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传输设备专业L1级传输系统SDH基本原理


传输网专业L1级SDH基本原理

课件简介
课件名称 适用专业及等级 内容简介 课件名称 传输网专业L1级 SDH基本原理 1.SDH概述 2.SDH帧结构和复用步骤 3.开销和指针 4.SDH的保护方式 V_1.1 2015年11月27日 龚理

大纲

版本 日期

主要更新内容
负责人

遗留问题

当前版本遗留问题

*

授课人简介
》基本资料
姓名:龚理 工作单位:中国移动通信集团辽宁有限公司 手机号码:13840040842 电子邮箱:gongli@ln.chinamobile.com

个人照片

》教育及培训经历
毕业院校:东北大学 学历:大学本科 专业培训经历:2003年接受烽火SDH高培

》专业特长
2003年开始从事通信工作,熟悉SDH、PTN相关原理,具有丰富的 SDH、PTN网络建设、运维经验。

*

目录

第1章 SDH概述 第2章 SDH帧结构和复用步骤 第3章 开销和指针
第4章 SDH环网保护方式

*

SDH定义
SDH的基本概念
SDH全称为同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy)。 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。

SDH的产生背景
? 社会背景:通信网传输、交换、处理的信息量增大,向数字化、综合化、智能化、
个人化发展。 ? 宽带化——信息高速公路 ? 规范化——世界性统一的标准接口 ? 技术背景:传统的PDH传输系统已不能适应现代通信发展的要求。

*

光传送网的发展

实用化 产品出现

SDH标准完善, PDH仍为主力

DWDM 开始建设

Metro城域网兴起、 OADM、OXC、ION 将会逐渐使用 2002年以后

1976

90年代初

98年

容量增加/业务多样化
1966 80年代 94年 99年

高锟提出 高锟提出 光传输理论 光传输理论

PDH产品开始 规模使用

SDH逐步成为 传输主力设备

WDM规模建 设,全光网试验

PDH:准同步数字传输系统; WDM:波分复用系统; OXC:光交叉连接系统;

SDH:同步数字传输系统; OADM:光分插复用系统; ION:智能光网络。

SDH的工作方式

PDH/FDDI/ ATM/IP信号

打包

信息包

复用

STM-N

传输
SDH网络

PDH/FDDI/ ATM/IP信号

打包

信息包

解复用

STM-N

传输

SDH特点
技术特点介绍 PDH
接口方面
地区性的电接口规范,无世界标准光接 口规范,各厂家独自开发。 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。 PCM30/32仅TS0、TS16用于OAM开 销,OAM功能弱,无法满足电信局运 营要求。 只支持TDM业务。 无法形成统一的TMN。 只支持点到点组网。

SDH
标准STM-N(同步传送模块)电接口,世 界标准光接口规范,可实现不同厂家互 连。 字节间插复用方式和指针调整方式,直 接从高速信号中提取任意速率低速信号。

复用方式

OAM能力 多业务承载能力 网管能力 组网能力

用于OAM的开销多,OAM功能强,满 足电信级运营的要求。 兼容性好,兼容传统的TDM、ATM、 FR、IP等业务。 强大的管理能力,支持网元级、子网级、 网络级的TMN。 支持负责组网,具有业务保护能力,支 持点到点、星形、环网、网状网等组网。

目录

第1章 SDH概述 第2章 SDH帧结构和复用步骤 第3章 开销和指针
第4章 SDH环网保护方式

*

SDH速率
SDH具有统一规范的速率,信号以同步传送模块(STM)的形式传输。基

本模块是STM-1,高等级速率以字节交错间插方式同步复用。

简称 155M 622M 2.5G 10G 40G

SDH等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 STM-256

速率(Mb/s) 155.520 622.080 2488.320 9953.280 39813.120

含2M数量 63 252 1008 4032 16128

G.707新的SDH复用结构
将低速支路信号复用成STM-N信号时,要经过3个步骤:映射、定位、复用。
STM-256 ×1 AUG-256 ×4 STM-64 ×1 AUG-64 ×4 STM-16 ×1 AUG-16 ×4 STM-4 ×1 AUG-4 ×4 STM-1 ×1 AUG-1 ×1 ×3 STM-0 ×1 AU-3 VC-3 ×7 AU-4 VC-4 ×3 TUG-3 ×1 TU-3 VC-3 C-3 C-4 ×1 AU-4-4C VC-4-4C ×1 AU-4-16C VC-4-16C ×1 AU-4-64C VC-4-64C C-4-64C ×1 AU-4-256C VC-4-256C C-4-256C

采用级联技术
支持数据业务

C-4-16C

C-4-4C

×7

指针处理 复用 定位 映射

TUG-2

×1 ×3

TU-2

VC-2

C-2

×4

TU-12

VC-12

C-12

TU-11

VC-11

C-11

2M电路映射、复用步骤
2M电路基本映射、复用结构
C-12 VC-12 TU-12 TUG-2 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG-1 STM-1

指针处理

定位

映射

复用

AUG-N

STM-N

2M复帧概念
?为了便于速率匹配提出复帧概念;

STM-1 1# STM-1 2#
加入POH

?4个C-12基帧组成一个复帧;
?基帧帧频8000帧/s,复帧帧频2000帧/s。

STM-1 3# STM-1 4#

C12基帧 9行×4列

复帧 9行×16列

SDH帧结构
帧结构是一种按规律有序排列的重复性图案。为了便于实现支路信号的同步复用、交叉连接和上 下电路,SDH帧结构以125μ s的同步帧周期、以64kbit/s的帧同步信道为基础,以网络同步的速 率逐行串行传输。
帧频:8000帧/s,帧周期125μs。 9×270×N字节

1 2 3 4 5 6 7 8 9 9×N 261×N MSOH AU-PTR STM-N净负荷 (含POH) RSOH

SDH帧结构 - 信息净负荷
1. STM-N帧中放置各种业务信息的地方。 2. 2M/34M/140M等PDH信号、ATM信号、IP信息包等打包成信息包后,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。 3. 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。

RSOH

信息包

信息包

信息包

信息包

装箱定位

信息包

打包

低速信号

AU-PTR STM-N净负荷 (含POH) MSOH

POH

装箱定位

信息包

打包

低速信号

POH

SDH帧结构 - 管理单元指针(AU-PTR)
1. 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。 2. 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。

3. 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”。 4. 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。
发端:AU-PTR定位 车厢中第一个信息包 收端: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 到其他的信息包

SDH帧结构 - 段开销
1. 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)—完成对STM-N整体信息结构进行监控 复用段开销(MSOH)—完成对STM-N中的复用段层信息结构进行监控

2. RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制。

3. 二者区别:宏观(RSOH)和微观(MSOH)。

复用段 复用段 再生段 再生段 再生段 再生段

支 路 信 号

SDH TM 终端复用器

SDH ADM 分插复用器

REG 中继器

REG 中继器

SDH TM 终端复用器

支 路 信 号

SDH帧结构 - 二级指针定位
1. 若复用的低速信号速率较低,即打包后信息包太小,例:2M、34M。 2. 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 一级定位

AU-PTR 二级定位

2M/34M

目录

第1章 SDH概述 第2章 SDH帧结构和复用步骤 第3章 开销和指针
第4章 SDH环网保护方式

*

开销分层
? RSOH、MSOH、HPOH、LPOH完成层层细化的监控功能。

段开销(SOH) 段开销(SOH) 段开销(SOH) 开 销 段开销(SOH) 段开销(SOH) 段开销(SOH)

STM-1段开销

段开销字节功能
1. 定帧字节:A1、A2
? ? 寻找连续信号流的帧头; A1=f6H、A2=28H。

连续信号流 STM-N STM-N STM-N STM-N STM-N STM-N

搜索 A1\A2

产生

持续 3ms 定帧持 续1ms

下插全 “1”

段开销字节功能
2. 再生段踪迹字节:J0
? ? 发端持续的发此字节,使收端能据此确认与指定发端处于持续连接状态,以 确认两端的连接是否正确; 如果收端检测到J0字节与预定值不匹配,则会产生RS_TIM告警信号。

?
?

有的公司对此告警只上报,不下插AIS,因此不影响业务;
有的公司除上报此告警外,还下插AIS,因此影响业务。

J0字节可用于判断光纤是否正确接续:
? ? 在网管上正确配置J0字节后,如未出现RS_TIM告警,则说明光纤连接正确; 如出现RS_TIM告警,则说明光纤连接错误,一般情况可能是由于新开站时东 西向光纤连错,或光缆割接时光缆接续错误。

段开销字节功能
3. 数字通信通路(DCC)字节:D1~D12
? ? ? 网元和网管之间、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。

4. 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。

段开销字节功能
5. 再生段误码监测字节: B1
? ? 对再生段信号流进行监控,方式为BIP8偶校验; 收端检测到B1误码块,在RS-BBE性能事件中反映出来。

?

发送端将扰码后的当前帧所有比特 接收端对当前帧所有比特进行BIP8

进行 BIP8 偶校验,结果置于下一帧B1中;
?
n帧

偶校验,并将结果与下一帧B1比较,再用 异或门输出。

n+1帧

段开销字节功能
6. 复用段误码监测字节: B2
? ? ? 对复用段信号流进行监控,方式为BIP24偶校验; 收端检测到B2误码块,在MS-BBE性能事件中反映出来; 工作原理与B1类似。

7. 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;并在发端上报MS-FEBBE性能 事件; 同时在发端有MS-REI(复用段远端误块指示)告警事件上报。

段开销字节功能

8. 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。

复用段远端故障指示(MS-RDI)字节: K2(b6~b8)
? 用于向发信端回送一个指示信号,表示收信端检测到来话故障(MS-RDI) 或正接收复用段告警指示(MS-AIS)信号。

9. 同步状态字节:S1(b5~b8)
? 传送同步状态信息(SSM),可用于时钟保护倒换功能;

?

S1字节表示时钟同步源质量信息,该值越小则表示时钟质量越高。

高阶通道开销
1 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 9 VC-4/VC-3 P O H 信息净负荷

1

261

9

高阶通道开销字节功能
1. 通道踪迹字节:J1
? VC-4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,使收端能据此确认于指定
发端处于持续连接状态; J1字节设置要求:收发相匹配,即设备实际收的值=设备应收的值; 收端检测到J1失配,相应通道(VC-4)产生HP-TIM告警。

2. 高阶通道误码监测字节:B3
? ? ? 监测高阶VC的误码性能; 监测方式为BIP-8偶校验,工作原理类似于B1、B2; 本端监测到相应VC通道B3误码块,在相应通道的性能事件HP-BBE中反映出 来。

高阶通道开销字节功能
3. 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; C2字节设置要求:收发相匹配,失配则本端相应VC-4通道产生HP-SLM告 警,并可能往下级信息结构TUG3/C-4下插全“1”; C2=00H表示该VC-4未装载,本端产生HP-UNEQ告警,并可能往下级信息 结构C-4插全“1”。

4. 通道状态字节:G1
? ? ? 对告信息:由信宿回传到信源; b1~b4:回传由B3检测的误码块数,发端上报性能事件 HP-FEBBE及告警 HP-REI; b5:收端检测到AU-AIS、J1和C2失配、VC-4未装载,在相应VC-4通道上

由b5回传,在发端上报HP-RDI告警。

高阶通道开销字节功能
5. 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,以便收端据此找到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HPLOM(复帧丢失)告警,并在相应通道的下级信息结构插全“1”。

低阶通道开销

1 1 V5

4 J2 N2 K4

VC-12

VC-12

VC-12

VC-12

9 500us VC-12复帧

低阶通道开销字节功能
1. 通道状态和信号标记字节:V5
? BIP-2:低阶通道误码检测;

?
? ? ?

REI:远端误码指示;
RFI:远端失效指示; Signal Label:信号标记; RDI:远端接收失效指示。

V5字节

2. 低阶通道踪迹字节:J2
? J2字节重复的发送低阶通道接入点标识符,以便使低阶通道接收端能确认其 与指定发送端是否处于持续的连接状态。

目录

第1章 SDH概述 第2章 SDH帧结构和复用步骤 第3章 开销和指针
第4章 SDH环网保护方式

*

SDH自愈环分类
1. 单向环和双向环
? ? 单向环:来回业务信号均沿同一方向(顺时针或逆时针)在环中传输; 双向环:进入环的支路信号按一个方向传输,而返回的信号按相反的方向传输。

A

B

A

B

单向环
E D C

双向环
C E D

SDH自愈环分类
2. 二纤环和四环纤
? 按环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分,可以划分为二纤环和四纤 环。

3. 通道保护和复用段保护
? ? 通道保护环:业务量的保护是以通道为基础,倒换与否按每一个通道的信 号质量而定,通常利用通道AIS信号来决定是否应倒换; 复用段保护环:业务量的保护是以复用段为基础,倒换与否按每一对节点 间的复用段信号(K1、K2字节)的质量而定,倒换时整个复用段间的业务 都转向保护信道;

?

复用段保护环实施保护倒换需要节点间多次交换APS信令,每个APS信令都
要准确指明信令产生节点和信令目的节点,为此对环上的每一个节点均应 指定一个节点标识(ID),其编号范围是0~15,因此复用段保护环上允许 的节点数最多为16个。

?

重要区别:通道保护使用专用保护,复用段保护使用共享保护。

通道保护环原理
CA AC
S1

选收

并发

通道保护环使用“双发选收” 结构(首端双发,末端选收)。 左图为一个双纤单向通道保护

A
P1

环在正常情况下的工作情况,
由节点A进入环到节点C的信 号AC同时由两路路径到达节

D

B

点C,其中一路是经节点B到 达节点C(路径S1),另一路 经D到达节点C(路径P1),

P2 S2
并发

由节点C按照分路通道信号的 优劣决定选哪一路作为分路信 号。在这里,经过路径S1的信 号为主用信号。

C
选收

CA

AC

通道保护环原理
CA AC
S1
当AB段光缆被切断时(如左 图),节点B检测到LOS和MSAIS,于是在其所有以顺时针方 向穿过自身的支路信道中插入

选收

并发

A
P1

通道AIS。对于业务信号A-B-C,
接受节点C检测到通道AIS后, 实行倒换,选择经路径A-D-C

D

B

的保护信道传至的信号作为下 话信号。

对于单个的线路失效,通道保
护环可以100%的恢复受影响

P2

的业务,而对于单个节点失效, 以失效节点为目的节点的业务 将不可避免的丢失,而通过失

S2
并发

C

向下游插入AIS信号

CA

AC

倒换

效节点的业务将由于通道保护
环机制而得以完全恢复。

复用段保护环原理
CA AC
1-32 33-64 二纤复用段共享保护环的每对 相邻节点有两根反向传输的光 纤,每根光纤的带宽一分为二,

A

B

一半被定义为工作信道,另一 半预留作保护信道。每根光纤 的工作信道被另一根光纤里的 反向传输的保护信道所保护。

对于STM-N二纤复用段共享保
护环,其STM-N信号可以视为 N个AU-4复用而成。这N个 AU-4按照其在复用时出现的顺 序被编号1~N,那么从1号到

N/2号的AU-4被安排为工作信
道,而从(N/2)+1号到N号 的AU-4被安排为保护信道。每 根光纤中工作信道和保护信道 共用一套复用段开销。

D

C

AC CA

复用段保护环原理
CA AC
桥接
1-32 33-64 当节点B、C之间出现单向失效

A

B

时,节点C检测到信号失效后,

倒收

从长路径和短路径两个方向上 的保护信道向节点B发出桥接 请求。当节点B接收到来自短 路径的桥接请求后,从短路径 向节点C发出确认信息,同时 从长路径向C点也发出一个桥 接请求。当节点B接收到从长

倒收

路径传来的桥接请求后,完成
相应的桥接和倒换。节点C接 收到长路径传来的桥接请求后, 也实行桥接和倒换,受失效影

D

C
桥接

AC CA

响的业务经上述过程得以恢复。

SNCP保护网络模型
SNCP概念:子网连接保护(Subnetwork Connection Protection)。

落 地 层
A

1+1保护

BSC

子网1 核 心 层
C 复用段保护 复用段保护 B

子网2
复用段保护

D 复用段保护

汇 聚 层

接 入 层

E

SNCP保护优点
SNCP保护优点
? ? 双归属:任一子网内多节点失效,不会造成业务中断; 保护丰富:多处光路阻断不会影响业务。

思考题
? 如上图所示,假设蓝色业务路径为主用业务路径,当B、D之间光缆阻断时,业务的
走向如何?节点E是否产生倒收告警?

谢谢!


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