SDH原理与应用学习资料.docx
《SDH原理与应用学习资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SDH原理与应用学习资料.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
SDH原理与应用学习资料
SDH原理与应用
第一章PDH技术基础
1.时分多路复用定义：
利用多路信号（数字信号）在信道上占用不同的时间间隔来进行通信。
目的：
为了提高通信利用率。
应用:
频分多路复用：
适用于时间连续信号的传输;
时分多路复用:
适用于时间离散信号的传输
2.PCM原理:
3.时分多路复用系统中收发两端的同步包括两方面：
时钟频率同步；帧时隙同步。
时钟同步:
指接收端能正确地从数据码流中识别各种序号,因此必须在每帧内加上帧同步信号。
帧同步码作用：
在接收端正确地分离话路时隙码。
复帧同步码作用：
正确分离信令码。
4.实现多路复用的关键：
将多路信息码在发送端有序地排列，以便在接收端正确地分离。
帧结构：
按一种时隙分配的重复性图案。
5.PCM30/32路系统：
共32个时隙（30个时隙传送30路语音信息，1个时隙传送帧同步码，1个时隙传送业务信号指令码）
6.区别：
PCM集群：
只有一对2M口，可实现30个话路的复用和传输。
程控交换机：
有多对2M口，可实现上万个话路的复用，时隙交换或传输。
7.PCM30/32路帧结构的基本参数：
1复帧2ms，含16帧；一个帧125μs，含32个时隙（32*8=256bits），
每时隙125/32=3.9µs，每位码3.9µs/8=488ns传输速率（数码率）：
2048kbit/s
容差：
2048kbit/±50PPM=±102bit/s（1PPM=10-6bit）
8.将异源转化为同源：
目的是使信号同步，方法是码速调整。
9.同步复接SDH：
对同源信号，由于各支路信号是同步的，所以不需要进行码速的调整，这种信号的复接，即同步复接。
准同步复接PDH：
对异源信号，首先要使各支路的信号同步，然后再进行复接。
正码速调整：
信号同步的方法一般采用“脉冲插入法”，也就是人为地在各信号中插入一些脉冲，通过控制插入脉冲的多少使得各支路的瞬时数码率达到一致。
由于这种码速调整方法提高了待复接信号的数码率，因此称“正码速调整”。
这种由于码速调整过程中引入的间隔不相等，称为“复接抖动”。
10.复接定义：
将几个数码率完全相同的支路信号合起来；实际上是一种时分复用，即不同的支路信号占有不同的时间间隔。
根据在每个时间间隔上传送码字的多少，复接分为：
（1）按位复接（逐比特复接）：
即按被复接支路的顺序，每次只依次复接一位码。
复接后每位码的宽度只有原来的1/4，但速率提高了3倍（大多数PDH复接设备采用此方法）。
优点：
直观明了、简单易行、所需复接缓存器的容量较小。
（2）按码字复接（按路复接）：
即按被复接支路的顺序，每次复接一个基群的一个码字。
优点：
可以保全完整的字结构,便于多路合成和交换；缺点:
循环周期长，需大容量的缓存器。
（3）按帧复接：
即每次复接一个支路一帧的码元。
优点：
不破坏支路信号的帧结构；缺点：
所需缓存器的容量更大，极少使用。
11.准同步复接原理及组成：
二次群准同步复接系统分为复接器和分接器,主要由4部分构成：
①定时时钟：
主要产生收发两端所需要的时钟及其他各种定时脉冲,使复接设备按一定时序工作。
②码速变换：
完成码速调整、复接、分接及码速还原功能。
③帧同步：
产生帧同步码组，目的是使分接器的帧状态相对于复接器的帧状态能获得并保持正确的相位关系，而且能正确地实施分接。
④业务码的产生、插入和检出：
产生告警、检测、勤务及联络信号，用于收发两端的业务联系及设备工作状态的监测。
12.二次群准同步复接器的帧结构：
其数码率是8448kbit/s。
Fj1~Fj3—帧同步码和业务码；Cj1~Cj3—插入标志码；Vj—调整码率用的插入码（固定在161时隙，当需要调整时即Cj1~Cj3=111，在161时隙插入一位不带信息的码；不需要调整时即Cj1~Cj3=000,161时隙仍然传输信息。
13.码速调整原理：
码速调整技术，是先将参与复接的各准同步支路码流调整成为同步码流，将再调整后的同步码流实施同步复接，也就是为同步复接提供同步条件的具体措施。
准同步复接是码速调整与同步复接的总称。
（PDH设备几乎都是采用正码速调整）。
码速调整按工作方式分为：
正码速调整；正/负码速调整；正/零/负码速调整。
14.抖动定义：
数字信号的各生效瞬间对其理想位置的短时偏离。
抖动的计量单位：
单位时隙UI（即一个码元的宽度）。
它随数码率的大小而变。
抖动分为3类：
①复接抖动：
仅与正码速调整的复接设备有关；②系统抖动：
与线路设备的传输码型有关；③非系统抖动：
主要由噪声引起的抖动。
复接抖动：
在采用正码速调整的异步复接器中，由复接、分接过程给支路码流引入的抖动。
分类：
①由支路码速调整比特（插入码）的插入和扣除造成的随机抖动（4KHZ,1UI）；
②由码速调整标志和勤务比特的插入和扣除造成以帧为同期的抖动（40KHZ,1UI）；
③由帧定位信号的插入和扣除引起的读、写时差的变化,造成以帧为周期的抖动（10KHZ,2UI）
④频率很低的抖动—候时抖动。
15.锁相环3个部件：
鉴相器（PD）、低通滤波器（LPF）、压控振荡器（VCO）。
工作原理P19
锁相环的作用：
抑制复接抖动。
第二章SDH概述
1．PDH中光线路编码目的：
①抑制静态图案，有利于光的发送和接收；②有利于时钟提取；③在不中断业务的情况下进行误码监测；④插入OAM信息及完成区间通信。
2.SDH中光线路编码目的：
①抑制静态图案，有利于光的发送和接收；②有利于时钟提取；③不改变传输速率。
（只改变状态）
SDH光线路码：
NRZ码+扰码或扰码=进制。
3.PDH存在的问题（缺点）：
①不能满足不断提高的传输速率，不能满足高质量信息服务的要求，不能适应电信网络灵活组网的的要求，不能适应现代通信网朝着数字化、宽带化、综合化、智能化和个人化方向发展；②只有地区性电接口标准，没有世界性的标准光接口规范；③准同步复用传输性能差，复用结构缺乏灵活性；④承载信号的类型单一；⑤网络拓扑缺乏灵活性；⑥网络管理功能不全；⑦网络的调度性及自愈功能差。
4.SDH的特点：
①统一的网络节点接口；②统一的光接口标准；③传输速率高，传输容量大；④良好的兼容性；⑤灵活的复用映射结构；⑥完善的保护和恢复机制；⑦强大的网络管理功能。
SDH最主要的优点是：
同步复用、标准的光接口及强大的网管能力。
5.SDH的帧结构组成：
段开销（SOH）、管理单元指针（AU-PTR）、信息净负荷（Payload）。
开销（OH）——保证信息净负荷正常灵活性传送所必须附加的，是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。
开销分两类：
（1）段开销SOH：
①再生段开销RSOH:
用于帧定位，再生段的监控和维护管理。
②复用段开销MSOH：
用于复用段的监控和维护管理。
（2）通道开销POH：
①高阶通道开销HPOH②低阶通道开销LPOH
6.段开销字节的功能：
再生段开销RSOH、复用段开销MSOH、通道开销POH组成SDH层层细化的监控体制。
①定帧字节：
A1.A2—收信正常时，再生器直接转发定帧字节，全透明传送；收信故障时，再生器产生定帧字节，A1、A2+AIS（全“1”码，告警指示信号）。
②再生段踪迹字节：
JO
③比特间插奇偶检验8位编码（BIP-8）字节：
B1，用作再生段的误码监测。
这种误码检测方式的优点：
简单，可实现对中继段的误码自动监视；
缺点：
在同一码组内，若出现偶数个误码就会存在检测误差。
④比特间插奇偶检验N*24编码（BIP-N*24）字节：
B2—用作复用段误码监测。
对前一个STM—N帧中除了SOH的第1~3行外的全部比特进行计算，结果置于扰码前的B2字节位置。
计算方法：
将应参与计算的全部比特从第一个比特起每X个比特为一组，共分成若干组，依次统计各组相应比特位为“1”的个数，若“1”的个数为奇数，则BIP-X码的相应比特位置“1”，否则置“0”。
⑤数字通信通路DCC字节：
D1～D12
D1～D12：
在网元之间传送操作、管理和维护信息，构成SOH管理网（SMN）传送通路。
其中，D1～D3：
是再生段数字通路字节（DCCR），共192kbit/s（3*64kbit/s）；D4～D12：
是复用段数字通路字节（DCCM），共576kbit/s（9*64kbit/s）。
⑥公务联络字节：
E1、E2——用来提供公务联络语音通路。
⑦使用者通路字节F1：
提供速率64kbit/s的数据/语音通路，保留给系统操作者用于特定维护目的。
⑧自动保护倒换（APS）通路字节:
K1、K2（b1～b4）K1.K2字节用于传送自动保护倒换（APS）协议。
⑨复用段远端故障指示（MS-RDI）字节:
K2（b6～b8）构成110码即为MS-RDI信号，为111码表示接收MS-AIS信号。
⑩同步状态字节：
S1（b5～b8）——用作传送同步质量等级
复用段远端差错指示（MS-REI）字节：
M1（附M0）
M1：
用来传送复用段接收端由B2字节检测到的误码块数。
7.FEC前向纠错定义：
指信号在被传输之前预先对其进行按一定的格式处理，在接收端则按
规定的算法进行解码以达到找出错码并纠错的目的。
FEC方式分类：
①带内FEC：
将监督码元映射到SDH帧结构中未使用的开销字节中，即利用未使用的开销字节传送FEC的校验码。
优点：
不改变线路速率，容易与不用FEC的情况兼容。
②带外FEC：
在标准的SDH帧外另加开销字节作为纠错码。
8.SDH设备：
DXC数字交叉连接设备；ADM分叉复用器；TM终端复用器；REG再生中继器
SDH同步复接
PDH准同步复接
FDM频分复用
TDM时分多路复用
PD鉴相器
LPF低通滤波器
VCD压控振荡器
RSOH再生段开销
SOH段开销
POH通道开销
MSOH复用段开销
HPOH高阶通道开销
LPOH低阶通道开销
MS：
SDH的复用段
DXC数字交叉连接设备
ADM分叉复用器
TM终端复用设备
REG再生中继器
DCC数字通信通路
ECC嵌入控制通路
SMN：
SOH管理网
DCCM复用段数字通路字节
APS自动保护倒换协议
MS-RDI复用段远端故障指示
MS-REI复用段远端差错指示
FEC前向纠错
OSNR光信噪比
第三章同步复用与映射方法
1.各种速率的业务信号复用成STM-N帧的过程：
映射、定位、复用。
2.复用结构：
我国光同步传输网技术体制规定以2Mbit/s为基础的PDH系列作为SDH的有效净负荷，并选用AU-4复用路线，所采用的复用映射结构如下图所示：
P38
复用方法：
（1）采用字节间插：
直接由N个STM-1信号复用成STM-N信号；
（2）采用码块间插复用：
先将M个STM-1信号复用成STM-M信号，再将N/M（N>M）个STM-M信号按M个字节为单位的码块间插复用成STM-N信号。
（当速率大于AUG-4时使用）
新的复用映射结构的特点：
（1）增加了光接口的灵活性；
（2）复用方法采用了两种：
低于AUG-4采用字节间插，高于AUG-4采用码块间插；
（3）增加了级联的功能。
3.SDH的基本复用单元：
容器C-n、虚容器VC-n、支路单元TU-n、支路单元组TUG-n、
管理单元AU-n、管理单元组AUG-n。
n为单元等级序号。
（1）容器：
用来装载各种速率的业务信号的信息结构。
（2）虚容器：
用来支持SDH的通道层连接的信息结构。
它是SDH通道的信息终端，VC-n=C-n+VC-nPOH
虚容器VC的功能：
①上下电路②交叉连接：
改变路由。
分类：
①高阶虚容器（VC-4，AU-3中的VC-3）；②低阶虚容器（VC-1，VC-2，AU-4中的VC-3）。
（3）支路单元（TU）和支路单元组：
TU是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。
由低阶虚容器和相应的支路单元指针（TU-nPTR）组成，即
TU-n=VC-n+TU-nPTR（n=11，12，2，3）。
TU-nPTR用来指示VC-n净负荷起点相对于高阶VC帧起点间的偏移。
（4）管理单元AU和管理单元组：
AU是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。
由一个相应的高阶虚容器（VC-n）和一个相应的管理单元指针（AU-nPTR）组成，
即AU-n=VC-n+AU-nPTR（n=3,4）
AU-nPTR用来指示VC-n净负荷起点相对于复用段帧起点间的偏移。
4.映射：
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。
（只有STM-1才有映射过程）
传统的适配处理方法有两种：
码速调整法、固定位置映射法。
固定位置映射法：
利用低速支路信号在高速信号中的特殊固定位置上携带低速同步信号。
优点：
可以使传输信号与网络时钟同步，从而允许直接上/下支路信号。
缺点：
不能保证高速信号与支路信号的相应对准，而且当工作于准同步网环境或同步网出现故障时会产生较小的频率差别。
映射方式分为同步映射和异步映射。
又有2种工作模式：
浮动VC和锁定TU。
5.管理单元指针调整技术：
P57
第四章多业务传送技术
1.MSTP的概念及其特点：
（1）概念：
MSTP是一种城域传输网技术，它能将SDH、以太网、ATM、POS等多种技术
进行有机融合。
MSTP以SDH技术为基础，将多种业务进行汇聚并进行有效适配，实现
多业务的综合接入和传送，实现SDH从单纯传送网向传送网和业务网一体化的多业务平
台转变。
（2）特点：
①MSTP是以SDH为基础演化过来的，它完全继承了SDH的诸多优点，包括高低阶交叉、VC级联、SDH开销字节的使用等；
②支持多种物理接口；③提供综合网络管理功能；
④直接提供带宽数据接口，避免了复杂适配和协议转换，节省成本并提高了可靠性；
⑤支持多种协议；⑥提供集成的数字交叉连接交换；
⑦支持动态带宽分配；⑧协议和接口的分类。
2.MSTP的发展：
支持以太网透明传送、支持以太网二层交换、支持以太网业务服务质量、引入自动交换光网络（ASON）功能。
3.MSTP的功能：
（1）SDH功能；
（2）以太网业务处理功能；（3）弹性分组环MAC层功能；（4）ATM交换处理功能。
4.MSTP的关键技术：
数据业务的封装技术、映射技术、级联技术和链路容量调整机制技术（LCAS）等。
封装的目的：
在于标识数据帧在整个信息流中的位置，以便接收端正确地还原接收到的信息序列。
数据业务的3种封装技术：
点到点协议（PPP/HDLC）、链路接入规程SDH协议（LAPS）、通用成帧规程协议（GFP）。
5.级联：
就是将多个VC的内容彼此关联复合在一起，以维持比特系列完整性。
ITU-T规定的级联方法有两种：
相邻级联和虚级联。
（相同：
级联带宽是C-n的X倍；不同：
路径终端的传输）
（1）相邻级联①优点：
简单、方便；②缺点：
不够灵活：
容量增加的单位太大（如VC-4-Xc，
X=4,16,64）；不支持低阶VC（如VC-12）的级联。
VC-4-Xc帧的第1列为VC-4-XcPOH。
第2~X列规定为固定填充字节。
VC-4-Xc是在STM-N信息中的X个连续AU-4中进行传输。
通常采用AU-4指针值表明相邻级联的应用。
AU-4-Xc中第1个AU-4应具有正常指针值，即指向VC-4-Xc的第1个字节J1，其余X-1帧的AU-4PTR应设置为1001SS1111111111。
级联指针限定指针处理器应执行与第1个AU-4同样的操作。
（2）虚级联：
复帧设计的理由：
虚级联中的每个VC在网络中是独立传送的，不同的VC之间有不同的传播时延。
为了重新恢复连续的净负荷，接收端必须对每个VC重新定位，即容纳所有的时延差，这样解决了帧定位问题。
（整个复帧有4096基本帧长，跨时为512ms）。
一级复帧的时间：
16×125µs=2ms二级复帧的时间：
（16×256）×125µs=512ms
发送端和接收端复帧编码的顺序：
发端：
一级复帧二级复帧序号；
收端：
序号二级复帧一级复帧。
VC虚级联的局限：
VC虚级联根据业务的需要创建大小合适的管道，但是这个管道一旦建立也不能随意改变大小。
如果参与级联的某个VC失效，整个VCG将不可用，而当VCG中的VC通过不同传输路径承载时，出现VCG不可用的可能性将成倍增加。
6.LCAS的实现原理：
高阶VC（VC-3，VC-4）利用POH中的H4字节携带LCAS信息；低阶VC（VC-11，VC-12）利用POH中的K4字节携带LCAS信息。
第五章SDH设备
1．SDH设备分类：
终端复用器（TM）分插复用器（ADM）
数字交叉连接设备（DXC）再生中继器（REG）
（1）终端复用器（TM）：
主要用于链型网络的终端站
功能：
具有复用、解复用功能。
特点：
只有一对高速率输入输出STM-N线路信号端口，有多路低速率输入输出支路端口。
（2）分插复用器（ADM）
功能：
具有复用、解复用功能、交叉连接、传输等功能。
特点：
有两对高速率输入输出STM-N线路信号端口，即简称为东向（E）和西向（W），一个方向一对STM-N线路信号端口；有多路低速率输入输出支路端口。
（3）数字交叉连接设备（DXC）
功能：
具有复用、解复用、交叉连接、业务调度及传输的功能，但主要功能是完成STM-N信号的交叉连接。
（交叉连接的实质是改变路由，改变支路信号的传输路径。
）
特点：
与ADM相比，DXC具有多对高速率输入输出STM-N线路信号端口，同时有较强的交叉连接能力。
典型应用：
电路调度、多种网络的网关、不同网络间互连、网络恢复（特有）。
（4）再生中继器（REG）：
主用于长途干线光纤通信网，其作用是延长通信距离。
功能：
光/电转换、开销处理、扰码、定时提取、判决再生、性能监视。
2．PPI与SPI的功能
SPI（SDH的物理接口）：
是设备和光路的接口，主要完成光/电转换、时钟提取、故障检测、告警显示。
PPI（PDH的物理接口）：
主要完成电接口的码型变换、时钟提取、故障检出。
3．再生中继器逻辑功能框图（看书P120）
4．帧同步扰码器功能图：
加扰的NRZ码（40G设备是RZ码），采用7级扰码器生成多项式X7+X6+1，序列长度为27-1=127。
这种码型最简单，线路速率不增加，没有光功率代价，无需编码，只要一个扰码器。
第六章SDH网络的生存性
一．SDH网络物理拓扑结构分类：
线型网，星型网，树型网，环型网，网状网
（1）线型网
特点：
将通信网络的所有节点串接起来，而使首尾两个节点开放。
应用：
铁路、电力等沿线，或其他站点分布呈线性状的场合。
（2）星型网
特点：
通信网络中某一特殊节点与其他各节点直接相连，而其他各节点不能直接连接。
应用：
用于中心局和各分局之间的通信连接。
（3）树型网
线型网和星型网的结合，即将通信网络的末端点连接到几个特殊节点。
网络结构层次较分明，可用于广播式业务。
（4）环型网---------靠牺牲带宽完成通信，利用率50%预留50%
特点：
当涉及通信的所有节点串接起来，并使首尾节点相连，没有任何节点开放时。
优点：
具有很高的生存性，有强大的自愈环保护功能，应用最广泛。
缺点：
与线型网比，环型网的设备和线路投资较大；由于要实现保护功能，软件实现较复杂。
（5）网状网---只有此网络能完成网络恢复功能，30%的预留
特点：
当涉及通信的许多节点直接互相连接是就形成了网络拓扑。
优点：
此拓扑形式两节点间通信有多种路由可选，可靠性高，生存性强且不存在带宽瓶颈和失效问题。
缺点：
结构复杂，成本高。
相对线型网而言，网状网的设备和线路投资较大，由于要实现功能保护功能，软件实现较复杂。
应用：
业务量大的地区，业务质量、级别较高的网络。
二．我国SDH技术的优势：
简化网络结构，建立强大的运营、维护、管理（OAM）功能，降低传输费用并支持新业务的发展。
我国的SDH网络结构采用四级制：
省际干线网，省内干线网，中继网，接入网。
三．网络的保护与恢复
1.网络的生存性通过网络保护和网络恢复来实现
生存性=网络发生故障后的业务量/网络发生故障前的业务量
2.网络保护：
利用节点间预先分配的容量（备用）替代失效的工作容量的自愈方式。
预留50%，专用、特定范围内共享。
网络保护方式：
1+1保护、1：
n保护保护倒换时间<=50ms
3.网络恢复：
利用节点间可用的任何冗余量（包括空闲容量和临时利用开设额外业务的容量）来隔离故障恢复业务。
冗余容量可以在整个网络内共享。
网络等待恢复时间：
5~12min，可通过网管设置。
4.网络保护方式
路径保护：
当工作路径失效或者性能劣于某一必要水平时，工作路径将由保护路径代替，工作路径终端可以提供工作路径状态的信息，而保护路径终端则提供受保护路径状态的信息。
自动线路保护倒换：
当工作通道中断或性能劣化到一定程度后，系统将主信号自动转至备用光纤系统的方法。
5.备用容量与冗余容量区别：
备用容量：
通常是专用的，也可以在特定范围内共享，但无法在整个网络内共享。
冗余容量：
可以在整个网络内共享。
四．线型网保护
1.1+1结构
特点：
发端桥接，收端选收。
不允许提供无保护的额外业务通路。
可靠性好，成本高。
2.1：
n结构
1:
1结构的特点：
物理拓扑同1+1结构。
当工作通路正常时，保护通道可以传送额外业务。
信道利用率高（效率高于1+1结构）。
3.线性APS倒换协议：
K1：
表示请求倒换的通路K2：
表示确认桥接到保护通路的编号。
4.自动保护倒换过程（看书P151）
五．环型网的保护（原理看书P153）
1.环型网的实用率<=50%，
有3种典型业务：
集中型业务、相邻型业务、均匀型业务（或称网状型业务）。
2．单向环与双向环区别
正常工作情况下：
单向环中的来回业务信号均沿同一方向在环中传输，即方向相同、路径不同；
双向环中，来回业务信号按相反的方向传输，即路径相同、方向不同。
3.通道（线路）保护与复用段保护区别
（1）前者属于子网连接保护，后者为路径保护
（2）前者使用专用保护，正常情况下保护信道也在传工作业务信号，保护时隙为整个环专用；后者使用共享保护，即正常情况下保护信道是空闲的，保护时隙被每对节点共享
（3）前者的桥接和倒换动作发生于相关通道的两个端节点；后者的桥接和倒换动作发生于失效区得端节点。
（4）前者1+1保护方案100%的预留；后者50%预留，需K1，K2字节保护倒换。
六．1.基于DXC的网络恢复步骤：
故障识别，故障上传，优先权，路由选择，选路实施，连续性测试，业务转移。
2.基于DXC网络恢复控制方式：
集中式控制，分布式控制。
（举例：
书P161）
第七章SDH网络同步与定时
1.同步：
指两个或多个信号之间在频率或相位上保持某种特定的关系。
2.同步网：
数字同步网的简称，一个物理网，由同步网节点设备（各级时钟）和定时链路组成。
作用是为其他网络提供定时参考信号。
3．网同步：
一个广义上的概念，用来描述网络中将公共频率信号或时间信号传送到所有网元的方法。
其通常要求整个通信网中各数字设备时钟保持同步。
4.同步方式：
全同步方式，准同步方式，主从同步方式，互同步方式，混合同步方式。
在主从同步方式中，节点从时钟有4中工作模式：
正常工作模式，保持工作模式，自由运行工作模式，锁定工作模式
5.时钟的类型：
（1）铯原子钟
优点：
长期频率稳定度和精确度高缺点：
可靠性较差
作用：
可作为全网等级最高的基准主时钟（PRC
升级会员 