第4章SDH和WDM光纖傳輸系統光纖傳感與通信教育部重點實驗室本章內容4.1SDH概述4.2SDH幀結構、復用和映射4.3SDH的開銷和指針4.4SDH設備與同步4.5波分復用技術4.1SDH概述1SDH的產生背景2SDH的特點3SDH傳輸網1SDH的產生背景社會背景：SDH同步數字傳輸體制1、信息社會需求

通信網傳輸、交換與處理大量的信息，光纖傳送網總的發展趨勢是大容量、數字化、綜合化和寬帶化。2、對信息網的要求

寬帶化-----信息高速公路

規范化-----世界性統一標準1SDH的產生背景光傳送網：

采用光纖作為媒介在各個地點之間傳遞用戶信息的網絡，屬于OSI結構中的物理層。光傳送網的發展：PDH→SDH→SDH+WDMPDH：PlesiochronousDigitalHierarchy，準同步數字體系SDH：SynchronousDigitalHierarchy，同步數字體系1SDH的產生背景1）PDH技術工作原理（1）一個模擬話路變換為64kb/s數字話路；（2）將30個獨立的64kb／s信道與兩個用于信息控制的信道一起形成一個32個數字信道“幀結構”，復接后比特率是2.048Mb/s；（3）將4個2Mb/s信道以比特交錯方式復接為8Mb/s信號流，接著擴展到34Mb/s、140Mb/s及565Mb/s，形成一個完整比特速率系列。2Mbit/s1SDH的產生背景比特復接1SDH的產生背景請問碼率是多少？1SDH的產生背景PDH二次群準同步復接：1SDH的產生背景PDH基群支路比特分配：幀同步碼標志碼插入碼或信息碼標志碼1SDH的產生背景PDH二次群幀結構：1SDH的產生背景PDH三次群幀結構：2）PDH的時鐘特點支路信息可來自不同設備，有各自的主時鐘。規定了各主時鐘之間允許偏離標稱值范圍。這種對比特率偏差的約束,就是所稱的準同步工作。1SDH的產生背景1SDH的產生背景3）PDH存在的缺陷1.業務接口電接口速率等級圖（1）電接口規范未世界性標準化（2）光接口規范未世界性標準化各廠家各自采用自行開發的線路碼型1SDH的產生背景2.復用方式（1）從高速信號中分/插出低速信號要一級一級的進行。實例：140Mbit/s的信號中分/插出2Mbit/s低速信號

由于PDH采用異步復用方式，低速信號在高速信號的幀結構中的位置沒規律性和固定性；不能從高速信號中直接分/插出低速信號。（2）層層復用和解復用造成的損傷加大，裂化傳輸性能。1SDH的產生背景3.運行維護（OAM）

開銷字節少，導致對分層管理、性能監控、業務的實時調度、傳輸帶寬的控制、告警的分析定位的支撐不夠。4.網管接口

網管接口不統一，各廠家自己定義。1988：CCITT接受了SONET概念，并重命名為同步數字體系（SDH）；適用范圍：光纖，微波和衛星。

4.1SDH概述1SDH的產生背景2SDH的特點3SDH傳輸網2SDH的特點1.業務接口（1）電接口規范世界性標準化規范的內容：信號速率等級、幀結構復接方法、線路接口監控管理。實現：各廠家橫向兼容。基本的信號傳輸結構等級：同步傳輸模塊—STM-1

155Mbit/s622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）

字節間插同步復接

STM-4＝4×STM-1，STM-16＝4×STM-4

2SDH的特點字節間插復用原理：（2）光接口規范世界性標準化2SDH的特點SDH信號的線路編碼：僅進行擾碼，不再進行冗余碼的插入。說明：擾碼的標準是世界統一。擾碼的目的：抑制線路碼中的長連“0”和長連“1”。優點：1）利于時鐘恢復；

2）不增加碼速，光接口速率和電接口速率一致。

2.復用方式2SDH的特點特點：低速SDH信號在高速SDH信號的幀中的位置是固定的、有規律性的。優點：1）能從高速SDH信號中直接分/插出低速SDH信號。

2）增加了可靠性，減少了信號損傷2.5Gbit/s（STM-16）155Mbit/sSTM-1155Mbit/sSTM-1分/插舉例：2SDH的特點3.運行維護增加開銷字節，使網絡的監控功能大大加強。開銷占用整個幀所有比特的1/20

4.兼容性支持其他傳輸協議：PDH，ATM，FDDI，DQDB，IP等。方法：在網絡邊界處，復用進STM-1中。2SDH的特點5.存在的問題（1）頻帶利用率低：在STM-N幀中加入了大量用于OAM功能的開銷字段；（2）指針調整機理復雜：指針實現了從高速信號中直接分離低速信號，但增加了系統的復雜性，且易引起抖動；（3）軟件的大量使用對系統安全性的影響。網絡管理采用大量軟件，易受到：病毒、誤操作和軟件故障的影響。4.1SDH概述1SDH的產生背景2SDH的特點3SDH傳輸網3SDH傳輸網SDH傳輸網拓撲：

點對點傳輸，多點之間的網絡傳輸。SDH傳輸網構成： （1）終接設備(或稱SDH終端復用器TM)；（2）分插復用設備ADM；（3）數字交叉連接設備DXC；（4）光纖鏈路構成。SDH傳輸網的典型結構：TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n低速信號低速信號……低速信號低速信號(n<N)3SDH傳輸網終端復用器（TM）功能：把PDH/SDH支路信號復用成SDH線路信號，或反之。3SDH傳輸網PDH支路信號SDH支路信號OAM線路信號STM-NTM3SDH傳輸網分插復用器ADMDMXMUX中繼線STM-N中繼線STM-NAddSTM-n分接復接DropSTM-n本地SDH傳輸網絡單元分插復用設備ADM(Add/DropMultiplexer)功能：網絡的中間局站，完成直接上、下電路功能。3SDH傳輸網再生器REGOAM東側線路信號西側線路信號STM-NSTM-NREG功能：設在網絡的中間局站，目的是延長傳輸距離，但不能上、下電路。數字交叉連接設備DXC3SDH傳輸網功能：兼有同步復用、分插、交叉連接、網絡的自動恢復與保護等多項功能的SDH設備。1:m1:m…m:1m:1復接交叉連接矩陣分接1n1n配置管理SDH傳輸網絡單元數字交叉連接設備DXC3SDH傳輸網SDH網絡拓撲TMADMADMTMREG

樹形網TMADMADMTMREGADMTM線型網ADMADMADMADM3SDH傳輸網

環形網3SDH傳輸網

網狀網ADMADMADMADM

SDH傳輸網的連接模型

3SDH傳輸網本章內容4.1SDH概述4.2SDH幀結構、復用和映射4.3SDH的開銷和指針4.4SDH設備與同步4.5波分復用技術4.2SDH幀結構、復用和映射1SDH的幀結構2SDH基本單元3SDH的復用4SDH的映射1SDH的幀結構9×270×N字節13459RSOHSTM-N凈負荷

(含POH)傳輸方向9×N261×N270×N列MSOHAUPTRT=125μs（8000幀/秒）再生段開銷復用段開銷管理單元指針通道開銷STM-1：9行×270列STM-N：9行×（270×N）列，字節間插方式。STM-N幀結構1SDH的幀結構（1）信息凈負荷（Payload）組成：業務信號+通道開銷（POH：PathOverhead）。POH功能：對低速信號進行通道性能監視、管理和控制。SDH幀的組成：（2）段開銷（SOH）目的：為了保證信息凈負荷正常靈活傳送所附加的供網絡運行、管理和維護（OAM）使用的字節。分類：RSOH和MSOH；特點：實現了層層監控。1SDH的幀結構層層監控的實現舉例：STM-16

通道終接設備線路終接設備TMADM/DXC再生段Section再生段再生段線路終接設備通道終接設備E1…E3E1…E3ADM/DXCTM再生中繼器1）RSOH：監控STM-16信號的傳輸狀態；2）MSOH：監控STM-16中STM-1信號的傳輸狀態；3）POH：每個STM中低速支路信號。（3）管理單元指針（AU-PTR）功能：指示信息凈負荷的第一個字節（起始字節）在STM-N幀內準確位置的指示符1SDH的幀結構4.2SDH幀結構、復用和映射1SDH的幀結構2SDH基本單元3SDH的復用4SDH的映射2SDH的基本單元（1）信息容器C作用：將常用的PDH信號適配進入標準容器。（我國的SDH以2Mbps的PDH系列作為基礎）（2）虛容器VC2SDH的基本單元組成：容器C+通道開銷成為虛容器VC。

VC-12VC-3POHC-3(34/45Mb/s)85列POHC-12

(2Mb/s)4列9行2SDH的基本單元（2）虛容器VC2SDH的基本單元（3）支路單元TU組成：虛容器VC+支路單元指針（TU-PTR）成為支路單元TU。說明：TU-PTR指明低階VC在TU中的位置。H1H2H3TUPTRVC-12

VC-39行

TU-12TU-34列85列9行2SDH的基本單元（3）支路單元TU2SDH的基本單元（4）支路單元組TUG組成：一個或多個支路單元TU組成支路單元組TUG。3×TU-127×TUG-2

（1×TU-3）9行

TUG-2TUG-3

R為填充字節12列86列9行RR2SDH的基本單元（4）支路單元組TUG2SDH的基本單元（5）管理單元AU組成：高階VC+AU-PTR。AU-PTR：指明高階VC在STM-N內的位置。AU-PTRVC-49行261列9列2SDH的基本單元（5）管理單元AU2SDH的基本單元（5）管理單元組AUG組成：多個管理單元AU組成。4.2SDH幀結構、復用和映射1SDH的幀結構2SDH基本單元3SDH的復用4SDH的映射3SDH的復用復用類型：1）低階通道層適配進高階通道層；2）高階通道層適配進復用段層。復用方法：字節間插。3SDH的復用傳統的復用方式：（1）比特塞入法；（2）固定位置映射法。（1）比特塞入法（碼速調整法）方法：固定位置的比特塞入；實現：（1）幀中有比特塞入指示和比特塞入；（2）比特塞入和去塞入過程。優點：可容許有較大的頻率差異；缺點：不能直接實現低速支路信號到高速復用信號的插入和分出。3SDH的復用（2）固定位置映射法方法：低速信號在高速信號中的特殊位置。實現：（1）低速信號與高速信號同步，也就是說幀頻相一致；（2）125μs（8000幀/秒）緩存器來進行頻率校正和相位對準。優點：可實現直接從高速信號中分/插低速信號。缺點：緩沖器導致信號較大延時和滑動損傷。3SDH的復用SDH的復用方式：（1）低階SDH信號復用到高階SDH信號；如：4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16

方法：字節間插復用。（2）低速支路信號復用到STM-N；如：E1、E3、E4復用進STM-N中；方法：映射（相當于信號打包）、定位（相當于指針調整）、復用（相當于字節間插復用）。

3SDH的復用SDH的復用方式：（3）大于C-4的高速信號復用進STM-4和STM-16；方法：級聯（多個虛容器組合起來）G.707復用映射結構3SDH的復用中國的復用結構：4.2SDH幀結構、復用和映射1SDH的幀結構2SDH基本單元3SDH的復用4SDH的映射4SDH的映射映射：支路信號→虛容器 地點：SDH網絡邊界處。4SDH的映射映射過程：（1）碼速調整，裝入容器； （2）加上通道開銷，形成虛容器。映射方法：（1）異步映射：碼速調整后適配進VC；（2）比特同步映射：支路信號與網同步（E1—8000幀/秒），無需碼速調整裝入VC；（3）字節同步映射：無需碼速調整裝入VC。同步映射采用125微秒滑動緩沖器實現。映射模式：（1）浮動模式：

VC凈負荷在TU內的位置不固定，由TU-PTR指示VC起點的一種工作方式； 一般結合異步映射（碼速調整），稱為異步浮動VC模式；（2）鎖定模式： 信息凈負荷與網同步并處于TU幀內的固定位置，因而無需TU-PTR來定位的工作模式。4SDH的映射4SDH的映射我國主要采用異步浮動模式。4SDH的映射碼速調整例子：E4→C4（1）C4基幀劃分為9個子幀，每個子幀占一行；（2）每個子幀又可以13個字節為一個單位，分成20個單位（20個13字節塊）。4SDH的映射（3）每個子幀的20個13字節塊的第1個字節依次為：W、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Z碼速調整例子：E4→C44SDH的映射碼速調整例子：E4→C4（4）字節定義4.3SDH的開銷與指針1段開銷2通道開銷3管理單元指針4支路單元指針1段開銷開銷：傳輸碼流中除了信息凈負荷之外的剩余部分，所以又稱開銷字節；開銷比例：5%；開銷分類： 段開銷：RSOH和MSOH； 功能：段層的運行、管理維護。 通道開銷：高階POH（VC-4POH/VC-3POH）； 低階POH（VC-12POH）；功能：通道層的運行、管理維護。1段開銷1）A1、A2：幀定位字節作用：確定每一幀的開始。2）J0：再生段跟蹤字節作用：該字節重復地發送再生段“接入點標識符”，以便使接收機能夠確認它是否和所要連接的發送機確實保持著連接狀態1段開銷3）B1：再生段奇偶校驗字節（BIP-8）作用：再生段誤碼檢測；實現方法：對上一幀擾碼后的全部比特進行偶校驗的結果

1段開銷BIP-N:B1字節被校驗字節被校驗字節被校驗字節b1b2b3b4b5b6b7b8××××××××110010011101001010011010發送端： （1）是通過對上一幀擾碼后的全部比特進行偶校驗的結果； （2）將結果放在擾碼前的B1字節位置。接收端： （1）B1字節的內容，是通過對當前幀解擾碼前的全部比特進行偶校驗的結果； （2）將該結果和下一幀收到的B1字節進行比較，若不一致便認為產生一個誤碼塊。

1段開銷1段開銷4）E1：公務聯絡字節作用：為再生段提供一路公務電話（64Kbps）。

5）F1：使用者通路字節作用：為維護提供一路64Kbps數據/音頻通路。6）D1~D3：再生段數據通道字節作用：再生段運行、維護和管理。（192Kbps）1段開銷（1）B2：復用段奇偶校驗字節（BIP-24N）作用：復用段誤碼檢測。實現：1）順序以三個B2字節組成校驗矩陣的第一行（24個比特）；2）以被校驗內容的每三個字節為一組（一行），3）用B2字節的每一個比特對每列進行偶校驗。

BIP：BitInterleavedParity1段開銷（2）K1、K2：自動保護倒換字節（APS）作用：傳輸系統的保護倒換信息。實現：1）K1保護倒換的類型、倒換原因和請求保護倒換的局站編號；2）K2橋接到保護信道上的局站編號、保護方式和復用段遠端缺陷指示（MS-RDI）。APS：AutomaticProtectionSwitchingMS：MultiplexSectionRDI：RemoteDefectIndication1段開銷（3）D4～D12：數據通信通道字節（DCC）復用段部分

作用：用于復用段傳遞運行、維護和管理信息。

提供：576Kbps（64×9）數據通信通路DCC：DataCommunicationChannel1段開銷（4）S1：同步狀態字節作用：表示SDH設備的同步狀態b5～b8說

明0000同步質量未知0010一級時鐘（G.811時鐘信號）0100二級時鐘（G.812轉接局時鐘信號）1000三級時鐘（G.812本地局時鐘信號）1011SDH設備時鐘（G.813同步設備定時源SETS信號）1111不應用作同步其余保留b1~b4比特暫不使用1段開銷（5）M1：復用段遠端差錯指示（MS-REI）作用：指示B2（BIP-24N）對復用段誤碼塊檢測的結果STM-1：M1誤塊數指示0～24；STM-4：M1誤塊數指示0～96；（6）E2：公務聯絡字節作用：復用段提供一路公務電話。REI：RemoteErrorIndication1段開銷小結：字節主要含義：（1）A：起始定位；（2）B：奇偶校驗字節；（3）D：網絡管理；（4）E：公務電話；（5）K：保護倒換；（6）S：時鐘同步；（7）M：監控4.3SDH的開銷與指針1段開銷2通道開銷3管理單元指針4支路單元指針2通道開銷1）段開銷獨立于信息凈負荷；

2）通道開銷作為信息凈負荷的一部分。通道開銷與段開銷的差別：高階通道開銷：1）VC-4POH：VC-4（9行×261列）的第一列；2）VC-3POH：VC-3（9行×85列）的第一列。高階通道開銷：2通道開銷（1）J1字節：通道跟蹤字節

作用：通道的接收端通過對接入點識別符的驗證，就可以知道是否正確地連接在預定的發送端上。思考：與RSOH中的J0有什么區別？2通道開銷（2）B3：通道奇偶校驗字節（BIP-8）作用：高階通道誤碼塊檢測。（3）C2：信號標記字節作用：指示高階虛容器信息結構和信息凈負荷性質。1路140Mbps3路34Mbps63路2Mbps2通道開銷（4）G1：通道狀態字節作用：

b1~b4：B3字節誤碼塊檢測結果；b5：RDI遠端缺陷；（5）F2、F3：通道使用字節作用：提供通道之間通信。RDI：RemoteDefectIndicationG1:2通道開銷（6）H4：位置指示字節作用：指示凈負荷的復幀類型和凈負荷位置。（7）K3：通道自動保護倒換字節（APS）作用：提供自動保護功能支持。

b1～b4比特用來傳送APS信令；

b5～b8比特留作備用。H4:2通道開銷（8）N1：網絡操作者字節作用：提供高階通道的串接監視（TCM）功能。TCM：TandemConnectionMonitor串接Tandembicycle：？2通道開銷低階級通道開銷：說明：（1）每個子幀在一個STM-N幀中發送；（2）每個子幀的第一個字節分別為V5、J2、N2和K4。目的：實時監測任一個2Mbit/s通道信號的性能。

結構：

2通道開銷低階級通道開銷：V5：通道狀態與信號標記字節，

作用：通道誤碼檢測和是否裝載信號標記。比特序號b1b2b3b4b5b6b7b8用途BIP-2REI（FEBE）RFI信號標記RDI（FERF）兩位間插奇偶校驗通道遠端誤塊指示通道遠端失效指示通道遠端缺陷指示V5：比特序號b1b2b3b4b5b6b7b8用途BIP-2REI（FEBE）RFI信號標記RDI（FERF）信號標記第5~7比特含義000未裝載信號001裝載非特定信號010已裝載，異步映射011已裝載，比特同步映射100已裝載，字節同步映射101擴展的信號標記，與K4第1比特配合使用110O．181特定映射的測試信號111VC-AIS2通道開銷2通道開銷低階級通道開銷：J2：通道跟蹤字節

作用：用來重復發送低階通道（VC-12）的接入點識別符（APID），在通道的接收端通過對接入點識別符的驗證，確定是否與指定的發送端處于持續地連接狀態。APID：AccessPointIdentifier.2通道開銷低階級通道開銷：N2：網絡操作字節

作用：通用一路監控通道。K4：通道自動保護倒換（APS）比特序號b1b2b3b4b5b6b7b8用途APS予留備用4.3SDH的開銷與指針1段開銷2通道開銷3管理單元指針4支路單元指針3管理單元指針管理單元AU作用：在高階通道層和復用段之間提供適配的信息結構。

組成：由高階虛容器VC加上管理單元指針（AUPTR）。

管理單元（AU）：3管理單元指針管理單元指針（AU-PTR）：作用： 指示VC-4在AU-4幀中的位置。3管理單元指針AU-PTR內容：Y：100111SS111*：11111111H1、H2和H3的定義：NDF：新數據標識，用以表示所載凈負荷容量有無變化。無變化：0110；有變化：10013管理單元指針H1、H2和H3的定義：AU類別：指示AU或TU的類型；

SS=10，AU-4，TU-3，TU-12；

SS=00，TU-2；

SS=11，TU-11。

3管理單元指針H1、H2和H3的定義：指針值：1）10位指針值：表示0~1023；含義VC-4中J1字節離最后H3字節的單位時隙；2）一個單位時隙：3個字節；3）I：增加比特，I反轉表示正碼速調整；

D：減少比特，D反轉表示負碼速調整。4）3幀后才能進行新調整。 正速率調整：當VC-4的幀速率低于AU-4的幀速率時，則需要提高VC-4的速率。含義：VC-4在時間上周期性地向后移動。3管理單元指針負速率調整：當VC-4的幀速率高于AU-4的幀速率時，則需要降低VC-4的速率。含義：VC-4在時間上周期性地向前移動。

插入字節插入字節4.3SDH的開銷與指針1段開銷2通道開銷3管理單元指針4支路單元指針4支路單元指針支路單元指針：TU-3PTR，TU-12PTRTU-3PTR4支路單元指針TU-12PTR500μs復幀作用：指示凈負荷信息在TU-12復幀內的位置、速率調整和新數據標識。位置：4支路單元指針TU-12PTR定義：與AU-PTR的差別：一個調整單位為1個字節。4.4SDH的同步1同步方式2主從時鐘工作模式3SDH網同步結構和方式4SDH設備的定時工作方式1同步方式同步：使網內運行的所有數字設備都工作在一個相同的平均速率上。

同步傳輸要求：發送設備和接收設備同步。同步分類：1）主從同步方式；2）相互同步方式。

1）主從同步方式工作原理：使用一系列分級的時鐘，每一級時鐘都與其上一級時鐘同步。組成要素：

PRC：PrimaryReferenceClock，基準參考時鐘——最高一級時鐘。 時鐘同步分配網：向下一級進行時鐘分配。1同步方式樹形同步時鐘分配網：優點：網絡穩定性較好，組網靈活，結構和控制簡單，網絡的抗滑動性較好。缺點：對基準主時鐘和傳輸鏈路的故障較敏感。多重備份解決辦法2）相互同步方式工作原理：通過鎖相環受所有接收定時基準信號的共同加權控制。應用：很少使用。1同步方式4.4SDH的同步1同步方式2主從時鐘工作模式3SDH網同步結構和方式4SDH設備的定時工作方式4.4SDH的同步時鐘類型：目前主要使用的時鐘類型有3種：銫原子鐘（利用銫原子躍遷現象的諧振器來穩定石英晶體振蕩器的頻率，精度高）石英晶體振蕩器（造價低，可靠性高，頻率穩定范圍寬，從時鐘）銣原子鐘（介于上述兩者間，適合某個區域的基準時鐘）2主從時鐘工作模式主從時鐘工作模式：

1）正常工作模式；2）保持工作模式；3）自由運行模式。正常工作模式保持工作模式自由運行模式時鐘丟失獲取時鐘保持失效獲取時鐘4.4SDH的同步1同步方式2主從時鐘工作模式3SDH網同步結構和方式4SDH設備的定時工作方式3SDH網同步結構和方式SDH網同步分類：1）局內同步；2）局間同步。（1）局內同步工作原理：1）所有網絡單元時鐘都直接從本局內最高質量的時鐘（BITS）獲取定時；

2）BITS是從來自別的交換節點基準主時鐘。拓撲：星形拓撲；

BITS：BuildingIntegratedTimingSupply3SDH網同步結構和方式（2）局間同步工作原理：低等級的時鐘接收更高等級或同一等級時鐘的定時。拓撲：類樹形拓撲；

4.4SDH的同步1同步方式2主從時鐘工作模式3SDH網同步結構和方式4SDH設備的定時工作方式4SDH設備的定時工作方式

（1）外同步定時；定義：網元的同步定時由外部定時源供給。應用：構建在PDH上的網絡，外部時鐘來自PDH2048KHz時鐘源。（2）從接收信號中提取的定時；定義：從接收的STM信號中提取定時。應用：SDH主要采用方式。（3）內部定時

定義：外部時鐘丟失時，使用自身內部的時鐘。應用：SDH設備。4.5波分復用技術1光信道的復用方式2波分復用系統3WDM關鍵技術1光纖信道復用方式1）光時分復用（OTDM）