现代通信技术之SDH技术

传送网
基本概念
电信网的功能基本可以归纳为两大类：
传送（ Transport ）功能
实现任何电信信息从一点到另一点或另一些点 的传递
控制（ Control ）功能
实现辅助业务和操作维护功能
传送功能和控制功能并存于任何一个物理网络中。

传送（ Transport ）：侧重于从信息传递的功能过程来描述
传输（ Transmission ）：侧重于从信息信号通过具体物理媒质传递的物理过程来描述
传送网： 将网络的传送功能的集合看作一个逻辑的网络
传输网： 实际设备组成的网络

传送网是在不同地点的各点之间完成转移信息传递功能的一种网络，传送网也能传送各种网络控制信息。

传送网的分层结构

PDH 与 SDH 比较

共同点
PDH 和 SDH 都是基于同步时分复用方式的数字传输技术体制。


不同点

体系结构与光接口的标准化
PDH:

三种地区标准，难以国际互通
光接口不规范，无法横向兼容
SDH:
统一网络节点接口
规范物理接口性能
体系结构：PDH->SDH


光接口：PDH->SDH


信息传送与管理的网络化
PDH:

人工连接配置，监控开销不足
用于点-点传输，拓扑灵活性差
SDH:
开销比特丰富，网管能力增强
智能分插交换，支持自愈组网
组网能力

开销功能

PDH 以人工数字交叉连接与维护管理为主，安排的开销信息数量和种类较少，且扩展麻烦，难以满足未来动态组网和统一网管的要求。
SDH 在帧结构中安排了充足的比特用于开销管理信息的通信。并且在性能监视、告警传输、公务通信、嵌入数据通路等方面已形成了一系列较完善的标准和操作机制，网元设备具有强大的智能化控制和管理能力。
信号处理的同步化
PDH:

背靠背异步复接
逐级复用解复用
SDH:

同步复用，指针处理
直接分插，一步到位
同步 ：指两个或多个信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定关系（最简单的关系即频率相等）。在实际工程中，如果两个或多个数字信号所对应的有效瞬时以同样的平均速率出现，我们就认为这两个或多个数字信号同步。

PDH和 SDH 同步策略比较


同步处理技术

PDH ：正码速调整原理

比特填充控制
比特间插复用
SDH ：指针原理

指针数值定位
*字节间插复用
正码速调整原理


指针原理



同步相关特征

复用处理结构
PDH 逐级复用
SDH 一步复用
复用信息类型
PDH 基于 N 次群的逐比特间插复用
SDH 基于虚容器的逐字节间插复用
帧同步方式
PDH 基于帧对准信号的帧同步
SDH 基于指针的帧同步
PDH逐级复用


SDH一步复用


PDH：基于 N 次群的逐比特间插复用


SDH：基于虚容器的逐字节间插复用


PDH：基于帧对准信号的帧同步


SDH：基于指针的帧同步


SDH主要优点
系列标准规范，接口统一兼容
复用映射结构，同步透明灵活
开销信息丰富，网管能力强大
指针定位调整，支持自愈组网
核心特征：

同步复用
强大的网络管理能力
统一的光接口与复用标准
SDH不足之处
频带利用率
抖动性能
软件权限
定时信息的传送
IP 业务对 SDH 传送网结构的影响
SDH帧结构
SDH 网络节点接口（ NNI)

SDH 标准速率等级

SDH 帧结构的设计原则
功能：
表征网络节点接口中串行数据流的信息组成与时序分布规律，是实现SDH网络诸多功能的基础
目标：

同时支持业务（客户信息）和开销（特征信息）两类信息的传送处理
满足光纤媒质传输特性的要求
要求：
既能满足对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换，也能使支路信号在一帧内的分布是均匀、规则和可控的，以便于接入和取出。
STM-1帧结构

STM-N帧结构

SDH帧结构的特点
以字节为基础的矩形块状帧结构
横向9行，纵向270×N列
由左至右、自上而下排成串行码流传输
帧重复周期 125 μs 每秒传输 8000 帧
每个字节对应一路 64Kbit/s 数字信道
SDH帧结构的功能区域

SDH段开销
SDH开销管理

STM-N 的段开销安排


段开销字节编号方案

典型段开销字节定义
帧定位字节： A1 、 A2
再生段踪迹字节： J0
公务联络字节： E1 、 E2
使用者通路字节： F1
比特间插奇偶校验 8 位码（ BIP 8 ）: Bl
比特间插奇偶校验 24 位码（ BIP 24 ）: B2
数据通信通路字节： D1~D12
自动保护倒换（ APS ）通路字节： Kl 、 K2 (b1~b5)
复用段远端差错指示（ MS REI ）字节： M1
复用段远端缺陷指示（ MS RDI ）字节 ：K2 (b6~b8)
同步状态字节： S1 (b5 b8)

帧定位字节 A1 、 A2

再生段踪迹字节 J0

公务联络字节 E1 、 E2

使用者通路字节 F1

数据通信通路(D1~D12）
D1~D3字节： 再生段数据通信通路 (192 kbit/s）
D4~D12字节： 复用段数据通信通路 (576 kbit/s）


比特间插奇偶校验8 位码（ BIP 8): Bl

比特间插奇偶校验N×24 位码 (BIP-N×24) :B2

自动保护倒换（APS) 通路字节： Kl, K2(b1~b5)

复用段远端差错指示（MS REI) 字节： M1

复用段远端缺陷指示（MS RDI) 字节： K2(b6~b8)
作用 ：向发送端回送一个指示信号，表示接收端已检测到上游段缺陷或收到复用段告警指示信号（ MS-AIS ）。
规则 ：当解扰后 K2 的 b6~b8 为“ 110 ”，则表示 MS-RDI 。

同步状态字节：S1(b5~b8)

SDH在线误码监视

BIP-N 生成原理

误码监视过程

SDH复用映射结构
SDH复用过程的实物化描述

与运输问题的比较

复用模型


SDH通用复用映射结构

中国采用的复用映射结构

SDH复用映射结构的特点
分层次： 通道层 、 段层
分等级： X-n
分路线： AU-3 、 AU-4
信号复用进STM-N帧必须经历映射、定位和复用三个步骤

基本复用映射单元类型
  
SDH指针处理
处理步骤：映射
映射（Mapping），是一种在SDH网络边界处把支路信号适配装入相应虚容器的过程。


PDH信号进入SDH的映射方式

处理步骤：定位
定位（Alignment），是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。


定位原理示意

指针
指针（ PTR Pointer ）是一种指示符，其值定义为虚容
器相对于支持它的传送实体的帧参考点的帧偏移。

SDH 中指针的作用可归结为三条：

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

当网络失去同步时，指针用作频率和相位校准；
当网络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准

指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移

指针分为 AU 4 指针、 TU 3 指针、 TU 12 指针，此外还有
表示 TU 12 复帧位置的指示字节 H4 。

注：现代通信技术_北京邮电大学
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