SDH原理

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SDH原理

一、 SDH产生的背景——为什么要用SDH?

我们知道当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。

传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的传输光纤网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户能随时随地便捷地通信。

目前传统的由PDH传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，由此看出在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。主要体现在：a)难以提供网络拓扑的灵活性，它的基础是点对点的连接 b)上下电路困难，设备复杂而不灵活 c)网络管理能力差。只能提供十分有限的额外信息传输容量，不能为强大的网管系统提供足够的信息通道 d)PDH传输系统的兼容性差。不能提供统一的光接口标准。 另外对于网络设备来说，则还应在兼容性、经济性、适应性和可升级性等方面有更高的要求。

主要是从未来的网络发展和应用要求来考虑，当今需要网络具有如下功能： 1、强大的网络管理 2、自愈（self-healing）

3、重组或恢复（restoration）

4、PDH已经远远不能胜任网络发展的需要

? 80年代初AT&T研究所提出SONET（同步光纤网）概念 ? 解决PDH的固有缺点

? 防止互不兼容的光接口大量产生 ? 实现标准光接口

? ITU-T于1988年接受SONET概念并重新命名为SDH

? ITU-T于1988年——1995年通过了有关SDH的16个标准

二、 SDH基本概念(什么是SDH？)

在讲SDH传输体制之前，我们首先要搞清楚SDH到底是什么。那么SDH是什么呢？SDH（synchronous Digital Hierarchy）全称叫做同步数字传输体制，由此可见SDH

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是一种传输的体制（协议），就象PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)——准同步数字传输体制一样，SDH这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输数速等级，接口码型等特性。

1、SDH的含义：

是一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传输网所传送的信号由不同等级的同步传输模块（STM-N）所组成。 （插入PDH含义: 对瞬时速率在一定容差范围内的低码速支路进行正码速调整后再进行同步复接的过程称为准同步数字复接.30/32路PCM系列都是采用准同步数字复接,简称PDH）

2、SDH和PDH的比较

ⅰ) 与SDH相比，PDH主要缺点有二：

1)PDH考虑的主要业务对象是普通的传统电话业务，它在很多方面已不能适应现代通信向业务多样化和宽带化发展的要求（例：用户数据业务、广播电视、视频电报、专用电视、可视通信等）。

2)PDH主要应用于点对点连接、缺乏网络拓扑的灵活性。 ⅱ)SDH作为一种新的技术体制，必然有其不足之处。

1)频带利用率不如PDH系统，PDH的140Mbit/s可收容64*2Mbit/s

或4*34Mbit/s,而SDH的155Mbit/s只能收容63*2Mbit/s或3*34Mbit/s。 2)指针调整机理，增加了设备的复杂性。

3)软件几乎可以控制网络中所有复用设备和交叉连接设备。这样，网络层上的人为错误，软件故障，乃至计算机病毒都可能导致网络重大故障，甚至造成全网瘫痪。 ⅲ)与PDH相比SDH有哪些优势

既然SDH传输体制是PDH传输体制进化而来的，因此它具有PDH体制所无可比拟的优点，它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制，与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。

首先，我们先谈一谈SDH的基本概念。SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，并构成综合业务数字网（ISDN），特别是宽带业务数字网（B－ISDN）的重要组成部分。那么怎样理解这个概念呢？因为与传统的PDH体制不同，按SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运维费用。

下面我们就SDH所具有的优势（可以算是SDH的特点吧），从几个方面进一步说明。注意与PDH体制相对比。

(1)、接口方面 1.1电接口方面

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接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。SDH体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。于是这就使SDH设备容易实现多厂家环境下互连，也就是说在同一条线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。 SDH体制有一套标准的信息结构等级，也就是讲有一套标准的速率等级。基本的信号传输结构等级是同步传输模块——STM－1，相应的速率是155Mb/s。高等级的数字信号系列例如：622Mb/s（STM－4）、2.5Gb/s（STM－16）等，可通过将低速率等级的信息模块（例如STM－1）简单的通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如：STM－4＝4×STM－1，STM－16＝4×STM－4。 速率等级的比较

PCM 各次群的速率：

SDH速率等级： SDH信号 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 1.2光接口方面

速率（Mbit/s） 155.520 622.080 2488.320 9953.280 话路数 1890 1890*4 1890*42 1890*43 线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对

信号进行扰码，不在进行冗余码的插入。想想看，为什么会这样？

扰码的标准是世界统一的，这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。扰码的目的是使线路传输码的“1”比特和“0”比特出现的概率接近50％，便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。

(2)、复用方式

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由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律性，也就是说有可预见性。这样就能从高速SDH信号例如2.5Gb/s（STM－16）中直接插/分出低速SDH信号例如155Mb/s（STM－1），这样就简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。

另外，由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号（例如2Mb/s）复用进SDH信号的帧中去（STM－N），这样使低速支路信号在STM－N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM－N信号中直接分/插出低速支路信号。注意此处不同于上一点的从高速SDH信号中直接分插出低速SDH信号，此处指从SDH信号中直接分/插出低速支路信号，例如2Mb/s，34Mb/s与140Mb/s等低速信号。于是节省了大量的复接/分接设备（背靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。

SDH的这种复用方式使数字交叉连接（DXC）功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实时业务调配。 ⅳ)复用、分解过程的比较

PDH光信号流程图 光/电 解解 复解复复用复用 用用 逐级复用 （级间需DDF）

SDH光信号流程图

STM-N标准化的光接口

光信号 光接口无标准化 解复用复用电/光 光信号 光接口无标准化

以上是PDH和SDH条件下的电路上/下的过程，显然后者简单的多，一步到位，而且也不需要占地面积大而且容易出认为差错的数字配线架（DDF）。 (3)、运行维护方面

SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运维（OAM）功能的开销比特，使网络

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STM-N标

准化的光接口

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的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大强。PDH的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。以PCM30/32信号为例，其帧结构中仅有TS0时隙和TS16时隙中的比特是用于OAM功能。

SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20，大大加强了OAM功能，这样就使系统的维护费用大大降低，而通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分，于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据估算仅为PDH系统的65.8%。

(4)、兼容性

SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH

两种传输网可以共同存在。也就是说可以用SDH网传送PDH 传输网不会作废，

业务，另外，异步转移模式的信号（ATM）、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。

那么SDH传输网是怎样实现这种兼容性的呢？SDH网中用SDH信号的基本传输块（STM－1）可以容纳PDH的三个数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列－－ATM、FDDI、DQDB等，从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性，确保了PDH网向SDH网和SDH向ATM的顺利过渡。SDH是怎样容纳各种体制的信号呢？很简单，SDH把各种体制的低速信号在网络边界处（例SDH/PDH，起点）复用进STM－1信号的帧结构中，在网络边界处（终点）再将它们拆分出来即可，这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号了。

总结以上得出：

3、SDH主要特点（优点）：

（1） 具有一套全球通用的光接口标准

（2） 不同厂家的设备之间具有高度的兼容性，包括光路上以及局内 各设备之间

（3） 各级信号速率精确地符合N*155.520Mbit/s关系，N为同步复用信号等级 （4） 具有丰富的辅助（开销）通路可供网络管理用，并有标准化的电信管理网

（TMN）。

（5） 采用同步的组网方式

（6） 具有高度的灵活性，具体反映在网络结构、上下\\电路、带宽管理与现有PDH

的兼容及对未来发展适应能力等方面。 从设备来说：则有三个关键特点：即同步复用、标准的光接口、强大的网管功能。

在这一章你学到了些什么？ 1、SDH究竟是什么？

2、为什么会出现SDH的传输体制? 3、与PDH相对比SDH有什么优势？

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4、SDH的局限性是什么？ 是否已建立了SDH的整体概念

三、SDH信号的帧结构和复用步骤

为了更进一步对SDH的特点有一个初步的了解，下面先简要地对STM帧结构、通用复用过程作一说明。

1、掌握STM－N信号的帧结构（STM－N信号的帧结构为例）。 2、掌握STM－N信号帧中各部分结构所起的大致作用。

3、掌握2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s复用进STM－N信号的全过程。 4、掌握复用和映射的概念。

i）SDH的帧结构如下图

从上图看出STM－N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM－N的N相一致，取值范围：1，4，16，64??。表示此信号由N个STM－1信号复用而成－－字节间插。由此可知，STM－1信号的帧结构是9行×270列的块状帧，由上图看出，当N个STM－1信号通过字节间插复用成STM－N信号时，仅仅是将STM－1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。

我们知道，信号在线路上传输时是一个bit一个bit的进行传输的，那么这个块状帧是怎样在线路上进行传输的呢？总不会是将整个块都送上线路同时传输吧。当然不是这样传输，STM－N信号的传输也遵循按比特的传输方式，那么先传哪些比特后传哪些比特呢？SDH信号帧传输的原则是：帧结构中的字节（8bit）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。

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STM－N信号的帧频（也就是每秒传送的帧数）是多少呢？ITU－T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125us。8000帧/秒听起来很耳熟，对了，PDH的E1信号也是8000帧/秒。

技术细节在这里你要注意到的是对于任何STM级别帧频都是8000帧/秒，帧周期的恒

定是SDH信号的一大特点。想想看PDH不同等级信号的帧周期是否恒定？由于帧周期的恒定使STM－N信号的速率有其规律性。例如STM－4的传输数速恒定的等于STM－1信号传输数速的4倍，STM－16恒定等于STM－4的4倍，等于STM－1的16倍。而PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接插/分出低速SDH信号成为可能，特别适用于大容量的传输情况。

问题：

STM－N帧中单独一个字节的比特传输速率是多少？

STM－N的帧频为8000帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒

被传送8000次，那么该字节的比特速率是8000×8bit＝64k/s。这个数字是不是也很眼熟，64kb/s是一路数字电话的传输速率，也即是一路数字电话所占用的带宽。 从图中看出，STM－N的帧结构由3部分组成：段开销（包括再生段开销－RSOH、复用段开销－MSOH），管理单元指针－AU－PTR，信息净负荷—payload。下面我们讲述这三大部分的功能。

其中：

1、段开销SOH:主要供网络OAM（Operation Administration and maintance)使用,对STM—1来讲，每帧有4608Kbit/s的信息用作段开销。（8行/帧*9字节/ 行*8bit/字节*8000帧/秒=4608K bit/s）。 2、信息净负荷（payload）：存放各种信息量，其中含少量通道开销POH。用于通道性能监视、管理和控制。 3、管理单元指针AUPTR：是一种指示符，用来指示信息净负荷的第1个字节在STM帧结构的位置，以使接收端正确分解。

从上图可知： STM-1的速率：8000帧/秒*9行/帧*270字节/行*8bit/s字节=155.520Mbit/s。

思考题：

1、每帧有多少速率的信息用作MSOH使用? 2、每帧有多少速率的信息用作POH使用? 3、计算STM-4的速率是多少?

信息净负荷是在STM－N帧结构中存放将由STM－N传送的各种信息码块的

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地方。信息净负荷区相当于STM－N这辆运货车的车箱，本箱内装载的货物就是打包了的低速信号－待运输的货物。为了时时监测货物（打包的低速信号）在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监测低速信号在STM－N信号中传输性能的监控开销字节－通道开销（POH）字节。POH做为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM－N这辆货车上在SDH网中传送，它负责对打包的货物（低速信号）进行通道性能监视、管理和控制。

何谓通道？通道开销？

举例说明，STM－1信号可复用进63×2Mb/s的信号，那么换一种说法可将STM－1信号看成一条传输大道，那么在这条大路上又分成了63条小路，每条小路通过相应速率的低速信号，那么每一条小路就相当于一个低速信号通道，通道开销的作用

就可以看成监控这些小路的传送状况 了。这63个2M通道复合成了STM－1信号这条大路－－此处可称为“段” 了。现在你明白了吧，所谓通道指相应的低速支路信号，POH的功能就是监测这些低速支路信号在由STM－N信号在SDH网上传输时的性能。这与将STM－N信号类比为货车，将低速支路信号打包装入车中运输柜一致。 例如段开销可进行对STM－N这辆运货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控，而POH的作用是当车上有货物损坏时，通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。也就是说SOH完成对货物整体的监控，POH是完成对某一件特定的货物进行监控，当然，SOH和POH还有一些管理功能。

段开销又分为再生段开销－－RSOH和复用段开销－－MSOH，分别对相应的段层进行监控。我们讲过段其实也相当于一条大的传输通道，RSOH和MSOH的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控。

那么，RSOH和MSOH的区别是什么呢？简单的讲二者的区别在于监管的范围不同。举个简单的例子，若光纤上传输的是2.5G信号，那么，RSOH监控的是STM－16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM－16信号中每一个STM－1的性能情况。 RSOH、MSOH、POH提供了对SDH信号的层层细化的监控功能。 例如2.5G系统，RSOH监控的是整个STM－16的信号传输状态；MSOH监控的是STM－16中每一个STM－1信号的传输状态；POH则是监控每一个STM－1中每一个打包了的低速支路信号（例如2Mb/s）的传输状态。这样通过开销的层层监管功能，使你可以方便的从宏观（整体）和微观（个体）的角度来监控信号的传输状态，便于分析、定位。

管理单元指针位于STM－N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节，AU－PTR起什么作用呢？我们讲过SDH能够从高速信号中直接插/分出低速支路信号（例如2Mb/s），为什么会这样呢？这是因为低速以路信号在高速SDH信号帧中的位置有预见性，也就是有规律性。预见性的实现就在于SDH帧结构中指针开销字节功能。AU－PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM－N帧内的准确位置的指示

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符，以便收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负荷。这句话怎样理解呢？若仓库中以堆为单位存放了很多货物，每堆货物中的各件货物（低速支路信号）的摆放是有规律性的（字节间插复用），那么若要定位仓库中某件货物的位置就只要知道这堆货物的具体位置就可以了，也就是说只要知道这堆货物的第一件货物放在哪儿，然后通过本堆货物摆放位置的规律性，就可以直接定位出本堆货物中任一件货物的准确位置，这样就可以直接从仓库中搬运（直接插/分）某一件特定货物（低速支路信号）。AU－PTR的作用就是指示这堆货物中第一件货物的位置。

其实指针有高、低阶之分，用得最多的高阶指针是AU－PTR，低阶指针是TU－PTR（支路单元指针），TU－PTR的作用类似于AU－PTR，只不过所指示的货物堆更小一些而已。

ii）我国SDH复用映射结构(属于北美体制)。还有欧洲体系、日本体系。 1）复用映射图 *N *1 140Mbit/s C-4 STM-N AU-4 AUG VC-4 *1 34Mbit/s *3 C-3 TU-3 VC-3 TUG-3 2Mbit/s *7 TUG-2 C-12 VC-12 TU-12 *3 其中：C-n:容器n VC-n:虚容器 Tu-n:支路单元 Au-n：管理单元 TUG-n: 支路单元组 AuG: 管理单元组 STM-N同步传输模块N。 C容器：是一种信息结构，主要是完成适配功能（速率调整），让那些最常使用的PDH信号进入有限数目的标准容器。

VC虚容器：是SDH中最重要的一种信息结构，主要支持通道层连接。

TU支路单元：为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能，由低阶VC和TU指针组成。

AU管理单元：为高阶通道层和复用段层提供适配功能，由高阶VC和AU指针组成。

注：AU和TU要进行速率调整，因而低阶数据流在高阶数字流中的起始点是浮动的，为确定起始点位置，设置AU指针和TU指针分别对高阶VC在相应AU内的位置及低阶VC在相应TU内的位置进行灵活动态的定位。

SDH网元时钟工作模式 1．正常工作模式

内部晶振锁定在某外部基准时钟信号上工作

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2．保持模式

外部时钟参考失效时，内部晶振以外部时钟参考失效前瞬间的频率信息为定时基准工作

3．自由运行

内部晶振以自由振荡方式工作 各级时钟的定时要求：

G.811 1x10-11 时钟级别：1 G.812T 5x10-9 时钟级别：2 G.812L 5x10-7 时钟级别：3 G.81s 4.6x10-6 时钟级别：3 SDH网同步方式

同步方式 整网只有一个主时钟 伪同步方式 有几个主时钟 准同步方式 进入保持模式

异步方式 网络存在缺陷，时钟精度不到G.81s 指针

指针技术提供了一种容纳SDH网络中定时偏差的手段. 指针值指示STM-1帧中净负荷的起始位置.

1、AU-PTR对高阶VC在相应AU帧内位置进行动态定位。

2、TU-PTR对VC-1、2、3在相应TU帧内的位置进行动态定位。

3、若干个AUG的基础上再附加段开销（SOH）便形成了最终STM-N的帧

结构。

指针对网同步的作用

1、网络同步时，用于同步信号之间的相位校准 2、网络失步时，用于频率和相位校准 3、网络异步时，用于频率的跟踪校准 4、用来容纳网络中的定时抖动和漂移 映射

SDH使各种PDH数字信号映射进STM帧内各种规格的虚容器VC。映射的实质就是使支路信号与相应的VC容量同步，以便使VC可独立进行传送、复用和交叉连接。

2）SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s）复用成SDH信号－－STM－N。

a)第一种情况在前面已有所提及，复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM－1→STM－4，4×STM－4→STM－16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM－N信号是低一级的STM－N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指

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针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM－N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销。

STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #3 STM-1 #4

11111 22222 33333 44444

STM-4

12341234123412 . . . .

BB1

2 段开销终BB1

新的段开2

b)第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM－N信号中去。

举例说明：140Mb/s复用进STM－N信号

C4 C4

AU4 PTR AU4 PTR SOH VC-4 POH VC-4 VC-4 C4 VC4 AU4 AUG

AUG STM-1

标称速率为139264kbit/s的PDH信号进入C4，经适配处理后加上每帧9个字节的POH（相当于576kbit/s）,构成VC4，它与AU4的净负荷容量是一样的，但速率可能不一致，需要调整，AU指针的作用就是指明VC4相对于AU4的相位。AU4直接置入AUG，加上段开销便构成STM-1信号。

如上图：我们可以得出STM-N、VC-4、VC-3、VC-12之间关系。

1、1个STM-1可分解63个2Mbit/s，3个34Mbit/s。 2、1个TUG3相当于多少VC12（21个） 提问：

1、1个VC4相当于多少VC12？（63个） 2、1个STM-4相当于多少个VC12？（63*4） 3、1个STM-N相当于多少个VC4？ 4、1个STM-N相当于多少个C3？

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段开销

现仅对STM-1帧内常用开销字节作一简单说明：

A1 A1 A1 A2 A2 A2 B1 ? ? E1 ? ? D1 ? ? D2 ? ? RSOH

AU PTR B2 B2 B2 K1 D4 D5 D7 D8 D10 D11 S1 Z1 Z2 Z1 Z2 M1 段开销字节安排 1. 帧定位字节：A1、A2

J0 * * F1 D3 K2 D6 D9 D12 E2 定帧字节的作用有点类似于指针，起定位的作用。我们知道SDH可从高速信号中直接插/分出低速支路信号，为什么能这样呢？原因就是收端能通过指针——AU-PTR、TU-PTR在高速信号中定位低速信号的位置。但这个过程的第一步是收端必须在收到的信号流中选正确的分离出各个STM-N帧，也就是先要定位每个STM-N帧的起始位置在哪里，然后再在各帧中定位相应的低速信号的位置，就象在长长的队列中定位一个人时，要先定位到某一个方队，然后在本方队中再通过这个人的所处行列数定位到他。A1、A2字节就是起到定位一个方队的作用，通过它，收端可从信息流中定位、分离出STM-N帧，再通过指针定位到帧中的某一个低速信号。

2. 再生段追踪字节：J0

该字节被用来重复地发送段接入点标识符，以便使接收端能据此确认其与指定的发送端处于持续连接状态。在同一个运营者的网络内该字节可为任意字符，而在不同两个运营者的网络边界处要使设备收、发两端的J0字节相同——匹配。通过J0字节可使运营者提前发现和解决故障，缩短网络恢复时间。

J0字节还有一个用法，在STM-N帧中每一个STM-1帧的J0字节定义为STM的标识符C1，用来指示每个STM-1在STM-N中的位置——指示该STM-1是STM-N中的第几个STN-1（间插层数）和该C1在该STM-1帧中的第几列（复列数）；可帮助A1、A2字节进行帧字段。

3.数据通信通路DCC：D1——D12。

注：DCC用来构成SDH管理网SMN的传送链路。D1—D3称为再生段DCC，D4—D12称为复用段DCC。

SDH的一大特点就是OAM功能的自动化程度很高，可通过网管终端对网元进行

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命令的下发、数据的查询，完成PDH系统所无法完成的业务实时调配、告警故障定位、性能在线测试等功能。那么这些用于OAM的数据是放在哪儿传输的呢？用于OAM功能的数据信息——下发的命令，查询上来的告警性能数据等；是通过STM—N帧中的D1-D12字节传送的，也就是说用于OAM功能的相关数据是放在STM-N帧中的D1-D12字节处，由STM-N信号在SDH网络上传输的。这样D1-D12字节提供了所有SDH网元都可接入的通用数字通信通路，作为嵌入式控制通路（ECC）的物理层，在网元之间传输操作、管理、维护（OAM）信息，构成SDH管理网（SMN）的传送通路。

其中，D1-D3是再生段数字通路字节（DCCR），速率为3×64kb/s＝192kb/s，用于再生段终端间传送OAM信息；D4-D12是复用段数字通路字节（DCCM），共9×64kb/s=576kb/s，用于在复用段终端间传送OAM信息。

DCC通道速率总共768kb/s，它为SDH网络管理提供了强大的通信基础 4 .公务字节：E1—E2

注：E1属于RSOH，用于本地公务，E2属于MSOH，用于直达公务。

分别提供一个64kb/s的公务联络语声通道，语音信息放于这两个字节中传输。E1属于RSOH，用于再生段的公务联络；E2属于MSOH，用于终端间直达公务联络 5.使用者通道字节：F1

注：主要为特定维护目的提供临时的数据/语音通路连接。 6.再生段误码监视字节：B1

这个字节就是用于再生段层误码监测的（B1位于再生段开销中）。 7.复用段误码监视字节：B2

B2的工作机理与B1类似，只不过它检测的是复用段层的误码情况。 8.自动保护倒换APS字节：K1、K2

这两个字节用作传送自动保护倒换（APS）信令，用于保证设备能在故障时自动切换，使网络业务恢复——自愈，用于复用段保护倒换自愈情况。

9.同步状态字节：S1

不同的比特图案表示ITU-T的不同时钟质量级别，使设备能据此判定接收的时钟信号的质量，以此决定是否切换时钟源，即切换到较高质量的时钟源上。 10.复用段远段误码指示MS-REI字节：M1

这是个对告信息，由接收端回发给发送端。M1字节用来传送接收端由BIP—N×24（B2）所检出的误块数，以便发送端据此了解接收端的收信误码情况 11.备用字节：Z1、Z2

五、 SDH网络的常见网元

SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的，通过不同的网元完成SDH网的传送功能：上/下业务、交叉连接业务，网络故障自愈等。下面我们讲述SDH网中常见网元的特点和基本功能。

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· TM——终端复用器

终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件，见图

TM DXC

它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM—N中，或从STM—N的信号中分出低速支路信号。请注意它的线路端口输入/输出一路STM—N信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。在将低速支路信号复用进STM—N帧（将低速信号复用到线路）上时，有一个交叉的功能，例如：可将支路的一个STM—1信号复用进线路上的STM—16信号中的任意位置上，也就是指复用在1—16个STM—1的任一个位置上。将支路的2Mb/s信号可复用到一个STM—1中63个VC12的任一个位置上去。对于华为设备，TM的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。

· ADM——插分复用器

将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活分插任意支路信号的能力。

插/分复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如图 ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤），为了描述方便我们将其分为西（W）向、东向（E）两个线路端口。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的STM—N信号进行交叉连接，例如将东向STM—16中的3#STM—1与西向STM—16中的15#STM—1相连接。

ADM是SDH最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元

TM TM TM

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的功能，例如：ADM可等效成两个TM。

· REG——再生中继器

光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换，电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。此处讲的是后一种再生中继器，REG是双端口器件，只有两个线路端口——w、e，如图：

它的作用是将w/e侧的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。注意到没有REG与ADM相比仅少了支路端口，所以ADM若本地不上/下话路（支路不上/下信号）时完全可以等效一个REG。

真正的REG只需处理STM—N帧中的RSOH，且不需要交叉连接功能（w—e直通即可），而ADM和TM因为要完成将低速支路信号插/分到STM—N中，所以不仅要处理RSOH，而且还要处理MSOH；另外ADM和TM都具有交叉复用能力（有交叉连接功能），因此用ADM来等效REG有点大材小用了。

· DXC——数字交叉连接设备

数字交叉连接设备完成的主要是STM—N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，见图 DXC可将输入的m路STM—N信号交叉连接到输出的n路STM—N信号上，上图表示有m条入光纤和n条出光纤。DXC的核心是交叉连接，功能强的DXC能完成高速（例STM—16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12级别的交叉）。 通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能（注m≥n），m表示可接入DXC的最高速率等级，n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。m越大表示DXC的承载容量越大；n越小表示DXC的交叉灵活性越大。m和n的相应数值的含义见图： M或n 速率 0 64kb/s 1 2Mb/s 2 8Mb/s 3 34Mb/s 4 140Mb/s 155Mb/s 5 6 622Mb/s 2.5Gb/s

五、SDH光波长

SDH光传输网的传输媒质当然是光纤了，由于单模光纤具有带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，国际上已一致认为同步光缆数字线路系统只使用单模光纤作为传输媒质。光纤传输中有3个传输“窗口”——适合用于传输的波长范围；850nm、1310nm、1550nm。其中850nm窗口只用于多模传输，用于单模传输的窗口只有1310nm和1550nm两个波入窗口。

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光信号在光纤中传输的距离要受到色散和损耗的双重影响，色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰降低信号质量。当码间干扰使传输性能劣化到一定程度（例10-3）时，则传输系统就不能工作了，损耗使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增而功率下降，当光功率下降到一定程度时，传输系统就无法工作了。

为了延长系统的传输距离，人们主要在减小色散和损耗方面入手。1310nm光传输窗口称之为0色散窗口，光信号在此窗口传输色散最小，1550nm窗口称之为最小损耗窗口，光信号在此窗口传输的衰减最小。

CCITT规范了三种常用光纤：符合G.652规范的光纤，符合G.653规范的光纤，符合规范G.654的光纤。其中G.652光纤指在1310nm波长窗口色散性能最佳，又称之为色散未移位的光纤（也就是0色散窗口在1310nm波长处），它可应用于1310nm和1550nm两个波长区；G.653光纤指1550nm波长窗口色散性能最佳的单模光纤，又称之为色散移位的单模光纤，它通过改变光纤内部的折射率分布，将零色散点从1310nm迁移到1550nm波长处，使1550nm波长窗口色散和损耗都较低，它主要应用于1550nm工作波长区；G.654光纤称之为1550nm波长窗口损耗最小光纤，它的0色散点仍在1310nm波长处，它主要工作于1550nm窗口，主要应用于需要很长再生段传输距离的海底光纤通信。

SDH 光传输网的波长区有三种：分别是1310nm、1550nm、850nm。 1310nm: 0.3~0.4db/km 1550nm: 0.15~0.25db/km 850nm 是短波长波段，1310nm、1550nm 是长波长波段。 db/km 3 2 1200 1300 1400 1500 1600 1 nm

可见在1310窗口和1550窗口光纤衰减最小，偏离中心波长其衰减均会增大，因而工作波长要约束在一定范围内。

六、常见组网结构

①点对点

TM TM 16 Chenxin 2003-6-10

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②链或线形

TM ADM TM ③树形 TM ADM TM TM ADM ADM TM

④星形

DXC

TM TM TM TM

以上四种结构的网上业务传输是双向的，但不具备业务级和网络级的保护，要提高系统业务传输的可靠性，只有依靠设备级保护（1：1或1+1保护）。 ⑤环形 A

B D C A B D C ⑥网形网

基本网可分为五种：链形、星形、树形、环形和网形。 一） 关于环形网：

自愈的概念

当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障（这是难以避免的，例如土建施工中将光缆挖断），将对整个社会造成极大的损坏。因此网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。

所谓自愈是指在网络发生故障（例如光纤断）时，无需人为干预，网络自动的在极短的时间内（ITU—T规定为50ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力、网元一定的智能。

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自愈仅是将失效的业务恢复——通过备用信道；而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就象断了的光缆还需人工接好。

可以是双纤环或四纤环，其中自愈环的分类： 通道保护环 SDH自愈环 单向环 双向环 MS共享保护环 二纤环 双向通道保护环 MS共享保护环 A） 二纤单向通道倒 四纤环 A D D

C 注：支路通道业务并发上路至两条光纤环路上，下路从两路输入中选择质量较好的一路。

B）两纤复用段共享保护倒换环 A

B ADM ADM W2/P2 W1/P2 ADM D ADM C 注：W1、W2为工作时隙，P1、P2为保护时隙。与二纤单向通道保护倒换环不同的是两条光纤环路均为工作通路和保护通路的混合，一半时隙用作工作时隙，另一半时隙用作保护时隙，但二纤复用段环上业务容易传输，比二纤单向通道保护环业务容量大，不过二纤单向通道保护倒换速度要快。

自愈网：指无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。

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自愈环的工作原理：正常工作时节点间业务信号通过工作光纤环顺时针传送，而备用光纤则不传业务或传送等级低一些的业务；当各种因素造成光缆某处中断时，和中断点相邻的两个节点执行环回功能，将工作光纤和保护光纤环回相连，这样仍保证了各节点的光纤环不中断，从而实现了自愈保护的功能。

二） 环形网的变形 1）双环形 双环形

2）环带链

A A B C A B C D B C D

3）相切网

D E F

4）相交网

ADM ADM ADM ADM ADM ADM

ADM ADM ADM ADM

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