SDH技术原理及应用

SDH 技术原理及应用

研究生姓名：谢德达班级：Z1003422 学号：1100342051

光纤通信的发展导致了同步数字体系（SDH）的形成。SDH网在网

络的带宽、灵活性、可靠性以及带宽与资源的可管理性等方面，比传

统的PDH网有了很大的提高。以SDH为基础的传送网在几年以前已成

为我国以及国际上通信网建设的主导方向。它不仅将成为未来宽带网

的传送平台，而且将是今后全光网络的基本技术。

SDH原理

一、SDH信号的帧结构和复用步骤

ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如下图所示。

图1 STM-N帧结构

STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64……。表示此信号由N个STM-1 信号通过字节间插复用而成。ITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs。，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。

1）信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。2）段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N个字节；复用段开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第9×N 列，共5×9×N个字节。

3）管理单元指针（AU-PTR）位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节，指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针）

SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。第一种情况复用的

方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N 信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种：比特塞入法（又叫做码速调整法）和固定位置映射法。ITU-T规定了一整套完整的复用结构（也就是复用路线），通过这些路线可将PDH的3个系列的数字信号以多种方法复用成STM-N信号。如下图。

图2 G.707复用映射结构

二、开销和指针

开销的功能是完成对SDH信号提供层层细化的监控管理功能，监控的分类可分为段层监控、通道层监控。段层的监控又分为再生段层和复用段层的监控，通道层监控分为高阶通道层和低阶通道层的监控。由此实现了对STM-N层层细化的监控。

STM-N帧的段开销位于帧结构的（1-9）行×（1-9N）列。

图3 STM-N 帧的段开销字节示意图

图3中画了再生段开销和复用段开销在STM-1帧中的位置，它们的区别在于监控的范围不同，RSOH是对应一个大的范围—STM-N，MSOH是对应这个大的范围中的一个小的范围—STM-1。

定帧字节A1和A2的作用有点类似于指针，起定位的作用。A1、A2有固定的值，也就是

有固定的比特图案，A1：11110110（f 6H），A2：00101000（28H）。收端检测信号流中的各个字节,当发现连续出现3N个f 6H，又紧跟着出现3N个26H字节时（在STM-1帧中A1和A2字节各有3个），就断定现在开始收到一个STM-N帧，收端通过定位每个STM-N帧的起点，来区分不同的STM-N帧，以达到分离不同帧的目的，当N=1时，区分的是STM-1帧。

再生段踪迹字节：J0。该字节被用来重复地发送段接入点标识符，以便使接收端能据此确认与指定的发送端处于持续连接状态。

数据通信通路（DCC）字节：D1-D12。SDH的一大特点就是OAM功能的自动化程度很高，可通过网管终端对网元进行命令的下发、数据的查询，完成PDH系统所无法完成的业务实时调配、告警故障定位、性能在线测试等功能。用于OAM功能的数据信息——下发的命令，查询上来的告警性能数据等，是通过STM-N帧中的D1-D12字节传送的。这样D1-D12字节提供了所有SDH网元都可接入的通用数据通信通路，作为嵌入式控制通路（ECC）的物理层，在网元之间传输操作、管理、维护（OAM）信息，构成SDH管理网（SMN）的传送通路。

指针的作用就是定位，通过定位使收端能正确地从STM-N中拆离出相应的VC，进而通过拆VC的包封分离出PDH低速信号，也就是说实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。指针有两种AU-PTR和TU-PTR，分别进行高阶VC（这里指VC4）和低阶VC（这里指VC12）在AU-4和TU-12中的定位。

SDH应用

一、SDH设备的逻辑组成

SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的，通过不同的网元完成SDH 网的传送功能：上/下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。这些网元包括：·TM——终端复用器

·ADM——分/插复用器

·REG——再生中继器

·DXC——数字交叉连接设备

我们以一个TM设备的典型功能块组成，来讲述各个基本功能块的作用，应该特别注意的是掌握每个功能块所监测的告警、性能事件，及其检测机理（下图）

图4 SDH设备的逻辑功能构成

SPI：SDH物理接口；TTF：传送终端功能；RST：再生段终端；HOI：高阶接口；MST：复用段终端；LOI：低阶接口；MSP：复用段保护；HOA：高阶组装器MSA：复用段适配；HPC：高阶通道连接；PPI：PDH物理接口；OHA：开销接入功能LPA：低阶通道适配；SEMF：同步设备管理功能；LPT：低阶通道终端

MCF：消息通信功能；LPC：低阶通道连接；SETS：同步设备时钟源；

HPA：高阶通道适配；SETPI：同步设备定时物理接口；HPT：高阶通道终端图4为一个TM的功能块组成图，其信号流程是线路上的STM-N信号从设备的A参考点进入设备依次经过A→B→C→D→E→F→G→L→M拆分成140Mbit/s的PDH信号；经过A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K拆分成2Mbit/s或34Mbit/s的PDH信号（这里以2Mbit/s信号为例），在这里将其定义为设备的收方向。相应的发方向就是沿这两条路径的反方向将

140Mbit/s和2Mbit/s、34Mbit/s的PDH信号复用到线路上的STM-N信号帧中。设备的这些功能是由各个基本功能块共同完成的。

二、SDH网络结构和网络保护机理

SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性（信道的利用率）、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形，如图5-1所示。