当前位置:首页>资格考试/认证 > IT认证

光纤通信课件第六章

发布者:zhanglaoshi        发布时间:2019-08-21 10:57:14

光纤通信

第6章 SDH技术第6章 SDH技术

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。2第6章 SDH技术

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。6.1 SDH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6.1 SDH的产生和基本概念

表6-1 准同步数字体系

一次群(基群)

24路 1.544 Mbit/s

二次群

96路(24×4)

6.312 Mbit/s

三次群四次群

672路(96×6)

4

032路(672×6)

44.736 Mbit/s

274.176 Mbit/s

日本

24路 1.544 Mbit/s

96路(24×4)

480路(96×5)

1

440路(480×3)

6.312 Mbit/s

32.064 Mbit/s

97.782 Mbit/s

欧洲中国

30路

120路(30×4)

480路(120×4)

1

920路(480×3)

2.048 Mbit/s

8.448 Mbit/s

34.368 Mbit/s

139.264 Mbit/s6.1 SDH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。6.1 SDH的产生和基本概念

表6-2 SDH和SONET网络节点接口的标准速率

SDH

标称速率 (Mbit/s)

STM-l(1920CH)

155.520

STM-4(7696CH)

622.080

STM-16(30720CH)

2488.320

STM-64 (122880CH)

9953.280

SONET 等级

OC-1/STS-1(480CH)

155Mbit/s OC-3/STS-3(1440CH)

OC-9/STS-9

622Mbit/s OC-12/STS-12

OC-18/STS-18 OC-24/STS-24 OC-36/STS-36

2.5Gbit/s OC-48/STS-48(32356CH)

OC-96/STS-96﹡(尚待确定)

10Gbit/s OC-192/STS-192(129024CH)

标准速率 (Mbit/s)

51.840

155.520

466.560

622.080

933.120

1244.160

1866.240

2488.320

4976.640

SDH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。6.1 SDH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。6.1 SDH的产生和基本概念

图6-1 NNI在网络中的应用6.2 SDH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-1

155.520Mbit/s

STM-4

622.080Mbit/s

STM-16

2

488.320Mbit/s

STM-64

9

953.280Mbit/s6.2 SDH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=9×270×8×8

000=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。6.2 SDH的速率与帧结构

图6-2 STM-N帧结构6.2 SDH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。6.2 SDH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。6.2 SDH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。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。 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6-3 SDH的通用复用映射结构 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 基本复用映射结构(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1.544 Mbit/s、 2.048 Mbit/s、6.312 Mbit/s、34.368 Mbit/s和139.264 Mbit/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。 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−n POH

 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)。 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,

TU-n由低阶VC-n和相应的支路单元指针(TU-n PTR)组成,即

TU-n=低阶VC-n+TU-n PTR

(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-12

1×TUG-3=7×TUG-2=21×TU-12

1×VC-4=3×TUG-3=63× 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-n PTR)组成,

AU-n=高阶VC-n+AU-n PTR

(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STMN信号(N=4,16,64,…),即N×AUG+SOH= 基本复用映射结构例如,一个2.048Mbit/s和一个139.264Mbit/s信号的映射复用过程如下:

+POH

+TU-12 PTR ×3

2.048Mbit/s

C-12

VC-12

TU-12 TUG-2

×3+POH

+AU-4 PTR

×N+SOH

VC-4

AU-4

AUG

STM-N

TUG-3

适配 +POH

+AU-4 PTR

×N+SOH

139.264Mbit/s C-4

VC-4

AU-4

AUG

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。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。 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×TUG2=63×TU-12=63×VC-12

1×STM-1=1×AUG=1×VC-4=3×TUG-3=3×TU-3=3×VC-3

1×STM-1=1×AUG=1×VC-4

STM-N=N× 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。 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。 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TU PTR

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VC POH,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TU PTR的工作模式。锁定模式省去了TU PTR,且在VC内不能安排VC POH,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。 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

PDH

VC-n

异步映射映射方式比特同步映射字节同步映射

139.264Mbit/s 34.368Mbit/s 2.048Mbit/s

VC-4 VC-3 VC-12

浮动模式浮动模式浮动模式无无浮动模式浮动模式浮动/锁定模式浮动/锁定模式目前,我国的映射方式大多采用浮动的异步映射。 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

① 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 =(1934 D+1 S)+5 C+130 R+10 O

=2

080 映射方法

图6-5

139.264Mbit/s支路信号的异步映射结构和VC-4的子帧结构 映射方法

② 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

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=(1934 D+S)的上限和下限,即

ICmax=(1

934+1)×9×8

000=139.320Mbit/s ICmin=(1

934+0)×9×8

000=139.248Mbit/s PDH 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。 映射方法

③ 加入VC-4 POH 在C-4的9个子帧前分别依次插入VC-4 POH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。

④ 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-Xc POH即构成VC-4-Xc。VC-4-Xc帧的第—列是VC-4-Xc POH,第二至第X列规定为固定塞入字节,如

图6-6所示。 映射方法

图6-6 VC-4的级联 映射方法

(2)将34.368Mbit/s信号异步映射进VC-3

① VC-3帧结构如图6-7所示。VC-3由VC-3 POH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+1 S1+1 S2

+5 C1+5 C2+573 R=2

016 映射方法

图6-7

34.368Mbit/s支路信号的异步映射 映射方法

② 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。 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=(1

431 D+S1+ S2)的上限和下限,即

ICmax=(1

431+2)×3×8

000=34.392Mbit/s ICmin=(1

431+0)×3×8

000=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。

③ 加入VC-3 POH 在C-3的3个子帧前分别依次插入VC-3 POH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。 映射方法

(3)将2.048Mbit/s信号异步映射进VC-12

① 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-12 POH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1

023(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=(1

023 D+S1+S2)+3 C1+3 C2+49 R+8 O=1

088 映射方法

图6-8

2.048Mbit/s支路信号的异步映射 映射方法

② 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。 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=(1

023 D+S1+S2)的上限和下限,即

ICmax=(1

023+2)/4×8

000=2.050Mbit/s ICmin=(1

023+0)/4×8

000=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。

③ 加入VC-12 POH 在每个C-12的帧前分别依次插入VC-12 POH字节V5,J2,N2, K4就构成VC-12帧,完成信号向VC-12的映射。 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AUG AU-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。 复用方法

图6-9 单个AU-4 复用进 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 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 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-4 POH、两列固定塞入字节和258列净负荷组成的。

图6-12

3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。 复用方法

3.将TU-12复用进VC-4帧

(1)TU-12复用进TUG-2

TU-12由VC-12(34个字节的C-12加1个字节的VC-12 POH)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-3

TUG-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。 复用方法

图6-13

7个TUG-2复用进TUG-3的字节安排 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6-14

139.264Mbit/s信号至STM-1的形成过程 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6-15

2.048Mbit/s信号至STM-1的形成过程 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AU PTR和TU PTR。

AU PTR又包括AU-4 PTR和AU-3 PTR TU-PTR包括TU-3 PTR、TU-2 PTR、TU-11 PTR和TU-12 PTR。

在我国的复用映射结构中,有AU-4 PTR、TU-3 PTR和TU-12

PTR,此外还有表示TU-12位置的指示字节H4。 指针

1.AU-4指针调整机理

(1)AU-4指针位置 AU-4=VC-4+AU-4 PTR

AU-4 PTR的内容和位置如图6-16所示, AU-4 PTR=H1,Y,Y,H2,1*,1*,H3,H3,H3

其中,Y=1001SS11,SS是未规定值的比特,1*=11111111。 指针

图6-16 AU-4指针位置和偏移编号 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=1

024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=2

349字节,所以需要用2

349/3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。 指针

AU-4 PTR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。 指针

图6-17 AU-4指针值 指针

(3)频率调整

① 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。 指针

图6-18 AU-4指针正调整 指针

② 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。 指针

图6-19 AU-4指针负调整 指针

③ 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。 指针

(4)AU-4指针解释

① 新数据标帜(New Data Flag,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。 指针

② 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。 指针

③ 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。 指针

④ 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。 指针

2.TU-3指针调整机理

(1)TU-3 指针的位置 TU-3=VC-3+TU-3 PTR

TU-3 PTR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。 指针

图6-20 TU-3指针位置和偏移编号 指针

(3)频率调整

① 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。 指针

② 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。

③ 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。 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-3 PTR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。 指针

3.TU-12指针调整机理

(1)TU-12 PTR的位置

TU-12=VC-12+TU-12 PTR

TU-12 PTR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。 指针

图6-21 TU-12指针位置和偏移编号 指针

(3)频率调整

① 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。 指针

② 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VC12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。

③ 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。 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-2 PTR 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。6.4 SDH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。6.4 SDH开销

图6-22 SDH开销的类型和作用 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6-23 STM-1 SOH字节安排 段开销(SOH)

(1)定帧字节:A1和A2 A1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。 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~D12 DCC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)。 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。 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

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。 段开销(SOH)

图6-24 BIP-N偶校验运算方法 段开销(SOH)

(7)比特间插奇偶校验N×24位码(BIP-N×24):B2

B2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。 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。 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。 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-3 POH、VC-4 POH和VC-4-Xc POH。

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:J1

J1是VC的第一个字节,其位置由AU-4 PTR或TU-3 PTR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。 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。 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6-25 VC-4/VC-3/VC-4Xc通道状态字节(G1) 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。 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。 通道开销(POH)

2.低阶通道开销(LPOH)

LPOH包括VC-12 POH、VC-11 POH和VC-2 POH。

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。 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”。 通道开销(POH)

图6-26 VC-12/VC-11/VC-2通道状态字节 通道开销(POH)

(2)通道踪迹字节:J2

J2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。 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 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 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 通道开销(POH)

(4)告警维护信号

① 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。 通道开销(POH)

② 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。 通道开销(POH)

③ 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。 通道开销(POH)

④ 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。 通道开销(POH)

⑤ 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。 通道开销(POH)

⑥ 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:线路板所连的对端站检测到有B2误码块,向本站传

回M1字节(M1字节表示误码块个数)。

 HP-REI:高阶通道所连的对端站检测到有B3误码块,向本站

传回G1(b1~b4)(b1~b4表示误码块个数)。

 LP-REI:低阶通道所连的对端站检测到有BIP-2误码块,向本

站传回V5(b3)(b3表示有无误码块)。 通道开销(POH)

⑦ EXC(过误码告警):当检测的误码块个数超过规定值时, 产生此告警。常见的EXC有:

 RS-EXC(再生段过误码):B1误码过量,检测到B1误码块个数超过规定值。

 MS-EXC(复用段过误码):B2误码过量,检测到B2误码块个数超过规定值。

 HP-EXC(高阶通道过误码):B3误码过量,检测到B3误码块个数超过规定值。

 LP-EXC(低阶通道过误码):V5(b1,b2)误码过量,检测到的误码块个数超过规定值。 通道开销(POH)

⑧ TIM(踪迹识别符失配):一般由两端的踪迹识别符不一致引起。该告警不一定影响业务。常见的有HP-TIM和LP-TIM。

 HP-TIM:J1字节若收到的值与所期望的值不一致,则产生 HP-TIM告警。一般由两端光板的踪迹识别符不一致引起。

 LP-TIM:J2字节若收到的值与所期望的值不一致,则产生LPTIM告警。一般由两端支路板的踪迹识别符不一致引起。

⑨ 信号标记失配(SLM):信号标记字节与净负荷的内容不符, 则产生此告警。常见的告警有HP-SLM和LP-SLM。

 HP-SLM:说明C2字节内容与净负荷的内容不符。

 LP-SLM:说明V5(bit5-7)内容与净负荷的内容不符。

⑩ PS(保护倒换)告警:系统发生了保护倒换,发生此告警。6.5 SDH网元

SDH传输网由各种网元构成,网元的基本类型有终端复用器 (TM)、分插复用器(ADM)、同步数字交叉连接设备(SDXC) 等。TM、ADM和SDXC的主要功能框图如图6-30所示。

图6-30 SDH网元功能示意图6.5 SDH网元

1.终端复用器(TM)

TM的作用是将准同步电信号(2 Mbit/s、34 Mbit/s或

140Mbit/s)复接成STM-N信号,并完成电/光转换;也可将准同步

支路信号和同步支路信号(电的或光的)或将若干个同步支路信

号(电的或光的)复接成STM-N信号,并完成电/光转换。在收端

则完成相反的功能。6.5 SDH网元

2.分插复用器(ADM)

(1)概念及作用 ADM是一个三端口设备,有两个线路(也称群路)口,和一个支路口,支路信号可以是各种准同步信号,也可以是同步信号。

ADM作用是从主流信号中分出一些信号并接入另外一些信号。

(2)连接能力

ADM设备应具有支路——群路(上/下支路信号)和群路—— 群路(直通)的连接能力。支路——群路又可分为部分连接和全连接,如图6-31(a)和(b)所示。支路——支路的连接功能, 如图6-31(c)所示。具有支路——支路连接能力的ADM设备进行有机地组合,可实现小型DXC的功能,如图6-31(d)所示。

(3)应用:常用于线性网和环形网。6.5 SDH网元

图6-31 ADM设备的连接能力6.5 SDH网元

3.数字交叉连接设备(DXC)

(1)基本概念 DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系(G.702)或同步

数字体系(G.707)信号的端口,可以在任何端口信号速率(及其子速率)间进行可控连接和再连接的设备。

适用于SDH的DXC称为SDXC,SDXC能进一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接。这些端口信号可以是SDH速率,也可以是PDH速率。6.5 SDH网元

(2)基本结构

DXC由复用/解复用器和交叉连接矩阵组成。DXC的简化结构,

如图6-32所示。

DXC的核心部分是交叉连接矩阵,参与交叉连接的速率一般等于或低于接入速率。而交叉连接速率与接入速率之间的转换需要由复用和解复用功能来完成。

图6-32 DXC简化结构6.5 SDH网元

(3)基本功能分离本地交换业务和非本地交换业务;

为非本地交换业务(如专用电路)迅速提供可用路由;

为临时性重要事件(如政治事件、重要会议和运动会)迅速提

供电路;

网络出现故障时,迅速提供网络的重新配置;

按业务流量的季节性变化使网络最佳化;

网络运营者可以自由地在网中使用不同的数字体系(PDH或

SDH)。6.5 SDH网元

(4)DXC的分类

DXC配置类型通常用DXC X/Y表示,其中X表示接入端口数据流的最高等级,Y表示参与交叉连接的最低级别。

X和Y可以是数字0,1,2,3,4,5,6,…,其中0表示

64kbit/s的电路速率;1,2,3,4分别表示PDH中的一至四次群速率,其中4也代表SDH中的STM-1等级;5和6分别表示SDH中的

STM-4和STM-16等级。常用的有:

DXC1/0,主要提供64kbit/s电路的数字交叉连接功能;

DXC4/1,允许所有PDH的1~4次群电信号和STM-1信号接入和进行交叉连接,主要用于局间中继网;

DXC4/4,允许PDH的140Mbit/s和SDH的155Mbit/sPDH接入和进行交叉连接,一般用于长途网。6.5 SDH网元

(5)DXC与常规数字交换机的主要区别:如表6-4所示。

表6-4 DXC与常规数字交换机的主要区别比较对象

DXC

交换机交换对象业务控制保持时间多个电路组成的电路群 (2Mbit/s~155Mbit/s)

单个电路(64kbit/s)

交用来叉连连接至矩TM阵N由外部操作系统控制,交换由用户业务信号控制静态交换,每个电路群是半永久性的电路(几个小时~几天~几个月~几年)

动态交换,每个电路是暂时连接 (几秒~几分钟~几十分钟)

阻塞情况无有网关功能有无6.5 SDH网元

4.再生中继器(REG)

再生中继器的功能是对经传输衰减后的信号进行放大、整形和判决再生,以延长传输距离。

首先将线路口接收到的光信号变换成电信号,然后对电信号进行放大、整形和判决再生,最后再把电信号转换为光信号送到线路上。6.6 SDH传送网

传送网主要指逻辑功能意义上的网络,即网络的逻辑功能集合。

传输网是指实际信息传递设备(如光缆)组成的物理网络。

传送是从信息传递的功能过程来描述,而传输是从信号在具体物理媒质中传输的物理过程来描述。

传送网可以有基于SDH的传送网、基于PDH的传送网和基于 ATM的传送网等。 SDH传送网的分层与分割

1.分层与分割的概念

传送网可从垂直方向分解为3个独立的层网,即电路层、通道层和传输媒质层。分割往往是从地理上将层网络再细分为国际网、

国内网和地区网等,并独立地对每一部分行使管理。分层和分割是正交的,图6-33所示。

对网络进行分层的好处是:

①对每一层网络比对整个网络作为单个实体设计简单;

②简化了TMN管理目标的规定;

③使网络规范与具体实施方法无关,保持较长时间的稳定;

④某一层网络的更新与改变不会影响其他层。

对网络进行分割的好处是:

①便于管理;

②便于改变网络组成,使之最佳化等。 SDH传送网的分层与分割

图6-33 分层和分割视图 SDH传送网的分层与分割

2.SDH传送网的分层

电路层网络是面向业务的,严格上讲不属于传送层网络。传送网本身大致分为两层,通道层和传输媒质层。如图6-34所示。

图6-34 SDH传送网的分层模型 SDH传送网的分层与分割

(1)电路层网络电路层网络直接为用户提供通信业务,例如:电路交换业务、

分组交换业务、IP业务和租用线业务等。根据提供的业务不同可以区分不同的电路层网络。

电路层网络的主要节点设备包括用于交换各种业务的交换机,

用于租用线业务的交叉连接设备以及IP路由器等。

(2)通道层网络通道层网络支持一个或多个电路层网络,为电路层网络节点

(如交换机)提供透明的传送通道(即电路群)。通道层网络又可进一步划分为低阶通道层(VC-11、VC-12、VC-2和VC-3)和高

阶通道层(VC-4、VC-4-Xc和VC-3)。 SDH传送网的分层与分割

(3)传输媒质层网络传输媒质层网络与传输媒质(光缆或微波)有关,它支持一个或多个通道层网络,为通道层网络节点(例如DXC、ADM等)间提供合适的通道容量。

传输媒质层又分为段层和物理媒质层(简称物理层)。

段层网络可分为复用段层网络和再生段层网络。复用段层网络为通道层提供同步和复用功能,并完成有关MSOH的处理和传送等功能;再生段层网络提供定帧、扰码、再生段误码监视以及RSOH 的处理和传送等功能。

物理层网络涉及到支持段层网络的光纤、金属线对或无线信道等传输媒质,主要完成光/电脉冲形式的比特传送任务。 SDH传送网的物理拓扑

网络的物理拓扑泛指网络的形状,它反映了物理上的连接性。

网络的基本物理拓扑有5种类型,如图6-35所示。

图6-35 网络基本物理拓扑类型 SDH传送网的物理拓扑概念:涉及通信的所有点串联起来,并使首末两个点开放。

优缺点:经济,生存性较差。

应用:市话局间中继网和本地网中使用较多。

2.星形(枢纽形)

概念:当涉及通信的所有节点中有一个特殊节点与其余所有节点直接相连,而其余节点间不能直接相连,便形成星形拓扑。

优缺点:成本较低,生存性较差。

应用:星形拓扑通常用于用户接入网。 SDH传送网的物理拓扑

3.树形

概念:将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。

应用:适合于广播式业务,不适于提供双向通信业务。有线电视网多采用这种网络。概念:当涉及通信的所有点串联起来,且首尾相连,没有任何点开放时,就形成了环形网。

应用:用于长途干线网和市话局间中继网及本地网。 SDH传送网的物理拓扑当涉及通信的许多节点直接互连时就形成了网孔形拓扑,如果所有的点都直接互连时则称为网状形。

优缺点:可靠性很高,但结构复杂,成本较高。

应用:一级长途干线。

注:由SDH网元组成的SDH传输网有多种形式,图6-36所示为 4种常用的SDH网络结构。

一般来说,本地网(即接入网或用户网)中,适于用环形和星形,有时也可用线形拓扑。在市内局间中继网中适于用环形和线形拓扑,而长途网可能需要网孔形拓扑和环形拓扑。 SDH传送网的物理拓扑

图6-36 SDH传输网络结构举例6.7 SDH自愈网

自愈网能在网络出现意外故障情况时自动恢复业务,其基本原理是使网络具备发现替代传输路由,并在一定时限内重新建立通信。 SDH自愈网

自愈网:指通信网络发生故障时,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。

自愈网技术可分为“保护”型和“恢复”型两类。

保护型自愈要求在节点之间预先提供固定数量的用于保护的容量配置,以构成备用路由。当工作路由失效时,业务将从工作路由迅速倒换到备用路由。保护倒换的时间很短(小于50ms)。

恢复型自愈所需的备用容量较小,网络中并不预先建立备用路由。当发生故障时,利用网络中仍能正常运转的空闲信道建立迂回路由,恢复受影响的业务,恢复时间较长 。 SDH自愈网

有3种自愈技术:线路保护倒换、ADM自愈环和DXC网状自愈网。前两种是保护型策略,后一种是恢复型策略。要理解自愈技术,首先要明确界定再生段、复用段和通道。如图6-37。

图6-37 再生段、复用段和通道示意图 线路保护倒换

基本原理:当出现故障时,业务由工作通道倒换到保护通道。

类型:线路保护倒换有1+1和1︰N 两种方式。

(1)1+1方式如图6-38(a)所示,1+1方式采用并发优收。

(2)1︰N 方式如图6-38(b)所示,保护段(1个)由N(N=1~14)个工作段共用,当其中任意一个出现故障时,均可倒至保护段。

(3)1+1方式与1︰N 方式的不同

1+1方式,正常情况下保护段传送业务信号,所以不能提供无保护的额外业务;

1︰1的保护方式,在正常情况下,保护段不传业务信号,因而可以在保护段传送一些级别较低的额外业务信号,也可不传。 线路保护倒换

图6-38 线路保护倒换 线路保护倒换

(4)倒换类型与倒换模式双向倒换:两个方向的信道都倒换到保护段;

单向倒换:故障信道倒换到保护信道时便完成了倒换。

恢复模式:工作段故障被恢复,工作通道由保护段倒回工作段。

非恢复模式:即使故障恢复后倒换仍保持。

线路保护倒换可以采用双向倒换也可采用单向倒换,这两种倒换方式都可使用恢复模式或非恢复模式。

线路保护倒换的特点:业务恢复时间短(小于50ms),易配置和管理,可靠性高,但成本较高。 自愈环保护

定义:所谓自愈环(Self-Healing Ring,SHR)是指采用分插复用器(ADM)组成环形网实现自愈的一种保护方式,如图6-39 所示。

图6-39 ADM自愈环 自愈环保护

分类:

 根据自愈环的结构,可分为通道保护环和复用段保护环。

通道保护环,保护的单位是通道(如VC-12,VC-3或VC-4), 倒换与否以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定,一般利用告警指示信号(AIS)来决定是否应该进行倒换。这种环属于专用保护,保护时隙为整个环专用,在正常情况下保护段往往也传业务信号。

复用段保护环,业务量的保护以复用段为基础,倒换与否按每一对节点间复用段信号质量的优劣而定。复用段保护环需要采用自动保护倒换(APS)协议,多属于共享保护,即保护时隙由每一个复用段共享,正常情况下保护段往往是空闲的。 自愈环保护

 根据环中节点间信息的传送方向,自愈环可分为单向环和双向环。

单向环中收发业务信息的传送线路是一个方向。

双向环中收发业务信息的传送线路是两个方向。

通常,双向环工作于复用段倒换方式,单向环工作于通道倒换方式或复用段倒换方式。

 根据环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分,自愈环有二纤环和四纤环。

对于双向复用段倒换环既可用二纤方式也可用四纤方式,而对于通道倒换环只可用二纤方式。 自愈环保护

1.二纤单向通道保护环

二纤单向通道保护环:两根光纤,一根传业务信号,称W1光纤,

另一根保护,称P1光纤(如图6-40)。采用1+1保护方式 。

图6-40 二纤单向通道保护环 自愈环保护

2.二纤双向通道保护环

二纤双向通道保护环:采用两根光纤,可分为1+1和1︰1两种方式。

图6-41所示为1+1方式的二纤双向通道保护环的结构。

图6-41 二纤双向通道保护环 自愈环保护

3.四纤双向复用段共享保护环在每个区段(节点间)采用两根工作光纤(一发一收,Wl和

W2)和两根保护光纤(一发一收,P1和P2),如图6-42所示。

图6-42 四纤双向复用段共享保护环 自愈环保护

4.二纤双向复用段共享保护环

采用了时隙交换技术,如图6-43所示。在一根光纤中同时载有工作通路W1和保护通路P2,在另一根光纤中同时载有工作通路

W2和保护通路P1。

每条光纤上的一半通路规定作为工作通路(W),另一半通路作为保护通路(P),一条光纤的工作通路(W1),由沿环的相反方向的另一条光纤上的保护通路(P1)来保护;反之亦然。

对于传送STM-N的二纤双向复用段共享保护环,实现时是利用

W1/P2光纤中的一半AU-4时隙(例如从时隙1到N/2)传送业务信号,而另一半时隙(从时隙N/2+1到N)留给保护信号。另一根光纤W2/P1也同样处理。也就是说,编号为m的AU-4工作通路由对应的保护通路在相反方向的第(N/2+m)个AU-4来保护。 自愈环保护

图6-43 二纤双向复用段共享保护环 DXC网形网保护

(1)DXC的工作方式 DXC的工作方式按路由表的计算方式不同,可分为静态方式、

动态方式和即时方式3种。

即时方式需要最少的保护容量,动态方式次之,静态方式需要

的保护容量最大。然而,即时方式的业务恢复时间最长,静态方式的业务恢复时间最短。

按DXC自愈网控制方式,有集中式控制和分布式控制。集中控制方式的业务恢复时间很长;在分布式结构中业务恢复时间较短。

可根据实际情况选用不同方式。 DXC网形网保护

(2)举例图6-44给出了一种自愈网结构。图6-45给出了环形网和DXC保

护混合的示例。

图6-44 利用DXC的保护结构图6-45 混合保护结构 各种自愈保护比较

 线路保护倒换方式配置容易,网管简单,恢复时间很短 (50ms),但成本较高,一般用于保护较重要的光缆连接(1+1 方式)或两点间有较稳定的大业务量情况。

 自愈环具有很高的生存性,网络恢复时间较短(50ms), 并具有良好的业务量疏导能力,但它的网络规划较难实现,适用于接入网、中继网和长途网。在接入网部分,适于采用通道保护环;而在中继网和长途网中,则一般采用双向复用段保护环;至于二纤或四纤方式取决于容量和经济性的综合比较。

 DXC的保护方式也具有很高的生存性,于规划和设计,但网络恢复时间较长。DXC保护最适合于高度互连的网孔形拓扑,在长途网中应用较多。利用DXC将多个环形网互连应用也较多。6.8 SDH网同步

网同步的目标是使网中所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内,以便使网内各交换节点的全部数字流实现正确、有效的交换。否则会在数字交换机的缓冲器中产生信息比特的溢出和取空,导致数字流的滑动损伤,造成数据出错。 网同步的工作方式

两种基本的网同步方式,即主从同步方式和相互同步方式。

1.主从同步方式

主从同步方式使用一系列分级的时钟,每一级时钟都与其上一级时钟同步,在网中的最高一级时钟称为基准主时钟或基准时钟 (PRC)。如图6-46所示。ITU-T将各级时钟分为以下4类:

① 基准主时钟(PRC),精度达1×10-11,G.811建议规范;

② 转接局从时钟,精度达5×10-9 ,G.812(T)建议规范;

③ 端局从时钟,精度达1×10-7,由G.812(L)建议规范;

④ SDH网元时钟(SEC),精度达4.6×10-6,G.813建议规范。 网同步的工作方式

图6-46 主从同步方式优点:网络稳定性较好;组网灵活;对从节点时钟的频率精度要求较低;控制简单;网络的滑动性能也较好。

缺点:一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。基准主时钟应采用多重备份。同步分配链路也尽可能有备用。 网同步的工作方式

2.相互同步方式

这种同步方式在网中不设主时钟,由网内各交换节点的时钟相互控制,最后都调整到一个稳定的、统一的系统频率上,从而实现全网的同步工作。网频率为各交换节点时钟频率的加权平均值。

图6-47所示为相互同步方式。

特点:网频率的稳定性高;对同步分配链路的失效不甚敏感,适于网孔形结构,对节点时钟要求较低,设备便宜。网络稳定性不如主从方式,系统稳态频率不确图6-47 相互同步方式定且易受外界因素影响。 网同步的工作方式

3.我国数字同步网的网络结构

“多基准钟,分区等级主从同步”方式,如图6-48所示。

图6-48 我国数字同步网的网络结构 网同步的工作方式

我国数字同步网的网络结构特点如下。

(1)在北京、武汉各建了一个以铯(CS)钟为主的、包括了

GPS接收机的高精度基准钟,称为PRC。

(2)在其他29个省中心以上城市(北京、武汉除外)各建立了一个以GPS接收机为主加铷(Rb)钟构成的高精度区域基准钟,

称为LPR。

(3)LPR以GPS信号为主用,当GPS信号发生故障或降质时,

该LPR转为经地面数字电路跟踪于北京或武汉的PRC。

(4)各省以本省中心的LPR为基准钟组建数字同步网。

(5)地面传输同步信号一般采用PDH 2Mbit/s(2Mbit/s专线或局间中继),在缺乏PDH链路而SDH已具备传输定时的条件下,可采用STM-N线路码流传输定时信号。 网同步的工作方式

4.时钟类型和工作模式

(1)时钟类型

① 铯(Cs)原子钟:长期频偏优于1×10-11,可以作为全网同步的最高等级的基准主时钟。可靠性较差。

② 石英晶体振荡器:可靠性高,寿命长,价格低,频率稳定度范围很宽,缺点是长期频率稳定度不好。一般,作为长途交换局和端局的从时钟。

③ 铷原子钟:性能(稳定度和精确度)和成本介于上述两种时钟之间。适于作为同步区的基准时钟。

④ 全球定位系统(GPS):GPS是由美国国防部组织建立并控制的利用多颗低轨道卫星进行全球定位的导航系统。民用的时钟精度可达1×10-13。 网同步的工作方式

⑤ 大楼综合定时供给系统(BITS):其结构如图6-49所示。

BITS的优点如下。

 可以滤出传输过程中的瞬断、抖动和漂移,隔离链路中断和故障,将高精度的同步信号提供给楼内所需同步的各种设备。

 网络维护相对简单,不需要给每个业务设备专门提供同步分配链路和维护同步链路。

 新业务增加不受同步的限制。

 可以提供完善的监视和信息提供功能。

 性能稳定,可靠精度可达二级钟或三级钟水平。

 具有SSM功能和其他一些避免定时环路的功能。

 具有方便在线升级改造的能力。 网同步的工作方式

图6-49 大楼综合定时供给系统结构图 网同步的工作方式

(2)从时钟的工作模式

在主从同步方式中,节点从时钟通常有3种工作(运行)模式。

① 正常工作模式在实际业务条件下的工作模式,此时从时钟同步于输入的基准时钟信号。

② 保持模式当所有定时基准丢失后,从时钟进入所谓的保持模式。转接局时钟、端局时钟和一些重要的网元时钟都具备此功能(如TM、

ADM和DXC),简单的小网元时钟可不具备此功能(如REG)。

③ 自由运行模式当时钟丢失所有外部定时基准,且失去了定时基准记忆或者根本没有保持模式时,从时钟内部振荡器工作于自由振荡方式。 SDH网同步结构和同步方式光纤通信

1.SDH网同步结构

(1)局内应用局内同步分配通常采用逻辑上的星形拓扑,即所有网元时钟都

直接从本局内最高质量的大楼综合定时源(BITS)获取定时,只有BITS是从来自别的交换节点的同步分配链路中提取定时并能一直跟踪至全网的基准主时钟。局内时钟间的关系如图6-50所示。

(2)局间应用局间同步分配一般采用类树形拓扑,使SDH网内的所有节点都

能同步。局间各级时钟间的关系如图6-51所示。 SDH网同步结构和同步方式光纤通信

图6-50 局内分配的同步网结构图6-51 局间分配的同步网结构 SDH网同步结构和同步方式光纤通信

2.SDH网同步方式

有4种同步方式,即同步方式、伪同步方式,准同步方式和异步方式。

(1)同步方式网中所有时钟都能最终跟踪到网络惟一的基准主时钟。

在单一网络运行者所管辖的范围内,该方式是正常工作方式。

(2)伪同步方式当网中有两个以上都遵守ITU-T的G.811建议要求的基准时钟时,

为伪同步方式。

通常在国际网络之间、分布式多个基准时钟控制的全同步网之

间以及不同的经营者网络之间,该方式是正常工作方式。 SDH网同步结构和同步方式光纤通信

(3)准同步方式当网同步中有一个节点或多个节点时钟的同步路径和替代路径都不能使用时,时钟将进入保持模式或自由运行模式。这时的同步方式为准同步方式。

(4)异步方式当网络节点时钟出现大的频率偏差时,则网络工作于异步方式。

如果节点时钟频率准确度低于G.813要求时,SDH网络不再维持正常业务,而将发送AIS信号。发送AIS所需的时钟精度只要求有 ±20×10-6即可。 SDH网元的定时

1.网元定时方式

SDH网元从取得定时信号的来源可以分成3种定时方式,如表 6-5所示。

表6-5 SDH网元定时方式定时信号的来源

从外部定时源、通常为BITS获取

从接收的STM-N信号中提取

从设备内部振荡器获取定时方式外同步输入定时

通过定时环路定时线路定时内部定时 SDH网元的定时

(1)外同步定时源 SDH网元时钟的定时基准由外部定时源供给,如图6-52(a)所示。ADM和DXC优先采用此种方式。

(2)从接收的STM-N信号中提取定时

此方式是广泛应用的同步定时方式。该方式又分为通过定时、 环路定时和线路定时,如图6-52(b)、(c)、(d)所示。

① 通过定时

SDH网元从同方向终结的STM-N输入信号中提取定时信号,并由此再对输出的STM-N发送信号进行同步,如图6-52(b)所示。

ADM和REG可采用此种定时方式。 SDH网元的定时

② 环路定时

SDH网元输出的STM-N信号的发送时钟,是从相应的STM-N接收信号中提取,如图6-52(c)所示。TM多采用此种定时方式。

③ 线路定时

SDH网元所有输出的STM-N和STM-M信号的发送时钟都将同步于从某一特定的STM-N信号中提取的定时信号,如图6-52(d)所示。ADM和DXC可采用此种定时方式。

(3)内部定时源当所有外同步定时源都丢失时,可使用内部定时方式。当内部定时源具有保持能力时,首先工作于保持模式。失去保持后,还可工作于自由振荡模式。当内部定时源无保持能力时,只能工作于自由振荡模式,如图6-52(e)所示。 SDH网元的定时

图6-52 SDH网元的定时方式 SDH网元的定时

2.定时环路的产生和防止

(1)定时环路的产生从定时可靠性考虑,一个SDH设备可能需要定义一个以上的基

准时钟源,如第1基准(P)和第2基准(S)等。在正常运行情况下,各设备从第l基准获得定时信号时不会出现定时环路。但当出现故障时,部分设备可能倒换到从第2基准取得定时信号,如果第 2基准设置不当就可能产生定时环路(如图6-53所示)。 SDH网元的定时

图6-53 链路故障下产生定时环路 SDH网元的定时

(2)防止定时环路的方法

① 在同步规划中对每个设备时钟来源合理地设置优先级,按优

先级次序选择,当高优先级的时钟可用时就不选低优先级的时钟。

② 合理使用STM-N信号中开销——同步状态消息字节(S1),

使每个设备通过查收S1,了解是否可以用作定时基准。图6-54给出了线形网中使用S1字节的示例。

③ 对于某些不提供S1字节的老设备,可只设主用同步链路。

如果主用同步链路失效,设备时钟即转入保持工作状态,这样也可以防止产生定时环路。 SDH网元的定时

图6-54 线形网中使用S1字节防止产生定时环路 SDH网元的定时

3.关于同步状态信息(SSM)

同步状态信息(SSM)也称为同步质量信息,用于在同步定时传递链路中直接反映同步定时传递链路信号等级。如图6-54。

由此看出:有了SSM,同步定时传输链路就可以明确地获知其输入基准信号是源自G.811时钟、G.812时钟,还是SDH设备时钟 (G.813时钟),并据此信息灵活地控制时钟的工作状态,从而避免了盲目地跟踪,从根本上提高了数字同步网的稳定性和可靠性 (避免了环路出现的可能),保证了数字同步网的质量。6.9 SDH网络传输性能

对于SDH传送网络来说,传输性能主要包括:

 误码性能  抖动性能  漂移性能 误码性能

1.误码的概念和产生

所谓误码,就是在数字通信系统的接收端,通过判决电路后产生的比特流中,某些比特发生了差错,对传输质量产生了影响。

传统上常用长期平均误比特率(BER,又称误码率)来衡量信息传输质量,即以某一特定观测时间内的错误比特数与传输比特总数之比作为误码率。

误码产生的因素有:①各种噪声产生的误码;②色散引起的码间干扰;③定位抖动产生的误码;④复用器、交叉连接设备和交换机等设备本身引起的误码;⑤各种外界因素产生的误码。 误码性能

2.误码性能度量

PDH传输网中的误码特性是用平均误码率(BER)、严重误码

(SES)和误码秒(ES)来描述的。

SDH网络中,由于数据传输是以块的形式进行的,因而在高比特率(≥2Mbit/s)通道的误码性能参数主要依据ITU-T G.826建议,

是以“块”为基础的一组参数,而且主要用于不停业务的监视。

(1)误块(EB)

 块(B):是指一系列与通道有关的连续比特,每个比特属于

 误块(EB):当块内任意比特发生差错时,就称该块是误块

(差错块)。对于STM-N,开销中的BIP-n即属于单个监视块。 误码性能

(2)误码性能度量参数:

① 误块秒比(ESR)

当某1秒具有一个或多个误块,或至少有一种缺陷时,则该秒称为误块秒(ES)。

在规定测量时间间隔内,出现的ES数与总的可用时间(在测试时间内扣除其间的不可用时间)之比,称为误块秒比(ESR)。

② 严重误块秒比(SESR)

当某1秒内包含有不少于30%的误块或者至少出现一种缺陷时,

则该秒称为严重误块秒(SES)。SES是ES的子集。主要网络缺陷有LOS、LOF、LOP)、AIS、SLM等。

在规定测量时间间隔内,出现的SES数与总的可用时间之比称为严重误块秒比(SESR)。 误码性能

③ 背景误块比(BBER) 扣除不可用时间和SES期间出现的误块后所剩下的误块,称为背景误块(BBE)。

对一个确定的测试时间而言,在可用时间以内出现的BBE数与扣除不可用时间和SES期间所有块数后的总块数之比称为背景误块比(BBER)。

以上3种参数各有特点,ESR适于度量零星误码,SESR适于度量很大的突发性误码,而BBER则大体上反映了系统的背景误码。

经验表明,上述3种参数中SESR最严,BBER最松。大多数情况下,只要通道满足了SESR和ESR指标,BBER指标也可以满足。 误码性能

(3)可用时间和不可用时间误码性能参数的评价只有在通道处于可用状态时才有意义。

当连续10s都是SES时,不可用时间开始(即不可用时间包含这

10s);

当连续10s都未检测到SES时,不可用时间结束(即可用时间包

含这10s)。

另外,通道分为单向通道和双向通道,通道的每一方向均应满

足所有参数的分配目标,只要有任一参数在任一方向不满足要求就认为通道不满足要求。 误码性能

3.误码性能规范

(1)全程误码指标由假设参考通道(HRP)模型可知,最长的假设参考数字通道

为27

500km,其全程端到端的误码特性应满足表6-6的要求。

表6-6 高比特率全程27

500km通道的端到端误码性能规范要求速率 (Mbit/s)

ESR

2.048

0.04

8.448

0.05

34.368

139.264/55.520

622.080

2

448.320

0.075

0.16

SESR

0.002

0.002

0.002

0.002

0.002

0.002

误码性能

(2)误码指标分配在按区段分段的基础上结合按距离分配的方法。将全程分为国际部分和国内部分。

我国国内标准最长假设参考通道(HRP)为6

900km。

国内网可分成两部分,即接入网和转接网(又称核心网,由长途网和中继网组成)。

转接网按距离线性分配直到再生段为止,我国国内420km、 280km和50km各类假设参考数字段(HRDS)的通道误码性能要求应满足如表6-7、表6-8和表6-9所示的数值。

接入网环境较为恶劣,其误码性能指标如表6-10所示。 误码性能

表6-7

420km HRDS误码性能指标速率(Mbit/s)

2.048

34.368

139.264或 155.520

622.080

2

488.320

ESR SESR

9.24×10-4

1.733×10-3

4.62×10-5

4.62×10-5

3.696×10-3

4.62×10-5

4.62×10-5

4.62×10-5

BBER

4.62×10-6

4.62×10-6

4.62×10-6

2.31×10-6

2.31×10- 误码性能

表6-8

280km HRDS误码性能指标速率 (Mbit/s)

2.048

34.368

139.264

622.080

2

488.320

ESR SESR BBER

6.16×10-4

3.08×10-5

3.08×10-6

1.155×10-3

3.08×10-5

3.08×10-6

2.464×10-3

3.08×10-5

3.08×10-6

待定 3.08×10-5

1.54×10-6

待定 3.08×10-5

1.54×10- 误码性能

表6-10 接入网误码性能指标速率(Mbit/s)

2.048/VC-12

34.368/VC-3

139.264/VC-4 VC-4-4c

ESR

2.2×10-3

4.5×10-3

9.6×10-3

不规定

SESR

1.2×10-4

1.2×10-4

1.2×10-4

1.2×10-4

BBER

1.2×10-5

1.2×10-5

1.2×10-5

1.2×10- 抖动性能

1.抖动的概念和产生

(1)基本概念抖动(Jitter)为数字信号的特定时刻(例如最佳抽样时刻)相对于其理想参考时间位置的短时间偏离。

所谓短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化,而将低于

10Hz的相位变化称为漂移(Wander)。

抖动常用抖动幅度和抖动频率两个参量描述。

 抖动幅度:数字信号的特定时刻相对于其理想参考时间位置

偏离的时间范围,单位为UI,1UI=1/fb 。例如,对于2.028Mbit/s 的信号,其抖动幅度的单位1UI=1/fb =1/2.048×106=488nm;

 抖动频率:偏差的出现频率,单位为Hz。 抖动性能

(2)抖动来源抖动来源于系统线路与设备。一般光缆线路引入的总抖动量仅

为0.002~0.011UI,可忽略不计,因此设备是主要抖动来源,包括指针调整抖动、映射/去映射抖动和复用/解复用抖动。 抖动性能

2.减小指针调整引入抖动的方法

方法主要包括比特泄漏法、门限调制法和调整率改变法等。以比特泄漏法为例。

比特泄漏法(也称相位扩散法)的基本原理是在抑制抖动的电路中,采用两个电路的级联形式。

第一级的功能是以某种方法将幅度高、频度低的抖动展宽为幅度低、频度高的抖动。例如,将输入的一个24UI相位抖动阶梯展宽为有24个1UI相位抖动的阶梯,这个处理过程即称为比特泄漏或相位扩散。

第二级功能则是将经处理后的1UI阶梯抖动平滑滤波。 抖动性能

3.抖动指标

抖动指标主要包括3类:

 设备的输出抖动、输入抖动容限及抖动传递函数;

 网络接口的最大允许输出抖动及输入抖动容限;

在SDH/PDH边界处来自支路映射和指针调整的结合抖动。

输入抖动容限越大越好,而输出抖动则越小越好。 漂移性能

1.漂移的概念

所谓漂移是指数字信号的特定时刻(例如最佳抽样时刻)相对于其理想参考时间位置的长时间偏移。所谓长时间是指变化频率低于10Hz的相位变化。

2.漂移产生的原因

(1)指针调整引起抖动和漂移 (2)时钟系统引起漂移 (3)传输系统引入的漂移6.10 SDH网络管理

电信管理网(TMN)是利用一个具备一系列标准接口(包括协议和消息规定)的统一体系结构来提供一种有组织的结构,使各种不同类型的操作系统(网管系统)与电信设备互连,从而实现电信网的自动化和标准化管理,并提供大量的各种管理功能。

SDH管理网是TMN的一个子网,它的体系结构继承和遵从了 TMN的结构。SDH在帧结构中安排了丰富的开销比特,从而使其网络的监控和管理能力大大增强。 SDH网管的基本概念

1.基本概念

SDH管理网(SMN)是TMN的一个子集,专门负责管理SDH网元(NE)。

SMN又可细分成一系列的SDH管理子网(SMS),这些SMS由一系列分离的ECC及有关站内的数据通信链路组成,并构成整个 TMN的有机部分。

TMN、SMN与SMS的关系,可用图6-55来表示。 SDH网管的基本概念

图6-56 SMN、SMS和TMN关系示例 SDH网管的基本概念

2.SMS的结构特点

(1)在同一设备站内可能有多个可寻址的SDH NE,要求所有的NE都能终结ECC,并要求NE支持Q3接口和F接口。

(2)不同局站的SDH NE之间的通信链路通常由SDH ECC构成。

(3)在同一局站内,SDH NE可以通过站内ECC或LCN进行通信,

趋势是采用LCN作为通用的站内通信网,既为SDH NE服务,又可以为非SDH NE服务。

3.SMS的ECC拓扑嵌入控制通路(ECC)的物理层是DCC,DCC可以通过多同种拓扑实现互连,如线形(总线形)、星形、环形和网孔形等。 SDH网管的基本概念

4.SMN分层

SDH的网管划分为5层,从下至上分别为网元层(NEL)、网元管理层(EML)、网络管理层(NML)、业务管理层(SML)和商务管理层(BML)。如图6-57所示(只列出了下3层)。

(1)网元层(NEL)

NEL是最基本的管理层,基本功能应包含单个NE的配置、故障

和性能等管理功能。

NEL分两种,一种是使单个网元具有很强的管理功能,可实现

分布管理。另一种是给网元以很弱的功能,将大部分管理功能集中在网元管理层上。 SDH网管的基本概念 SDH网管的基本概念

(2)网元管理层(EML)

EML直接参与管理个别网元或一组网元,其管理功能由网络管

理层分配,提供诸如配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理等功能。

所有协调功能在逻辑上都处于网元管理层。

(3)网络管理层(NML)

NML负责对所辖区域的网络进行集中式或分布式控制管理,例如,电路指配、网络监视和网络分析统计等功能。

NML应具备TMN所要求的主要管理应用功能,并能对多数不同厂家的单元管理器进行协调和通信。 SDH网管的基本概念

(4)业务管理层(SML) 业务管理层负责处理服务的合同事项,诸如服务订购处理、申告处理和开票等。

主要承担下述任务:①为所有服务交易(包括服务的提供和中止、计费、业务质量及故障报告等)提供与用户的基本联系点, 以及提供与其他管理机关的接口;②与网络管理层、商务管理层及业务提供者进行交互式;③维护统计的数据(如服务质量);

④服务之间的交互。

(5)商务管理层(BML) 商务管理层是最高的逻辑功能层,负责总的企业运营事项,主要涉及经济方面,包括商务管理和规划。 SDH网管接口

(1)Q接口

SMS将通过Q接口接至TMN。Q接口涵盖整个OSI的七层模型。

完全的Q3接口具备OSI的七层功能,实现OS与OS、OS与GNE以及NML与EML之间的连接等。

简化的Q3接口只含有OSI下3层功能,用于NEL与EML的连接。

(2)F接口

F接口可用来将NE连至本地集中管理系统(工作站WS或PC)。

(3)X接口在低层协议中X接口与Q3接口是完全相同的;在高层协议中,X

接口比一般Q3接口更加良好的支持安全功能,其他完全相同的。

一般NE可通过DCC或X.25、LAN连到网关网元(GNE),然后再将管理信息通过Q3接口送达上级,如图6-56所示。 SDH网管功能

(1)故障管理

故障管理是指对不正常的电信网运行状况和环境条件进行检测、

隔离和校正。包括告警监视、告警历史管理、测试、环境外部事件和设备故障等。

(2)性能管理性能管理是指提供有关通信设备的运行状况、网络及网络单元效能的报告和评估。包括性能数据收集、性能监视门限的使用、

性能数据报告、统计事件和在不可用时间内的性能监视等。

配置管理涉及网络的实际物理安排,实施对网元的控制、识别、

数据交换,配置网元和通道。包括指配功能、网元状态的控制和安装功能。 SDH网管功能

(4)安全管理安全管理是指为网络的安全提供周密的安排,一切未经授权的人都不得进入网络系统。具体包括用户管理、口令管理、操作权限管理和操作日志管理等。

安全管理涉及注册、口令和安全等级等。例如,可以把安全等级分为3个等级:操作员级(仅能看,不能改)、班长级(不仅能看,还能改变除了安全等级以外的所有设置)和主任级(不仅能看,还能改变所有设置)。

(5)综合管理综合管理主要包括人机界面管理、报表生成和打印管理、管理软件的下载及重载管理等。小结

1.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网络由一些NE组成的、在传输媒质上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网。

2.SDH采用一套标准化的信息结构等级STM-N(N=1,4,16,

64,…)。其传输速率为155.520Mbit/s等。

3.SDH的帧结构为矩形块状帧结构,它由9行和270×N列组

成,帧周期为125s,整个帧结构由段开销、信息净负荷和管理单元指针3个区域组成。

4.将各种速率的信号装入SDH帧结构,需要经过映射、定位和复用3个步骤。小结

5.指针定义为VC-n相对于支持它的传送实体参考点的帧偏移,

指针的使用允许VC可以在帧内“浮动”。在我国的复用映射结构中,有3种指针:AU-4 PTR、TU-3 PTR和TU-12 PTR。

6.SDH开销是实现SDH网管的比特。开销有两大类,SOH和 POH,SOH有RSOH和MSOH两种,POH有LPOH和HPOH两种。

7.SDH传输网由各种网元构成,网元的基本类型有TM、ADM、 SDXC和REG等。

8.SDH传送网主要指逻辑功能意义上的网络,在垂直方向上传送网可分为电路层、通道层和传输媒质层。

9.SDH网络的基本物理拓扑结构有5种类型:线形、星形、树形、环形和网孔形。小结

10.3种自愈技术是线路保护倒换、ADM自愈环和DXC网状自愈网。

11.同步方式主要有主从同步方式和相互同步方式两种方式。

我国数字同步网采用“多基准钟,分区等级主从同步”的方式。

12.SDH网元定时方式有外同步定时源、从接收的STM-N信号中提取的定时和内部定时源3种方式。

13.SDH传送网络的传输性能主要包括误码性能、抖动性能和漂移性能。

14.SMN是TMN的一个子集,专门负责管理SDH网元。SMN分为5层,从下至上分别为NEL、EML、NML、SML和BML。

SDH管理系统的功能包括故障管理、性能管理、配置管理、安

推荐文章
最近更新
返回顶部