SDH设备的逻辑组成1.docx
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SDH设备的逻辑组成1
SDH设备的逻辑组成
SDH网络的常见网元
SDH传输网是由不同类型的网元设备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。
下面介绍SDH网中常见网元的特点和基本功能。
TM——终端复用器
TM终端复用器用在网络的终端站点上,例如一条链的两个端点上,它是具有二个侧面的设备,如图1.1.1-1所示。
图1.1.1-1TM模型
它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中,或从STM-N的信号中分出低速支路信号。
请注意它的线路端口输入/输出一路STM-N信号,而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。
在将低速支路信号复用进STM-N帧(将低速信号复用到线路)时,有一个交叉的功能。
例如:
可将支路的一个STM-1信号复用进线路上的STM-16信号中的任意位置上,也就是指复用在1~16个STM-1的任一个位置上。
将支路的2Mbit/s信号可复用到一个STM-1中63个VC-12的任一个位置上去。
ADM——分/插复用器
ADM分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处,例如链的中间结点或环上节点,是SDH网上使用最多、最重要的一种网元设备,它是一种具有三个侧面的设备,如图1.1.2-1所示。
图1.1.2-1ADM模型
ADM有两个线路侧面和一个支路侧面。
两个线路侧面,分别各接一侧的光缆(每侧收/发共两根光纤),为了描述方便我们将其分为西(W)向、东向(E)两侧线路端口。
ADM的一个支路侧面连接的都是支路端口,这些支路端口信号都是从线路侧STM-N中分支得到和想是要插入到STM-N线路码流中去的“落地”业务。
因此,ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去;或从东或西侧线路端口接收的线路信号中拆分出低速支路信号。
另外,还可将东/西向线路侧的STM-N信号进行交叉连接,例如将东向STM-16中的3#STM-1与西向STM-16中的15#STM-1相连接。
ADM是SDH最重要的一种网元设备,它可等效成其它网元,即能完成其它网元设备的功能。
例如:
一个ADM可等效成两个TM设备。
REG——再生中继器
REG的最大特点是不上下(分/插)电路业务,只放大或再生光信号。
SDH光传输网中的再生中继器有两种:
一种是纯光的再生中继器,主要对光信号进行功率放大以延长光传输距离;另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器,主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换,以达到消除已积累的线路噪声,保证线路上传送信号波形的完好性。
在此介绍的是后一种再生中继器,REG是双侧面的设备,每侧接与一个线路端口---W、E相接。
如图1.1.3-1所示。
图1.1.3-1电再生中继器
REG的作用是将w/e两侧的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。
实际上,REG与ADM相比仅少了支路端口的侧面,所以ADM若不上/下本地业务电路时,完全可以等效一个REG。
单纯的REG只需处理STM-N帧中的RSOH,且不需要交叉连接功能(w/e直通即可),而ADM和TM因为要完成将低速支路信号分/插到STM-N中,所以不仅要处理RSOH,而且还要处理MSOH;另外ADM和TM都具有交叉复用能力(有交叉连接功能),因此用ADM来等效REG有点大材小用了。
DXC——数字交叉连接设备
数字交叉连接设备DXC完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能,它是一个多端口器件,它实际上相当于一个交叉矩阵,完成各个信号间的交叉连接,如图1.1.4-1所示。
图1.1.4-1DXC功能图
DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路STM-N信号上,上图表示有m条输入光纤和n条输出光纤。
DXC的核心功能是交叉连接,功能强的DXC能完成高速(例STM-16)信号在交叉矩阵内的低级别交叉(例如VC-4和VC-12级别的交叉)。
通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能(注m≥n),其中m表示可接入DXC的最高速率等级,n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。
m越大表示DXC的承载容量越大;n越小表示DXC的交叉灵活性越大。
m和n的相应数值的含义见表1.1.4-1
表1.1.4-1m、n群次与速率对应表
m或n
0
1
2
3
4
5
6
速率
64kbit/s
2Mbit/s
8Mbit/s
34Mbit/s
140Mbit/s155Mbit/s
622Mbit/s
2.5Gbit/s
小容量的DXC可由ADM来实现,例如中兴公司的2.5G设备具有可等效为6×6DXC5/1的交叉容量。
SDH设备的逻辑功能块
SDH体制要求不同厂家的产品能实现横向兼容,这就必然会要求设备的实现要按照标准的规X,而不同厂家的设备千差万别,那么怎样才能实现设备的标准化,以达到互连的要求呢?
ITU-T采用功能参考模型的方法对SDH设备进行规X,它将设备所应完成的功能分解为各种最基本的标准功能块,功能块的实现与设备的物理实现无关(以哪种方法实现不受限制)。
不同的设备由这些基本的功能块灵活组合而成,以完成设备不同的功能。
通过基本功能块的标准化,来规X了设备的标准化,同时也使规X具有普遍性,其描述也清晰简单。
现以一个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。
如图1.2-1所示。
图1.2-1SDH设备的逻辑功能构成
图中出现的功能块名称说明如下:
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1.2-1表示一个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接收方向。
相应的发送方向就是沿这两条路径相反的方向,将140Mbit/s和2Mbit/s、34Mbit/s的PDH信号复用到线路上的STM-N信号帧中去。
设备的这些功能是由各个基本功能块共同完成的。
SPI:
SDH物理接口功能块
SPI是设备和光路的接口,主要完成光/电变换、电/光变换,提取线路时钟,以及相应告警的检测。
1)信号流从A到B——接收方向
光/电转换,同时提取线路定时信号并将其传给SETS(同步设备定时源功能块)锁相,锁定频率后由SETS再将定时信号传给其它功能块,以此作为它们工作的定时时钟。
当A点的STM-N信号失效(例如:
无光或光功率过低,传输性能劣化使BER劣于10-3),SPI产生R-LOS告警(接收信号丢失),并将R-LOS状态告知SEMF(同步设备管理功能块)。
2)信号流从B到A——发送方向
电/光变换,同时将定时信息附着在线路信号中。
RST:
再生段终端功能块
RST是RSOH开销的源和宿,也就是说RST功能块在构成SDH帧信号的过程中产生RSOH(发方向),并在相反方向(收方向)终结和处理RSOH。
1)接收方向——信号流B到C:
STM-N的电信号及定时信号或R-LOS告警信号(如果有的话)由B点送至RST,若RST收到的是R-LOS告警信号,即在C点处插入全“1”(AIS)信号。
若在B点收的是正常信号流,那么RST开始搜寻A1和A2字节进行定帧,帧定位就是不断检测帧信号是否与帧头图案相吻合。
若连续5帧以上无法正确定位帧头,设备即进入帧失步状态,RST功能块上报接收信号帧失步告警R-OOF。
在帧失步时,若连续两帧正确定帧则退出R-OOF状态。
R-OOF持续了3ms以上设备即进入帧丢失状态,RST上报R-LOF(帧丢失)告警,并使C点处出现全“1”信号。
RST对B点输入的信号进行了正确帧定位后,RST对STM-N帧中除RSOH第一行9个字节外的所有字节进行解扰,解扰后提取RSOH并进行处理。
RST校验B1字节,若检测出有误码块,则本端产生RS-BBE;RST同时将E1、F1字节提取出传给OHA(开销接入功能块)处理公务联络;将D1~D3提取传给SEMF,处理D1~D3上的再生段OAM命令信息。
2)发送方向——信号流从C到B
RST注入RSOH,计算B1字节,并对除RSOH第一行字节外的所有字节进行扰码。
设备在A点、B点、C点处的信号帧结构如图1.2.3-1。
图1.2.3-1A、B、C点处的信号帧结构图
MST:
复用段终端功能块
MST是复用段开销的源和宿,在接收方向处理(终结)MSOH,在发方向产生MSOH。
1)接收方向——信号流从C到D:
MST提取K1、K2字节中的APS(自动保护倒换)协议送至SEMF(同步设备管理功能块),以便SEMF在适当的时候(例如故障时)进行复用段倒换。
若C点收到的K2字节的b6~b8连续3帧为111,则表示从C点输入的信号为全“1”信号,MST功能块产生MS-AIS(复用段告警指示)告警信号。
若在C点的信号中K2的b6~b8为110,则判断为这是对端设备回送来的告警信号:
MS-RDI(复用段远端缺陷指示),表示对端设备在接收信号时出现MS-AIS、B2误码过大等告警。
MST功能块校验B2字节,检测复用段传输出现误码与否。
若有误块检测出,则本端设备在MS-BBE性能事件中显示误块数,向对端发远端误块指示MS-REI告警,并由M1字节回告对方接收端收到的误块数。
若检测到MS-AIS或B2检测的误码块数超越门限(此时MST上报一个B2误码越限告警MS-EXC),则在点D处使信号出现全“1”。
MST还能对同步状态信息S1(b5~b8)监测,将所得的同步质量等级信息传给SEMF。
同时MST将D4~D12字节提取传给SEMF,供其处理复用段OAM信息;将E2提取出来传给OHA,供其处理复用段公务联络信息。
2)发送方向——信号流从D到C:
MST写入MSOH:
从OHP来的E2;从SEMF来的D4~D12;从MSP来的K1、K2写入相应B2字节、S1字节、M1等字节。
若MST在接收方向检测到MS-AIS或MS-EXC(B2),那么在发方向上将K2字节b6~b8设为110。
D点处的信号帧结构如图4.2.3-2所示。
图1.2.3-2D点处的信号帧结构图
MSP:
(复用段保护功能块)
MSP用以在复用段内保护STM-N信号,防止线路故障,它通过对STM-N信号的监测、系统状态评价,将故障信道的信号切换到保护信道上去(复用段保护倒换)。
ITU-T规定保护倒换的时间控制在50ms以内。
复用段保护倒换的故障条件是R-LOS、R-LOF、MS-AIS和MS-EXC(B2),要进行复用段保护倒换,设备必须要有冗余(备用)的信道。
以两个端对端的TM为例进行说明,如图1.2.4-1所示。
1)接收方向——信号流从D到E:
若MSP收到MST传来的MS-AIS或SEMF发来的倒换命令,将进行信息的主备倒换,正常情况下信号流从D透明传到E。
2)发送方向——信号流从E到D:
E点的信号流透明地传至D,E点处信号波形同D点。
图1.2.4-1TM的复用段保护
MSA:
复用段适配功能块
MSA的功能是处理和产生AU-PTR,以及组合/分解整个STM-N帧,即将AUG组合/分解为VC-4。
1)接收方向——信号流从E到F:
首先,MSA对AUG进行解复用,将AUG分成N个AU-4结构,然后处理这N个AU-4的指针。
若AU-PTR的值连续8帧为无效指针值或AU-PTR连续8帧为NDF,此时MSA上相应的AU-4产生AU-LOP告警,并使信号在F点的相应的通道上(VC-4)输出为全“1”。
若MSA连续3帧检测出H1、H2、H3字节全为1,则认为E点输入的为全“1”信号,此时MSA使信号在F点的相应的VC-4上输出为全“1”,并产生相应AU-4的AU-AIS告警。
2)发送方向——信号流从F到E:
F点的信号经MSA定位和加入标准的AU-PTR成为AU-4,N个AU-4经过字节间插复用成AUG。
F点的信号帧结构如图1.2.5-1所示。
图1.2.5-1F点的信号帧结构图
TTF:
传送终端功能块
用多个基本功能经过灵活组合,可形成复合功能块,以完成一些较复杂的功能。
SPI、RST、MST、MSA一起构成了复合功能块TTF,它的作用是在接收方向对STM-N光线路进行光/电变换(SPI)、处理RSOH(RST)、处理MSOH(MST)、对复用段信号进行保护(MSP)、对AUG解复用并处理指针AU-PTR,最后输出N个VC4信号。
发方向与此过程相反,进入TTF的是VC-4信号,从TTF输出的是STM-N的光信号。
HPC:
高阶通道连接功能块
HPC实际上相当于一个交叉矩阵,它完成对高阶通道VC-4进行交叉连接的功能。
此外,信号流在HPC中是透明传输的(所以HPC的两端都用F点表示)。
HPC是实现高阶通道DXC和ADM的关键,其交叉连接功能仅指选择或改变VC-4的路由,不对信号进行处理。
一种SDH设备功能的强大与否主要是由其交叉能力决定的,而交叉能力又是由交叉连接功能块即高阶HPC、低阶LPC来决定的。
为了保证业务的全交叉,图1.2.3-1中的HPC的交叉容量最小应为2NVC-4×2NVC-4,相当于2N条VC-4入线,2N条VC-4出线。
HPT:
高阶通道终端功能块
从HPC中出来的信号分成了两种路由:
一路进HOI复合功能块,输出140Mbit/s的PDH信号;另一路进HOA复合功能块,再经LOI复合功能块最终输出2Mbit/s的PDH信号。
不过不管走哪一种路由都要先经过HPT功能块,对于两种路由,HPT的功能是一样的。
HPT是高阶通道开销的源和宿,通过它形成和终结高阶虚容器(HP-VC)。
1)接收方向——信号流从F到G:
终结POH,检验B3字节。
若有误码块出现,则在本端性能事件中HP-BBE显示检出的误块数,同时在回送给对端的信号中,将G1字节的b1~b4设置为检测出的误块数,以便发端在性能事件HP-REI中显示相应的误块数。
HPT检测J1和C2字节。
若失配(应收的和所收的不一致),则产生HP-TIM、HP-SLM告警,使信号在G点相应的通道上输出为全“1”,同时通过G1的b5往发端回传一个相应通道的HP-RDI告警。
若检查到C2字节的内容连续5帧为00000000,则判断该VC-4通道未装载,于是使信号在G点相应的通道上输出为全“1”,HPT在相应的VC-4通道上产生HP-UNEQ告警。
H4字节的内容包含有复帧位置指示信息,HPT将其传给HOA复合功能块的HPA功能块(因为H4的复帧位置指示信息仅对2Mbit/s有用,对140Mbit/s的信号无用)。
2)发送方向——信号流从G到F:
HPT写入POH,计算B3字节,由SEMF传相应的J1和C2给HPT写入POH中。
G点的信号形状实际上是C-4信号的帧,这个C-4信号一种情况是由140Mbit/s适配成的;另一种情况是由2Mbit/s信号经C12→VC12→TU-12→TUG-2→TUG3→C4这种结构复用而来的。
下面我们分别予以讲述。
先讲述由140Mbit/s的PDH信号适配成1的C-4,G点处的信号帧结构如图1.2.8-1所示。
图1.2.8-1G点的信号帧结构图
LPA:
低阶通道适配功能块
LPA的作用是通过映射和去映射将PDH信号适配进C(容器),或把C信号去映射恢复成PDH信号。
PPI:
PDH物理接口功能块
PPI是作为PDH设备和携带支路信号的物理传输媒质的接口,主要功能是进行码型变换和支路定时信号的提取。
1)接收方向——信号流从L到M:
将设备内部码转换成便于支路传输的PDH线路码型,如HDB3(2Mbit/s、34Mbit/s)、CMI(140Mbit/s)。
2)发送方向——信号流从M到L:
将PDH线路码转换成便于设备内处理的NRZ码,同时提取支路信号的时钟将其送给SETS锁相,锁相后的时钟信号由SETS送给各功能块作为它们的工作时钟。
当PPI检测到设备无输入信号时,会产生支路信号丢失告警T-LOS(2Mbit/s)或EXLOS(34Mbit/s、140Mbit/s),表示设备支路输入信号丢失。
HOI:
高阶接口
此复合功能块由HPT、LPA、PPI三个基本功能块组成。
完成的功能是将140Mbit/s的PDH信号通过复用、映射、定位处理后进入VC-4。
下面讲述由2Mbit/s复用进C-4的情况。
HPA:
高阶通道适配功能块
此时,G点处的信号实际上是由TUG-3通过字节间插而成的C-4信号,而TUG-3又是由TUG-2通过字节间插复合而成的,TUG-2又是由TU-12复合而成,TU-12由VC-12+TU-PTR组成的。
HPA的作用有点类似MSA,只不过进行的是通道级的处理/产生TU-PTR,将C-4这种信息结构拆/分成TU-12(对2Mbit/s的信号而言)。
1)接收方向——信号流从G到H:
首先将C-4进行消间插成63个TU-12,然后处理TU-PTR,进行VC-12在TU-12中的定位、分离,从H点流出的信号是63个VC-12信号。
HPA若连续3帧检测到V1、V2、V3全为“1”,则判定为相应通道的TU-AIS告警,在H点使相应VC-12通道信号输出全为“1”。
若HPA连续8帧检测到TU-PTR为无效指针或NDF,则HPA产生相应通道的TU-LOP告警,并在H点使相应VC-12通道信号输出全为“1”。
HPA根据从HPT收到的H4字节做复帧指示,将H4的值与复帧序列中单帧的预期值相比较。
若连续几帧不吻合,则上报TU-LOM支路单元复帧丢失告警,若H4字节的值为无效值:
在01H~04H之外,则也会出现TU-LOM告警。
2)发送方向——信号流从H到G:
HPA先对输入的VC-12进行标准定位——加上TU-PTR,然后将63个TU-12通过字节间插复用:
TUG-2→TUG-3→C-4。
HOA:
高阶组装器
高阶组装器的作用是将2Mbit/s和34Mbit/s的POH信号通过映射、定位、复用,装入C-4帧中,或从C-4中拆分出2Mbit/s和34Mbit/s的信号。
H点处的信号帧结构图如图1.2.13-1所示。
图1.2.13-1H点处的信号帧结构图
LPC:
低阶通道连接功能块
与HPC类似,LPC也是一个交叉连接矩阵,不过它是完成对低阶VC(VC-12/VC-3)进行交叉连接的功能,可实现低阶VC之间灵活的分配和连接。
一个设备若要具有全级别交叉能力,就一定要包括HPC和LPC。
例如DXC4/1就应能完成VC-4级别的交叉连接和VC-3、VC-12级别的交叉连接,也就是说DXC4/1必须要包括HPC功能块和LPC功能块。
信号流在LPC功能块处是透明传输的(所以LPC两端参考点都为H)。
LPT:
低阶通道终端功能块
LPT是低阶通道开销(POH)的源和宿,对VC-12而言就是产生和处理V5、J2、N2、K4四个POH字节。
1)接收方向——信号流从H到J:
LPT处理LP-POH,通过V5字节的b1~b2进行BIP-2的检验。
若检测出VC-12的误码块,则在本端性能事件LP-BBE中显示误块数,同时通过V5的b3回告对端设备,并在对端设备的性能事件LP-REI(低阶通道远端误块指示)中显示相应的误块数。
检测J2和V5的b5~b7,若失配(应收的和实际所收的不一致)则在本端产生LP-TIM(低阶通道踪迹标志失配)、LP-SLM(低阶通道信号标志失配)。
此时LPT在I点处使相应通道的信号输出为全“1”,同时通过V5的b8回送给对端一个LP-RDI(低阶通道远端缺陷指示)告警,使对端了解本接收端相应的VC-12通道信号出现劣化。
若连续5帧检测到V5的b5~b7为000,则判定为相应通道未装载,本端相应通道出现LP-UNEQ(低阶通道未装载)告警。
I点处的信号实际上已成为C-12信号,帧结构如图1.2.15-1所示。
图1.2.15-1I点处的信号帧结构图
LPA:
低阶通道适配功能块
低阶通道适配功能块的作用与前面所讲的一样,就是将PDH信号(2Mbit/s)装入/拆出C-12容器,相当于将货物打包/拆包的过程:
2Mbit/s–C-12,。
此时J点的信号实际上已是PDH的2Mbit/s信号。
PPI:
PDH物理接口功能块
与前所述,PPI主要完成接口的码型变换功能,以及提取支路定时信号供系统使用的功能。
LOI:
低阶接口功能块
低阶接口功能块主要完成将VC-12信号拆包成PDH2Mbit/s的信号(接收方向),或将PDH的2Mbit/s信号打包成VC-12信号,同时完成设备和线路的接口之间的码型变换;然后PPI完成映射和解映射功能。
设备组成的基本功能块就是这些,不过通过它们的灵活的组合,可构成不同的设备。
例如组成:
REG、TM、ADM和DXC,并完成不同的功能。
设备还有一些辅助功能块,它们携同基本功能块一起完成设备所要求的功能。
这些辅助功能块是:
SEMF、MCF、OHA、SETS、SETPI等。
SEMF:
同步设备管理功能块
它的作用是收集其它功能块的状态信息,进行相应的管理操作。
这就包括了本站向各个功能块下发命令,收集各功能块的告警、性能事件,通过DCC通道向其它网元传送OAM信息,向网络管理终端上报设备告警、性能数据以及响应网管终端下发的命令。
DCC(D1~D12)通道的OAM内容是由SEMF决定的,并通过MCF在RST和MST中写入相应的字节,或通过MCF功能块在RST和MST提取D1~D12字节,传给SEMF处理。
MCF:
消息通信功能块
MCF功能块实际上是SEMF和其它功能块和网管终端的一个通信接口,通过MCF,SEMF可以和网管进行消息通信(F接口、Q接口),以及通过N接口和P接口分别与RST和MST上的DCC通道交换OAM信息,实现网元和网元间的OAM信息的互通。
MCF上的N接口传送D1~D3字节(DCCR),P接口传送D4~D12字节(DCCM),F接口和Q接口都是与网管终端的接口,通过它们可使网管能对本设备及其整个网络的网元进行统一管理。
SETS:
同步设备定时源功能块
数字网需要传送同步定时以保证网络的同步,使设备能正常运行。
而SETS功能块的作用就是提供SDH网元设备和SDH系统的定时时钟信号。
SETS时钟信号的来源有4个:
由SPI功能块从线路上的STM-N信号中提取的时钟信号;
由PPI从PDH支路信号中提取的时钟信号;
由SETPI(同步设备定时物理接口)提取的外部时钟源,如:
2MHz方波信号或2Mbit/s定时;
当上述这些时钟信号源都劣化或失效后,为保证设备的运行,由SETS的内置振荡器产生时钟信号。
SETS对上述这些时钟,选择其中一路高质量时钟信号,传给设备中除SPI和PPI外的所有功能块使用。
同时SETS通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号,可供其它设备:
如交换机、SDH网元等作为外部同步定时源使用。
SETPI:
同步设备定时物理接口
SETPI是SETS与外部时钟源的物理接口,SET