1、1,SDH原理简介,2,PDH的固有弱点,世界上存在三种不同地区的数字体制标准,三者互不兼容,造成国际互通困难. 没有统一的标准光接口规范 复用结构多数采用异步复用,难以从高速信号识别和提取低速支路信号,使设备硬件结构复杂,上下业务费用高. 信号帧结构中网络运行,管理和维护(OAM)的比特比较少,已成为进一步改进网络OAM能力的主要障碍,无法适应不断演变的电信网的要求. 该技术体制是建立在点对点传输的基础上的,复用结构缺乏灵活性,无法提供最佳的路由选择.,3,PDH的固有弱点之一 三个不同的地区标准,欧洲 ,北美 和日本 传输速率:欧洲 北美 日本 基群 2Mb/s 1.5Mb/s 1.5Mb
2、/s 二次群 8Mb/s 6.3Mb/s 6.3Mb/s 三次群 34Mb/s 45Mb/s 32Mb/s 四次群 140Mb/s Nx45Mb/s 100Mb.s 中国采用欧洲标准,4,PDH的固有弱点之二 难以从高速信号中识别低速信号,PDH的复用结构是靠塞入一些额外的比特来使各支路信号与复用设备同步并复用成高速信号,因此无法直接从高速信号中提取某一特定的支路信号,如果要这样做,唯一的办法是将整个高速信号一步步地解复用到所要的低速等级,取出所要的支路信号后再将其他支路信号一步步地复用到高速信号.,光/电,电/光,140/34,34/140,34/8,8/34,8/2,2/8,5,SDH的基
3、本概念,SDH(Synchronous Digital Hierarchy) SDH网络是一些由网络单元(例如复用器,交叉连接设备DXC)等组成的,在光纤上进行同步信息传输,复用和交叉连接的网络.其关键是: 具有全世界统一的网络节点接口(NNI). 有一套标准化的信息结构等级,称为同步传送模块STM-1,STM-4和STM-16 其帧结构中具有丰富的用于维护管理的比特,因而具有强大的网络管理能力. 所有网络单元都有标准的光接口,因而可以在光路上实现互通.,6,SDH的技术特点,使三个地区性数字体制在STM-1等级以上获得统一,真正实现数字传输体制上的世界性标准. 其复用结构使不同等级的码流在S
4、TM帧结构内的排列是有规律的,可用软件从高速信号中一次分插出低速信号,上下业务十分容易. 帧结构中安排了丰富的维护管理比特,网管能力大大加强. 光接口成为开放型接口,光路上横向兼容. SDH信号结构上已考虑了网络传输和交换的最佳化,可以提供简单,经济和灵活的信号互联和管理. SDH网和PDH网能完全兼容,同时还能容纳各种新的业务信号如ATM,FDDI,DQDB等,即具有完全的后向兼容性和前向兼容性.,7,SDH的不足之处,频带利用率不如传统的PDH系统. 因为采用了指针调整技术,增加了设备的复杂性,必须采用亚微米CMOS超大规模集成电路. 由于指针调整会产生较大的相位跃变,使得SDH/PDH边
5、界的抖动性能较难满足网络性能的要求,需要采取特殊的措施如自适应的比特泄露技术等). 由于大规模采用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉连接点上,使软件几乎可以控制所有网络中的设备.这虽然使网络管理更加方便,功能更加强大,但也带来了新的问题,如果网络层上人为的错误,软件故障,电脑病毒侵入等,就可能导致网络的瘫痪.这就需要选用高可靠性的网络拓扑和对软件进行严格的测试,以及加强管理和提高维护和操作人员的素质.,8,SDH的速率,STM-1 155Mb/s STM-4 622Mb/s STM-16 2.5Gb/s STM-64 10Gb/s,9,SDH帧结构,10,SDH的帧结构说明(一),
6、块状帧结构,由横向270XN列和纵向9行字节(一个字节为8比特)组成. 字节传输从左上角第一个字节开始,从左到右,自上而下按顺序传送,直至整个9X270个字节传完后转入下一帧,每秒传8000帧. STM-1,每秒传送速率=9X270X8X8000=155.52Mb/s STM-4=155.52X4=622.08Mb/s STM-16=155.52X16=2488.32Mb/s,11,SDH的帧结构说明(二),SDH帧结构大体可分为三个主要区域: 段开销(SOH)区域(该区域又可分为中继段开销和复用段开销两部分)SOH指STM帧结构中为了保证信息正常灵活传送所必需的附加字节,主要是些维护管理字节
7、,如误码监视,帧定位,数据通信,公务通信和自动倒换字节等.STM-1中有72个字节(576个比特)可用于段开销. 信息净负荷(Payload)区域:网络节点接口码流中可用于电信业务的部分. 管理单元指针区域:一种指示符,主要用来指示净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置,以便接受端正确地分解.采用指针是SDH的重要创新.,12,SDH段开销字节安排,13,SDH基本复用原理,CCITT建议G.709规定了一个SDH的一般复用的映射结构. 使用叫做虚容器(VC:Virtual Container)的标准复用单位. 例如将一次群(2M)信号和附加的维护操作开销比特构成VC12,VC12再复用
8、可构成VC4,再进一步复用VC4就可构成STM-N信号. 从STM-1到STM-N的复用过程中,利用同步的特点,让STM-1顺序地进行字节复用,因此STM-N的比特速率完全是STM-1的整数倍. 复用过程中,由于虚容器的开头表示的是复用到帧的具体位置,而且采用了指针(PTR:Pointer)的处理方法,既可以使各支路信息同步,又可以很方便地取出支路信息,这些都是可通过软件来完成的,而且在进行交叉连接和复用处理时的时延很小.,14,SDH 复用帧结构图,15,向SDH接口的复接过程图示,打包. TU-12在货单上写明苹果排列顺序,并贴上标签(指针).,货单苹果,果品仓库,苹果,装箱,贴发货单,写
9、货车驶往的目的地(OH),AU-4写乘第几辆电车(指针),业务 声音/数据,容器 C12,复用(2Mb/s) VC12,附上POH,TUG-2,x3,复用(140Mb/s) VC4,x7,附上POH,x1,中继传输 STM-1,155Mb/s,中继传输 STM-N,155Mb/s XN,附上POH,16,SDH中指针的作用,指针所具有的作用相当于同步复用中的帧相位对齐(调整),以及填塞复用中的填塞控制. 指针有两种:第一种在STM-1/N帧总开销的第四行由H1,H2,H3共3个字节组成,它指示收容于VC4,VC3的开头字节在STM-1/N帧内的具体位置.第二种指针是在VC4,VC3的有效载荷内
10、,表示VC12,VC11等的开头位置. 由于指针表示的是VC帧的开头所在的位置,因此复用于有效载荷内的VC并不受STM-1的帧相位的限制,可以在任意相位位置上复用.,17,STM-1信号的安排,18,TUG-2复用进TUG-3,19,TU-3复用进TUG-3,H1 H2 H3填 充 比 特,J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5,86 列,85列,C3,VC-3 POH,TUG-3,20,AU4复用进AUG,261列,相位固定,J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5,H1YYH211H3H3H3,VC4,AU4,AUG,相位浮动,VC-4 POH,H1H2H3为指针
11、值,21,SDH传输设备与应用技术,22,SDH的典型传输设备,TM设备-终端复用器 ADM设备-分插复用器 DXC设备-数字交叉连接设备 REG设备-再生器。,23,TM设备-终端复用器,作用：完成低速支路到STM-N信号复接功能,24,ADM-分插复用器,具有两个（或以上）STM-N信号端口（群路端口），可以实现各端口之间VC互连，并且具有无需分接和终结整体信号即可将各种G.703规定的接口信号（PDH）或STM-N信号（SDH）接入STM-M（MN）内作任何支路的能力。 它是SDH网络中最具特色和应用最广的设备。在环型应用时，它具有自愈能力。,25,ADM的构成,在ADM设备中，包括了T
12、M，DXC和REG设备的功能，它大致由以下几个部分构成： 群路端口（电口或光口） 支路端口 交叉连接矩阵 控制器,26,ADM的使用,ADM的使用主要体现在对信号路由的连接和对信号的复用和解复用上。 ADM具有支路-群路（上/下支路）和群路-群路（直通）的连接能力。 ADM具有TM，DXC和REG的功能。,27,ADM举例-AC1 ADM模块,STM1/4,STM1/4,28,几种AC1 ADM模块,29,DXC设备-数字交叉连接设备,一种具有一个或多个准同步数字体系或同步数字体系信号端口的，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。SDH的DXC（称为SDXC）可以进
13、一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接。 它是兼有复用，配线，保护/恢复，监控和网管的多功能传输设备。,30,用ADM可以构成小型SDXC,通过AC1的ADM模块和LI模块可以构成小型SDXC：,LI,LI,31,SDH设备的组网之一,由TM和ADM构成线形网：,32,SDH设备的组网之二,由ADM构成环型网：,33,SDH设备的组网之三,由ADM和SDXC构成环型交叉网络：,34,SDH设备的组网之四,由TM和ADM构成T形网,TM1,63 x 2 Mbit/s,63 x 2 Mbit/s,ADM1,21 x 2 Mbit/s,STM-1,STM-1,LI,63 x 2 Mbit/s,S
14、TM-1分支模块,STM-1,35,ADM构成自愈环,用ADM可以构成自愈环， 当出现故障时，可以由 工作通道倒向保护通道， 使业务得以继续传送。 业务恢复时间短(小于50ms)。 具有多种保护方式。,36,SDH自愈环的分类,常用四种自愈环结构： 二纤单向通道保护环。 二纤双向通道保护环。 四纤双向复用段保护环。 二纤双向复用段保护环。,37,二纤单向通道保护环,实线为工作通道，虚线为保护通道 两根纤一根为工作纤（W1）， 另一根为保护纤（P1）。 采用首端桥接，末端倒 换方式，即W1光纤和P1 光纤同时携带业务信号并 分别沿两个方向传输，而接收端只择优选取其中一路。当工作纤中断则接收端倒向
15、保护纤。,W1,P1,38,二纤双向复用段保护环,采用时隙交换技术，每条 光纤一半通道为工作通道， 另一半为保护通道。在一条 光纤中的工作通道由沿环 相反方向的另一条光纤中 的保护通道来保护，反之 亦然。,39,通道保护和复用段保护的比较,8,8,8,8,8,8,16,Break,8,8,8,8,8,8,8,使用 通道 保护方式,使用 复用段 自愈环保护方式,工作连接,保护连接,24 个工作通道,40,SDH网同步,采用主从同步方式： 网中最高一级的时钟 称为基准主时钟（PRC）。 第二级为转接局从时钟。 第三级为端局从时钟。 第四级为SDH网元时钟。,41,从时钟工作模式和 同步方式,工作模
16、式： 正常工作模式 保持工作模式 自由运行工作模式 同步方式： 同步-所有时钟都始终跟踪网络唯一的主时钟 伪同步-两个以上基准时钟，形成几个同步网 准同步-时钟进入保持模式或自由运行模式 异步-网络节点时钟出现大的频率偏差,42,SDH同步时钟链路,说明：最长的基准链路所包含的G.812从时钟数不能超过K个，包括转接局和本地局从时钟。 节点间网元数N也是受限的。 在限制SDH网元时钟（G.813)数不超过60个时，极端情况下K=10，N=20，因此串接的网元数要尽可能少。,43,SDH时钟等级,基准主时钟（PRC）,由G.811建议规范，精度达到1x10E-11。 转接局从时钟，由G.812建议规范，精度达到5x10E-9。 端局从时钟，由G.812 建议规范，精度达到 1x10E-7。 SDH网元时钟，由G.813 建议规范，精度达到 4。6x10E-6。,
