SDH设备的逻辑组成1.docx

1、SDH设备的逻辑组成1SDH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1.1.1-1 TM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

2、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116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1.1.2-1 ADM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），

3、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R

4、EG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

5、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1.1.4-1 DXC功能图DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接

6、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mn），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1.1.4-1 m、n 群次与速率对应表m或n0123456速率64kbit/s2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/

7、s 155Mbit/s622Mbit/s2.5Gbit/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66 DXC5/1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

8、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1.2-1 SDH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

9、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ABCDEFGLM拆分成140Mbit/s的PDH信号；经过ABCDEFGHIJK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

10、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RS

11、T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

12、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D1D3提取传给SEMF，处理D1D3上的再生段OAM命令信息。2）发送方向信号流从C到BRST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1.2.31。

13、图1.2.31 A、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b6b8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b6b8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

14、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D4D12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

15、C：MST写入MSOH：从OHP来的E2；从SEMF来的D4D12；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b6b8设为110。D点处的信号帧结构如图4.2.3-2所示。图1.2.32 D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-AI

16、S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1.2.41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1.2.41 TM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

17、，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1.2.51所示。图1.2.51 F点的信号帧结构图TTF：传送终端功能

18、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

19、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1.2.31中的HPC的交叉容量最小应为2N VC-42NVC-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

20、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b1b4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

21、-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C12VC12TU-12TUG-2TUG3C4这种结构复用而来的。下面我们分别予以讲

22、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1.2.81所示。图1.2.81 G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

23、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

24、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N

25、DF，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01H04H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-2TUG-3C-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

26、2Mbit/s和34Mbit/s的信号。H点处的信号帧结构图如图1.2.131所示。图1.2.131 H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

27、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b1b2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b5b7，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

28、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b5b7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1.2.151所示。图1.2.151 I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，PP

29、I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PDH 2Mbit/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

30、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（D1D12）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D1D12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

31、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D1D3字节（DCCR），P接口传送D4D12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