第2章 SDH同步数字体系
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261列
9列
AU-PTR
VC - 4
9 行
• 一个或多个AU组成管理单元组（AUG），单个AU-4可组 成一个管理单元组AUG。
17
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
2048kbit/s帧结构 TS0 TS1 C-12复帧结构 C-12基帧结构 VC-12帧结构 TU-12帧结构 V1V5 R 1 V2J2 R 1 V3N2 R 1 V4K4 R 1 TS2
× N
STM-N AUG-4
× 1
AU-4
×N复用 HD POH ×7复用
TU PTR
码速调整
15
复用映射结构
• 容器是一种信息结构，主要完成适配功能（速率调 整），让那些最常使用的准同步数字体系信号能够 进入有限数目的标准容器。ITU-T规定了5种标准 容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4。我国仅用到 了C-12、C-3和C-4。
C-2
×3
TU-12 VC-12 C-12
×4
TU-11 VC-11 C-11
容器 虚容器 支路单元 管理单元
支路单元组 管理单元组 同步传送模块
映射
定位校准
复用
13
我国采用的复用映射结构
×N
STM-N AUG
×1
AU-4 VC-4 C-4
140Mb/s
×３
TUG-3
×１ ×７
TU-3
VC-3 C-3
• 由标准容器出来的数字流加上通道开销后就构成了 虚容器（VC），这是SDH中最重要的一种信息结 构，主要支持通道层连接。 • 支路单元（TU）是一种为低阶通道层与高阶通道 层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC和支路 指针（TU PTR）组成。
16
复用映射结构
• 管理单元（AU）由高阶VC和管理指针（AU PTR）组成， AU为高阶通道层与复用段层提供适配功能。 • 管理指针AU PTR用来指明浮动的高阶VC在STM-N帧内的 起始位置。
最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步 网络(SONET)。最初的目的是在光路上实现标准化，便于 不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。 1988年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)接受了SONET 的概念，重新命名为“同步数字系列(SDH)” 。
8
SDH的优点
第2章 SDH同步数字体系
1
光纤通信
光纤通信是以激光为光源，以光导纤维为传输介质进行的 通信。具有传输容量大、抗电磁干扰能力强等突出优点， 是构成未来信息高速公路骨干网的主要通信方式。
光纤通信最主要的优点是： 1. 容量大； 2. 衰减小，中继距离长且误码率低； 3. 体积小，重量轻，有利于施工和运输； 4. 抗干扰性能好，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好； 5. 成本低，并且节约了有色金属。
D6 D9
D10
S1
D11
M1
D12
E2
9
再生段踪迹字节J0：该字节重复发送“段接入点识 别符”，以便让接收机确认它与预定的发送端是否 处于持续的连接状态。
26
STM-1段开销字节安排
1 1 A1 B1 D1 2 A1
△ △
3 A1
△ △
4 A2 E1 D2
5 A2
△ △
6 A2
7 J0 F1 D3
复用段开销
（MSOH）
9×N 270×load）：信息净负荷就是网络节点接 口码流中可用于电信业务的部分， 也就是存放各种信 息业务容量的地方。
段开销（SOH）：指STM帧结构中为了保证信息正常传 送所必需的附加字节， 主要是一些维护管理字节。 管理单元指针：是一种指示符， 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，以便接收端正 确地分解。
9
SDH的优点
2. PDH网络接口的电接口是标准的，但是光接口没有标准化； SDH的网络接口对光接口也制订了标准，使得不同厂家的 设备在光纤上能够互通。
标准电接口互通
PDH
厂商A
厂商B
专用的PDH光信号 2Mbit/s或34Mbit/s
厂商B
标准光接口互通
SDH
厂商B
统一的SDH-N光信号
厂商A
10
× 4 北美ANSI 1.544 Mb / s (24CH) 日本 × 4
6.132 × 135 × 405 × 1.8 7 44.736 × 3 4 4 Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Gb / s (96CH) (672CH) (2016CH) (6043CH) (24192CH)
SDH的优点
3. 在SDH的帧结构中留有足够多的管理比特， 因而SDH较 PDH有大得多的网络管理功能。 4. 提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保 护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时， 自动通过自愈网恢复正常通信。
11
SDH的信息结构等级及速率
SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块 STM，包括STM-1、STM-4、STM-16和STM-64四种，并 具有矩形帧结构。 等级 STM-1 STM-4 STM-16 速率（Mb/s） 155.520 622.080 2488.320 含2M数量 63 252 1008
19
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
7个TUG-2通过字节间插复用成1个TUG-3的信息结构
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 1 2
1
2 3
1
2
1
2
1
2
塞入字节
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
TUG-2（1）
TUG-2（2）
TUG-2（7）
1 2
1 2 3 4 5 3 4 5
2
光纤通信
时分复用（TDM）是光纤通信普遍采用的复用方式。光的 时分复用与电的时分复用原理相似，将一帧时间 T 划分为 n个时隙，每一时隙为T/n。其中第1、2、…、n路的时隙依 次排列，如下图所示。
1
2 T/n
3
n－1 n
T
图1 光时分复用（OTDM）原理
3
PDH与SDH
在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉 冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传 输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息 传送的准确无误，这就叫做“同步”。
光信号 光
/ 电 解 复 用
34/140Mbit/s
复
电 / 用 光
光信号
34/8Mbit/s
解 复 用 解
8/34Mbit/s
复
复
用
8/2Mbit/s
复
用
2/8Mbit/s
用
2Mbit/s
PDH是逐级复接的
7
光同步数字传送体系(SDH)
PDH系列适用于点到点的通信，随着数字通信的迅速发展， 大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合 现代电信业务开发的需要，SDH就是适应这种新的需要而 出现的传输体系。 SDH是在光纤通信网中传输数字信号时，所采用的一种新 的传输制式，它也具有两个系列：以1.544 Mb/s为基群的T 系列，和以2.048 Mb/s为基群的E系列，其体系构成与PDH 系统相同。
23
问题
一个STM-1中包含多少话路？
63×30＝1890 个
24
STM-1段开销字节安排
1 1 A1 B1 D1 2 A1
△ △
3 A1
△ △
4 A2 E1 D2
5 A2
△ △
6 A2
7 J0 F1 D3
8
9
2
3 4 5 6 7 8
AU PTR
B2
D4 D7
B2
B2
K1
D5 D8
K2
D6 D9
5
图2 PDH体系构成
0次群 1次群 2次群 3次群 4次群 5次群 6次群
CEPT / ETSI 中国 欧洲 64kb / s (1CH) 北美 日本
2.048 × 2.4 4 8.448 × 4 34.368 × 139.264 × 564.992 × 4 4 4 Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Gb / s (30H) (120CH) (480CH) (1920CH) (7680CH) (30720CH)
在数字传输系统中有两种数字传输系列，一种叫 “准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy)，简称PDH；另一种叫“同步数字系 列”(Synchronous Digital Hierarchy)，简称SDH。
4
准同步数字体系（PDH）
PDH是在数字通信网的每个节点上分别设置高精度的时钟， 这些时钟的信号具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精 度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信质 量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。这种同步 方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。 在PDH系统中，目前世界上有两种制式：一种是以1.544 Mb/s为基群的T系列，它将24个用户复用到一条物理TDM 电路上；另一种是以2.048 Mb/s为基群的E系列，它将30个 用户复用到一条物理TDM电路上。其体系构成见图2所示。
34Mb/s
TUG-2
×3
TU-12 VC-12 C-12
2Mb/s
容器 虚容器 支路单元
支路单元组 管理单元组 同步传送模块
映射 定位校准
管理单元
复用
14
2Mbit/s信号映射复用过程
×３复用 AU PTR ×３复用 LD POH VC-4 TUG-3 TUG-2 TU-12 VC-12 C-12 2Mb/s
P AU-PTR OR R 9 MSOH H
9
261 258
AU-4信息结构 VC-4信息结构 STM-1信息结构
21
SDH的帧结构
传输方向
1
9行 ×270 ×N列
再生段开销 SOH：段开销
AU PTR：管理单元指针 （RSOH） POH：通道开销 管理单元指针
3 4 5
信息净负荷
T=125μs
9
TS15 TS16 TS17 TS18
TS31
9
32 R
32 R
32 R
32 R
18
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
3个TU-12通过字节间插复用成1个TUG-2的信息结构
TU-12 a
1 2 3 4
1
TU-12 b
2 3 4
TU-12 c
1 2 3 4
9
a b
c
a b
c
12
TUG-2信息结构
8
9
2
3 4 5 6 7 8
AU PTR
B2
D4 D7
B2
B2
K1
D5 D8
K2
D6 D9
D10
S1
D11
M1
D12
E2
9
误码监视字节B1、B2：用于误码监视。
27
以B1为例：BIP-8计算方法
7 6 5 4 3 2 1 0
1 2 3 … …
2430
1 0 1
1 0 1
1 1 1
1 0 1
0 1 0
STM-64
9953.280
4032
12
SDH信号复用映射结构
×N
STM-N AUG
×1
AU-4 VC-4 C-4
140Mb/s
×３ ×3
AU-3 VC-3 TUG-3
×１ ×７
TU-3
VC-3 C-3
×７
TUG-2
45Mb/s 34Mb/s 6.3Mb/s 2Mb/s 1.5Mb/s
×1
TU-2 VC-2
1 0 1
1 0 1
0 0 0
0 0
1 1
0 1
1 1
1 0
1 1
0 0
1 1
28
BIP-8:
误码检测原理
在发送端A将要发送的首帧所有字节进行BIP-8校验计算，其 结果形成B1，将B1放入第二帧B1字节处。在接收端B将接收 到的首帧同样进行BIP-8校验计算，并将结果与第二帧的B1 字节进行比较，以此来检出误码。
SDH是针对目前广泛采用的准同步数字传送体系（PDH） 的许多缺点而提出的，在许多方面比准同步数字系统有很 大改进： 1. 采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分 简单，图3.4是SDH中分插支路信号的过程。 155Mbit/s 155Mbit/s
光接口
ADM
光接口
2Mbit/s 电信号 图4 SDH中分插支路信号程
D10
S1
D11
M1
D12
E2
9
帧定位字节A1和A2：用于识别帧的起始位置。
25
STM-1段开销字节安排
1 1 A1 B1 D1 2 A1
△ △
3 A1
△ △
4 A2 E1 D2
5 A2
△ △
6 A2
7 J0 F1 D3
8
9
2
3 4 5 6 7 8
AU PTR
B2
D4 D7
B2
B2
K1
D5 D8
K2
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
9
6
7
6
7
6
7
6
7
84
86
20
TUG-3信息结构
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
3个TUG-3通过字节间插复用成1个VC-4的信息结构 在VC-4前附加一个管理单元指针构成AU-4的信息结构 加入再生段开销、复用段开销合成STM-1的信息结构
RSOH 9
6.132 × 1.6 5 32.064 × 3 97.728 × 4 397.2 × 4 Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Gb / s (96CH) (480CH) (1440CH) (5760CH) (23040CH)
6
图3 PDH中分插支路信号的过程
140/34Mbit/s
9列
AU-PTR
VC - 4
9 行
• 一个或多个AU组成管理单元组（AUG），单个AU-4可组 成一个管理单元组AUG。
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2Mbit/s信号复用进STM-N信号
2048kbit/s帧结构 TS0 TS1 C-12复帧结构 C-12基帧结构 VC-12帧结构 TU-12帧结构 V1V5 R 1 V2J2 R 1 V3N2 R 1 V4K4 R 1 TS2
× N
STM-N AUG-4
× 1
AU-4
×N复用 HD POH ×7复用
TU PTR
码速调整
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复用映射结构
• 容器是一种信息结构，主要完成适配功能（速率调 整），让那些最常使用的准同步数字体系信号能够 进入有限数目的标准容器。ITU-T规定了5种标准 容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4。我国仅用到 了C-12、C-3和C-4。
C-2
×3
TU-12 VC-12 C-12
×4
TU-11 VC-11 C-11
容器 虚容器 支路单元 管理单元
支路单元组 管理单元组 同步传送模块
映射
定位校准
复用
13
我国采用的复用映射结构
×N
STM-N AUG
×1
AU-4 VC-4 C-4
140Mb/s
×３
TUG-3
×１ ×７
TU-3
VC-3 C-3
• 由标准容器出来的数字流加上通道开销后就构成了 虚容器（VC），这是SDH中最重要的一种信息结 构，主要支持通道层连接。 • 支路单元（TU）是一种为低阶通道层与高阶通道 层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC和支路 指针（TU PTR）组成。
16
复用映射结构
• 管理单元（AU）由高阶VC和管理指针（AU PTR）组成， AU为高阶通道层与复用段层提供适配功能。 • 管理指针AU PTR用来指明浮动的高阶VC在STM-N帧内的 起始位置。
最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步 网络(SONET)。最初的目的是在光路上实现标准化，便于 不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。 1988年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)接受了SONET 的概念，重新命名为“同步数字系列(SDH)” 。
8
SDH的优点
第2章 SDH同步数字体系
1
光纤通信
光纤通信是以激光为光源，以光导纤维为传输介质进行的 通信。具有传输容量大、抗电磁干扰能力强等突出优点， 是构成未来信息高速公路骨干网的主要通信方式。
光纤通信最主要的优点是： 1. 容量大； 2. 衰减小，中继距离长且误码率低； 3. 体积小，重量轻，有利于施工和运输； 4. 抗干扰性能好，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好； 5. 成本低，并且节约了有色金属。
D6 D9
D10
S1
D11
M1
D12
E2
9
再生段踪迹字节J0：该字节重复发送“段接入点识 别符”，以便让接收机确认它与预定的发送端是否 处于持续的连接状态。
26
STM-1段开销字节安排
1 1 A1 B1 D1 2 A1
△ △
3 A1
△ △
4 A2 E1 D2
5 A2
△ △
6 A2
7 J0 F1 D3
复用段开销
（MSOH）
9×N 270×load）：信息净负荷就是网络节点接 口码流中可用于电信业务的部分， 也就是存放各种信 息业务容量的地方。
段开销（SOH）：指STM帧结构中为了保证信息正常传 送所必需的附加字节， 主要是一些维护管理字节。 管理单元指针：是一种指示符， 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，以便接收端正 确地分解。
9
SDH的优点
2. PDH网络接口的电接口是标准的，但是光接口没有标准化； SDH的网络接口对光接口也制订了标准，使得不同厂家的 设备在光纤上能够互通。
标准电接口互通
PDH
厂商A
厂商B
专用的PDH光信号 2Mbit/s或34Mbit/s
厂商B
标准光接口互通
SDH
厂商B
统一的SDH-N光信号
厂商A
10
× 4 北美ANSI 1.544 Mb / s (24CH) 日本 × 4
6.132 × 135 × 405 × 1.8 7 44.736 × 3 4 4 Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Gb / s (96CH) (672CH) (2016CH) (6043CH) (24192CH)
SDH的优点
3. 在SDH的帧结构中留有足够多的管理比特， 因而SDH较 PDH有大得多的网络管理功能。 4. 提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保 护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时， 自动通过自愈网恢复正常通信。
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SDH的信息结构等级及速率
SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块 STM，包括STM-1、STM-4、STM-16和STM-64四种，并 具有矩形帧结构。 等级 STM-1 STM-4 STM-16 速率（Mb/s） 155.520 622.080 2488.320 含2M数量 63 252 1008
19
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
7个TUG-2通过字节间插复用成1个TUG-3的信息结构
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 1 2
1
2 3
1
2
1
2
1
2
塞入字节
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
TUG-2（1）
TUG-2（2）
TUG-2（7）
1 2
1 2 3 4 5 3 4 5
2
光纤通信
时分复用（TDM）是光纤通信普遍采用的复用方式。光的 时分复用与电的时分复用原理相似，将一帧时间 T 划分为 n个时隙，每一时隙为T/n。其中第1、2、…、n路的时隙依 次排列，如下图所示。
1
2 T/n
3
n－1 n
T
图1 光时分复用（OTDM）原理
3
PDH与SDH
在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉 冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传 输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息 传送的准确无误，这就叫做“同步”。
光信号 光
/ 电 解 复 用
34/140Mbit/s
复
电 / 用 光
光信号
34/8Mbit/s
解 复 用 解
8/34Mbit/s
复
复
用
8/2Mbit/s
复
用
2/8Mbit/s
用
2Mbit/s
PDH是逐级复接的
7
光同步数字传送体系(SDH)
PDH系列适用于点到点的通信，随着数字通信的迅速发展， 大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合 现代电信业务开发的需要，SDH就是适应这种新的需要而 出现的传输体系。 SDH是在光纤通信网中传输数字信号时，所采用的一种新 的传输制式，它也具有两个系列：以1.544 Mb/s为基群的T 系列，和以2.048 Mb/s为基群的E系列，其体系构成与PDH 系统相同。
23
问题
一个STM-1中包含多少话路？
63×30＝1890 个
24
STM-1段开销字节安排
1 1 A1 B1 D1 2 A1
△ △
3 A1
△ △
4 A2 E1 D2
5 A2
△ △
6 A2
7 J0 F1 D3
8
9
2
3 4 5 6 7 8
AU PTR
B2
D4 D7
B2
B2
K1
D5 D8
K2
D6 D9
5
图2 PDH体系构成
0次群 1次群 2次群 3次群 4次群 5次群 6次群
CEPT / ETSI 中国 欧洲 64kb / s (1CH) 北美 日本
2.048 × 2.4 4 8.448 × 4 34.368 × 139.264 × 564.992 × 4 4 4 Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Gb / s (30H) (120CH) (480CH) (1920CH) (7680CH) (30720CH)
在数字传输系统中有两种数字传输系列，一种叫 “准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy)，简称PDH；另一种叫“同步数字系 列”(Synchronous Digital Hierarchy)，简称SDH。
4
准同步数字体系（PDH）
PDH是在数字通信网的每个节点上分别设置高精度的时钟， 这些时钟的信号具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精 度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信质 量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。这种同步 方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。 在PDH系统中，目前世界上有两种制式：一种是以1.544 Mb/s为基群的T系列，它将24个用户复用到一条物理TDM 电路上；另一种是以2.048 Mb/s为基群的E系列，它将30个 用户复用到一条物理TDM电路上。其体系构成见图2所示。
34Mb/s
TUG-2
×3
TU-12 VC-12 C-12
2Mb/s
容器 虚容器 支路单元
支路单元组 管理单元组 同步传送模块
映射 定位校准
管理单元
复用
14
2Mbit/s信号映射复用过程
×３复用 AU PTR ×３复用 LD POH VC-4 TUG-3 TUG-2 TU-12 VC-12 C-12 2Mb/s
P AU-PTR OR R 9 MSOH H
9
261 258
AU-4信息结构 VC-4信息结构 STM-1信息结构
21
SDH的帧结构
传输方向
1
9行 ×270 ×N列
再生段开销 SOH：段开销
AU PTR：管理单元指针 （RSOH） POH：通道开销 管理单元指针
3 4 5
信息净负荷
T=125μs
9
TS15 TS16 TS17 TS18
TS31
9
32 R
32 R
32 R
32 R
18
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
3个TU-12通过字节间插复用成1个TUG-2的信息结构
TU-12 a
1 2 3 4
1
TU-12 b
2 3 4
TU-12 c
1 2 3 4
9
a b
c
a b
c
12
TUG-2信息结构
8
9
2
3 4 5 6 7 8
AU PTR
B2
D4 D7
B2
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D5 D8
K2
D6 D9
D10
S1
D11
M1
D12
E2
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误码监视字节B1、B2：用于误码监视。
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以B1为例：BIP-8计算方法
7 6 5 4 3 2 1 0
1 2 3 … …
2430
1 0 1
1 0 1
1 1 1
1 0 1
0 1 0
STM-64
9953.280
4032
12
SDH信号复用映射结构
×N
STM-N AUG
×1
AU-4 VC-4 C-4
140Mb/s
×３ ×3
AU-3 VC-3 TUG-3
×１ ×７
TU-3
VC-3 C-3
×７
TUG-2
45Mb/s 34Mb/s 6.3Mb/s 2Mb/s 1.5Mb/s
×1
TU-2 VC-2
1 0 1
1 0 1
0 0 0
0 0
1 1
0 1
1 1
1 0
1 1
0 0
1 1
28
BIP-8:
误码检测原理
在发送端A将要发送的首帧所有字节进行BIP-8校验计算，其 结果形成B1，将B1放入第二帧B1字节处。在接收端B将接收 到的首帧同样进行BIP-8校验计算，并将结果与第二帧的B1 字节进行比较，以此来检出误码。
SDH是针对目前广泛采用的准同步数字传送体系（PDH） 的许多缺点而提出的，在许多方面比准同步数字系统有很 大改进： 1. 采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分 简单，图3.4是SDH中分插支路信号的过程。 155Mbit/s 155Mbit/s
光接口
ADM
光接口
2Mbit/s 电信号 图4 SDH中分插支路信号程
D10
S1
D11
M1
D12
E2
9
帧定位字节A1和A2：用于识别帧的起始位置。
25
STM-1段开销字节安排
1 1 A1 B1 D1 2 A1
△ △
3 A1
△ △
4 A2 E1 D2
5 A2
△ △
6 A2
7 J0 F1 D3
8
9
2
3 4 5 6 7 8
AU PTR
B2
D4 D7
B2
B2
K1
D5 D8
K2
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
9
6
7
6
7
6
7
6
7
84
86
20
TUG-3信息结构
2Mbit/s信号复用进STM-N信号
3个TUG-3通过字节间插复用成1个VC-4的信息结构 在VC-4前附加一个管理单元指针构成AU-4的信息结构 加入再生段开销、复用段开销合成STM-1的信息结构
RSOH 9
6.132 × 1.6 5 32.064 × 3 97.728 × 4 397.2 × 4 Mb / s Mb / s Mb / s Mb / s Gb / s (96CH) (480CH) (1440CH) (5760CH) (23040CH)
6
图3 PDH中分插支路信号的过程
140/34Mbit/s