光纖通信技術(shù)-第05章-1

云南大學軟件學院王世普1第5章SDH&WDM5.1.1SDH的基本概念準同步數(shù)字體系PDH存在的主要問題兩大體系、3種地區(qū)性標準，使國際間的互通存在困難標準體系一次群(基群)二次群三次群四次群北美PCM24系列24路

1.544Mbps96路(24×4)

6.312Mbps672路(96×6)

44.736Mbps4032路(672×6)

274.176Mbps日本PCM24系列24路

1.544Mbps96路(24×4)

6.312Mbps480路(96×5)

32.064Mbps1440路(480×3)

97.782Mbps歐洲、中國PCM30/32系列30路

2.048Mbps120路(30×4)

8.448Mbps480路(120×4)

34.368Mbps1920路(480×3)

139.264Mbps5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.1SDH的基本概念準同步數(shù)字體系PDH存在的主要問題無統(tǒng)一的光接口，無法實現(xiàn)橫向兼容。復用結(jié)構(gòu)復雜，上下電路不便。網(wǎng)絡(luò)管理能力弱，建立集中式電信管理網(wǎng)困難。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，但缺乏靈活性。設(shè)計時主要面向話音業(yè)務(wù)，用于數(shù)據(jù)通信效果不好。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.1SDH的基本概念SDH的產(chǎn)生1984年美國貝爾提出光同步傳送網(wǎng)（SYNTRAN）。1985年ANSI通過此標準，并更名為同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）。1986年這一體系成為美國數(shù)字體系的新標準。同時，引起了ITU-T的關(guān)注。1988年ITU-T接受了SONET的概念，并進行了適當?shù)男薷?，重新命名為同步?shù)字體系（SDH），使之成為不僅適于光纖，也適于微波和衛(wèi)星傳輸。1989年，ITU-T在其藍皮書上發(fā)表了G.707、G.708和G.709三個標準，從而揭開了現(xiàn)代信息傳輸嶄新的一頁。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.1SDH的基本概念SDH的特點SDH網(wǎng)絡(luò)由SDH網(wǎng)元（NE）組成，可在光纖或微波、衛(wèi)星上進行同步信息傳輸、復用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI），簡化了信號的互通及傳輸、復用、交叉連接等過程。有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)等級，被稱為同步傳輸模塊STM-N（N=1，4，16，64等）。有一套特殊的復用結(jié)構(gòu)，PDH、B-ISDN信號都可以納入SDH幀結(jié)構(gòu)中傳輸，因而具有廣泛的適應性和兼容性。它具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，在幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的管理比特，大大增強了網(wǎng)絡(luò)的維護管理能力。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.1SDH的基本概念網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI）：網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間的標準接口。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.1SDH的基本概念SDH速率等級：SDH采用標準化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊STM-N(N=1，4，16，64，…)，相應各STM-N等級的速率為：

STM-1 155.520Mbit/s STM-4 622.080Mbit/s STM-16 2488.320Mbit/s，2.5G系統(tǒng) STM-64 9953.280Mbit/s，10G系統(tǒng) STM-256 39813.12Mbit/s，40G系統(tǒng)5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.1SDH的基本概念幀結(jié)構(gòu)SDH幀結(jié)構(gòu)由9行、270×N列字節(jié)組成。幀周期125s，即每秒傳輸8000幀。以STM-1為例，其信息結(jié)構(gòu)為9行×270列的塊狀幀結(jié)構(gòu)，傳輸速率：fb=9×270×8×8000=155.520Mbit/s。幀結(jié)構(gòu)由：段開銷區(qū)域、信息凈負荷區(qū)域和管理單元指針區(qū)域組成。POH：通道開銷5.1.1SDH的基本概念幀結(jié)構(gòu)段開銷（SOH）段開銷是為了保證信息正常傳送所必須附加的字節(jié)，主要用于網(wǎng)絡(luò)運行、管理、維護。段開銷分為再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH）。A1A1A1A2A2A2J0*X*XB1E1F1XXD1D2D3管理單元指針(AU-PTR)B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2XX9字節(jié)9行RSOHMSOH為與傳輸媒體相關(guān)的特征字節(jié)（暫用）；X為國內(nèi)使用保留字節(jié)；*為不擾碼字節(jié)；所有未標記的字節(jié)待將來確定（比如：與媒體相關(guān)的應用、附加國內(nèi)使用、其他用途等）。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)A1和A2字節(jié)可用來識別幀的起始位置。A1為11110110，A2為00101000。數(shù)據(jù)通信通路（DCC）D1～D12：用來構(gòu)成SDH管理網(wǎng)（SMN）的傳送鏈路。公務(wù)字節(jié)E1和E2：E1和E2兩個字節(jié)用來提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)話音通路。B1字節(jié)用作再生段誤碼監(jiān)測比特間插24位奇偶檢驗碼自動保護倒換(APS)通路字節(jié)K1、K2：用作自動保護倒換(APS)信令。5.1.1SDH的基本概念幀結(jié)構(gòu)信息凈負荷（Payload）區(qū)域：主要用于存放各種業(yè)務(wù)信息比特，少量可用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開銷（POH）字節(jié)。管理單元指針區(qū)域（AU-PTR）：用來指示凈負荷區(qū)域內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置，以便在接收端能正確分離凈負荷。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)同步復用和映射方法是SDH的最大特色。它使數(shù)字復用由PDH僵硬的大量硬件配置轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的軟件配置。它可將PDH兩大體系的絕大多數(shù)速率信號都復用進STM-N幀結(jié)構(gòu)中。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)云南大學軟件學院王世普125.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)1、SDH的復用結(jié)構(gòu)SDH的通用復用映射結(jié)構(gòu)如圖所示。將各種信號裝入SDH幀結(jié)構(gòu)凈負荷區(qū)，需要經(jīng)過映射、定位校準和復用3個步驟。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)1、SDH的復用結(jié)構(gòu)我國的SDH復用映射結(jié)構(gòu)規(guī)范可有3個支路信號輸入口：

1個139.264Mbps可被復用成一個STM-1（155.520Mbps）；

63個2.048Mbps可被復用成一個STM-1；

3個34.368Mbps也能復用成一個STM-1。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（1）容器（C）容器是用來裝載各種速率業(yè)務(wù)信號的信息結(jié)構(gòu)，基本功能是完成支路信號與虛容器VC之間的適配（碼速調(diào)整）ITU-T規(guī)定了5種標準容器，分別對應于以下標稱速率：

C-11（1.544Mbps）、C-12（2.048Mbps）

C-2（6.312Mbps）

C-3（34.368Mbit/s）

C-4（139.264Mbit/s）。我國的SDH復用映射結(jié)構(gòu)僅涉及C-12、C-3及C-4。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（2）虛容器（VC）虛容器是用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)，由信息凈負荷（容器的輸出）和通道開銷（POH）組成。VC可分成低階VC和高階VC兩類:TU單元前的VC為低階VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我國有VC-12和VC-3）；AU單元前的VC為高階VC，有VC-4和VC-3（我國VC-4）。用于維護和管理這些VC的開銷稱為通道開銷（POH）。管理低階VC的通道開銷稱為低階通道開銷（LPOH）。管理高階VC的通道開銷稱為高階通道開銷（HPOH）。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（3）支路單元（TU）支路單元是傳送低階VC的實體，可表示為TU-n（n=11，12，2，3）。TU-n由低階VC-n和相應的支路單元指針（TU-nPTR）組成，即

TU-n=低階VC-n+TU-nPTRTU-nPTR指示虛容器在高一階虛容器中的位置，這種指針技術(shù)稱為定位。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（4）支路單元組（TUG）支路單元組由一個或多個支路單元（TU）組成。SDH有TUG-3和TUG-2兩種支路單元組：

1×TUG-2=3×TU-12 1×TUG-3=7×TUG-2=21×TU-12 1×VC-4=3×TUG-3=63×TU-12從TUTUG高階VC的過程就是復用，復用的方法是字節(jié)間插。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（5）管理單元（AU）管理單元是傳送高階VC的實體，可表示為AU-n（n=3，4）。它由一個高階VC-n和一個相應的管理單元指針（AU-nPTR）組成，

AU-n=高階VC-n+AU-nPTR5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（6）管理單元組（AUG）管理單元組由一個或多個管理單元組成。例如：1×AUG=1×AU-4=3×AU-35.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)2、SDH的復用單元（7）同步傳送模塊（STM-N）N個AUG信號按字節(jié)間插同步復用后再加上段開銷SOH就構(gòu)成了STM-N信號（N=1,4，16，64，…）即：N×AUG+SOH=STM-N5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)3、基本復用映射步驟各種信號復用映射進STM-N幀的過程都要經(jīng)過映射、定位和復用3個步驟。（1）映射映射（Mapping）即裝入，是一種在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處，把支路信號適配裝入相應虛容器的過程。例如，將各種速率的PDH信號先分別經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應的標準容器，再加進低階或高階通道開銷，以形成標準的VC。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)3、基本復用映射步驟各種信號復用映射進STM-N幀的過程都要經(jīng)過映射、定位和復用3個步驟。

（2）定位定位（Alignmem）是把VC-n放進TU-n或AU-n中，同時將其與幀參考點的偏差也作為信息結(jié)合進去的過程。通俗講，定位就是用指針值指示VC-n的第一個字節(jié)在TU-n或AU-n幀中的起始位置。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)3、基本復用映射步驟（3）復用復用（Multiplex）是一種將多個低階通道層的信號適配進高階通道或者把多個高階通道層信號適配進復用段層的過程，即指將多個低速信號復用成一個高速信號。其方法是采用字節(jié)間插的方式將TU組織進高階VC或?qū)U組織進STM-N。如：

1×STM-1=1×AUG=3×AU-3=3×VC-3=21×TUG-2=63×TU-12=63×VC-12

1×STM-1=1×AUG=1×AU-4=1×VC-4=3×TUG-3=3×TU-3=3×VC-3STM-N=N×STM-1=N×AUG5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)AU-4PTR每幀增加9字節(jié)的通道開銷增加管理單元指針后送到AUG增加段開銷，構(gòu)成STM-15.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)3、基本復用映射步驟(4)示例：PDH四次群信號（139.264Mbit/s）復用至STM-1的過程：碼速調(diào)整5.1.2SDH中的基本復用、映射結(jié)構(gòu)3、基本復用映射步驟（4）示例：PDH基群信號（2.048Mbit/s）至STM-1的形成過程：5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)TUG-2:2.340Mbps×3=6.912MbpsTUG-3:6.912Mbps×7=48.384Mbps49.536Mbps×3+POH=150.336Mbps150.336Mbps+PTR=150.912Mbps150.912Mbps+SOH=155.520Mbps5.1.3SDH網(wǎng)元

SDH數(shù)字傳輸網(wǎng)由SDH網(wǎng)絡(luò)單元（簡稱網(wǎng)元）組成。網(wǎng)元的基本類型有終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）等5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元

1．終端復用器（TM）把準同步電信號（2Mbit/s、34Mbit/s或140Mbit/s）復接成STM-N信號，并完成電/光轉(zhuǎn)換；把準同步支路信號和同步支路信號（電的或光的），復接成STM-N信號，并完成電/光轉(zhuǎn)換；把若干個同步支路信號（電的或光的）復接成STM-N信號，并完成電/光轉(zhuǎn)換。在收端則完成相反的功能。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元2．分插復用器（ADM）組成及作用ADM有兩個線路（也稱群路）口、一個支路口，支路信號可以是各種準同步信號，也可以是同步信號。ADM作用是從主流中分出支路信號、并將另外一些支路信號接入主流中。連接能力ADM設(shè)備具有支路—群路（上/下支路信號）、群路—群路（直通）的連接能力。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元3．數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）基本概念DXC是一種具有一個或多個準同步數(shù)字體系（G.702）或同步數(shù)字體系（G.707）信號的端口，可以在任何端口信號速率（及其子速率）間進行可控連接的設(shè)備。適用于SDH的DXC稱為SDXC，SDXC能進一步在端口間提供可控的VC透明連接。這些端口信號可以是SDH速率，也可以是PDH速率。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元3．數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）基本結(jié)構(gòu)DXC由復用/解復用器和交叉連接矩陣組成。DXC的核心部分是交叉連接矩陣，參與交叉連接的速率一般等于或低于接入速率。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元3．數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）基本功能分離本地交換業(yè)務(wù)和非本地交換業(yè)務(wù)；為非本地交換業(yè)務(wù)（如專用電路）迅速提供可用路由；為臨時性重要事件迅速提供電路；網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，迅速提供網(wǎng)絡(luò)的重新配置；按業(yè)務(wù)流量的季節(jié)性變化使網(wǎng)絡(luò)最佳化；網(wǎng)絡(luò)運營者可以自由地在網(wǎng)中使用不同的數(shù)字體系（PDH或SDH）。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元3．數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）DXC的分類（按速率）DXC配置類型通常用DXCX/Y表示，其中X表示接入端口數(shù)據(jù)流的最高等級，Y表示參與交叉連接的最低級別。X和Y可以是數(shù)字0，1，2，3，4，5，6，…，其中：0表示64kbit/s的電路速率；1，2，3，4分別表示PDH中的一至四次群速率，其中4也代表SDH中的STM-1等級；5和6分別表示SDH中的STM-4和STM-16等級。DXC1/0，主要提供64kbit/s電路的數(shù)字交叉連接功能；DXC4/1，允許所有PDH的1～4次群電信號和STM-1信號接入和進行交叉連接，主要用于局間中繼網(wǎng)；DXC4/4，允許PDH的140Mbit/s和SDH的155Mbit/sPDH接入和進行交叉連接，一般用于長途網(wǎng)。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元3．數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）DXC的分類（按連接方式）單向：單向通過SDH網(wǎng)元的連接方式雙向：雙向通過SDH網(wǎng)元的連接方式廣播式：單進多出的連接方式環(huán)回：交叉連接到自身的方式分離接入：終結(jié)VC-n，并提供測試信號5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.3SDH網(wǎng)元4．再生中繼器（REG）再生中繼器的功能是對經(jīng)傳輸衰減后的信號進行放大、整形和判決再生，以延長傳輸距離。首先將線路口接收到的光信號變換成電信號，然后對電信號進行放大、整形和判決再生，最后再把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送到線路上。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.4SDH光傳輸系統(tǒng)一、點-點鏈狀線路系統(tǒng)點到點系統(tǒng)由具有復用和光接口功能的線路終端、中繼器和光纜傳輸線構(gòu)成。中繼器可以采用光—電—光再生器，也可以使用摻餌光纖放大器(EDFA)，在光路上完成放大。可以構(gòu)成單向系統(tǒng)，也可以構(gòu)成雙向系統(tǒng)。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.4SDH光傳輸系統(tǒng)二、環(huán)路系統(tǒng)環(huán)路系統(tǒng)可選用分插復用器(ADM)，也可以選用交叉連接設(shè)備（DXC）作為節(jié)點設(shè)備。其中，DXC具有交叉連接功能，可對多個電路組成的電路群進行交叉連接，其成本高，用在線路交匯處。接入設(shè)備則可以采用數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（DLC）、B-ISDN、FDDI等。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)ADM：分插復用器DXC：數(shù)字交叉連接設(shè)備REG：再生中繼器DLC：數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)OS：操作系統(tǒng)POTS：電話業(yè)務(wù)LCN：本地通信網(wǎng)5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.4SDH光傳輸系統(tǒng)二、環(huán)路系統(tǒng)SDH環(huán)路系統(tǒng)5.1.5SDH的網(wǎng)同步1、網(wǎng)同步方式網(wǎng)絡(luò)同步的目的：使網(wǎng)中所有交換節(jié)點的時鐘頻率和相位都控制在預先確定的容差范圍內(nèi)，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的全部數(shù)字流實現(xiàn)正確、有效的交換。如果網(wǎng)絡(luò)不同步，將會在交換機的緩沖器中產(chǎn)生信息比特的溢出和取空，導致數(shù)字流的滑動損傷，造成數(shù)據(jù)出錯。網(wǎng)絡(luò)同步方式：網(wǎng)同步主從同步相互同步準同步5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)12.25.1.5SDH的網(wǎng)同步1、網(wǎng)同步方式（1）主從同步方式主從同步方式使用一系列分級時鐘，每一級時鐘都與其上一級時鐘同步，網(wǎng)中最高一級時鐘稱為基準主時鐘或基準時鐘（PRC）。ITU-T將各級時鐘分為以下4類：基準主時鐘（PRC），精度達1×10－11，G.811建議規(guī)范；轉(zhuǎn)接局從時鐘，精度達5×10－9

，G.812（T）建議規(guī)范；端局從時鐘，精度達1×10－7，G.812（L）建議規(guī)范；SDH網(wǎng)元時鐘（SEC），精度達4.6×10－6，G.813建議規(guī)范。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.5SDH的網(wǎng)同步1、網(wǎng)同步方式（1）主從同步方式優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較好；組網(wǎng)靈活；對從節(jié)點時鐘的頻率精度要求較低；控制簡單。缺點：一旦基準主時鐘發(fā)生故障會造成全網(wǎng)的問題。因此，基準主時鐘應采用多重備份，同步分配鏈路也盡可能有備用。5.1光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)5.1.5SDH的網(wǎng)同步1、網(wǎng)同步方式（2）相互同步方式網(wǎng)中不設(shè)主時鐘，由網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的時鐘相互控制，最