4SDH设备的逻辑组成.docx

1、4SDH设备的逻辑组成目录第四节 SDH设备的逻辑组成 614.1 SDH网络的常见网元 614.2 SDH设备的逻辑功能块 64小结 87习题 87 第四节 SDH设备的逻辑组成 P 目标：了解SDH传输网的常见网元类型和基本功能。掌握组成SDH设备的基本逻辑功能块的功能，及其监测的相应告警和性能事件。掌握辅助功能块的功能。了解复合功能块的功能。掌握各功能块提供的相应告警维护信号，及其相应告警流程图。 4.1 SDH网络的常见网元SDH传输网是由不同类型的网元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。下面我们讲述SDH网中常见网

2、元的特点和基本功能。 TM终端复用器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，它是一个双端口器件，如图4-1所示。图4-1 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。在将低速支路信号复用进STM-N帧（将低速信号复用到线路）上时，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

3、-1中63个VC12的任一个位置上去。对于华为设备，TM的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。 ADM分/插复用器分/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结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如图4-2所示。图4-2 ADM模型ADM有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆（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）两个线路端口。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

4、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，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：一个ADM可等效成两个TM。 REG再生中继器光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光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，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。此处讲的是后一种再生中继器，REG是双端口器件，只有两个线路端口W、E。如图4-3所示：图4-3 电再生中继器它的作用是将w/e侧的光信

5、号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。注意到没有，REG与ADM相比仅少了支路端口，所以ADM若本地不上/下话路（支路不上/下信号）时完全可以等效一个REG。真正的REG只需处理STM-N帧中的RSOH，且不需要交叉连接功能（we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

6、号间的交叉连接，如图4-4所示。图4-4 DXC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条入光纤和n条出光纤。DXC的核心是交叉连接，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VC12级别的交叉）。通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能（注mn），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4-1：表4-1 m、n 数值与速率对应表m或n0123456速率64kbit/s2

7、Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s 155Mbit/s622Mbit/s2.5Gbit/s小容量的DXC可由ADM来等效，例如华为公司的2.5G设备可等效为66 DXC5/1。4.2 SDH设备的逻辑功能块我们知道SDH体制要求不同厂家的产品实现横向兼容，这就必然会要求设备的实现要按照标准的规范，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设备进行规范，它将设备所应完成的功能分解为各种基本的标准功能块，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

8、而成，以完成设备不同的功能。通过基本功能块的标准化，来规范了设备的标准化，同时也使规范具有普遍性，叙述清晰简单。下面我们以一个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4-5所示。图4-5 SDH设备的逻辑功能构成为了更好地理解上图，对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

9、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4-5为一个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收方向。相应的发方向就是沿这两条路径的反方向将140Mbit/s和2Mbit/s、34Mbit/s的PDH信号复用

10、到线路上的STM-N信号帧中。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，提取线路定时，以及相应告警的检测。1）信号流从A到B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发方向电/光变换，同时

11、，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）处理（终结）RSOH。1）收方向信号流B到CSTM-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位置相吻合。若连续5帧以上无法正确定位帧头，设备进入帧失步状态，RST功能块上报接收信号帧失步告警R-OOF。在帧失步时，

12、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）处理公务联络电话；将D1D3提取传给SEMF，处理D1D3上的再生段OAM命令信息。2）发方向信号流从C到BRST写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

13、A点、B点、C点处的信号帧结构如图4-6：图4-6 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）收方向信号流从C到DMST提取K1、K2字节中的APS（自动保护倒换）协议送至SEMF，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。 诀窍：MS-AIS的告警是指在C点的信号为全“1”。它是由R-LOS，R-LOF引发的，因为当RST收到R-LOS、R-L

14、OF时，会使C点的信号为全“1”，那么此时K2的b6b8当然是“111”了。另外，本端的MS-AIS告警还可能是因为对端发过来的信号本身就是MS-AIS，即发过来的STM-N帧是由有效RSOH和其余部分为全“1”信号组成的。若在C点的信号中K2为110，则判断为这是对端设备回送回来的对告信号：MS-RDI（复用段远端失效指示），表示对端设备在接收信号时出现MS-AIS、B2误码过大等劣化告警。MST功能块校验B2字节，检测复用段信号的传输误码块，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，向对端发对告信息MS-REI，由M1字节回告对方接收端收到的误块数。若检测到MS-AIS

15、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”。另外，MST将同步状态信息S1（b5b8）恢复，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）发方向信号流从D到CMST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4-7

16、所示。图4-7 D点处的信号帧结构图 诀窍：再生段和复用段的名字听得多了，但再生段和复用段究竟指什么呢？ 再生段是指在两个设备的RST之间的维护区段（包括两个RST和它们之间的光缆）。复用段是指在两个设备的MST之间的维护区段（包括两个MST和它们之间的光缆）。再生段只处理STM-N帧的RSOH，复用段处理STM-N帧的RSOH和MSOH。 MSP：（复用段保护功能块）MSP用以在复用段内保护STM-N信号，防止随路故障，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（复用段倒换）。ITU-T规定保护倒换的时间控制在50ms以内。复用段倒换的故障条件是R-LOS

17、、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4-8所示。图4-8 TM的复用段保护1）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）发方向信号流从E到DE点的信号流透明的传至D，E点处信号波形同D点。& 技术细节：常见的倒换方式有1+1、1:1和1:n。以图 4-8的设备模型为例： 11指发端在主备两个信道上发同样的信息（并发），收端在正常情况下选收主用信道上的业务，因为主备信道上的业务一模一样（均为主用业

18、务），所以在主用信道损坏时，通过切换选收备用信道而使主用业务得以恢复。此种倒换方式又叫做单端倒换（仅收端切换），倒换速度快，但信道利用率低。11方式指在正常时发端在主用信道上发主用业务，在备用信道上发额外业务（低级别业务），收端从主用信道收主用业务从备用信道收额外业务。当主用信道损坏时，为保证主用业务的传输，发端将主用业务发到备用信道上，收端将切换到从备用信道选收主用业务，此时额外业务被终结，主用业务传输得到恢复。这种倒换方式称之为双端倒换（收/发两端均进行切换），倒换速率较慢，但信道利用率高。由于额外业务的传送在主用信道损坏时要被终结，所以额外业务也叫做不被保护的业务。1n是指一条备用信道保

19、护n条主用信道，这时信道利用率更高，但一条备用信道只能同时保护一条主用信道，所以系统可靠性降低了。 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VC4。1）收方向信号流从E到F首先，MSA对AUG进行消间插，将AUG分成N个AU-4结构，然后处理这N个AU-4的AU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（VC4）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

20、时MSA使信号在F点的相应的VC4上输出为全“1”，并产生相应AU-4的AU-AIS告警。2）发方向信号流从F到EF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4-9所示。图4-9 F点的信号帧结构图 TTF：传送终端功能块前面讲过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工作。SPI、RST、MST、MSA一起构成了复合功能块TTF，它的作用是在收方向对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消间插并处理指针AU

21、-PTR，最后输出N个VC4信号；发方向与此过程相反，进入TTF的是VC4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VC4进行交叉连接的功能，除了信号的交叉连接外，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VC4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4-6中的HPC的交叉容量最小应为2N VC42NVC

22、4，相当于2N条VC4入线，2N条VC4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：一种进HOI复合功能块，输出140Mbit/s的PDH信号；一种进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，两种路由HPT的功能是一样的。HPT是高阶通道开销的源和宿，形成和终结高阶虚容器。1）收方向信号流从F到G终结POH，检验B3，若有误码块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。

23、诀窍：G1的b1b4值的范围为015，而B3只能在一帧中检测出最多8个误码块，也就是说G1 b1b4的值08表示检测08个误码块，其余7个值（915）均被当成无误码块。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VC4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VC4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

24、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）发方向信号流从G到FHPT写入POH，计算B3，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C4信号的帧，这个C4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述。先讲述由140Mbit/s的PDH信号适配成1的C4，G点处的信号帧结构如图4-10所示。图4-10 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

25、号适配进C，或把C信号去映射成PDH信号，其功能类似于PDH踎C，此处指140Mbit/s踎C4。 PPI：PDH物理接口功能块PPI的功能是作为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）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）发方向信号流从M到L将PDH线路码转换成便于设备处理的NRZ码，同时提取支路信号的时钟将其送给SETS锁相，锁相后的时钟由SETS送给各功能块作为它们的工作时钟。当PPI检测到无输入信号时，会产生支路信号丢失告

26、警T-ALOS（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 踎C4踎 VC4。下面讲述由2Mbit/s复用进C4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TUG3通过字节间插而成的C4信号，而TUG3又是由TUG2通过字节间插复合而成的，TUG2又是由TU12复合而成，TU12由VC12+TU-PTR组成的。见第二节附图。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C4这

27、种信息结构拆/分成TU12（对2Mbit/s的信号而言）。1）收方向信号流从G到H首先将C4进行消间插成63个TU-12，然后处理TU-PTR，进行VC12在TU-12中的定位、分离，从H点流出的信号是63个VC12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VC12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VC12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

28、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）发方向信号流从H到GHPA先对输入的VC12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：TUG2TUG3C4。 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C4帧中，或从C4中拆分出2Mbit/s和34Mbit/s的信号。H点处的信号帧结构图如图4-11所示。图4-11 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（VC12/VC

29、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VC4级别的交叉连接和VC3、VC12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POH的源和宿，对VC12而言就是处理和产生V5、J2、N2、K4四个POH字节。1）收方向信号流从H到JLPT处理LP-POH，通过V5字节的b1b2进行BIP-2的检验，若检测出VC12的误码块，则在本端性能事件LP-BBE中显示误

30、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（低阶通道踪迹字节失配）、LP-SLM（低阶通道信号标识失配），此时LPT 使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（低阶通道远端失效指示）告警，使对端了解本接收端相应的VC12通道信号时出现劣化。若连续5帧检测到V5的b5b7为000，则判定为相应通道来装载，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C12信号，帧结

31、构如图4-12所示。图4-12 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C12容器，相当于将货物打包/拆包的过程：2Mbit/s 踎C12，。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面讲的一样，PPI主要完成码型变换的接口功能，以及提取支路定时供系统使用的功能。 LOI：低阶接口功能块低阶接口功能块主要完成将VC12信号拆包成PDH 2Mbit/s的信号（收方向），或将PDH的2Mbit/s信号打包成VC12信号，同时完成设备和线路的接口功能码型变换；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，并完成相应的功能。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。 SEMF：同步设备管理功能块它