 3 5指针 图6 18AU 4指针正调整 61 6 3 5指针 负调整当VC 4帧速率比AU 4帧速率高时 需要负调整来降低VC 4的帧速率 做法是利用H3字节来存放实际VC净负荷的3个字节 使VC在时间上向前移动了一个调整单位 3个字节 而指示其起始位置的指针值也应减1 要注意的是AU 4指针值是0时 0 1 782 进行负调整时由指针值码字中的5个D比特反转来表示 随后在H3字节中立即存放3个负调整字节 VC净负荷 而下一帧的5个D恢复 其指针值将是调整后的新值 n n 1 如图6 19所示 在接收端 将按5个D比特中是否多数反转来决定是否有负调整 并决定是否解读H3字节的内容 62 6 3 5指针 图6 19AU 4指针负调整 63 6 3 5指针 理想情况当VC 4帧速率与AUG帧速率相等时 无需调整 H3字节是填充伪信息 0 位置是VC净负荷 以上的调整 当频率偏移较大 需要连续多次指针调整时 相邻两次指针调整操作之间至少间隔3帧 即每个第4帧才能进行操作 这3帧期间的指针值保持不变 64 6 3 5指针 4 AU 4指针解释 新数据标帜 NewDataFlag NDF 所谓NDF表示允许由净负荷变化所引起的指针值的任意变化 正常情况下 无论正调整 负调整或0调整 NNNN置为 0110 止能 指针值不能任意跳变 只能进行加 减1操作 若净负荷发生变化 则NNNN反转为 1001 使能 即NDF 此时指针值可以任意变化 符合新情况的新指针值将取代当前的指针值 它表示净负荷变化后VC的新起始位置 NDF只在含有新数据的第一帧出现 并在后续帧中反转回正常值 0110 指针变化操作在NDF出现的那帧进行 且至少隔3帧才允许再次进行任何指针操作 若NDF与指针加1或减1操作同时出现 则NDF优先 65 6 3 5指针 指针值的解读接收端对指针解码时 除对以下3种情况进行解读以外 将忽略任何变化的指针 连续3次以上收到前后一致的新的指针值 指针变化之前多数I D比特已被反转 随后一帧的指针值将被加1或减1 NDF被解释为 使能 变化后的新指针值将代替当前值 在这3种情况中第一种情况的优先级最高 66 6 3 5指针 指针产生规则小结 在正常运行期间 指针值确定了VC 4在AU 4帧内的起始位置 NDF被设置为 0110 若需正调整 当前指针值的I比特反转 且其后的正调整机会 0 位置 填充伪信息 下一帧的指针值等于原先指针值加1 若需负调整 当前指针值的D比特反转 且其后的负调整机会 H3位置 填写实际数据 下一帧的指针值等于原先指针值减1 若VC n的定位因其他原因而改变 不含上述两种调整 新指针值将伴随着NDF置为 1001 而发送 NDF仅出现在含有新值的第一帧中 新VC n的起始位置由新指针值指示 以上三种操作的任意一种操作以后至少连续3帧内不允许进行任何指针增减操作 67 6 3 5指针 级联指示当若干AU 4需要级联时 则除了第1个AU 4以外的其余AU 4指针都设置为级联指示CI 其内容是1001SS1111111111 68 6 3 5指针 2 TU 3指针调整机理 1 TU 3指针的位置TU 3 VC 3 TU 3PTRTU 3PTR位于TU 3帧的第一列的前3个字节 如图6 20所示 2 TU 3指针值与AU 4指针值类似 H1 H2字节中的指针值指出VC 3起始字节的位置 而H3字节用于帧速率调整 负调整时可携带VC数据 不同的是TU 3指针值用十进制数表示的有效范围是0 764 因为TU 3按单个字节为单位调整 因而需要9行 85列 765个指针值来表示 编号是0 764 如图6 20所示 指针值每增减1 代表1个字节的偏移量 69 6 3 5指针 图6 20TU 3指针位置和偏移编号 70 6 3 5指针 3 频率调整 正调整当VC 3帧速率比TU 3帧速率低时 需要正调整 TU 3指针值码字中的5个I比特反转 随后在正调整机会0 位置插入1个填充伪信息字节 而下一帧其指针值为原指针值加1 n n 1 在此操作后至少连续3帧内不允许进行任何指针增减操作 在接收端 将按5个I比特中是否多数反转来决定是否有正调整 以决定是否解读0 位置的内容 71 6 3 5指针 负调整当VC 3帧速率比TU 3帧速率高时 需要负调整 以降低VC 3的帧速率 TU 3指针值码字中的5个D比特反转 随后在负调整机会字节H3位置存放实际VC净负荷信息 而下一帧其指针值为调整后的新值 n n 1 在此操作后至少连续3帧内不允许进行任何指针增减操作 在接收端 将按5个D比特中是否多数反转来决定是否有负调整 以决定是否解读H3字节的内容 理想情况当VC 3帧速率与TU 3帧速率相等时 时钟频率没有偏差 无需调整 H3字节是填充伪信息 0 位置是VC净负荷 72 6 3 5指针 4 TU 3指针解释在正常运行期间 无论正调整 负调整或0调整 TU 3PTR指针值确定了VC 3在TU 3帧内的起始位置 NDF被设置为 0110 若VC n的定位因其他原因而改变 不含上述情况 新指针值将伴随着NDF置为 1001 而发送 NDF仅出现在含有新值的第一帧中 新VC n的起始位置由新指针值指示 其他同AU 4指针 73 6 3 5指针 3 TU 12指针调整机理 1 TU 12PTR的位置TU 12 VC 12 TU 12PTRTU 12PTR位于TU 12帧的第一列的第1个字节 4个子帧构成一个复帧 形成TU 12的指针V1 V2和V3 如图6 21所示 2 TU 12指针值与TU 3指针值类似 其V1 V2字节中的指针指出VC 12起始字节的位置 而V3字节为负调整机会 V3后的一个字节 35 为正调整机会 不同的是TU 12指针值用十进制数表示的范围是0 139 因为TU 12按单个字节为单位调整 因而需要35 4 140个指针值来表示 编号是0 139 如图6 21所示 74 6 3 5指针 图6 21TU 12指针位置和偏移编号 75 6 3 5指针 3 频率调整 正调整当VC 12帧速率比TU 12帧速率低时 需要正调整 以提高VC 12的帧速率 TU 12指针值码字中的5个I比特反转 随后在正调整机会V3后的一个字节 35 位置插入1个填充伪信息字节 而下一帧其指针值为原指针值加1 n n 1 在此操作后至少连续3帧内不允许进行任何指针增减操作 在接收端 将按5个I比特中是否多数反转来决定是否有正调整 以决定是否解读V3后的一个字节位置的内容 76 6 3 5指针 负调整当VC 12帧速率比TU 12帧速率高时 需要负调整 以降低VC 12的帧速率 指针值码字中的5个D比特反转 随后在负调整机会 V3字节位置 存放实际VC净负荷信息 而下一帧其指针值为调整后的新值 n n 1 在此操作后至少连续3帧内不允许进行任何指针增减操作 在接收端 将按5个D比特中是否多数反转来决定是否有负调整 以决定是否解读V3字节的内容 理想情况当VC 12帧速率与TU 12帧速率相等时 无需调整 V3字节是填充伪信息 V3后的一个字节 35 位置是VC净负荷 77 6 3 5指针 4 TU 12指针解释在正常运行期间 无论正调整 负调整或0调整 TU 2PTR指针值确定了VC 12在TU 12帧内的起始位置 NDF被设置为 0110 若VC n的定位因其他原因而改变 不含上述情况 新指针值将伴随着NDF置为 1001 而发送 NDF仅出现在含有新值的第一帧中 新VC n的起始位置由新指针值指示 其他同AU 4指针 78 6 4SDH开销 SDH开销是指用于SDH网络的运行 管理和维护的比特 SDH的开销分两类 段开销SOH和通道开销POH 分别用于段层和通道层的维护 SOH分为再生段开销 RSOH 和复用段开销9MSOH 两种 RSOH负责管理再生段 可在再生器接入 也可在终端设备接入 MSOH负责管理复用段 它将透明地通过每个再生器 只能在AUG组合或分解的地方才能接入或终结 POH主要用于通道性能监视及告警状态的指示 有低阶通道开销 LPOH 和高阶通道开销 HPOH 两种 LPOH在低阶VC n的组装和拆卸处接入或终接HPOH在高阶VC n的组装和拆卸处接入或终接 各种开销对应于相应的管理对象 如图6 22所示 79 6 4SDH开销 图6 22SDH开销的类型和作用 80 6 4 1段开销 SOH STM 1的段开销 SOH 字节安排 如图6 23所示 STM N N 1 N 4 16 的SOH字节 可利用字节间插方式构成 安排规则如下 第1个STM 1的SOH被完整保留 其余N 1个SOH中仅保留A1 A2 B2和M1字节 其他字节均省去 以STM 1为例 图6 23STM 1SOH字节安排 81 6 4 1段开销 SOH 1 定帧字节 A1和A2A1和A2字节的作用是识别一帧的起始位置 以区分各帧 即实现帧同步功能 A1和A2的十六进制码分别为 F6和28 对于STM N帧 定帧字节由3 N个A1字节和3 N个A2字节组成 在接收端若连续3ms检测不到定帧字节A1和A2 则产生帧丢失 LOF 告警 A1和A2不经扰码 全透明传送 当收信正常时 再生器直接转发该字节 当收信故障时 再生器产生该字节 82 6 4 1段开销 SOH 2 再生段踪迹字节 J0该字节用于确定再生段是否正确连接 该字节被用来重复发送 段接入点识别符 以便使段接收机能据此确认其与指定的发送端是否处于持续的连接状态 若收到的值与所期望的值不一致 则产生再生段踪迹标识失配 RS TIM 告警 3 数据通信通路 DCC D1 D12DCC用来构成SMN的传送链路 在网元之间传送OAM信息 D1 D3字节称为再生段DCC 用于再生段终端间传送OAM信息 速率为192kbit s 3 64kbit s D4 D12字节称为复用段DCC 用于复用段终端之间传送OAM信息 速率为576kbit s 9 64kbit s 83 6 4 1段开销 SOH 4 公务联络字节 E1和E2这两个字节用于提供公务联络的语声通路 速率为64kbit s E1属于RSOH 再生段之间的本地公务联络 可在所有终端接入 E2属于MSOH 用于复用段终端之间的直达公务联络 可在复用段终端接入 5 使用者通路字节 F1该字节是留给使用者 通常为网络提供者 专用的 主要为特殊维护目的而提供临时的数据 语声通路连接 其速率为64kbit s 84 6 4 1段开销 SOH 6 比特间插奇偶校验8位码 BIP 8 B1不中断业务的前提下 提供误码性能监测 采用BIP n的方法 B1字节用于再生段在线误码监测 使用偶校验的比特间插奇偶校验码 BIP 8误码监测的原理如下 发送端对上一STM N帧除SOH的第一行以外的所有比特扰码后按8比特为一组分成若干码组 如图6 24所示 将每一码组内的第1个比特组合起来进行偶校验 如校验后 1 的个数为奇数 则本帧B1字节的第1个比特置为 1 如检验后 1 的个数为偶数 则本帧B1字节的第1个比特置为 0 以此类推 组成本帧扰码前的B1 b1 b8 字节数值 收端进行校验 当B1误码过量 误块数超过规定值时 系统产生再生段误码率越限 RS EXC 告警 85 6 4 1段开销 SOH 图6 24BIP N偶校验运算方法 86 6 4 1段开销 SOH 7 比特间插奇偶校验N 24位码 BIP N 24 B2B2字节用作复用段在线误码监测 其误码监测的原理与BIP 8 B1 类似 只不过计算的范围是对前一个STM N帧中除了RSOH SOH的第一至第三行 以外的所有比特进行BIP N 24计算 并将计算结果置于本帧扰码前的B2字节位置上 误码检测在接收设备进行 监测过程与BIP 8类似 将监测结果用M1字节中的复用段远端差错指示 MS REI 将误块的情况回送发送端 若B2误码过量 检测的误块个数超过规定值时 本端产生复用段误码率过限 MS EXC 告警 87 6 4 1段开销 SOH 8 自动保护倒换 APS 通路字节 K1和K2 b1 b5 这两个字节用作MS APS指令 实现复用段的保护倒换 响应时间较快 一般小于50ms 若系统发生复用段的保护倒换 则产生保护倒换 PS 告警 9 复用段远端缺陷指示 MS RDI 字节 K2 b6 b8 MS RDI用来向发送端回送指示信号 表示接收端已经检测到上游段缺陷 即输入失效 或正在接收复用段告警指示信号 MS AIS MS RDI产生是在扰码前将K2字节的 b6 b8 插入 110 码 10 复用段远端差错指示 MS REI 字节 M1该字节用作收端向发端回传由BIP N 24 B2 所检出的差错块 误块 个数 0 255 用M1的 b2 b8 表示 88 6 4 1段开销 SOH 11 同步状态字节 S1 b5 b8 S1 b5 b8 表示同步状态消息 4个比特可以表示16种不同的同步质量等级 其中 0000 表示同步质量不知道 1111 表示不应用作同步 0010 表示G 811时钟信号 0100 表示G 812转接局时钟信号 1000 表示G 812本地局时钟信号 1011 表示同步设备定时源 SETS 信号 其他编码保留未用 若在优先级表中配置了外部源 当外部源失效后 产生EXC SYN LOS告警 表示外同步时钟源丢失 12 备用字节在图6 23中的 表示国内使用的保留字节 表示与传输媒质有关的特征字节 未标记的用作将来国际标准确定 89 6 4 2通道开销 POH SOH主要用于再生段和复用段的管理 而POH用于通道的OAM POH根据所管理对象 VC 的不同可分为HPOH和LPOH 1 高阶通道开销 HPOH HPOH包括VC 3POH VC 4POH和VC 4 XcPOH HPOH共有9个字节 用来完成高阶VC通道性能监视 告警状态指示 维护用信号及复帧结构指示 参见图6 5 依次为J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 1 通道踪迹字节 J1J1是VC的第一个字节 其位置由AU 4PTR或TU 3PTR来指示 该字节功能同J0 只是被用来重复发送 高阶通道接入点识别符 若收到的值与所期望的值不一致 则产生高阶通道踪迹标识失配 HP TIM 告警 90 6 4 2通道开销 POH 2 通道BIP 8字节 B3该字节用作VC 3 VC 4 VC 4 Xc通道的误码监测 它使用偶校验的BIP 8码 其误码监测的原理与SOH中的B1类似 只是计算范围是对扰码前上一帧中VC 3 VC 4 VC 4 Xc的所有字节进行计算 并将结果置于本帧扰码前B3字节 若接收端检测有误块 则将误块情况在G1字节中的高阶通道远端差错指示 HP REI 回送源端 若B3误码过量 本端产生高阶通道误码率越限 HP EXC 告警 91 6 4 2通道开销 POH 3 信号标记字节 C2该字节用来指示VC帧内的复帧结构和信息净负荷性质 例如 00000000表示通道未装载 00010010表示139 264Mbit s信号异步映射进C 4等 若此值与净负荷的内容不符 则产生高阶通道信号标记失配 HP SLM 告警 4 通道状态字节 G1该字节用来将通道宿端检测出的通道状态和性能回送给通道的源端 实现双向通道状态和性能监视 G1字节的比特分配如图6 25 图6 25VC 4 VC 3 VC 4Xc通道状态字节 G1 92 6 4 2通道开销 POH b1 b4 高阶通道远端差错指示 HP REI 用来传递通道终端用BIP 8码 B3 检出的比特间插错误块计数 b5 高阶通道远端缺陷指示 HP RDI 当通道的终端检测到通道信号失效 如LOP UNEQ AIS或TIM等 时 收端将b5置 1 向通道的源端回送HP RDI表示通道远端有缺陷 否则置 0 b6 b7 保留作为任选项 若不采用该任选项 b6 b7被设置为00或11 此时的b5为单比特HP RDI 接收机应将这两个比特的内容忽略不计 若采用该任选项 b6 b7与b5一起作为增强型HP RDI使用 究竟是否使用该任选项 由产生G1字节的通道源端决定 b8 留用 其值未做规定 要求接收机对其内容忽略不计 93 6 4 2通道开销 POH 5 通道使用者通路字节 F2和F3这两个字节为使用者提供与净负荷有关的通道单元间的通信 6 位置指示字节 H4该字节为净负荷提供一般位置指示 也可以指示特殊的净负荷位置 例如 它可以作为VC 12的复帧位置指示器 提供500 s复帧用来识别下一个VC 4净负荷的帧相位 7 网络操作者字节 N1该字节用来提供高阶通道的串联连接监视 TCM 功能 比较容易地解决各网络运营者之间的争议 8 自动保护倒换 APS 通路字节 K3 b1 b4 这几个比特用作高阶通道自动保护倒换 HP APS 指令 9 备用比特 K3 b5 b8 未规定值 接收机忽略即可 94 6 4 2通道开销 POH 2 低阶通道开销 LPOH LPOH包括VC 12POH VC 11POH和VC 2POH LPOH由V5 J2 N2和K4四个字节组成 具体位置如图6 8所示 1 通道状态和信号标记字节 V5该字节是复帧的首字节 提供VC 12 VC 11 VC 2通道的误码检测 信号标记和通道状态等功能 字节内各个比特的分配如图6 26所示 b1 b2 BIP 2 用于低阶通道的误码性能监视 若接收端检测有误块 则将误块情况用b3码指示的低阶通道远端差错指示 LP REI 回送源端 若误码过量 检测的误块个数超过规定值时 本端产生低阶通道误码率越限 LP EXC 告警 95 6 4 2通道开销 POH b3 VC 12 VC 11 VC 2通道的远端差错指示 REI 当BIP 2码检测到1个或多个误块时 REI设置为 1 并回送给通道源端 否则就设置为 0 b4 VC 12 VC 11 VC 2通道的远端失效 故障 指示 RFI 当一个缺陷 Defect 持续的时间超过传输系统保护的最大时间时 设备将进入失效状态 此时RFI比特设置为 1 并回送给通道源端 否则该比特为 0 b5 b7 提供VC 12 VC 11 VC 2信号标记功能 表示净负荷的装载情况及映射方式 这3个比特的表示情况如图6 26所示 若此值与净负荷的内容不符 则产生LP SLM告警 b8 VC 12 VC 11 VC 2通道远端缺陷指示 RDI 当通道有远端缺陷时b8位置为 1 并回送源端 否则置为 0 96 6 4 2通道开销 POH 图6 26VC 12 VC 11 VC 2通道状态字节 97 6 4 2通道开销 POH 2 通道踪迹字节 J2J2字节用来重复发送 通道接入点识别符 以便确认通道是否处于持续的连接状态 若收到的值与所期望的值不一致 则产生LP TIM告警 3 网络操作者字节 N2该字节用来提供低阶通道的串联连接监视 TCM 功能 4 自动保护倒换 APS 通路字节 K4 b1 b4 这4个比特用作低阶通道自动保护倒换 LP APS 指令 5 保留比特 K4 b5 b7 这3个比特是保留的任选比特 用作增强型RDI 究竟是否使用该任选功能 由产生K4字节的源端决定 6 备用比特 K4 b8 接收机将其内容忽略不计即可 98 6 4 2通道开销 POH 3 开销与告警的关系 1 高阶部分信号流 其告警信号流程图如图6 27所示 图6 27高阶部分告警信号流程图 99 6 4 2通道开销 POH 2 低阶部分信号流 其告警信号流程图如图6 28所示 图6 28低阶部分告警信号流程图 100 6 4 2通道开销 POH 3 主要告警信号间的抑制关系 如图6 29所示 图6 29主要告警信号的抑制关系 101 6 4 2通道开销 POH 4 告警维护信号 AIS 告警指示信号 AIS是送往下游以指示上游故障已被检出并告警的信号 AIS也称全 1 告警 即对下一级信号结构插入全 1 告知该信号不可用 MS AIS 整个STM N帧内除STM RSOH外全部为 1 检测接收到的复用段开销字节K2 b6 b8 111时 上报此告警 发送全 1 数字信号 一般由LOS或LOF告警引起或上游站传递过来 AU AIS 包含AU n指针的整个AU n帧内全为 1 一般由LOS MS AIS告警引起 常见业务配置有问题 TU AIS 包含TU n指针的整个TU n内全为 1 检测到TU LOP LP TIM等信号 向下游发送此信号 并向上游回送LP RDI告警指示 一般由线路板 交叉板 支路板或业务故障引起 102 6 4 2通道开销 POH RDI 远端接收缺陷指示 指示对端站检测到LOS AIS等告警后 传给本站的回告 常见的RDI告警有 MS RDI 检测接收到的复用段开销字节K2 b6 b8 110 一般由下游站回告上来 表示下游站接收到的本站信号有故障 说明本站至对端线路板之间有问题 HP RDI 检测接收到的高阶通道开销字节G1 b5 1 一般由对端复用段或高阶通道故障引起 LP RDI 低阶通道远端接收缺陷指示 检测接收到的低阶通道开销字节V5 b8 1 一般是TU AIS告警的对告 103 6 4 2通道开销 POH LOS 收光信号丢失 当接收光信号功率在给定时间内 10 s或更长 一直低于某一设定门限值Pd 对应BER 10 3 时 则设备进入LOS状态 LOS是最常见的告警 一般是由光纤中断或光路损耗过大引起 在LOS状态下 如果连续检测到两个正确的帧定位图案 A1 F6H A2 28H 且在期间 一帧时间 没有检出LOS 设备退出LOS状态 T LOS 支路2M信号丢失 一般是未上交换业务或DDF的2M线接触不良 是最常见的告警 104 6 4 2通道开销 POH OOF 帧失步 当输入比特流中的帧定位图案A1和A2的位置不能确知时 就认为STM N信号处于帧失步状态 对于随机的非定帧信号 最大的帧失步检测时间为5帧 625 s 而最大的定帧时间为2帧 250 s LOF 帧丢失 在接收端连续3ms未检测到定帧字节A1 F6H A2 28H 说明接收侧帧同步丢失 SDH设备应进入LOF状态 一般由光板故障或光路故障引起 当STM N信号连续处于定帧状态至少1ms后 SDH设备应退出LOF状态 105 6 4 2通道开销 POH LOP 指针丢失 当连续8帧没有找到有效指针 或者检测到8个连续新数据标识 NDF 使能时 设备应进入LOP状态 常见的LOP告警有AU LOP和TU LOP等 AU LOP 检测到AU指针H1H2字节非法 常见的有业务时隙冲突 TU LOP 检测到TU指针V1V2字节非法 一般在增减时隙配置时发生时隙冲突 当检测到连续3个具有正常NDF的有效指针或级联指示时 设备应退出LOP状态 106 6 4 2通道开销 POH REI 远端差错指示 采用BIP n时 收端检测到误码块向发端站的回传信号 常见的REI告警有 MS REI 线路板所连的