光传输网络技术——SDH与DWDM(第2版)(中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：何一心(主编)

出版社：人民邮电出版社

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光传输网络技术——SDH与DWDM(第2版)(中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材)试读：

第2版前言

本次修订工作主要优化了全书的整体框架结构，并根据相关知识点的要求进行了调整。具体而言，将本书第1版的第1章SDH基础知识中的1.6节ATM、IP映射入STM-N删除，将第7章SDH新业务应用调整到第1章SDH基础知识，作1.6节；将第2章SDH设备的逻辑组成中的告警流程及说明知识进行细化；将第4章电信管理网与SDH管理网和第5章SDH网同步合并为第4章SDH支撑网；将第6章SDH网络传输性能调整为第8章光网络传输性能与测试，对整章内容组织进行了较大幅度的修改，并增加了测试项目与内容；将第11章全光网络调整为第7章传输网络新技术中的一节；将第8章设备介绍与安装调整为第9章典型传输设备介绍，并由原来的一种SDH设备介绍，扩充到了对几种传输设备的介绍；对第10章传输网络日常维护和故障处理的第3节传输网常见故障分析和处理进行了组织结构和内容的修改。

全书由何一心任主编，并负责第5章、第6章的编写和全书的审稿工作。文杰斌任副主编，承担与企业、相关厂家联系、收集资料和征询意见工作，同时负责第1章、第7章、第9章的编写，王韵负责第2章、第3章、第10章的编写，林燕负责第4章、第8章的编写。文杰斌和王韵担任全书的统稿和文字整理工作。

本书的修订工作得到了湖南邮电职业技术学院、中国电信湖南公司、中国通信服务湖南公司及中兴、华为等设备厂家的大力支持和鼎力帮助，在此一并表示衷心感谢。

光网络传输技术的发展迅速，加之编者水平有限，本书经过修订也仍难免有错误和不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者2012年10月第1章SDH基础知识【本章内容简介】 本章系统介绍了同步数字系列（SDH）技术的基本理论知识，包括：PDH的主要缺陷，SDH的特点及帧结构，SDH段开销，SDH的映射和复用，SDH指针调整，MSTP的概念及其功能模型、以太网业务在MSTP上的传送实现等基础知识。【学习重点与要求】 本章重点是SDH帧结构，SDH段开销，SDH的映射和复用， SDH指针技术，MSTP的概念及其功能模型；难点是SDH映射和复用过程，SDH指针调整，以太网业务在MSTP上的传送实现。1.1 SDH的产生

高度发达的信息社会要求通信网能支持多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换和处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。

传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接影响着通信网的业务质量。为了扩大传输容量、提高传输效率，在数字通信中，常常将若干个低速数字信号以数字复用的方式合成为一路高速数字信号。数字复用必须按照一定的标准进行。国际电信联盟电信标准部门（ITU-T）的前身，原国际电报电话咨询委员会（CCITT）规定了两种基本复用标准，即准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。我国在1995年以前采用PDH复用方式。1995年以后，随着光纤通信的迅猛发展，引入了SDH复用方式，原有的PDH数字传输网可逐步纳入SDH传输网。1.1.1 PDH 的帧结构和主要缺陷

模拟话音信号进行抽样、量化、编码，变为一路 64 kbit/s 的数字信号，为了提高线路利用率和传输容量，采用时分复用技术，将多路 64 kbit/s 数字信号以比特为单位进行间插复接。在欧洲，将 30 个独立的 64 kbit/s 话音信道与两个信息控制信道一起形成一个 32 个时隙的信号结构，其传输速率为 2.048 Mbit/s；在北美和日本，则将 24 个 64 kbit/s 信道的信号间插复用在一起，形成一个 1.544 Mbit/s 的信息流。

为进一步提高传输容量，可将若干个 2.048 Mbit/s（或 1.544 Mbit/s）的信息流复接成更高速率的信息流。例如，欧洲将 4 路 2.048 Mbit/s 信息流复接为一路 8.448 Mbit/s 的信息流；4 路8.448 Mbit/s 信息流复接为一路 34.368 Mbit/s 的信息流；4 路 34.368 Mbit/s 信息流复接为一路139.264 Mbit/s 的信息流。

我国的PDH技术采用欧洲制式，欧洲制式中各次群的速率、偏差、帧周期和电路数如表1-1所示。表1-1 我国PDH各次群速率与帧周期

在过去的 20 多年时间里，PDH 技术在骨干网和本地网中发挥了巨大的作用。但是，在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH 技术在运营商公用通信网络中已基本淘汰，传统的 PDH技术的缺陷体现在以下几点。（1）国际上现有的PDH技术存在3大地区标准，如图1-1所示，这种局面造成了国际互通的困难。图1-1 ITU-T建议的3大PDH 系列（2）没有世界性标准的光接口规范。这导致不同厂家的设备，甚至同一厂家不同型号的设备光接口各不相同，不能互连，即横向不兼容。（3）上/下支路困难。PDH各速率等级帧长不同，低次群帧的起始点在高次群帧中没有固定位置，也无规律可循。这种情况导致上/下支路必须采用背靠背设备，逐级分接出要下的支路，将不下的支路再逐级复接上去，如图1-2所示。图1-2 从140 Mbit/s信号分/插出2 Mbit/s信号示意图（4）只能采用异步复接方式，即复接时需调整各支路速率同步后才能复接。（5）网络管理能力不强。由于安排的开销比特很少，不能提供足够的运行、管理和维护（OAM）能力。网络的 OAM 主要靠人工的数字交叉连接和停业务检测，不能适应不断演变的电信网的要求。1.1.2 SDH 的产生及特点

1985年，美国国家标准协会（ANSI）为使设备在光接口互连起草了光同步标准，并命名为同步光网络（SONET）。1986年，原CCITT以SONET为基础制订了SDH同步数字体系标准，使同步网不仅适用于光纤传输，也适合于微波和卫星等其他传输形式。

SDH帧结构克服了PDH的不足，与传统的PDH相比较，SDH具有如下明显的特点。（1）灵活的分插功能。SDH规定了严格的映射复接方法，并采用指针技术，支路信号可以直接从线路信号中灵活地上下支路信号，无需通过逐级复用实现分插功能，减少了设备的数量，简化了网络结构。（2）强大的网络管理能力。SDH 的帧结构中有足够的开销比特，不仅满足目前的告警、性能监控、网络配置、倒换和公务等的需求，而且还有进一步扩展的余地，用以满足将来的监控和网管需求。（3）强大的自愈能力。具有智能检测的SDH网管系统和网络动态配置功能，使SDH网络容易实现自愈，在设备或系统发生故障时能迅速恢复业务，提高了网络的可靠性，降低了维护费用。（4）SDH有标准的光接口规范。不同厂家的设备可以在光路上互连，真正实现横向兼容。（5）SDH具有兼容性。SDH的STM-1既可复用2 Mbit/s系列的PDH信号，又可复用1.5 Mbit/s系列的PDH信号，使两大系列在STM-1中得到统一，便于实现国际互通，也便于顺利地从PDH向SDH过渡。

总结起来，SDH的核心特点是：同步复用、标准光接口以及强大的网络管理能力。

当然，SDH技术并不是十全十美的，它也有一些不足之处：（1）由于开销比特很多，因此频带利用率不如PDH；（2）大规模采用软件技术，一旦计算机系统出现故障或被恶意攻击，网管系统对SDH网络不能实施有效监控管理，严重时甚至造成全网瘫痪；（3）为了能兼容各种速率信号、实现横向连接，采用指针调控技术，产生较大的抖动，对信号造成一定的传输损伤。1.2 SDH的速率等级及帧结构1.2.1 SDH 的定义及设备基本类型

同步数字系列（SDH）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络技术。

SDH在网络节点接口方面有统一规范，这个规范中首先统一的就是接口速率等级和帧结构安排。另外，SDH还统一了设备类型和设备功能，使网络构成更加规范。SDH设备（网元）类型有4种。（1）终端复用器（TM）：用于将各种低速信号复用映射进线路信号STM-N或作相反处理，如图1-3所示。（2）分插复用器（ADM）：直接在STM-N中分出或插入低速信号，如图1-4所示。图1-3 TM网元示意图图1-4 ADM网元示意图（3）再生中继器（REG）：实现对 STM-N 信号的放大、再生，以便延长通信距离，如图 1-5所示。（4）数字交叉连接器（DXC）：实现不同端口、不同速率信号的交叉连接，如图1-6所示。图1-5 REG网元示意图图1-6 DXC网元示意图1.2.2 SDH 速率等级

SDH 按一定的规律组成块状帧结构，称为同步传送模块（STM），它以与网络同步的速率串行传输。SDH 中最基本的，也是最重要的模块信号是 STM-1，其速率为 155.520 Mbit/s，更高等级的模块STM-N是N个基本模块信号STM-1，经字节间插后按同步复用形成的，其速率是STM-1的N倍，N取正整数1、4、16、64、256。详细速率等级如表1-2所示。STM-N光接口线路信号只是STM-N信号经扰码后电光转换的结果，因而速率不变。表1-2 同步数字系列（SDH）速率等级1.2.3 SDH 帧结构

STM-N帧结构由9 行、270×N列组成，采用按字节间插复用，即有 9×270×N=2 430×Nbyte，每字节 8 bit，每字节速率为 64 kbit/s。每帧的周期为 125μs，帧频为 8 kHz（每秒 8 000 帧）。STM-1是 SDH 最基本的结构。每帧周期为 125 μs，含 19 440（9×270×8） bit，传输速率为19 440 bit/125μs=155 520 kbit/s。因为 STM-N是由 N个 STM-1经字节间插同步复接而成的，故其速率为STM-1的N倍。

SDH帧由净负荷、管理单元指针（AU-PTR）和段开销（SOH）3部分组成，如图1-7所示。图1-7 STM-N帧结构【例1-1】 试计算STM-16中帧频、帧长、MSOH的速率。（1）因为STM-N的帧周期为125μs，所以STM-16作为STM-N中的一种速率，理所当然它的帧周期也应该是125μs。（2）因为 STM-N 的帧结构为 9 行、270×N列，所以 STM-16 的帧长为 9×270×16=44 880 byte或 9×270×16×8=359 040 bit。（3）因为MSOH在STM-N中位于5～9行前9×N列，所以在STM-16帧中有5×9×16=720 byte的 MSOH 字节，又每个字节的速率为 64 kbit/s，所以在 STM-16 帧中 MSOH 的速率为720×64 kbit/s=46 080 kbit/s。

段开销（SOH）区域用于存放帧定位、运行、维护和管理方面的字节，以保证主信息净负荷正确灵活地传送。段开销进一步分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。再生段开销位于 STM-N 帧中的 1～3 行 1～9×N 列，用于帧定位、再生段的监控和维护管理。再生段开销（RSOH）在再生段始端产生并加入帧中，在再生段末端终结，即从帧中提取出来进行处理。因此在SDH网中每个网元处，再生段开销都要终结。RSOH既可以在再生器接入和分出，又可以在终端设备上接入和分出。复用段开销分布在STM-N帧中的5～9行1～9×N列，用于复用段的监控、维护和管理，在复用段的始端产生，在复用段的末端终结，故复用段开销在中继器上透明传输，在除中继器以外的其他网元处终结。

中继器之间或中继器与数字复用设备之间的物理实体称为再生段，两复用设备之间的全部物理实体则构成复用段。不同的再生段中的再生段开销互不相关，不同的复用段中的复用段开销也互不相关。从网络分层的角度来分，SDH网络分为通道层和传输介质层，通道层分为低阶通道层和高阶通道层，传输介质层可分为段层和物理层，其中段层可分为复用段层和再生段层，物理层即传输线路，如图1-8所示。图1-8 SDH 开销功能的组织结构

开销完成对SDH信号提供层层细化的监控管理功能，监控可分为段层监控和通道层监控。段层的监控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。例如，对2.5 Gbit/s 系统的监控，再生段开销对整个 STM-16信号监控，复用段开销细化到对STM-16中16个STM-1的任一个进行监控，高阶通道开销再将其细化成对每个STM-1中的VC-4的监控，低阶通道开销又将对VC-4的监控细化为对其中63个VC-12 的任一个 VC-12进行监控，由此实现了对 2.5 Gbit/s 级别到2 Mbit/s 级别的多级监控手段。这些监控功能的实现是由不同的开销字节来实现的。

管理单元指针存放在帧的第4行的1～9×N列，用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以便正确区分出所需的信息。为了兼容各种业务或与其他网络连接，需通过指针进行速率调整。

信息净负荷区存放各种电信业务信息和少量用于通道性能监控的通道开销字节，它位于STM-N帧结构中除段开销和管理单元指针区域以外的所有区域。1.3 SDH段开销1.3.1 段开销的安排

STM-N的段开销由N个STM-1段开销按字节间插同步复用而成，但只有第一个STM-1的段开销完全保留，其余N-1个STM-1的段开销仅保留A1、A2和B2字节，其他的字节全部省略。

以STM-1信号为例介绍段开销各字节的用途。对于STM-1信号，段开销包括位于帧中1～3行×1～9列的RSOH和5～9行×1～9列的MSOH。STM-1段开销的安排如图1-9所示。图1-9 STM-1段开销的安排1.3.2 段开销功能

1.再生段开销功能（1）帧定位字节A1、A2

A1、A2用来标识STM-N帧的起始位置。A1为11110110（F6），A2为00101000（28）。（2）再生段踪迹字节J0

J0重复发送一个代表某接入点的标志，从而使再生段的接收端能够确认是否与预定的发送端处于持续的连接状态。用连续 16帧内的 J0 字节组成 16 byte 的帧来传送接入点识别符。在同一个运营商的网络内该字节可为任意字符，而在不同运营商之间的网络边界处要使设备收、发两端的J0字节相同。通过J0字节可使运营商提前发现和解决故障，缩短网络恢复时间。（3）STM-1识别符C1

原CCITT建议中J0的位置上安排的是C1字节，用来表示STM-1在高阶STM-N中的位置。采用C1字节的老设备与采用J0字节的新设备互通时，新设备置J0为“00000001”表示“再生段踪迹未规定”。（4）再生段误码监视字节B1

B1字节用于再生段误码在线监测，它是采用偶校验的比特间插奇偶校验8位码（简称BIP-8）。BIP-8 是将被监测部分 8 bit 分为一组排列，然后计算每一列比特“1”的奇偶数，如果为奇数则BIP-8中相应比特置“1”，如果为偶数则BIP-8中相应比特置“0”，即加上BIP-8的比特后，使每列的比特“1”码数为偶数。例如有一串较短的序列“11010100011100111010101010111010”，其BIP-8的计算为：

在STM-N帧中对前一STM-N帧扰码后的所有比特进行BIP-8运算，将得到的结果置于当前帧扰码前的B1位置。接收端将前一帧解扰码前的所有比特计算得到的BIP-8值与当前帧解扰后的B1作比较，如果任一比特不一致，则说明本BIP-8负责监测的“块”在传输过程中有差错。这样只要检测出接收端计算出的B1P-8与传送过来的B1不一致的数量，就可得到信号传输过程中的差错“块”数（即误码项数），从而实现再生段的在线误码监测。（5）再生段公务通信字节E1

E1 用于再生段公务联络，提供一个 64 kbit/s 通路，它在中继器上可以接入或分出。（6）使用者通路字节F1

为网络运营者提供一个 64 kbit/s 通路，为特殊维护目的提供临时的数据/话音通道。（7）再生段数据通信通道字节（D1、D2、D3）

D1、D2、D3 用于再生段传送再生器的运行、管理和维护信息，可提供速率达 192 kbit/s （3×64 kbit/s）的通道。

2.复用段开销（1）复用段误码监视字节B2

用于复用段的误码在线监测，3个 B2共24 bit，作比特间插奇偶校验，以前为 BIP-24 校验，后改进为 24×BIP-1，其计算方法与 BIP-8 相似，只不过此处每 24 bit分为一组。

产生B2字节的方法是：对前一个扰码后的STM帧中除再生段开销以外的所有比特作BIP运算，将结果放在当前STM帧扰码前的B2字节处。接收端将收到的前一帧计算BIP值，再与当前帧的B2异或，得到误码块数。（2）数据通信通道字节D4～D12

构成管理网复用段之间运行、管理和维护信息的传送通道，可提供速率达 576 kbit/s （9×64 kbit/s）的通道。（3）复用段公务通信字节E2

用于复用段公务联络，只能在含有复用段终端功能块（MST）的设备上接入或分出，可提供速率为 64 kbit/s 的通路。（4）自动保护倒换通路字节K1、K2（bl～b5）

K1和K2用于传送复用段保护倒换（APS）协议。保证设备发生故障时能自动切换，使网络自愈，用于复用段保护倒换自愈情况。

两字节的比特分配和面向比特的协议在ITU-T建议G.783的附件A中给出。Kl（b1～b4）指示倒换请求的原因，K1（b5～b8）指示提出倒换请求的工作系统序号，K2（bl～b5）指示复用段接收侧备用系统倒换开关桥接到的工作系统序号。（5）复用段远端缺陷指示字节K2（b6～b8）

用于向复用段发送端回送接收端状态指示信号，通知发送端，接收端检测到上游故障或者收到了复用段告警指示信号（MS-AIS）。有缺陷时在 K2（b6～b8）插入“110”码，表示复用段远端缺陷指示（MS-RDI）。（6）同步状态字节Sl（b5～b8）

S1字节的b5～b8用作传送同步状态信息，即上游站的同步状态通过Sl（b5～b8）传送到下游站。S1的安排如表1-3所示。表1-3 S1字节b5～b8的安排

注：其余组态预留（7）复用段远端差错指示字节M1

M1 用于将复用段接收端检测到的差错数回传给发送端。接收端（远端）的差错信息由接收端计算出的24×BIP-1与收到的B2比较得到，有多少差错比特就表示有多少差错块，然后将差错数用二进制表示放置于M1的位置，如表1-4、表1-5和表1-6所示。表1-4 STM-1的M1代码表1-5 STM-4的M1代码表1-6 STM-16的M1代码

注：M1的第一个比特忽略。（8）保留给将来国际标准使用的字节

图 1-9 中未表明用途的空白字节是保留给将来国际标准使用的字节。现在允许利用其中的一些字节进行相关通信。

SDH 的 SOH 功能是十分完备的，但不是在所有情况下所有的字节都是必不可少的。根据实际情况对接口进行简化，省略一些非必需的字节可以降低设备的成本。只有A1、A2、B2、K2字节是必不可少的。

简化接口的SOH字节选用如表1-7所示。这种简化接口只是为生产厂商和网络运营商提供的一种选择，在实际应用中可根据实际情况使用。表1-7 简化接口的SOH字节1.4 映射和复用1.4.1 映射和复用的基本概念

前面已经提到，SDH具有兼容性，即PDH两大系列的各速率等级的信号均可以纳入SDH的传送模块中，这样使现存的PDH设备还能继续使用，不致于造成浪费。同时SDH还能兼容各种新业务纳入传送模块。这种将PDH信号和各种新业务装入SDH信号空间，并构成SDH帧的过程称为映射和复用过程。

映射是指一种速率变换、适配。在SDH中，映射是指将PDH信号字节经过一定的对应关系放置到SDH容器中的确切位置上去。其实质是使各种支路信号的速率与相应虚容器的速率同步，以便使虚容器成为可独立地进行传送、复用和交叉连接的实体。例如码速调整，加入通道开销构成虚容器。映射分为同步映射和异步映射两大类，异步映射采用码速调整进行速率适配，SDH中采用正/零/负码速调整和正码速调整两种。同步映射不需要速率适配，同步分为比特同步和字节同步，SDH中采用字节同步，并可细分为浮动模式和锁定模式。

复用是指几路信号逐字节间插或逐比特间插合为一路信号的过程。在SDH中采用逐字节复用。

复用有不同的实现方法，例如在欧洲制式的 PDH 体系中，规定 30 个话路复接成 2 048 kbit/s基群信号，4路 2 048 kbit/s 支路信号复接成一路 8 448 kbit/s 信号，4路 8 448 kbit/s 信号复接成一路 34 368 kbit/s 信号等，这就是所谓的 PDH 复用结构或复用路线。原 ITD-T 对 SDH 的复用映射结构或复用路线作出了严格的规定，如图 1-10 所示。PDH 各速率信号按复用路线均可以映射到SDH的传送模块中去。图1-10 ITU-T G.709建议的SDH 复用映射结构

由图1-10可见，在G.709建议的复用结构中，从一个PDH各速率信号到STM-N的复用路线不是唯一的，对于一个国家或地区而言则必须使复用路线唯一化。我国的光同步传输网技术体制规定以 2 Mbit/s 为基础的 PDH 系列作为 SDH 的有效负荷，并选用 AU-4 复用路线，其基本复用映射结构如图1-11所示。由图1-11可知，我国的SDH复用映射结构有139 264 kbit/s、34 368 kbit/s、2 048 kbit/s 3 个 PDH 支路信号输入接口。因为一个 STM-1 只能映射进 3 个 34 Mbit/s 支路信号，信道利用率太低。所以一般不用34 Mbit/s支路接口，今后对于某些应用，例如国际租用业务可能需要提供 1.544 Mbit/s的透明支路，可用C-11到VC-12到 TU-12 的方式映射进去；对于图像业务和局域网业务，目前图像的压缩编码尚未最后定论，SDH可以为其提供VC-2、VC-2级联等方式传输。图1-11 我国规定的SDH复用映射结构1.4.2 SDH 映射复用单元

SDH的基本复用单元包括标准容器（C）、虚容器（VC）、支路单元（TU）、支路单元组（TUG）、管理单元（AU）和管理单元组（AUG），如图1-11所示。（1）标准容器

容器是用来装载各种速率的业务信号的信息结构。主要完成适配功能，即完成输入信号和输出信号间的码型、码速变换。规定了5种标准容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，其标准输入速率分别为 1.544 Mbit/s、2.048 Mbit/s、6.312 Mbit/s、34.368 Mbit/s 以及 139.264 Mbit/s。

我国常用的有C-12、C-3、C-4容器。已装载的容器C可作为虚容器VC的信息净负荷。（2）虚容器（VC）

虚容器是用于支持 SDH 通道层连接的信息结构。它由容器输出的信息净负荷加上通道开销（POH）组成，即：

虚容器可分为低阶虚容器和高阶虚容器。VC-12、VC-2和通过TU-3复用进VC-4的VC-3为低阶虚容器，AU-3中的VC-3和VC-4为高阶虚容器。VC是SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元，VC在SDH传输网中传输的路径称为通道。由于我国取消了AU-3通道，所以VC-12、VC-3都是低阶通道。（3）支路单元和支路单元组

支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构，即负责将低阶虚容器经支路单元组装进高阶虚容器。它由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-n-PTR）组成。即：

支路单元指针TU-n-PTR用来指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。

支路单元组TUG由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。（4）管理单元和管理单元组

管理单元是提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构（即负责将高阶虚容器经管理单元组装进STM-N帧）。它由高阶VC和相应的管理单元指针（AU-PTR）组成。即：

管理单元指针AU-n-PTR指示高阶VC-n净负荷起点在AU帧内的位置。

管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组成。

根据上述复用单元分析，任何信号进入SDH组成STM-N帧需经过3个步骤：映射、定位和复用。（1）映射：是将各种速率的 G.703 支路信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，然后再装入虚容器的过程。如图1-10中将2.048 Mbit/s信号装进VC-12，将34.368 Mbit/s信号装进VC-3，将 139.264 Mbit/s 信号装进 VC-4 等的过程。（2）定位：是一种以附加于VC上的支路单元指针指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中位置，或管理单元指针指示和确定高阶VC帧的起点在AU净负荷中的位置的过程。如图1-10中用附加于VC-12上的TU-12-PTR指示和确定VC-12的起点在TU-12净负荷中位置的过程，用附加于VC-3上的TU-3-PTR指示和确定VC-3的起点在TU-3净负荷中位置的过程，用附加于VC-4上的AU-4-PTR指示和确定VC-4的起点在AU-4净负荷中位置的过程等。（3）复用：是一种把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。如图1-10中将TU-12经TUG-2再经TUG-3装进VC-4的过程，将TU-3经TUG-3装进VC-4的过程，将AU-4装进STM-N帧的过程等。1.4.3 常用PDH 支路信号映射复用进STM-1 的方法

SDH的映射复用过程相当于将货物放上列车的过程，只不过此处的“货物”为要传递的信息，“列车”为SDH的传输模块。如图1-12所示。

支路信号适配进容器（C）相当于将货物放入小纸箱，固定塞入比特（Rbit）相当于小纸箱内的填充物，容器（C）加上通道开销（POH）形成虚容器（VC）相当于给小纸箱贴上标签的过程（上述为映射过程）。低阶VC（相当于贴好了标签的小纸箱）加上支路单元指针TU-PTR（相当于给众多小纸箱编号，以便确定纸箱位置）形成支路单元（TU）（上述为定位过程）。多个支路单元复用成支路单元组（TUG）（上述为复用过程）相当于多个贴好了标签编好了号的纸箱放在一起装入大集装箱，然后加上POH（相当于给大集装箱贴标签）形成高阶VC（上述为映射过程）。高阶VC加上管理单元指针AU-PTR构成管理单元AU-4相当于给大集装箱编号（上述为定位过程）。一个AU-4装入AUG-4最终加上段开销（相当于列车上配套的服务、管理）形成STM-1（相当于列车）。

下面介绍 139 264 kbit/s 和 2 048 kbit/s 到 STM-1 的映射和复用。再次说明一点的是，由于一个 STM-1 帧只能容纳 3 个 34 Mbit/s 的支路信号，信道利用率太低，一般不用该支路接口，因此在此其复用过程不作介绍。

1.139 264 kbit/s 到 STM-1 的映射和复用

将 139 264 kbit/s 映射复用形成 STM-1 帧的步骤可以归纳成以下 4步。（1）将 139 264 kbit/s 的 PDH 信号经过码速调整适配进 C-4

SDH 信号中给 139 264 kbit/s 的 PDH 信号设有容器 C-4，C-4 的周期为 125μs，共 9 行、260列，共 18 720（9×260×8）bit，对应的−6速率为 149 760 kbit/s（18 720bit/125×10），139 264 kbit/s信号以正码速调整方式装入 C-4。从 PDH 的 139 264 kbit/s 码流中取 125 μs，-6约 17 408 bit（如以标称速率取为 139 264×125×10=17 408 bit，但 PDH中允许有±15 ppm容差，因此在125μs 内比特数在17 408 bit左右有0.261 bit范围的波动），然后以每一行都相同的结构放置在C-4的9行中。（2）将C-4适配进VC-4

C-4加上9个开销字节（J1，B3，C2，G1，F2，H4，F3，K3，N1）便构成了VC-4，其结构有 9 行、261 列，对应速率为 150 336（261×9×8×8）kbit/s。（3）将VC-4定位到AU-4并包装成AUG-4

VC-4 加上AU-4 指针构成AU-4 装入 AUG-4，对于155.520 Mbit/s 的信号来说，AUG-4的速率就是AU-4的速率（因为N=1）。

对图1-12进行简要说明如下。图示中先把货物（杯子）加上一些填充物装入小纸箱，然后对小纸箱贴好标签，以表明该小纸箱里装的是什么。再对小纸箱进行编号，以表明这个小纸箱放在集装箱的哪个位置。众多小纸箱装进大的集装箱。接着又对集装箱贴标签、编号（作用同上），最后几节车厢加上动力牵引装置形成一列列车。从甲地传送到乙地后，卸载货物的过程与装载货物的过程是相反的流程。图1-12 货物运输过程（4）从AUG-4到STM-1

将AUG-4加上段开销（SOH）就构成了STM-1的信号结构。

在此映射和复用过程中，信息结构的变化过程如图1-13所示。图1-13 映射和复用过程中信息结构的变化

2.2 048 kbit/s 到 STM-1 的映射和复用

将 2 048 kbit/s 映射复用形成 STM-1 帧的步骤可以归纳成如下 6 个步骤。（1）将 2 048 kbit/s 的 PDH 信号适配进 C-12

C-12帧是由4个基帧组成的复帧，共4行、34列。每个基帧的周期为125μs，C-12帧周期为500（4×125）μs，处于4个连续的STM-1帧中，帧频是STM-1的1/4，为2 kHz，帧长为1 088（4×34×8） bit，2 048 kbit/s 的信号以正/零/负码速调整方式装入 C-12。C-12 帧左边有 4byte（每行的第一个字节），其中1个为固定塞入字节，其余3个字节中C1和C2比特用于调整控制共6 bit，S1比特为负码速调整比特，S2比特为正调整机会比特。C-12帧右边有4 byte全部为固定塞入字节。

需要说明的是，一个复帧里的4个基帧是并行放置的，这4个基帧在复用成STM-1信号时，不是复用在同一帧STM-1信号中，而是复用在连续的4帧STM-1中。（2）从C-12映射到VC-12

为了在 SDH 网的传输中能实时监测每一个 2 Mbit/s 通道信号的性能，需将 C-12 加入 4 个低阶通道开销字节（LPOH）打包成VC-12的信息结构。

需要说明的是，一组通道开销检测的是整个复帧在网络中传输的状态，一个C-12复帧装载了4个2 Mbit/s的信号，因此，一组低阶通道开销（LP-POH）监控的是4帧2 Mbit/s信号的传输状态。（3）将VC-12定位到TU-12

TU-12 是由4行组成的复帧结构，每行36 byte，每行占125 μs。，需一个 STM帧传送，因此，一个TU-12需放置于4个连续的STM帧传送。为了使后面的复接过程看起来更直观，更便于理解，此处将TU-12每行均按传送的顺序写成一个9行4列的块状结构。（4）将TU-12装入TUG-2

按照我国规定的复用映射结构，3个支路来的TU-12逐字节间插复用成一个支路单元组TUG-2 （9行×12列）。（5）从TUG-2到TUG-3

按照我国规定的复用映射结构，7个TUG-2逐字节间插复用成TUG-3的信息结构。需要说明的是，TUG-3的信息结构是9行86列，所以需要在7个TUG-2合成的信息结构前加入两列固定塞入比特（Rbit）。（6）从TUG-3到VC-4进一步复用成STM-1

3个 TUG-3（从不同的支路映射复用而得来）复用，再加上两列固定塞入字节和一列（9 byte） VC-4 的通道开销，便构成了 9 行261 列的虚容器 VC-4。至于VC-4 形成 STM-1 的复用过程在139 264 kbit/s 到 STM-1 的映射和复用过程中已讲解，不再重述。

2 Mbit/s 映射和复用形成 STM-1 的过程可用图 1-14 表示。图1-14 2 Mbit/s映射和复用形成STM-1流程图

综上所述，一个 STM-1 帧中可容纳 1 个 140 Mbit/s 的支路信号，或 3 个 34 Mbit/s 的支路信号，或 63 个 2 Mbit/s 的支路信号。需要注意的是，一个 STM-1 帧只能装入单一速率的信号，如34 Mbit/s 和 2 Mbit/s 不能混装复用形成一个 STM-1 帧。【例 1-2】 由于经济的发展，某地的通信业务量大大增加，需要对已有 SDH 传输系统进行扩容升级。经过业务预测，对于话音电路容量需开通 200 个 2 Mbit/s 电路，用于帧中继的电路容量需开通 20个 34 Mbit/s电路，用于 CATV的电路容量需开通4个 140Mbit/s电路。问需要将 SDH传输系统扩容至哪个速率级别？

解：因为一个 STM-1帧中可容纳1个 140 Mbit/s的支路信号，或3 个34 Mbit/s的支路信号，或 63 个 2 Mbit/s 的支路信号。且一个 STM-1 帧只能装入单一速率的信号。所以 200 个 2 Mbit/s的支路信号电路需要200/63=4 个 STM-1来实现，20个 34 Mbit/s电路需要20/3=7 个 STM-1来实现，4个 140 Mbit/s 的支路信号电路需要 4个 STM-1 来实现。即需要 4+7+4=15 个 STM-1来满足扩容。STM-16=16×STM-1，所以可将 SDH 传输系统扩容至 2.5 Gbit/s系统来满足业务需求。【例1-3】 在我国规定的SDH映射复用结构中，STM-1帧中可容纳多少个TUG-3，多少个TUG-2，多少个 TU-12？第50 个 2 Mbit/s 信号映射定位到了哪个 TU-12 中？

解：从我国规定的SDH映射复用结构中（见图1-11）可知，一个STM-1帧中可容纳1个VC-4，一个VC-4中可容纳3个TUG-3，一个TUG-3中可容纳7个TUG-2，一个TUG-2中可容纳 3 个 TU-12。一个 TU-12 中可容纳 1 个 2 Mbit/s 信号。

总结起来，STM-1帧中可容纳3个TUG-3，或21个TUG-2，或63个TU-12。如图1-15所示。图1-15 STM-1帧中各信息结构的数量关系

从以上分析并结合图 1-15 可知，第50 个 2 Mbit/s 信号映射定位到了第50 个 TU-12。（1）因为每个TUG-3可容纳7个TUG-2，或21个TU-12，所以前21×2=42个TU-12安排在前两个TUG-3，即图1-15中的TUG-3-1和TUG-3-2中。因此STM-1中的第50个TU-12安排在第3个TUG-3（即图1-15中的TUG-3-3）中的第8个TU-12位置。（2）因为TUG-3-3容纳7个TUG-2，每个TUG-2容纳3个TU-12。因此STM-1中的第50个TU-12安排在第3个TUG-3中的第8/3=3个TUG-2中的第2个TU-12位置。（3）总结：STM-1中的第50个TU-12安排在第3个TUG-3中第3个TUG-2中的第2个TU-1位置。1.4.4 N个AUG到STM-N的复用

在前面讲述 2 048 kbit/s 和 139 264 kbit/s 信号映射和复用为 STM-1 时，已涉及一个 VC-4 经AU-4装入AUG，VC-4装入AU-4时，VC-4在AU-4帧内的相位是不确定的，VC-4的第一个字节的位置用AU-4的指针来指示，AU-4装入AUG是直接放入，二者之间相位固定不存在浮动，一个AUG加上段开销就构成了STM-1。

N个AUG中的每一个与STM-N帧都有确定的相位关系，即每一个AUG在STM-N帧中的相位是固定的，因此，N个AUG只需采用逐字节间插复接方式将N个AUG信号复用，就构成了STM-N信号的净负荷，然后，加上段开销就构成了STM-N帧。1.4.5 通道开销

从上面的映射复用过程可以看到：VC-4、VC-3和VC-12中均加入了通道开销（POH），通道开销用于本通道（VC路由）的维护和管理。其中高阶虚容器VC-4和低阶虚容器VC-3的通道开销相同，均为9个字节，即字节J1、B3、C2、C1、F2、H4、F3、K3和N1，称为高阶通道开销；低阶虚容器VC-12的通道开销为V5、J2、N2和K4等4个字节，称为低阶通道开销。

高阶通道开销完成对STM-N中每个VC-4的监控，低阶通道开销又将对VC-4的监控细化为对其中63个VC-12的任一个VC-12进行监控。

具体每个开销字节的功能不再叙述。以表格形式简要介绍，如表1-8所示。表1-8 开销字节及对应简要功能1.5 指针技术

在SDH的映射复用过程中，由于信息流是连续的，只需用指针来记录数据信息VC-n在相应的AU或TU帧中的起点（第一个字节）的位置，就可使信息流在相应的帧中灵活动态地定位，从而方便地进行速率和相位的适配（调准）。即以附加于VC上的指针（或管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中（或高阶VC帧的起点在AU净负荷中）的位置。在发生相对帧相位偏差使 VC 帧起点“浮动”时，指针值亦随之调整，从而始终保证指针值准确指示 VC帧起点位置的过程。对于 VC-4，AU-PTR 指的是 J1 字节的位置；对于 VC-12，TU-PTR 指的是V5字节的位置。

具体地说指针的作用主要有3个。（1）当网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信号间的相位校准。（2）当网络失配时，指针用作频率和相位的校准。（3）指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移。

SDH指针包括AU-4指针、TU-3指针和TU-12指针3种。1.5.1 AU-4 指针

AU-4指针是用来指示VC-4在AU-4中起点位置的，从而使AU-4指针既能容纳VC-4和AU-4在相位上的差异，又能容纳帧速率上的差别。

1.AU-4指针的位置

AU-4指针位于第4行的前9个字节中，如图1-16所示。其中，H1和H2是指针，并且合在一起使用，可以看成一个字码，3个H3字节为负调整机会字节，进行负调整时H3传送VC-4的字节。图1-16 AU-4指针在STM-1中的位置

由于指针值是用来标明装进AU-4中的VC-4起点（第一个字节）的具体位置，故STM-1净负荷区的所有字节就应编号，以便指针正确指示。如图1-16所示，在STM-1帧中从第4行第10个字节开始，相邻3个字节共一个编号，从0编到782（261×9/3=783），VC-4的起点可以是0～782任一编号处，只要用指针数值（H1和H2字节的后10个比特）标明即可。由于VC-4可以从AU帧内任何一点起始，因此一个VC-4未必就在一个AU-4帧内装完，往往是在某一帧开始到下一帧才结束。

另外，净负荷区编号为“0”的3个字节亦称为正调整机会字节，用于正调整。

2.AU-4指针正调整

当VC-4速率较AU-4帧速率低时（相当于物体小、集装箱大），必须周期性地在本该传送信息的净负荷区塞入一些非信息字节（相当于在集装箱内塞入填充物）相对提高VC-4速率，使VC-4和AU-4同步，这个过程称为正调整。具体做法是：正调整时编号为“0”的3个正调整机会字节虽然发送，但不装信息，相应地在这之后的VC-4信号均向后移3个字节，当然下一个VC-4的起点也向后移了3个字节，起点的编号增加了1，即指针值增加1。

3.AU-4指针负调整

当VC-4速率较AU-4高时（相当于物体的体积比集装箱中预留装物体的空间还大），只得将AU-4帧中本该存放非信息的字节也用于传送信息字节（相当于在集装箱中减少一些填充物而增大空间），相对“减短”VC-4字节，使VC-4和AU-4同步，这个过程称为负调整。具体做法是：将3个负调整机会字节（H3字节）用来装VC-4的信息字节，这之后的VC-4信号均前移3个字节，当然这帧之后的VC-4起点也前移了3个字节，起点编号减少了1，即指针值减少了1。

上述正调整或负调整，将根据VC-4相对于AU-4的速率差进行一次次调整，直到二者同步。但是相邻两次调整至少间隔3帧。

4.AU-4指针值

前面提到AU-4指针位于STM-1第4行的前9个字节。指针值包含在H1和H2中，H3为负调整机会字节，Y和P填有固定内容，H1和H2可视为一个字码，如表1-9所示。前4个比特（NNNN）为新数据标志（NDF），NNNN=0110时，表示指针正常操作，允许指针调整；当它取反（NNNN=1001）时，表示由于净负荷变化，VC 从一种变化为另一种，指针将有一个全新的值（不是增 1 或减 1那种意义）。即伴随有新数据标志（NNNN=1001）时的指针值为VC的一个新的起始编号；H1、H2的后10比特为指针值，即为VC-4起点编号的二进制值。这10个比特又分为I比特（表示增加比特）和D比特（表示减少比特）两类。当5个I比特全部反转时，表示此帧AU-4进行了正调整，正调整机会字节中传送的为非信息字节，其后的帧AU-4指针值应该加1；当5个D比特全部反转时，代表这帧AU-4进行了负调整，此帧中H3字节中传送的为信息字节，其后的帧AU-4指针值减1。指针字节H1和H2的第5、6比特为S比特，用来指示AU-n或TU-n的类别。SS=10时，表示AU或TU的类型是AU-4，TU-3。表1-9 AU-4指针安排

负调整时，指针H1、H2的5个D比特全部反转，同一帧的3个H3字节传送VC-4的信息数据，接下来的帧表示VC起点的指针值减1，并至少维持3 帧；正调整时，指针H1、H2的5个I比特全部反转，同一帧的3个0字节填充固定塞入比特，接下来的帧表示VC起点的指针值加1，并至少维持3帧。

为了帮助理解指针值的调整，这里举一个负调整的例子，其过程如表1-10所示。表1-10 发送端AU-4指针负调整过程

调整前指针值为81，指针H1、H2的5个D比特全部反转，同一帧的3个H3字节传送VC-4的信息数据，接下来的帧表示VC起点的指针值减1，由81变成80，并至少维持3帧。接收端根据“择多判决”的原则来判定5个D比特是否反转（不少于3个D比特反转，即认为5个D比特全部反转，反之亦然），如反转，则将3个H3字节作为数据信息取出处理。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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