SDH的基本概念

langguojun119

一、SDH的基本概念
是一整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。
二、SDH产生的社会背景
通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综合化、智能化、个人化发展。
作为通信网的承载体传输网要求：
宽带化——信息高速公路
规范化——世界性统一的标准接口
三、PDH的固有缺陷
<1>接口方面——与设备互连有关
电接口——地区性的电接口规范，无世界标准。
光接口——无光接口规范，各厂家独自开发。
<2>复用方式
PDH采用异步复用方式
通过码速调整（塞入bit）匹配和容纳信号时钟的偏差
低速信号在高速信号中的位置无规律性
从高速信号插/分低速信号要一级一级进行
复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输
运行维护功能(OAM)——决定设备维护成本
与信号帧中开销(冗余)字节的数量有关
PCM30/32仅TS0、TS16用于OAM开销，OAM功能弱
线路编码时要加nB冗余码进行性能监控
无统一的网管接口
无法形成统一的TMN (TMN电信管理网络）
因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制应运而升。
四、SDH的优势
<1>接口方面
""'电接口
STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率为155.520Mb/s 。
STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，- - -)。
"""光接口
仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。
<2>复用方式——同步复用和灵活的映射结构
低阶SDH→高阶SDH。
例如：STM-1→STM-4。采用字节间插复用方式
<3>PDH→SDH——通过指针定位预见低速信号在帧中位置，使收端可直接下低速信号。
<4>OAM功能
用于OAM的开销多
OAM功能强——这也是线路编码不用加冗余的原因
兼容性——决定成本
老体制设备是否还可发挥作用
对新体制能否接入
五、SDH的劣势
频带利用率不如PDH系统
指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动
软件的大量应用，使系统易受病毒或误操作的危害
六、帧结构
●以字节为单位（8bit)的块状帧
●帧频8000帧/s,帧周期125us.
一秒除以8000得出125微秒
STM-N的N
行数9，列数为270*N
净负荷可以理解为客户侧打的信息包，实际的业务。只不过是包含通道开销。
<1>信息净负荷(9行×261列)
STM-N帧中放置各种业务信息的地方。
2M、34M  140M打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信号承载，在SDH网上传输。若将STM-N信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货车的车厢。
在将低速信号打包装箱时，在每一个信息包中加入通道开销POH，以完成对每一个“货物包”在“运输”中的监视。
<2>段开销
段开销——完成对STM-N整体信号流进行监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。
再生段开销(RSOH)—对STM-N整体信号进行监控
复用段开销(MSOH)—对STM-N中的某一个STM-1信号进行监控
RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制
二者区别：宏观（RSOH）和微观（MSOH）
<3>管理单元指针——AU-PTR
定位低速信号在STM-N帧中(净负荷)的位置，使低速信号在高速信号中的位置可预知。
发端在将信号包装入STM-N净负荷时，加入AU-PTR，指示信号包在净负荷中的位置，即将装入“车厢”的“货物包”，赋予一个位置坐标值。
收端根据AU指针值，从STM-N帧净负荷中直接拆分出所需的低速支路信号；即依据“货物包”位置坐标，从“车厢”中直接所需要的那一个“货包”。
由于“车厢”中的“货物包”是以一定的规律摆放的——字节间插复用方式；所以对货物包的定位仅需定位“车厢”中第一个“货物包”即可。
<4>帧结构
发端：AU-PTR定位车厢中第一个信息包
首端：根据收到的AU-PTR值找到此信息包，通过字节间插的规律性，进而定位到其他信息包。
若复用的低速信号速率较低，即打包后信息包太小，例：2M、34M。
需进行二级指针定位。先将小信息包打包成中信息包，通过支路单元指针TU-PTR定位其在中信息包中的位置。然后将若干中信息包打包成大信息包，通过AU-PTR指示相应中信息包的位置。
TU-PTR 进行一级定位
AU-PTR 二级定位
<5>复用步骤(复用方式、复用结构)
低阶SDH→高阶SDH：字节间插方式，4合1
PDH信号→STM-N：同步复用和灵活的映射
140M→STM-N
34M→STM-N
2M→STM-N
复用是依复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图有多种，但通常一个国家或地区仅使用一种。
<6>140M复用步骤
C4——容器4；虚140M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。
VC4—虚容器4；与C4相对应的标准信息结构，完成对装载的140M信号进行实时的性能监控。
AU-4——管理单元4，与VC4相对应的信息结构
复用路线140M—VC4—AU-4—STM-1，所以STM-1仅能复用进一路140M信号
<7>34M复用步骤
C3——容器3；与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。
VC3——虚容器3；与C3相对应的标准信息结构，完成对装载的34M信号进行实时的性能监控。
TU3——支路单元3；与VC3相对应的标准信息结构，完成一级指针定位。
TUG3——支路单元组3；与TU3相对应的标准信息结构。
34M—VC3—TU3—TUG3；3TUG3—VC4—STM-1；所以STM-1可以复用进3路34M。
<8>2M复用步骤
C12——容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成2M信号速率适配，4个基帧组成一复帧。
VC12——虚容器12；与2M相对应的标准信息结构，完成对某路2M信号实时监控。
TU12——支路单元12；与VC12相对应的标准信息结构，完成对VC12的一级指针定位。
TUG2——支路单元组2；TUG3——支路单元组3。
2M—C12—VC12—TU12；3TU12—TUG2；7TUG2—TUG3；
3TUG3—VC4—STM1。
STM-1可装入3×7×3=63个2M信号。2M复用结构是3-7-3结构。
<9>复帧的概念
4个C12基帧组成一个复帧。
基帧、复帧装入的是同一路2M信号。
基帧装入2M信号的125us时间段的信息；复帧装入2M信号500us时间段的信息
<10>VC12的编号方式
1、朗讯、爱立信等公司的编号方式，习惯被称为“朗讯模式”“按线路号排序”“间插方式”；
?VC12编号＝TU12#+（TUG2#－1）×3＋（TUG3#－1）×21  
2、华为公司的编号方式，习惯被称为“华为模式”“按时隙号排序”“顺序方式”；
VC12编号＝TUG3#+（TUG2#－1）×3＋（TU12#－1）×21
补充：是否只有这两种方式吗？其实不然。根据VC12映射到VC4的373结构可知，只要TUG3、TUG2、TU12的编号一但确定，VC12就唯一确定了，既VC12#?＝（TUG3#，TUG2#，TU12#）。一般来说，任何厂家对VC12编号时，肯定会遵循一定的规律，这个规律可以说就是先编谁后编谁的顺序。如此，按照此逻辑，编号方式可有6种，分别如下：1、先编TUG3、再编TUG2、最后编TU12：???VC12编号＝TUG3#+（TUG2#－1）×3＋（TU12#－1）×212、先编TUG3、再编TU12、最后编TUG2：???VC12编号＝TUG3#+（TU12#－1）×3＋（TUG2#－1）×93、先编TUG2、再编TUG3、最后编TU12：???VC12编号＝TUG2#+（TUG3#－1）×7＋（TU12#－1）×214、先编TUG2、再编TU12、最后编TUG3：???VC12编号＝TUG2#+（TU12#－1）×7＋（TUG3#－1）×215、先编TU12、再编TUG3、最后编TUG2：???VC12编号＝TU12#+（TUG3#－1）×3＋（TUG2#－1）×96、先编TU12、再编TUG2、最后编TUG3：???VC12编号＝TU12#+（TUG2#－1）×3＋（TUG3#－1）×21可见，华为模式采用的是方式1，朗讯模式采用的是方式6。目前，网上已经发现有些厂家设备采用了方式5。
七、开销和指针
SDH监控的实现——开销
段开销——RSOH、MSOH
通道开销——HPOH、LPOH
指针
管理单元指针——AU-PTR
支路单元指针——TU-PTR
1.开销
<1>RSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。
开销-——段开销/通道开销————再生段开销，复用段开销；高阶通道开销，低阶通道开销
<2>定帧字节：A1、A2
寻找连续信号流的帧头
A1=f6H、A2=28H
<3>数字通信通路(DCC)字节：D1—D12
网元网管之间、网元和网元之间OAM信息通路
D1-D3用于再生段(DCCR)，带宽3×64kb/s
D4-D12用于复用段(DCCM)，带宽9×64kb/s
OAM信息：性能监控告警查询、操作指令等。
<5>公务联络字节：E1、E2
光纤连通业务未通或业务已通时各站间的公务联络
分别提供1个64kb/s数字电话通路
E1用于再生段公务联络
E2用于复用段公务联络
<6>再生段误码监测B1字节
对再生段信号流进行监控
方式为BIP8偶校验
BIP8偶校验工作机理：
以8bit为单位(一个字节为单位)
校验相应bit列（bit块）
使相应列1的个数为偶
<7>B1字节工作机理
发端对对上一个 已扰码帧  (1#STM-N)进行BIP8偶校验，所得值放于本帧(2#STM-N)的B1字节处
收端对所收当前 未解扰帧  (1#STM-N)进行BIP8偶校验，所得值B1’与所收下一帧解扰后(2#STM-N)的B1字节相异或
异或的值为零则表示传输无误码块，有多少个1则表示出现多少个误码块
若收端检测到B1误码块，在收端RS-BBE性能事件中反映出来
<8>复用段误码监测B2字节
对复用段信号流进行监控
方式为BIP24偶校验
BIP24偶校验工作机理：
以24bit为单位（3个字节为单位，              STM-1帧有3个B2字节）
校验相应bit列（bit块）
使相应列1的个数为偶
<9>B2字节工作机理
发端对上一个未扰码帧 (N) 除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得值放于本帧(N+1) 的3个B2字节处
收端对所收当前已解扰帧 (N) 且除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得值B2’与所收下一帧(N+1)解扰后 的B2字节相异或
异或的值为零则表示传输可能无误码块
异或的值不为零，则：1的数目表示出现多少个误码块
若收端检测到B2误码块，在收端MS-BBE性能事件中反映出来
<10>复用段远端误块指示字节——M1
对告信息，由信宿回传到信源
告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数
在发端MS-REI（复用段远端误块指示）告警事件中反映出来
<11>自动保护倒换(APS)通路字节——K1、K2(b1-b5)
传送自动保护倒换信令，使网络具备自愈功能
用于复用段保护倒换情况
<12>复用段远端失效指示(MS-RDI)字节K2(b6-b8)
111，表示收到复用段全1信号，本端产生MS-AIS告警
110，表示收到对告信息MS-RDI，表示对端收信号失效(R-LOS、MS-AIS、RLOF等)
<13>段开销—S1
同步状态字节S1（b5-b8）
用于表示各时钟源的时钟质量，并可用于时钟源保护倒换
值越小，表示时钟源质量越高
RSOH、MSOH完成了段层的层层细化的监控功能
注：字节间插复用时，各STM-1帧的AU-PTR和PAYLOAD的所有字节原封不动间插，
         而段开销有所不同。只有第一个STM-1的段开销被保留，其余N-1个STM-1的段开销中仅保留A1,A2,B2字节,其余均略去。
<14>通道开销
分类
低阶通道开销——VC12
高阶通道开销——VC4
区别
宏观和微观
包容和被包容
<15>高阶通道开销
J1   通道踪迹字节
B3   通道BIP-8字节
C2   信号标识字节
G1   通道状态字节
F2、F3   通道使用者通路
H4   复帧位置指示器
K3(b1~b4) 自动保护倒换(APS)通路
N1   网络运营者字节
K3(b5~b8)   备用比特   
通道踪迹字节：J1
VC4的首字节，即AU-PTR所指的字节
发端持续的发此字节——高阶通道接入点标识符，使收端能具此确认于指定发端处于持续连接状态。
J1字节设置要求：收发相匹配。即设备实际收的=设备应收的值
华为公司SDH设备J1字节值默认为：HuaWei SBS
收端检测到J1失配，相应通道（VC4）产生HP-TIM告警。
高阶通道误码监测字节：B3
监测高阶VC的误码性能
监测方式BIP-8偶校验
机理类似于B1、B2
本端监测到相应VC通道B3误块，在相应通道的性能事件HP-BBE中反映出来
信号标记字节：C2
指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质
要求收发相匹配，失配则本端相应VC4通道产生HP-SLM告警，并可能往下级信息结构C4下插全“1”
C2=00H表示该VC4未装载，本端产生HP-UNEQ告警，并可能往下级信息结构C4插全“1”
设置设备时要求：VC4装载2M设为TUG结构，34M设为34M结构，140M设为140M结构。
通道状态字节：G1
反映高阶VC传输的状态
对告信息：信宿反馈给信源，以便使信源知道信宿当前的接收状态
b1-b4回传由B3检测的误码块数。发端在性能事件 HP-FEBBE及告警HP-REI中查询得到
收端检测到AU-AIS、J1和C2失配、VC4未装载，在相应VC4通道上回传发端HP-RDI告警——b5
TU位置指示字节：H4
指示有效负荷的复帧类别和净负荷的位置
PDH复用进SDH时，H4字节仅对2M信号有意义。指示当前帧是复帧的第几个基帧，以便收端具此找到TU-PTR，拆分出2M信号
H4的范围00H-03H
若收端收到的H4字节超出此范围，或不是预期值，本端在相应通道产生TU-LOM(复帧丢失)告警，并在相应通道的下级信息结构插全“1”
<16>低阶通道开销—V5
通道状态和信号标记字节：V5(类似G1和C2字节)
复帧中的第一个字节，TU-PTR所指示的字节
VC12误码监测、VC12通道状态对告、信号标记
b1-b2BIP2误码监测→LP-BBE
b3收端接收误码情况对告指示→LP-REI
b5-b7信号标记。若为000，本端相应通道产生LP-UNEQ告警
本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM时，通过b8反馈给发端相应通道上LP-RDI告警信号
2.指针
<1>分类
AU-PTR——定位VC4在AU-4中的位置
TU-PTR——定位VC12在TU12中的位置
与定帧字节一起完成从高速信号STM-N中直接下低速信号
<2>管理单元指针——AU-PTR
主要由H1、H2、H3H3H3组成
指针值H1、H2后10bit
指针范围0-782
H3H3H3为调整单位——3个字节
VC4和AU-4无频差相差,AU-PTR的值为522.
若收H1H2H3为全“1”，本端产生AU-AIS告警
若收指针值超出允许范围，或连续收到8帧以上NDF，则本端在相应通道上产生AU-LOP告警，下插全“1”
指针调整间隔为3帧
<3>支路单元指针——TU-PTR
V1、V2、V3、V4 4个字节
指针值V1、V2后10bit
指针范围0-139
V3为调整单位——1字节
若收V1V2V3 为全“1”，本端产生TU-AIS告警
若收指针值超出允许范围，或连续收到8帧以上NDF，则本端在相应通道上产生TU-LOP告警，下插全“1”
VC12和TU-12无频差,V5字节的位置是70.
八、SDH设备的逻辑构成
<1>终端复用器—TM
双端口器件，用于端点站。群路端口默认为w
交叉复用功能
作用TU——LU
<2>插/分复用器—ADM
三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e
交叉复用功能
作用LU(w)—TU—LU(e)、LU(w)—LU(e)
最常用网元，可等效其他网元
<3>再生中继器——REG（电）
2端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e
不需交叉复用功能
功能：O/E、抽样、判决、再生整形、E/O；使线路噪声不积累
<4>数字交叉连接设备——DXC
多端口器件，用于重要节点站，提供强大的交叉能力。
以m/n表征其特点
九、逻辑功能块
<1>产生背景
SDH设备统一的接口
不同厂家的实现的方式千差万别
ITU-T规定统一的基本功能块标准
<2>TM设备的典型功能块的组成
  同步设备物理接口功能块—SPI
  再生段终端功能块—RST
  复用段终端功能块—MST
  复用段保护功能块—MSP
     进行复用段保护倒换
     启动条件RLOS、RLOF、MS-AIS
     不倒换时，信号透明传输
     1+1、1：1、1：n
  复用段适配功能块—MSA
     SPI、RST、MST、MSP、MSA组成复合功能块TTF
     STM-N光信号——N×VC4
  高阶通道终端功能块—HPT
  PDH物理接口功能块—PPI
  高阶通道适配功能块—HPA
  低阶通道终端功能块—LPT
<3>基本逻辑功能块
HPC：高阶通道连接功能块
对VC4的交叉矩阵
仅选择路由，不处理信号
HPT：高阶通道终端
HPOH源和宿
对高阶VC4进行实时监控
LPA：低阶通道适配功能块
包封/拆包封：PDH—C
PPI：PDH物理接口功能块
设备与PDH线路接口
提取PDH支路定时信号
码型变换：NRZ—HDB3、NRZ—CMI
HOI：高阶接口功能块(HPT、LPA、PPI)
140M—VC4
HOA：高阶组装器(HPT、HPA)
VC12—VC4
LPC：低阶通道连接功能块
对VC12、VC3的交叉矩阵
仅选择路由，不处理信号
LPT：低阶通道终端
LPOH源和宿
对低阶VC12进行实时监控
<4>辅助功能块
SEMF：同步设备管理功能块
本设备各功能块的监控
其他设备间OAM信息互通
MCF：消息通信功能块
提供网管f&Q接口
提供D1-D3、D4-D12接口(P、N)
SETS：同步设备定时源
提供本地时钟
输出本地时钟
OHA：开销接入功能块
公务开销的接入：E1、E2、F1