2024/2/151SDH基本原理介紹（一）2024/2/152目錄SDH產生的技術背景SDH幀結構SDH開銷字節SDH指針SDH映射與復用步驟2024/2/153概念介紹

PDH

準同步數字系列（PlesiochronousDigitalHierarchy）

SDH

同步數字系列（SynchronousDigitalHierarchy）

同步數字通信網中，數字信號流在數字交換設備之間傳輸時，速率必須完全保持一致準同步數字通信網中，每個節點上都分別設置高精度時鐘，這些時鐘之間允許有一定范圍的頻偏2024/2/154數字通信網的發展過程模擬傳輸方式

1948年，晶體管發明1965年，日本PCM-241962年，美國PCM-241968年，歐洲PCM-30形成三大PDH體系

PCM方式電子管構成的系統非常復雜、龐大，無法實用各國電信網先后開始了從模擬向數字的過渡。短距離小容量向長距離大容量發展

傳輸和交換數字化的成熟七、八十年代形成完整的PDH建議體系2024/2/155數字通信網的發展過程激光器和光纖的發明和實用化數字光通信技術的發展1985，ANSI，同步光網絡（SONET）建議逐步完善（設備功能、光接口、組網方式、網絡管理等），形成完整的SDH通信標準1984年，貝爾通信研究所，全同步網構想（SYSTRAN）超出最初建立標準光接口目標引出傳送網的概念1988，ANSI，SONET標準，增加2M、34M接口；CCITT第一批SDH建議（速率系列、信號格式、復用結構）

技術的發展PDH2024/2/156PDH的局限性1、只有地區性的數字信號速率和幀結構標準，而不存在世界性標準。分為歐洲、日本和北美三種不同的速率標準：2024/2/157PDH的局限性2、上/下支路困難，無法從高速信號中識別和直接提取低速支路信號。1）、將低速數據信號復合成高速數據流稱為群。2）、64Kb/s速率的復接數字信號為PCM零次群;

一次群速率為2.048Mbps，幀長125us；二次群速率為8.448Mbps，幀長100.379us；三次群速率為34.368Mbps，幀長44.693us

四次群速率為139.264Mbps，幀長21.025us；PDH各速率等級幀長不同，復接時高次群的一幀中容不下低次群的一幀信號，因而使得低次群的起始點在高次群幀中沒有固定的位置，也無規律可循。2024/2/158（接上）這種情況導致上/下支路必須采用背靠背設備，逐級分接出要下的支路，將不下的支路再逐級復接上去，造成設備的極大浪費，如下圖：從140Mbit/s信號分/插出2Mbit/s信號示意圖PDH的局限性2024/2/1593、沒有世界性的標準光接口規范，限制了聯網應用的互通性不同廠家的設備，甚至同一廠家不同型號的設備光接口各不相同，不能互連，橫向不兼容4、網絡運行、管理和維護（OAM）功能不足

開銷比特很少，不利于傳輸網的分層管理、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5、沒有統一的網管接口各廠家的網管系統不同，無法進行統一網管PDH的局限性2024/2/1510SDH的產生SDH的產生有其必然性1）信息社會要求：通信網傳輸、交換、處理大量信息，向數字化、綜合化、智能化、個人化發展。2）作為通信網的承載體傳輸網要求：寬帶化——信息高速公路規范化——世界性統一的標準接口2024/2/1511SDH的產生

在原有的技術體制中隊PDH網進行修補已經得不償失。只有從根本的改革才是出路，于是就出現了光傳輸網。

美國貝爾公司首先提出了同步光網絡（SONET），美國國家標準協會（ANSI）于20世紀80年代制定了有關SONET的國家標準。當時ITU（國際電信聯盟）采納了SONET的概念，進行了一些修改和擴充，重命名為同步數字體系（SDH），并制定了一系列國際標準。2024/2/15121、SDH是世界性的統一標準。

由ITU-T制定，不僅適用于光纖，也適用于微波和衛星傳輸。統一的接口規程特性，包括速率等級、信號結構、復用和映射等2、能從高速SDH信號中直接插/分出低速支路信號。

同步復用方式和靈活映射，使低速支路信號在STM-N幀中的位置可預見

3、強大的（OAM）功能，使網絡的監控功能大大加強。

PDH開銷為TS0/16中的部分bit，而SDH中OAM開銷占到整個幀的1/204、SDH有很強的兼容性，當組建SDH傳輸網時，原有的PDH傳輸網不會作廢，兩種傳輸網可以共同存在。

SDH引入了“虛容器”和“傳送模塊”的概念。SDH的特點2024/2/1513目錄SDH產生的技術背景SDH幀結構SDH開銷字節SDH指針SDH映射與復用步驟2024/2/1514SDH速率等級SDH等級比特率（kbps）STM-1155520STM-4622080STM-162488320STM-649953280STM-256398131202024/2/1515核心層匯聚層接入層10G10G2.5G2.5G622/155M某局總機房銀行公安配線層銀行STM－1STM－1STM－1STM－1業務承載GE2024/2/1516SDH信號－－STM－N的幀結構SDH的幀結構2024/2/1517C4容器的作用--碼速調整通道開銷POH的作用--對通道的性能檢測、管理和控制凈負荷POHRSOHMSOHC4AU-PTR虛線區域為凈負荷（9×261）2024/2/1518段開銷的作用再生段開銷(RSOH)—對STM-N整體信號進行監控復用段開銷(MSOH)—對STM-N中的某一個STM-1信號（除去再生段部分）進行監控二者區別：宏觀（RSOH）和微觀（MSOH）段開銷POHRSOHMSOHC4AU-PTR虛線區域為段開銷2024/2/1519管理單元指針POHRSOHMSOHC4AU-PTR虛線區域為管理單元指針（1×9）管理單元指針的作用定位低速信號在STM-N幀中(凈負荷)的位置，使低速信號在高速信號中的位置可預知由于“車廂”中的“貨物包”是以一定的規律擺放的——字節間插復用方式；所以對貨物包的定位僅需定位“車廂”中第一個“貨物包”即可2024/2/1520目錄SDH產生的技術背景SDH幀結構SDH開銷字節SDH指針SDH映射與復用步驟2024/2/1521RSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成層層細化的監控功能。開銷段開銷通道開銷再生段開銷復用段開銷高階通道開銷低階通道開銷開銷2024/2/1522段開銷9列A1A1A1A2A2A2J0****B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2AUPTRD4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E29行RSOHMSOH不擾碼，因此應注意其內容*國內使用字節傳輸媒質指示字節2024/2/1523定幀字節：A1、A2尋找連續信號流的幀頭A1=f6H、A2=28H段開銷--A1、A22024/2/1524段開銷--J0再生段蹤跡字節：J0發端持續的發一個代表接入點的標識符，從而使收端能確認是否與預定的發送端處于持續的連接狀態。J0字節設置要求：收發相匹配。即設備實際收的=設備應收的值收端檢測到J0失配，會產生RS-TIM告警。2024/2/1525數字通信通路(DCC)字節：D1—D12網元網管之間、網元和網元之間OAM信息通路D1-D3用于再生段(DCCR)，帶寬3×64kb/sD4-D12用于復用段(DCCM)，帶寬9×64kb/s段開銷--D1~D122024/2/1526公務聯絡字節：E1、E2光纖連通業務未通或業務已通時各站間的公務聯絡分別提供1個64kb/s數字電話通路E1用于再生段公務聯絡E2用于復用段公務聯絡使用者通路字節：F1提供速率為64kbit/s數據/語音通路，保留給使用者（通常指網絡提供者）用于特定維護目的的臨時公務聯絡。

段開銷--E1、E2、F12024/2/1527段開銷--B1再生段誤碼監測B1字節對再生段信號流進行監控方式為BIP-8偶校驗BIP-8偶校驗工作機理：以8bit為單位(一個字節為單位)校驗相應bit列（bit塊）使相應列1的個數為偶2024/2/1528B1字節工作機理發端對上一個已擾碼幀(1#STM-N)進行BIP8偶校驗，所得值放于本幀(2#STM-N)的B1字節處收端對所收當前未解擾幀(1#STM-N)進行BIP8偶校驗，所得值B1’與所收下一幀解擾后(2#STM-N)的B1字節相異或異或的值為零則表示傳輸無誤碼塊，有多少個1則表示出現多少個誤碼塊若收端檢測到B1誤碼塊，在收端RS-BBE性能事件中反映出來A100110011A211001100A310101010A400001111B01011010BIP-8例：某信號一幀有4個字節，對其進行BIP8偶校驗如圖：段開銷--B12024/2/1529段開銷--B12024/2/1530復用段誤碼監測B2字節對復用段信號流進行監控方式為BIP24偶校驗BIP24偶校驗工作機理：以24bit為單位（3個字節為單位，STM-1幀有3個B2字節）校驗相應bit列（bit塊）段開銷--B22024/2/1531B2字節工作機理發端對上一個未擾碼幀除去RSOH外的所有字節進行BIP24偶校驗，所得值放于本幀的3個B2字節處收端對所收當前已解擾幀且除去RSOH外的所有字節進行BIP24偶校驗，所得值B2’與所收下一幀解擾后的B2字節相異或異或的值為零則表示傳輸可能無誤碼塊異或的值不為零則，1的數目表示出現多少個誤碼塊若收端檢測到B2誤碼塊，在收端MS-BBE性能事件中反映出來110011001100110011001100010111010101110101011101111100001111000011110000BIP24011000010110000101100001例：某信號一幀有9個字節，對其進行BIP24偶校驗如圖：段開銷--B22024/2/1532復用段遠端誤塊指示字節——M1對告信息，由信宿回傳到信源告知發端：收端當前收到的B2檢測的誤塊數在發端MS-REI（復用段遠端誤塊指示）告警事件中反映出來段開銷--M12024/2/1533自動保護倒換(APS)通路字節——K1、K2(b1-b5)傳送自動保護倒換信令，使網絡具備自愈功能用于復用段保護倒換情況復用段遠端失效指示(MS-RDI)字節K2(b6-b8)111，表示收到復用段全1信號，本端產生MS-AIS告警110，表示收到對告信息MS-RDI，表示對端收信號失效(R-LOS、MS-AIS、RLOF等)段開銷--K1、K22024/2/1534段開銷--K22024/2/1535同步狀態字節S1（b5-b8）用于表示各時鐘源的時鐘質量，并可用于時鐘源保護倒換值越小，表示時鐘源質量越高段開銷--S12024/2/1536回顧9列A1A1A1A2A2A2J0****B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2AUPTRD4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E29行RSOHMSOH不擾碼，因此應注意其內容*國內使用字節傳輸媒質指示字節2024/2/1537區別宏觀和微觀包容和被包容分類低階通道開銷——VC12高階通道開銷——VC4通道開銷2024/2/1538J1B3C2G1F2H4F3K3N1VC4112619高階通道開銷J1通道蹤跡字節B3通道BIP-8字節C2信號標識字節G1通道狀態字節F2/F3通道使用者通路H4復幀位置指示器K3(b1-b4)自動保護倒換(APS)通路K3(b5-b8)備用比特N1網絡運營者字節高階通道開銷2024/2/1539通道蹤跡字節：J1VC4的首字節，即AU-PTR所指的字節發端持續的發此字節——高階通道接入點標識符，使收端能據此確認于指定發端處于持續連接狀態。J1字節設置要求：收發相匹配。即設備實際收的=設備應收的值收端檢測到J1失配，相應通道（VC4）產生HP-TIM告警。高階通道誤碼監測字節：B3監測高階VC的誤碼性能監測方式BIP-8偶校驗機理類似于B1、B2

本端監測到相應VC通道B3誤塊，在相應通道的性能事件HP-BBE中反映出來高階通道開銷—J1、B32024/2/1540信號標記字節：C2指示VC幀的復接結構和信息凈負荷的性質要求收發相匹配，失配則本端相應VC4通道產生HP-SLM（信號標記字節失配）告警，并可能往下級信息結構C4下插全“1”C2=00H，表示該VC4未裝載，本端產生HP-UNEQ告警，并可能往下級信息結構C4插全“1”C2=02H，表示VC4所裝載的凈負荷是按TUG結構的復用路線復用來的C2=15H，表示VC4的負荷是FDDI（光纖分布式數據接口）格式的信號設置設備時要求：VC4裝載2M設為TUG結構，34M設為34M結構，140M設為140M結構。高階通道開銷—C22024/2/1541通道狀態字節：G1反映高階VC傳輸的狀態對告信息：信宿反饋給信源，以便使信源知道信宿當前的接收狀態b1-b4回傳由B3檢測的誤碼塊數。發端在性能事件HP-FEBBE及告警HP-REI中查詢得到收端檢測到AU-AIS、J1和C2失配、VC4未裝載，在相應VC4通道上回傳發端HP-RDI告警——b5高階通道開銷—G12024/2/1542TU位置指示字節：H4指示有效負荷的復幀類別和凈負荷的位置PDH復用進SDH時，H4字節僅對2M信號有意義。指示當前幀是復幀的第幾個基幀，以便收端據此找到TU-PTR，拆分出2M信號H4的范圍00H-03H若收端收到的H4字節超出此范圍，或不是預期值，本端在相應通道產生TU-LOM(復幀丟失)告警，并在相應通道的下級信息結構插全“1”高階通道開銷—H42024/2/1543119500usVC12復幀V5J2N2VC12VC12VC124K4VC12低階通道開銷2024/2/1544通道狀態和信號標記字節：V5(類似G1和C2字節)復幀中的第一個字節，TU-PTR所指示的字節VC12誤碼監測、VC12通道狀態對告、信號標記b1-b2BIP2誤碼監測→LP-BBEb3收端接收誤碼情況對告指示→LP-REIb5-b7信號標記。若為000，本端相應通道產生LP-UNEQ告警本端接收到TU-AIS、LP-TIM、LP-SLM時，通過b8反饋給發端相應通道上LP-RDI告警信號低階通道開銷—V52024/2/1545誤碼監測（BIP-2）遠端誤塊指示（REI）遠端故障指示（RFI）信號標記（SignalLable）遠端接收失效指示（RDI）12345678誤碼監測：傳送比特間插奇偶校驗碼BIP-2：由前一個VC-12全部字節進行運算，將結果放入當前一個VC-12的V5(b1、b2)遠端誤塊指示(從前叫作FEBE)：BIP-2檢測到誤碼塊就向VC12通道源發1，無誤碼則發0。遠端故障指示有故障發1無故障發0僅用于VC-11信號標記：表示凈負荷裝載情況和映射方式。3比特共8個二進值：000未裝備VC通道001已裝備VC通道，但未規定有效負載010異步浮動映射011比特同步浮動100字節同步浮動101保留110O.181測試信號111VC-AIS遠端接收失效指示(從前叫LP-RDI)：接收失效則發1，成功則發0。低階通道開銷—V52024/2/1546低階通道開銷—J2/N2/K4J2字節參考J0、J1字節的作用N2網絡運營者字節-用于特定的管理目的K4為備用字節2024/2/1547開銷和對告的對比分析總結提高復用段高階通道低階通道

B2B3V5(b1-2)M1G1(b1-b4)V5(b3)K2(b6-8)G1(b5)V5(b8)2024/2/1548告警邏輯關系2024/2/1549？思考1：各種對告產生的過程？思考思考2：比較復用段中的B2/M1/K2、高階通道中的B3/G1、低階通道中的V5相互之間的相似點？2024/2/1550目錄SDH產生的技術背景SDH幀結構SDH開銷字節SDH指針SDH映射與復用步驟2024/2/1551分類AU-PTR——定位VC4在AU-4中的位置TU-PTR——定位VC12在TU12中的位置與定幀字節一起完成從高速信號STM-N中直接下低速信號指針AU-PTRTU-PTR指針2024/2/1552定位的含義：

定位是一種將幀偏移信息收進支路單元或管理單元的過程，即以附加于VC上的指針（管理單元指針）指示和確定低階VC幀的起點在TU凈負荷中（或高階VC幀的起點在AU凈負荷中）的位置。指針的作用2024/2/1553管理單元指針調整以3個字節為單位，一個AU-4凈負荷區就有261×9/3＝783個位置；AU-PTR指的J1字節所在AU-4凈負荷的某一個位置的值2024/2/1554管理單元指針——AU-PTR主要由H1、H2、H3H3H3組成指針值放在H1、H2后10bit指針范圍0-782H3H3H3為調整單位——3個字節VC4和AU-4無頻差相差,AU-PTR的值為522.若收H1H2為全“1”，本端產生AU-AIS告警若收指針值超出允許范圍，或連續收到8幀以上NDF，則本端在相應通道上產生AU-LOP告警，下插全“1”指針調整間隔為3幀管理單元指針—AU-PTR2024/2/1555NNNNSSIDIDIDIDID新數據標幟（NDF）表示所載凈負荷容量有變化。凈負荷無變化時，NNNN為正常值“0110”。在凈負荷有變化的那一幀，NNNN反轉為“1001”，此即NDF。NDF出現的那一幀指針值隨之改變為指示VC新位置的新值稱為新數據。若凈負荷不再變化，下一幀NDF又返回到正常值“0110”并至少在3幀內不作指針值增減操作。AU/TU類別對于AU-4和TU-3SS=1010比特指針值AU-4指針值為0～782；三字節為一偏移單位。指針值指示了VC4幀的首字節J1與AU-4指針中最后一個H3字節間的偏移量。指針調整規則(1)在正常工作時，指針值確定了VC-4在AU-4幀內的起始位置。NDF設置為“0110”；(2)若VC4幀速率比AU-4幀速率低，5個I比特反轉表示要作正幀頻調整，該VC幀的起始點后移一個單位，下幀中的指針值是先前指針值加1；(3)若VC4幀速率比AU-4幀速率高，5個D比特反轉表示要作負幀頻調整，負調整位置H3用VC4的實際信息數據重寫，該VC幀的起始點前移一個單位，下幀中的指針值是先前指針值減1；(4)當NDF出現更新值1001，表示凈負荷容量有變，指針值也要作相應地增減，然后NDF回歸正常值0110；(5)指針值完成一次調整后，至少停3幀方可有新的調整；(6)收端對指針解碼時，除僅對連續3次以上收到的前后一致的指針進行解讀外，將忽略任何指針的變化。管理單元指針—AU-PTRAU-4中H1和H2構成的16bit指針碼字

2024/2/1556支路單元指針——TU-PTRV1、V2、V3、V44個字節指針值為V1、V2后10bit指針范圍0-139V3為調整單位——1字節若收V1、V2為全“1”，本端產生TU-AIS告警若收指針值超出允許范圍，或連續收到8幀以上NDF，則本端在相應通道上產生TU-LOP告警，下插全“1”VC12和TU-12無頻差,V5字節的位置是70.支路單元指針—TU-PTR2024/2/1557支路單元指針調整指針值在V1、V2字節的后10個比特，V1、V2字節的16個bit的功能與AU-PTR的H1H2字節的16個比特功能相同。

2024/2/1558AU指針調整產生的機理在理論情況下，系統時鐘跟蹤接收時鐘，發送時鐘使用系統時鐘。當網元與上一個網元保持同步時，各站之間不應產生指針調整。當網同步發生故障時，系統時鐘與接收時鐘存在頻率偏差，即本網元的AU4和上游網元輸入的VC4的幀速率不同。此時，我們則需要進行指針調整來降低和提高VC的幀速率；同時指針值發生加或減的變化，產生所謂的指針調整。

2024/2/1559目錄SDH產生的技術背景SDH幀結構SDH開銷字節與指針SDH映射與復用步驟告警產生的機理信號處理流程SDH保護原理和網絡結構同步與定時SDH傳輸性能2024/2/1560目錄SDH產生的技術背景SDH幀結構SDH開銷字節SDH指針SDH映射與復用步驟2024/2/1561復用是將多個低階通道層的信號適配進高階通道層，或把多個高階通道層信號適配進復用層的過程。

復用映射、復用的概念映射SDH中將支路信號適配進虛容器的過程

有異步、比特同步、字節同步三種映射方法與浮動VC和鎖定TU兩種模式。PDH低速信號映射進相應VC的過程屬于異步映射浮動模式2024/2/1562低階SDH→高階SDH：字節間插方式PDH信號→STM-N：同步復用和靈活的映射140M→STM-N34M→STM-N2M→STM-N復用是依復用路線圖進行的，ITU-T規定的路線圖有多種，但通常一個國家或地區僅使用一種。復用步驟(復用方式、復用結構)復用步驟2024/2/1563中國的SDH基本復用映射結構2024/2/1564復用單元SDH復用方式中應用了幾個非常重要的概念，即：容器（C-n)、虛容器（VC-n）、支路單元（TU-n）、支路單元組（TUG-n）、管理單元（AU-n）、管理單元組（AUG-n），其中n表示不同等級。下面對這這些名詞作一些具體說明。2024/2/1565復用單元-容器容器（C）用于裝載各種速率業務的一種信息結構，主要完成速率調整等適配功能。需要傳送的電路層信號在容器中經過碼速調整后變換為同步信號，因此經過容器后信號的速率將會變化。G.709建議中定入了5種標準容器:C-11，C-12，C-2，C-3，C-4。我國規定的復用映射結構使用3種標準容器：C-12，C-3，C-4。2024/2/1566復用單元-容器各類容器的主要參數容器C-11C-12C-2C-3C-4容器速率/(Mb/s)1.6002.1766.78448.384149.760基幀頻率/（kHz）88888復幀結構/（B）4×(9×3-2)4×(9×4-2)4×(9×12-2)9×849×260容量/（B）10013642475623402024/2/1567復用單元-虛容器虛容器(VC)是SDH網中用以支持通道層連接的一種信息結構。分低階VC和高階VC，分別由C和TUG加上通道開銷構成。VC是SDH中最重要的一種信息結構，它的包封速率與SDH網同步，VC可作為獨立實體靈活地在傳送節點插入和分出，以進行同步復用或交叉連接處理。2024/2/1568復用單元-虛容器各類虛容器的主要參數虛容器VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4速率/(Mb/s)1.6442.2406.84848.960150.336周期或復幀周期/（μs）500500500125125幀頻或復幀頻率/（kHz）22288復幀結構/（B）4×(9×3-1)4×(9×4-1)4×(9×12-1)9×859×261容量/（B）10414042876523492024/2/1569復用單元-支路單元和支路單元組支路單元TU是一種為低階通道層和高階通道層提供適配功能的信息結構，它由低階VC加TU指針組成。VC在TU中的起始位置是浮動的，由TU指針指明。一個或多個TU經字節間插復用并加入一些塞入字節組成TUG，加入額外的字節是為了保證完整的幀結構。2024/2/1570復用單元-管理單元和管理單元組管理單元AU是提供高階通道層和復用段層之間適配的信息結構，由高階VC加上AU指針構成。在STM-N的凈荷中固定地占有規定位置的1個或多個AU集合稱為管理單元組（AUG）。2024/2/1571復用單元-管理單元和管理單元組各類支路單元和管理單元的主要參數支路單元和管理單元TU-11TU-12TU-2TU-3AU-3AU-4速率/(Mb/s)1.7282.3046.91249.15250.304150.912周期或復幀周期/（μs）500500500125125125幀頻或復幀頻率/（kHz）222888復幀結構/（B）4×(9×3)4×(9×4)4×(9×12)9×85+39×87+39×261+9容量/（B）10814443276878623582024/2/1572C4—容器4；140M相對應的標準信息結構，完成速率適配功能。VC4—虛容器4；與C4相對應的標準信息結構，完成對裝載的140M信號