OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第一章SDH概述1-1第一章SDH概述目標：了解SDH的產(chǎn)生背景——為什么會產(chǎn)生SDH傳輸體制。了解SDH體制的優(yōu)點和不足。建立有關SDH的整體概念為以后更深入的學習打下基礎。1.1SDH產(chǎn)生的技術背景——為什么會產(chǎn)生SDH傳輸體制SDH全稱叫做同步數(shù)字傳輸體制（SynchronousDigitalHierarchy），由此可見SDH是一種傳輸?shù)捏w制（協(xié)議），就象PDH——準同步數(shù)字傳輸體制一樣，SDH這種傳輸體制規(guī)范了數(shù)字信號的幀結構、復用方式、傳輸速率等級，接口碼型等特性。傳統(tǒng)的PDH傳輸體制的缺陷體現(xiàn)在以下幾個方面：1.接口方面（1）只有地區(qū)性的電接口規(guī)范，不存在世界性標準。（2）沒有世界性標準的光接口規(guī)范。2.復用方式現(xiàn)在的PDH體制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信號（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信號）是同步的，其他速率的信號都是異步的，需要通過碼速的調(diào)整來匹配和容納時鐘的差異.既然PDH采用異步復用方式，那么從PDH的高速信號中就不能直接的分/插出低速信號，例如：不能從140Mbit/s的信號中直接分/插出2Mbit/s的信號。這就會引起兩個問題：（1）從高速信號中分/插出低速信號要一級一級的進行。（2）由于低速信號分/插到高速信號要通過層層的復用和解復用過程，這樣就會使信號在復用/解復用過程中產(chǎn)生的損傷加大，使傳輸性能劣化，在大容量傳輸時，此種缺點是不能容忍的。這也就是為什么PDH體制傳輸信號的速率沒有更進一步提高的原因。3.運行維護方面PDH信號的幀結構里用于運行維護工作（OAM）的開銷字節(jié)不多，這也就是為什么在設備進行光路上的線路編碼時，要通過增加冗余編碼來完成線路性能監(jiān)控功能。由于PDH信號運行維護工作的開銷字節(jié)少，這對完成傳輸網(wǎng)的分層管理、性能監(jiān)控、業(yè)務的實時調(diào)度、傳輸帶寬的控制、告警的分析定位是很不利的。4.沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口由于沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口，這就使你買一套某廠家的設備，就需買一套該廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)。容易形成網(wǎng)絡的七國八制的局面，不利于形成統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)。由于以上這種種缺陷，使PDH傳輸體制越來越不適應傳輸網(wǎng)的發(fā)展，于是美國貝爾通信研究所首先提出了用一整套分等級的標準數(shù)字傳遞結構組成的同步網(wǎng)絡（SONET）體制，CCITT于1988年接受了SONET概念，并重命名為同步數(shù)字體系（SDH），使其成為不僅適用于光纖傳輸，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g體制。本課程主要講述SDH體制在光纖傳輸網(wǎng)上的應用。？想一想：你也許在資料中看過SDH信號能直接從高速信號中下低速信號，例如直接從622Mbit/s信號中下2M信號，為什么？這種特性跟SDH所特有的同步復用方式有關，既然是同步復用方式，那么低速信號在高速信號幀中的位置是可預見，于是從高速信號中直接下低速信號就變成了一件很容易的事了。1.2與PDH相比SDH有哪些優(yōu)勢首先，我們先談一談SDH的基本概念。SDH概念的核心是從統(tǒng)一的國家電信網(wǎng)和國際互通的高度來組建數(shù)字通信網(wǎng)，是構成綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN），特別是寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的重要組成部分。那么怎樣理解這個概念呢？因為與傳統(tǒng)的PDH體制不同，按SDH組建的網(wǎng)是一個高度統(tǒng)一的、標準化的、智能化的網(wǎng)絡，它采用全球統(tǒng)一的接口以實現(xiàn)設備多廠家環(huán)境的兼容，在全程全網(wǎng)范圍實現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)一致的管理和操作，實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)與業(yè)務調(diào)度，實現(xiàn)網(wǎng)絡自愈功能，提高網(wǎng)絡資源利用率，由于維護功能的加強大大降低了設備的運行維護費用。下面我們就SDH所具有的優(yōu)勢（可以算是SDH的特點吧），從幾個方面進一步說明。注意與PDH體制相對比。1.接口方面（1）電接口方面接口的規(guī)范化與否是決定不同廠家的設備能否互連的關鍵。SDH體制對網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）作了統(tǒng)一的規(guī)范。規(guī)范的內(nèi)容有數(shù)字信號速率等級、幀結構、復接方法、線路接口、監(jiān)控管理等。于是這就使SDH設備容易實現(xiàn)多廠家互連，也就是說在同一傳輸線路上可以安裝不同廠家的設備，體現(xiàn)了橫向兼容性。SDH體制有一套標準的信息結構等級，即有一套標準的速率等級?；镜男盘杺鬏斀Y構等級是同步傳輸模塊——STM-1，相應的速率是155Mbit/s。高等級的數(shù)字信號系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通過將低速率等級的信息模塊（例如STM-1）通過字節(jié)間插同步復接而成，復接的個數(shù)是4的倍數(shù)，例如：STM-4＝4×STM-1，STM-16＝4×STM-4。技術細節(jié)：什么是字節(jié)間插復用方式呢？我們以一個例子來說明。有三個信號：幀結構各為每幀3個字節(jié)，若將這三ABCA1A2A3B1B2B3C1C2C3個信號通過字節(jié)間插復用方式復用成信號D，那D就應該是這樣一種幀結構：幀中有9個字節(jié)，且這9個字節(jié)的排放次序如下圖：A1B1C1A2B2C2A3B3C3那么這樣的復用方式就是字節(jié)間插復用方式。你明白了嗎（2）光接口方面線路接口（這里指光口）采用世界性統(tǒng)一標準規(guī)范，SDH信號的線路編碼僅對信號進行擾碼，不再進行冗余碼的插入。想想看，為什么會這樣？擾碼的標準是世界統(tǒng)一的，這樣對端設備僅需通過標準的解碼器就可與不同廠家SDH設備進行光口互連。擾碼的目的是抑制線路碼中的長連“0”和長連“1”，便于從線路信號中提取時鐘信號。由于線路信號僅通過擾碼，所以SDH的線路信號速率與SDH電口標準信號速率相一致，這樣就不會增加發(fā)端激光器的光功率代價。2.復用方式由于低速SDH信號是以字節(jié)間插方式復用進高速SDH信號的幀結構中的，這樣就使低速SDH信號在高速SDH信號的幀中的位置是固定的、有規(guī)律性的，也就是說是可預見的。這樣就能從高速SDH信號例如2.5Gbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH信號例如155Mbit/s（STM-1），這樣就簡化了信號的復接和分接，使SDH體制特別適合于高速大容量的光纖通信系統(tǒng)。另外，由于采用了同步復用方式和靈活的映射結構，可將PDH低速支路信號（例如2Mbit/s）復用進SDH信號的幀中去（STM-N），這樣使低速支路信號在STM-N幀中的位置也是可預見的，于是可以從STM-N信號中直接分/插出低速支路信號。注意此處不同于前面所說的從高速SDH信號中直接分插出低速SDH信號，此處是指從SDH信號中直接分/插出低速支路信號，例如2Mbit/s，34Mbit/s與140Mbit/s等低速信號。于是節(jié)省了大量的復接/分接設備（背靠背設備），增加了可靠性，減少了信號損傷、設備成本、功耗、復雜性等，使業(yè)務的上、下更加簡便。SDH的這種復用方式使數(shù)字交叉連接（DXC）功能更易于實現(xiàn)，使網(wǎng)絡具有了很強的自愈功能，便于用戶按需動態(tài)組網(wǎng)，實時靈活的業(yè)務調(diào)配。技術細節(jié)：什么是網(wǎng)絡自愈功能？網(wǎng)絡自愈是指當業(yè)務信道損壞導致業(yè)務中斷時，網(wǎng)絡會自動將業(yè)務切換到備用業(yè)務信道，使業(yè)務能在較短的時間（ITU-T規(guī)定為50ms以內(nèi)）得以恢復正常傳輸。注意這里僅是指業(yè)務得以恢復，而發(fā)生故障的設備和發(fā)生故障的信道則還是要人去修復。那么為達到網(wǎng)絡自愈功能除了設備具有DXC功能（完成將業(yè)務從主用信道切換到備用信道）外，還需要有冗余的信道（備用信道），冗余設備（備用設備）。3.運行維護方面SDH信號的幀結構中安排了豐富的用于運行維護（OAM）功能的開銷字節(jié)，使網(wǎng)絡的監(jiān)控功能大大加強，也就是說維護的自動化程度大大加強。PDH的信號中開銷字節(jié)不多，以致于在對線路進行性能監(jiān)控時，還要通過在線路編碼時加入冗余比特來完成。以PCM30/32信號為例，其幀結構中僅有TS0時隙和TS16時隙中的比特是用于OAM功能。SDH信號豐富的開銷占用整個幀所有比特的1/20，大大加強了OAM功能。這樣就使系統(tǒng)的維護費用大大降低，而在通信設備的綜合成本中，維護費用占相當大的一部分，于是SDH系統(tǒng)的綜合成本要比PDH系統(tǒng)的綜合成本低，據(jù)估算僅為PDH系統(tǒng)的65.8%。4.兼容性SDH有很強的兼容性，這也就意味著當組建SDH傳輸網(wǎng)時，原有的PDH傳輸網(wǎng)不會作廢，兩種傳輸網(wǎng)可以共同存在。也就是說可以用SDH網(wǎng)傳送PDH業(yè)務，另外，異步轉(zhuǎn)移模式的信號（ATM）、FDDI信號等其他體制的信號也可用SDH網(wǎng)來傳輸。那么SDH傳輸網(wǎng)是怎樣實現(xiàn)這種兼容性的呢？SDH網(wǎng)中用SDH信號的基本傳輸模塊（STM-1）可以容納PDH的三個數(shù)字信號系列和其它的各種體制的數(shù)字信號系列——ATM、FDDI、DQDB等，從而體現(xiàn)了SDH的前向兼容性和后向兼容性，確保了PDH網(wǎng)向SDH網(wǎng)和SDH向ATM的順利過渡。SDH是怎樣容納各種體制的信號呢？很簡單，SDH把各種體制的低速信號在網(wǎng)絡邊界處（例如：SDH/PDH起點）復用進STM-1信號的幀結構中，在網(wǎng)絡邊界處（終點）再將它們拆分出來即可，這樣就可以在SDH傳輸網(wǎng)上傳輸各種體制的數(shù)字信號了。訣竅：在SDH網(wǎng)中，SDH的信號實際上起著運貨車的功能，它將各種不同體制的信號（本課程主要是指PDH信號）象貨物一樣打成不同大小的（速率級別）包，然后裝入貨車（裝入STM-N幀中），在SDH的主干道上（光纖上）傳輸。在收端從貨車上卸下打成貨包的貨物（其它體制的信號），然后拆包封，恢復出原來體制的信號。這也就形象地說明了不同體制的低速信號復用進SDH信號（STM-N），在SDH網(wǎng)上傳輸和最后拆分出原體制信號的全過程。1.3SDH的缺陷所在凡事有利就有弊，SDH的這些優(yōu)點是以犧牲其他方面為代價的。1.頻帶利用率低我們知道通信的有效性和可靠性是一對矛盾，增加了有效性必將降低可靠性，增加可靠性也會相應的使有效性降低。例如，收音機的選擇性增加，可選的電臺就增多，這樣就提高了選擇性。但是由于這時通頻帶相應的會變窄，必然會使音質(zhì)下降，也就是可靠性下降。相應的，SDH的一個很大的優(yōu)勢是系統(tǒng)的可靠性大大的增強了（運行維護的自動化程度高），這是由于在SDH的信號－－STM-N幀中加入了大量的用于OAM功能的開銷字節(jié)，這樣必然會使在傳輸同樣多有效信息的情況下，PDH信號所占用的頻帶（傳輸速率）要比SDH信號所占用的頻帶（傳輸速率）窄，即PDH信號所用的速率低。例如：SDH的STM-1信號可復用進63個2Mbit/s或3個34Mbit/s（相當于48×2Mbit/s）或1個140Mbit/s（相當于64×2Mbit/s）的PDH信號。只有當PDH信號是以140Mbit/s的信號復用進STM-1信號的幀時，STM-1信號才能容納64×2Mbit/s的信息量，但此時它的信號速率是155Mbit/s，速率要高于PDH同樣信息容量的E4信號（140Mbit/s），也就是說STM-1所占用的傳輸頻帶要大于PDHE4信號的傳輸頻帶（二者的信息容量是一樣的）。2.指針調(diào)整機理復雜SDH體制可從高速信號（例如STM-1）中直接下低速信號（例如2Mbit/s），省去了多級復用/解復用過程。而這種功能的實現(xiàn)是通過指針機理來完成的，指針的作用就是時刻指示低速信號的位置，以便在“拆包”時能正確地拆分出所需的低速信號，保證了SDH從高速信號中直接下低速信號的功能的實現(xiàn)?？梢哉f指針是SDH的一大特色。但是指針功能的實現(xiàn)增加了系統(tǒng)的復雜性。最重要的是使系統(tǒng)產(chǎn)生SDH的一種特有抖動－－由指針調(diào)整引起的結合抖動。這種抖動多發(fā)于網(wǎng)絡邊界處（SDH/PDH），其頻率低，幅度大，會導致低速信號在拆出后性能劣化，這種抖動的濾除會相當困難。3.軟件的大量使用對系統(tǒng)安全性的影響SDH的一大特點是OAM的自動化程度高，這也意味軟件在系統(tǒng)中占用相當大的比重，這就使系統(tǒng)很容易受到計算機病毒的侵害，特別是在計算機病毒無處不在的今天。另外，在網(wǎng)絡層上人為的錯誤操作、軟件故障，對系統(tǒng)的影響也是致命的。這樣系統(tǒng)的安全性就成了很重要的一個方面。SDH體制是一種新生事物，盡管還有這樣那樣的缺陷，但它已在傳輸網(wǎng)的發(fā)展中，顯露出了強大的生命力，傳輸網(wǎng)從PDH過渡到SDH已是一個必然的趨勢。？想一想：在這一章你學到了些什么？1.SDH究意是什么？2.為什么會出現(xiàn)SDH的傳輸體制？3.與PDH相對比SDH有什么優(yōu)勢？4.SDH的局限性是什么？是否已建立了SDH的整體概念？小結本章主要講述了SDH體制產(chǎn)生的技術背景、SDH的特點，主要是建立SDH的整體概念。習題1.為什么SDH體制適合大容量傳輸?shù)那闆r？OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-1第二章SDH信號的幀結構和復用步驟目標：掌握STM-N信號的幀結構（以STM-1信號的幀結構為例）。掌握STM-N信號幀中各部分結構所起的大致作用。掌握2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s信號復用進STM-N信號的全過程。掌握復用和映射的概念。2.1SDH信號——STM-N的幀結構SDH信號需要什么樣的幀結構呢？STM-N信號幀結構的安排應盡可能使支路低速信號在一幀內(nèi)均勻地、有規(guī)律的分布。為什么呢？因為這樣便于實現(xiàn)支路的同步復用、交叉連接（DXC）、分/插和交換，說到底就為了方便地從高速信號中直接上/下低速支路信號。鑒于此，ITU-T規(guī)定了STM-N的幀是以字節(jié)（8bit）為單位的矩形塊狀幀結構。訣竅：塊狀幀是什么呢？為了便于對信號進行分析，往往將信號的幀結構等效為塊狀幀結構，這不是SDH信號所特有的，PDH信號、ATM信號，分組交換的數(shù)據(jù)包，它們的幀結構都算是塊狀幀。例如，E1信號的幀是32個字節(jié)組成的1行×32列的塊狀幀，ATM信號是53個字節(jié)構成的塊狀幀。將信號的幀結構等效為塊狀，僅僅是為了分析的方便。從上圖看出STM-N的信號是9行×270×N列的幀結構。此處的N與STM-N的N相一致，取值范圍：1，4，16，64……。表示此信號由N個STM-1信號通過字節(jié)間插復用而成。由此可知，STM-1信號的幀結構是9行×270列的塊狀幀，由上圖看出，當N個STM-1信號通過字節(jié)間插復用成STM-N信號時，僅僅是將STM-1信號的列按字節(jié)間插復用，行數(shù)恒定為9行。我們知道，信號在線路上傳輸時是一個bit一個bit地進行傳輸?shù)?，那么這個塊狀幀是怎樣在線路上進行傳輸?shù)哪?？總不會是將整個塊都送上線路同時傳輸吧。當然不是這樣傳輸，STM-N信號的傳輸也遵循按比特的傳輸方式，那么先傳哪些比特后傳哪些比特呢？SDH信號幀傳輸?shù)脑瓌t是：幀結構中的字節(jié)（8bit）從左到右，從上到下一個字節(jié)一個字節(jié)（一個比特一個比特）的傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。STM-N信號的幀頻（也就是每秒傳送的幀數(shù)）是多少呢？ITU-T規(guī)定對于任何級別的STM等級，幀頻是8000幀/秒，也就是幀長或幀周期為恒定的125μs。8000幀/秒聽起來很耳熟，對了，PDH的E1信號也是8000幀/秒。在這里你要注意到的是對于任何STM級別幀頻都是8000幀/秒，幀周期的恒定是SDH信號的一大特點。想想看PDH不同等級信號的幀周期是否恒定？由于幀周期的恒定使STM-N信號的速率有其規(guī)律性。例如STM-4的傳輸數(shù)速恒定的等于STM-1信號傳輸數(shù)速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。而PDH中的E2信號速率≠E1信號速率的4倍。SDH信號的這種規(guī)律性使高速SDH信號直接分/插出低速SDH信號成為可能，特別適用于大容量的傳輸情況。？想一想：STM-N幀中單獨一個字節(jié)的比特傳輸速率是多少？STM-N的幀頻為8000幀/秒，這就是說信號幀中某一特定字節(jié)每秒被傳送8000次，那么該字節(jié)的比特速率是8000×8bit＝64kbit/s。這個數(shù)字是不是也很眼熟，64kbit/s是一路數(shù)字電話的傳輸速率。從圖2-1中看出，STM-N的幀結構由3部分組成：段開銷，包括再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH）；管理單元指針（AU-PTR）；信息凈負荷（payload）。下面我們講述這三大部分的功能。（1）信息凈負荷（payload）是在STM-N幀結構中存放將由STM-N傳送的各種信息碼塊的地方。信息凈負荷區(qū)相當于STM-N這輛運貨車的車箱，車箱內(nèi)裝載的貨物就是經(jīng)過打包的低速信號——待運輸?shù)呢浳?。為了實時監(jiān)測貨物（打包的低速信號）在傳輸過程中是否有損壞，在將低速信號打包的過程中加入了監(jiān)控開銷字節(jié)——通道開銷（POH）字節(jié)。POH作為凈負荷的一部分與信息碼塊一起裝載在STM-N這輛貨車上在SDH網(wǎng)中傳送，它負責對打包的貨物（低速信號）進行通道性能監(jiān)視、管理和控制（有點兒類似于傳感器）。技術細節(jié)：何謂通道？舉例說明，STM-1信號可復用進63×2Mbit/s的信號，那么換一種說法可將STM-1信號看成一條傳輸大道，那么在這條大路上又分成了63條小路，每條小路通過相應速率的低速信號，那么每一條小路就相當于一個低速信號通道，通道開銷的作用就可以看成監(jiān)控這些小路的傳送狀況了。這63個2M通道復合成了STM-1信號這條大路——此處可稱為“段”了?，F(xiàn)在你明白了吧，所謂通道指相應的低速支路信號，POH的功能就是監(jiān)測這些低速支路信號在由STM-N這輛貨車承載，在SDH網(wǎng)上運輸時的性能。這與將STM-N信號類比為貨車，將低速支路信號打包裝入車中運輸相一致。注意：信息凈負荷并不等于有效負荷，因為信息凈負荷中存放的是經(jīng)過打包的低速信號，即在低速信號中加上了相應的POH。（2）段開銷（SOH）是為了保證信息凈負荷正常靈活傳送所必須附加的供網(wǎng)絡運行、管理和維護（OAM）使用的字節(jié)。例如段開銷可進行對STM-N這輛運貨車中的所有貨物在運輸中是否有損壞進行監(jiān)控，而POH的作用是當車上有貨物損壞時，通過它來判定具體是哪一件貨物出現(xiàn)損壞。也就是說SOH完成對貨物整體的監(jiān)控，POH是完成對某一件特定的貨物進行監(jiān)控，當然，SOH和POH還有其它一些管理功能。段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH），分別對相應的段層進行監(jiān)控。我們講過段其實也相當于一條大的傳輸通道，RSOH和MSOH的作用也就是對這一條大的傳輸通道進行監(jiān)控。那么，RSOH和MSOH的區(qū)別是什么呢？簡單的講二者的區(qū)別在于監(jiān)管的范圍不同。舉個簡單的例子，若光纖上傳輸?shù)氖?.5Gbit/s信號，那么，RSOH監(jiān)控的是STM-16整體的傳輸性能，而MSOH則是監(jiān)控STM-16信號中每一個STM-1的性能情況。技術細節(jié)：RSOH、MSOH、POH提供了對SDH信號的層層細化的監(jiān)控功能。例如2.5G系統(tǒng)，RSOH監(jiān)控的是整個STM-16的信號傳輸狀態(tài)；MSOH監(jiān)控的是STM-16中每一個STM-1信號的傳輸狀態(tài)；POH則是監(jiān)控每一個STM-1中每一個打包了的低速支路信號（例如2Mbit/s）的傳輸狀態(tài)。這樣通過開銷的層層監(jiān)管功能，使你可以方便地從宏觀（整體）和微觀（個體）的角度來監(jiān)控信號的傳輸狀態(tài)，便于分析、定位。再生段開銷在STM-N幀中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N個字節(jié)；復用段開銷在STM-N幀中的位置是第5到第9行的第一到第9×N列，共5×9×N個字節(jié)。與PDH信號的幀結構相比較，段開銷豐富是SDH信號幀結構的一個重要的特點。（3）管理單元指針（AU-PTR）管理單元指針位于STM-N幀中第4行的9×N列，共9×N個字節(jié)，AU-PTR起什么作用呢？我們講過SDH能夠從高速信號中直接分/插出低速支路信號（例如2Mbit/s），為什么會這樣呢？這是因為低速支路信號在高速SDH信號幀中的位置有預見性，也就是有規(guī)律性。預見性的實現(xiàn)就在于SDH幀結構中指針開銷字節(jié)功能。AU-PTR是用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置的指示符，以便收端能根據(jù)這個位置指示符的值（指針值）正確分離信息凈負荷。這句話怎樣理解呢？若倉庫中以堆為單位存放了很多貨物，每堆貨物中的各件貨物（低速支路信號）的擺放是有規(guī)律性的（字節(jié)間插復用），那么若要定位倉庫中某件貨物的位置就只要知道這堆貨物的具體位置就可以了，也就是說只要知道這堆貨物的第一件貨物放在哪兒，然后通過本堆貨物擺放位置的規(guī)律性，就可以直接定位出本堆貨物中任一件貨物的準確位置，這樣就可以直接從倉庫中搬運（直接分/插）某一件特定貨物（低速支路信號）。AU-PTR的作用就是指示這堆貨物中第一件貨物的位置。其實指針有高、低階之分，高階指針是AU-PTR，低階指針是TU-PTR（支路單元指針），TU-PTR的作用類似于AU-PTR，只不過所指示的貨物堆更小一些而已。2.2SDH的復用結構和步驟SDH的復用包括兩種情況：一種是低階的SDH信號復用成高階SDH信號；另一種是低速支路信號（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）復用成SDH信號STM-N。第一種情況在前面已有所提及，復用的方法主要通過字節(jié)間插復用方式來完成的，復用的個數(shù)是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在復用過程中保持幀頻不變（8000幀/秒），這就意味著高一級的STM-N信號是低一級的STM-N信號速率的4倍。在進行字節(jié)間插復用過程中，各幀的信息凈負荷和指針字節(jié)按原值進行間插復用，而段開銷則會有些取舍。在復用成的STM-N幀中，SOH并不是所有低階SDH幀中的段開銷間插復用而成，而是舍棄了一些低階幀中的段開銷，其具體的復用方法在下一節(jié)中講述。第二種情況用得最多的就是將PDH信號復用進STM-N信號中去。傳統(tǒng)的將低速信號復用成高速信號的方法有兩種：比特塞入法（又叫做碼速調(diào)整法）這種方法利用固定位置的比特塞入指示來顯示塞入的比特是否載有信號數(shù)據(jù)，允許被復用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復用），因為存在一個比特塞入和去塞入的過程（碼速調(diào)整），而不能將支路信號直接接入高速復用信號或從高速信號中分出低速支路信號，也就是說不能直接從高速信號中上/下低速支路信號，要一級一級的進行，這也就是PDH的復用方式。固定位置映射法這種方法利用低速信號在高速信號中的特殊位置來攜帶低速同步信號，要求低速信號與高速信號同步，也就是說幀頻相一致，可方便的從高速信號中直接上/下低速支路信號，但當高速信號和低速信號間出現(xiàn)頻差和相差（不同步）時，要用125μs（8000幀/秒）緩存器來進行頻率校正和相位對準，導致信號較大延時和滑動損傷。從上面看出這兩種復用方式都有一些缺陷，比特塞入法無法從高速信號中上/下低速支路信號；固定位置映射法引入的信號時延過大。SDH網(wǎng)的兼容性要求SDH的復用方式既能滿足異步復用（例如：將PDH信號復用進STM-N），又能滿足同步復用（例如STM-1→STM-4），而且能方便地由高速STM-N信號分/插出低速信號，同時不造成較大的信號時延和滑動損傷，這就要求SDH需采用自己獨特的一套復用步驟和復用結構。在這種復用結構中，通過指針調(diào)整定位技術來取代125μs緩存器用以校正支路信號頻差和實現(xiàn)相位對準，各種業(yè)務信號復用進STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射（相當于信號打包）、定位（相當于指針調(diào)整）、復用（相當于字節(jié)間插復用）三個步驟。ITU-T規(guī)定了一整套完整的復用結構（也就是復用路線），通過這些路線可將PDH的3個系列的數(shù)字信號以多種方法復用成STM-N信號。ITU-T規(guī)定的復用路線如圖2-2。圖2-2G.709復用映射結構從圖2-2中可以看到此復用結構包括了一些基本的復用單元：C－容器、VC－虛容器、TU－支路單元、TUG－支路單元組、AU－管理單元、AUG－管理單元組，這些復用單元的下標表示與此復用單元相應的信號級別。在圖中從一個有效負荷到STM-N的復用路線不是唯一的，有多條路線（也就是說有多種復用方法）。例如：2Mbit/s的信號有兩條復用路線，也就是說可用兩種方法復用成STM-N信號。不知你注意到?jīng)]有，8Mbit/s的PDH信號是無法復用成STM-N信號的。盡管一種信號復用成SDH的STM-N信號的路線有多種，但是對于一個國家或地區(qū)則必須使復用路線唯一化。我國的光同步傳輸網(wǎng)技術體制規(guī)定了以2Mbit/s信號為基礎的PDH系列作為SDH的有效負荷，并選用AU-4的復用路線，其結構見圖2-3所示。圖2-3我國的SDH基本復用映射結構下面我們分別講述2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s的PDH信號是如何復用進STM-N信號中的。2.2.1140Mbit/s復用進STM-N信號（1）首先將140Mbit/s的PDH信號經(jīng)過碼速調(diào)整（比特塞入法）適配進C4，C4是用來裝載140Mbit/s的PDH信號的標準信息結構。參與SDH復用的各種速率的業(yè)務信號都應首先通過碼速調(diào)整適配技術裝進一個與信號速率級別相對應的標準容器：2Mbit/s——C12、34Mbit/s——C3、140Mbit/s——C4。容器的主要作用就是進行速率調(diào)整。140Mbit/s的信號裝入C4也就相當于將其打了個包封，使140Mbit/s信號的速率調(diào)整為標準的C4速率。C4的幀結構是以字節(jié)為單位的塊狀幀，幀頻是8000幀/秒，也就是說經(jīng)過速率適配，140Mbit/s的信號在適配成C4信號時已經(jīng)與SDH傳輸網(wǎng)同步了。這個過程也就相當于C4裝入異步140Mbit/s的信號。C4的幀結構如圖2-4所示。圖2-4C4的幀結構圖C4信號的幀有260列×9行（PDH信號在復用進STM-N中時，其塊狀幀一直保持是9行），那么E4信號適配速率后的信號速率（也就是C4信號的速率）為：8000幀/秒×9行×260列×8bit=149.760Mbit/s。所謂對異步信號進行速率適配，其實際含義就是指當異步信號的速率在一定范圍內(nèi)變動時，通過碼速調(diào)整可將其速率轉(zhuǎn)換為標準速率。在這里，E4信號的速率范圍是139.264Mbit/s±15ppm（G.703規(guī)范標準）＝（139.261－139.266）Mbit/s，那么通過速率適配可將這個速率范圍的E4信號，調(diào)整成標準的C4速率149.760Mbit/s，也就是說能夠裝入C4容器。怎樣進行E4信號的速率調(diào)整呢？可將C4的基幀（9行×260列）劃分為9個子幀，每個子幀占一行。每個子幀又可以13個字節(jié)為一個單位，分成20個單位（20個13字節(jié)塊）。每個子幀的20個13字節(jié)塊的第1個字節(jié)依次為：W、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Z，共20個字節(jié)，每個13字節(jié)塊的第2到第13字節(jié)放的是140Mbit/s的信息比特。見圖2-5：圖2-5C-4的子幀結構E4信號的速率適配就是通過9個子幀的共180個13字節(jié)塊的首字節(jié)來實現(xiàn)。那么怎么實現(xiàn)的呢？一個子幀中每個13字節(jié)塊的后12個字節(jié)均為W字節(jié)再加上第一個13字節(jié)的第一個字節(jié)也是W字節(jié)共241個W字節(jié)、5個X字節(jié)、13個Y字節(jié)、1個Z字節(jié)。各字節(jié)的比特內(nèi)容見圖2-5。那么一個子幀的組成是：C4子幀＝241W＋13Y＋5X＋1Z＝260個字節(jié)＝（1934I＋S）＋5C＋130R＋10O＝2080bit一個C4子幀總計有8×260＝2080bit，其分配是：信息比特I：1934；固定塞入比特R：130；開銷比特O：10；調(diào)整控制比特C：5；調(diào)整機會比特S：1。C比特主要用來控制相應的調(diào)整機會比特S，當CCCCC＝00000時，S＝I；當CCCCC＝11111時，S＝R。分別令S為I或S為R，可算出C-4容器能容納的信息速率的上限和下限。當S＝I時，C-4能容納的信息速率最大，C-4max＝（1934＋1）×9×8000＝139.320Mbit/s；當S＝R時，C-4能容納的信息速率最小，C-4min＝（1934＋0）×9×8000＝139.248Mbit/s。也就是說C-4容器能容納的E4信號的速率范圍是139.248Mbit/s－139.32Mbit/s。而符合G.703規(guī)范的E4信號速率范圍是139.261Mbit/s－139.266Mbit/s，這樣，C4容器就可以裝載速率在一定范圍內(nèi)的E4信號，也就是可以對符合G.703規(guī)范的E4信號進行速率適配，適配后為標準C4速率－－149.760Mbit/s。（2）為了能夠?qū)?40Mbit/s的通道信號進行監(jiān)控，在復用過程中要在C4的塊狀幀前加上一列通道開銷字節(jié)（高階通道開銷VC4-POH），此時信號成為VC4信息結構，見圖2-6所示。11圖2-6VC4結構圖VC4是與140Mbit/sPDH信號相對應的標準虛容器，此過程相當于對C4信號再打一個包封，將對通道進行監(jiān)控管理的開銷（POH）打入包封中去，以實現(xiàn)對通道信號的實時監(jiān)控。虛容器（VC）的包封速率也是與SDH網(wǎng)絡同步的，不同的VC（例如與2Mbit/s相對應的VC12、與34Mbit/s相對應的VC3）是相互同步的，而虛容器內(nèi)部卻允許裝載來自不同容器的異步凈負荷。虛容器這種信息結構在SDH網(wǎng)絡傳輸中保持其完整性不變，也就是可將其看成獨立的單位（貨包），十分靈活和方便地在通道中任一點插入或取出，進行同步復用和交叉連接處理。其實，從高速信號中直接定位上/下的是相應信號的VC這個信號包，然后通過打包/拆包來上/下低速支路信號。在將C4打包成VC4時，要加入9個開銷字節(jié)，位于VC4幀的第一列，這時VC4的幀結構，就成了9行×261列。從中發(fā)現(xiàn)了什么沒有？STM-N的幀結構中，信息凈負荷為9行×261×N列，當為STM-1時，即為9行×261列，現(xiàn)在你明白了吧！VC4其實就是STM-1幀的信息凈負荷。將PDH信號經(jīng)打包成C，再加上相應的通道開銷而成VC這種信息結構，這個過程就叫映射。（3）貨物都打成了標準的包封，現(xiàn)在就可以往STM-N這輛車上裝載了。裝載的位置是其信息凈負荷區(qū)。在裝載貨物（VC）的時候會出現(xiàn)這樣一個問題，當貨物裝載的速度和貨車等待裝載的時間（STM-N的幀周期125μs）不一致時，就會使貨物在車箱內(nèi)的位置“浮動”，那么在收端怎樣才能正確分離貨物包呢？SDH采用在VC4前附加一個管理單元指針（AU-PTR）來解決這個問題。此時信號由VC4變成了管理單元AU-4這種信息結構，見圖2-7所示。圖2-7AU-4結構圖AU-4這種信息結構已初具STM-1信號的雛形——9行×270列，只不過缺少SOH部分而已，這種信息結構其實也算是將VC4信息包再加了一個包封——AU-4。管理單元為高階通道層和復用段層提供適配功能，由高階VC和AU指針組成。AU指針的作用是指明高階VC在STM幀中的位置，也就是說指明VC貨包在STM-N車箱中的具體位置。通過指針的作用，允許高階VC在STM幀內(nèi)浮動，也就是說允許VC4和AU-4有一定的頻偏和相差。換句話說，允許貨物的裝載速度與車輛的等待時間有一定的時間差異，也可以這樣說允許VC4的速率和AU-4包封速率（裝載速率）有一定的差異。這種差異性不會影響收端正確的定位、分離VC4。盡管貨物包可能在車箱內(nèi)（信息凈負荷區(qū)）“浮動”，但是AU-PTR本身在STM幀內(nèi)的位置是固定的，為什么？AU-PTR不在凈負荷區(qū)，而是和段開銷在一起。這就保證了收端能正確的在相應位置找到AU-PTR，進而通過AU指針定位VC4的位置，進而從STM-N信號中分離出VC4。一個或多個在STM幀由占用固定位置的AU組成AUG－－管理單元組。（4）只剩下最后一步了，將AU-4加上相應的SOH合成STM-1信號，N個STM-1信號通過字節(jié)間插復用成STM-N信號。140Mbit/s→STM-N的復用全過程見第二節(jié)后的附圖。2.2.234Mbit/s復用進STM-N信號（1）同樣34Mbit/s的信號先經(jīng)過碼速調(diào)整將其適配到相應的標準容器－C3中，然后加上相應的通道開銷C3打包成VC3，此時的幀結構是9行×85列。為了便于收端定位VC3，以便能將它從高速信號中直接拆離出來，在VC3的幀上加了3個字節(jié)的指針－－TU-PTR（支路單元指針），注意AUPTR是9個字節(jié)。此時的信息結構是支路單元TU-3（與34Mbit/s的信號相應的信息結構），支路單元提供低階通道層（低階VC，例如VC3）和高階通道層之間的橋梁，也就是說是高階通道（高階VC）拆分成低階通道（低階VC），或低階通道復用成高階通道的中間過渡信息結構。C3、VC3的幀結構見第二節(jié)后的附圖。那么支路單元指針起什么作用呢？TU-PTR用以指示低階VC的起點在支路單元TU中的具體位置。與AU-PTR很類似，AU-PTR是指示VC4起點在STM幀中的具體位置，實際上二者的工作機理也很類似。我們可以將TU類比成一個小的AU-4，那么在裝載低階VC到TU中時也就要有一個定位的過程－－加入TU-PTR的過程。此時的幀結構TU3如圖2-8所示。119TU-3H1H2H386圖2-8裝入TU-PTR后的TU3結構圖（2）TU3的幀結構有點殘缺，先將其缺口部分補上，成圖2-9所示的幀結構。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-13119TUG3H1H2H386R圖2-9填補缺口后的TU3幀結構圖圖中R為塞入的偽隨機信息，這時的信息結構為TUG3——支路單元組。（3）三個TUG3通過字節(jié)間插復用方式，復合成C4信號結構，復合過程見圖2-10所示。1119RR258260C4圖2-10C4幀結構圖因為TUG3是9行×86列的信息結構，所以3個TUG3通過字節(jié)間插復用方式復合后的信息結構是9行×258列的塊狀幀結構，而C4是9行×260列的塊狀幀結構。于是在3×TUG3的合成結構前面加兩列塞入比特，使其成為C4的信息結構。（4）這時剩下的工作就是將C4→STM-N中去了，過程同前面所講的將140Mbit/s信號復用進STM-N信號的過程類似：C4→VC4→AU-4→AUG→STM-N。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-14？想一想：此處有兩個指針AU-PTR和TU-PTR，為什么要兩個？兩個指針提供了兩級定位功能，AU-PTR使收端正確定位、分離VC4，而VC4可裝載3個VC3（想想看為什么是3個？），那么TU-PTR相應的定位每個VC3起點的具體位置。那么，在接收端通過AU-PTR定位到相應的VC4，又通過TUPTR定位到相應的VC3。2.2.32Mbit/s復用進STM-N信號當前運用得最多的復用方式是將2Mbit/s信號復用進STM-N信號中，它也是PDH信號復用進SDH信號最復雜的一種復用方式。（1）首先，將2Mbit/s的PDH信號經(jīng)過速率適配裝載到對應的標準容器C12中，為了便于速率的適配采用了復幀的概念，即將4個C12基幀組成一個復幀。C12的基幀幀頻也是8000幀/秒，那么C12復幀的幀頻就成了2000幀/秒。見第二節(jié)后的附圖。那么，為什么要使用復幀呢？采用復幀純粹是為了碼速適配的方便。例如若E1信號的速率是標準的2.048Mbit/s，那么裝入C12時正好是每個基幀裝入32個字節(jié)（256比特）有效信息，為什么？因為C12幀頻8000幀/秒，PCM30/32[E1]信號也是8000幀/秒。但當E1信號的速率不是標準速率2.048Mbit/s時，那么裝入每個C12的平均比特數(shù)就不是整數(shù)。例如：E1速率是2.046Mbit/s時，那么將此信號裝入C12基幀時平均每幀裝入的比特數(shù)是：（2.046×106bit/秒）/（8000幀/秒）＝255.75bit有效信息，比特數(shù)不是整數(shù)，因此無法進行裝入。若此時取4個基幀為一個復幀，那么正好一個復幀裝入的比特數(shù)為：（2.046×106bit/秒）/（2000幀/秒）＝1023bit，可在前三個基幀每幀裝入256bit（32字節(jié)）有效信息，在第4幀裝入255個bit的有效信息，這樣就可將此速率的E1信號完整的適配進C12中去。那么是怎樣對E1信號進行速率適配（也就是怎樣將其裝入C12）的呢？C12基幀結構是9×4－2個字節(jié)的帶缺口的塊狀幀，4個基幀組成一個復幀，C12復幀結構和字節(jié)安排如圖2-11所示。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-15YWWGWWGWWMNWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW第一個C-12基幀結構9×4-2=32W+2YWW第二個C-12基幀結構9×4-2=32W+1Y+1GWW第三個C-12基幀結構9×4-2=32W+1Y+1GWW第四個C-12基幀結構9×4-2=31W+1Y+1M+1NWWWYWWYWWYWWY每格為一個字節(jié)（8bit），各字節(jié)的比特類別：W＝IIIIIIIIY＝RRRRRRRRG＝C1C2OOOORRM＝C1C2RRRRRS1N＝S2IIIIIIII：信息比特R：塞入比特O：開銷比特C1：負調(diào)整控制比特S1：負調(diào)整位置C1＝0S1＝I；C1＝1S1＝R*C2：正調(diào)整控制比特S2：正調(diào)整位置C2＝0S2＝I；C2＝1S2＝R*R*表示調(diào)整比特，在收端去調(diào)整時，應忽略調(diào)整比特的值，復幀周期為125×4=500μs。圖2-11C-12復幀結構和字節(jié)安排復幀中的各字節(jié)的內(nèi)容見圖2-11所示，一個復幀共有：C12復幀＝4（9×4－2）＝136字節(jié)＝127W＋5Y＋2G＋1M＋1N＝（1023I＋S1＋S2）＋3C1＋49R＋8O＝1088bit，其中負、正調(diào)整控制比特C1、C2分別控制負、正調(diào)整機會S1、S2。當C1C1C1＝000時，S1放有效信息比特I，而C1C1C1＝111時，S1放塞入比特R，C2以同樣方式控制S2。那么復幀可容納有效信息負荷的允許速率范圍是：C-12復幀max＝（1023＋1＋1）×2000＝2.050Mbit/sC-12復幀min＝（1023＋0＋0）×2000＝2.046Mbit/s也就是說當E1信號適配進C12時，只要E1信號的速率范圍在2.046Mbit/s－－2.050Mbit/s的范圍內(nèi)，就可以將其裝載進標準的C12容器中，也就是說可以經(jīng)過碼速調(diào)整將其速率調(diào)整成標準的C12速率——2.176Mbit/s。技術細節(jié)：從第二節(jié)后的附圖看，一個復幀的4個C12基幀是并行擱在一起的，這4個基幀在復用成STM-1信號時，不是復用在同一幀STM-1信號中的，而是復用在連續(xù)的4幀STM-1中。這樣為正確分離2Mbit/s的信號就有必要知道每個基幀在復幀中的位置即在復幀中的第幾個基幀。（2）為了在SDH網(wǎng)的傳輸中能實時監(jiān)測任一個2Mbit/s通道信號的性能，需將C12再打包——加入相應的通道開銷（低階通道開銷），使其成為VC12的信息結構。見第二節(jié)后的附圖，此處LP-POH（低階通道開銷）是OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-16加在每個基幀左上角的缺口上的，一個復幀有一組低階通道開銷，共4個字節(jié)：V5、J2、N2、K4。因為VC可看成一個獨立的實體，因此我們以后對2Mbit/s的業(yè)務的調(diào)配是以VC12為單位的。一組通道開銷監(jiān)測的是整個一個復幀在網(wǎng)絡上傳輸?shù)臓顟B(tài)，想想看一個C12復幀裝載多少幀2Mbit/s的信號？一個C12復幀裝載的是4幀PCM30/32的信號，因此，一組LP-POH監(jiān)控的是4幀PCM30/32信號的傳輸狀態(tài)。（3）為了使收端能正確定位VC12的幀，在VC12復幀的4個缺口上再加上4個字節(jié)的TU-PTR這時信號的信息結構就變成了TU12，9行×4列。TU-PTR指示復幀中第一個VC12的起點在TU12復幀中的具體位置。（4）3個TU12經(jīng)過字節(jié)間插復用合成TUG-2，此時的幀結構是9行×12列。（5）7個TUG-2經(jīng)過字節(jié)間插復用合成TUG3的信息結構。請注意7個TUG-2合成的信息結構是9行×84列，為滿足TUG3的信息結構9行×86列，則需在7個TUG-2合成的信息結構前加入兩列固定塞入比特。如圖2-12所示。119RR84TUG3圖2-12TUG3的信息結構（6）TUG3信息結構再復用進STM-N中的步驟則與前面所講的一樣。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-17技術細節(jié)：從140Mbit/s的信號復用進STM-N信號的過程可以看出，一個STM-N最多可承載N個140Mbit/s，也就是說，一個STM-1信號只可以復用進1個140Mbit/s的信號，也就是說從140Mbit/s復用進STM-1，此時STM-1信號的容量相當于64個2Mbit/s的信號。同樣的從34Mbit/s的信號復用進STM-1信號，STM-1可容納3個34Mbit/s的信號，也就是說有48×2Mbit/s的容量。從2Mbit/s信號復用進STM-1信號，STM-1可容納3×7×3＝63個2Mbit/s信號。從上可看出，從140Mbit/s和從2Mbit/s復用進SDH的STM-N中，信號利用率較高。而從34Mbit/s復用進STM-N，一個STM-1只能容納48個2Mbit/s的信號，利用率較低。從2Mbit/s復用進STM-N信號的復用步驟可以看出3個TU12復用成一個TUG2，7個TUG2復用成一個TUG3，3個TUG3復用進一個VC4，一個VC4復用進1個STM-1，也就是說2Mbit/s的復用結構是3－7－3結構。由于復用的方式是字節(jié)間插方式，所在在一個VC4中的63個VC12的排列方式不是順序來排列的。頭一個TU12的序號和緊跟其后的TU12的序號相差21。有個計算同－個VC4中不同位置TU12的序號的公式：VC12序號＝TUG3編號＋（TUG2編號－1）×3＋（TU12編號－1）×21。TU12的位置在VC4幀中相鄰是指TUG3編號相同，TUG2編號相同，而TU12編號相差為1的兩個TU12。這個公式在用SDH傳輸分析儀進行相關測試時會用得到。想想看序號相鄰的兩個TU12在VC4幀中的排列位置有何共性？注：此處指的編號是指VC4幀中的位置編號，TUG3編號范圍：1~3；TUG2編號范圍：1~7；TU12編號范圍：1~3。TU12序號是指本TU12是VC4幀63個TU12的按復用先后順序的第幾個TU12。見圖2-13。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-18VC4TUG3TUG3TUG3TUG2TUG2TUG2TU12TU12TU12TU12TU12TU12TU12TU12TU12111222333此指指此此定此此此12：：：7123圖2-13VC4中TUG3、TUG2、TU12的排放結構以上講述了中國所使用的PDH數(shù)字系列復用到STM-N幀中的方法和步驟，對這方面的內(nèi)容希望你能理解，因為它是你以后提高維護設備能力的最基本的知識，也是接下來深入學習SDH原理的基礎。2.2.4ATM信元的映射方式1.ATM信元的映射原理ATM信元的映射是通過將每個信元的字節(jié)結構與所用虛容器字節(jié)結構（包括級聯(lián)結構VC-X或VC-X-mc，X≥1）進行定位對準的方法來完成的。由于C-X或C-X-mc容量不一定是ATM信元長度（53字節(jié)）的整數(shù)倍，因此允許信元跨過C-X或C-X-mc的邊界。為防止偽信元定界和信元信息字段重復STM-N幀定位碼，在將ATM信元信息字段映射進VC-X或VC-X-mc前，應先進行擾碼處理。在過程中，當VC-X或VC-X-mc信號終結后，應先對ATM信元信息字段進行解擾處理后再傳送給ATM層。信元映射進虛容器后即可隨其在網(wǎng)絡中傳輸，當虛容器終結時，信元也得到恢復。信頭中含有信頭誤碼控制字段（HEC）字段，占8個比特，它是信頭中除HEC字段以外的其他部分乘以8再模二除，生成多項式g（x）=x8＋x2+x＋1所得的余數(shù)。HEC為信元提供了較好的誤碼保護功能，使信元的錯誤傳輸概率減至最低。這種HEC方法利用受保護的信元比特（32比特）與HEC控制比特之間的相關性來達到信元定界的目的。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-19為了改善信元定界性能，所得余數(shù)在加上一固定字節(jié)“01010101”。這種方法類似于傳統(tǒng)的幀定位恢復，定位碼不固定，隨信元不同而異。2.ATM信元映射進VC-4-Xc將ATM信元映射進C-4-Xc只需將ATM信元字節(jié)的邊界與C-4-Xc字節(jié)邊界對準，然后再將C-4-Xc與VC-4-XcPOH和（x-1）列固定塞入字節(jié)一起映射進VC-4-Xc即可，如圖2-14所示。這樣，ATM信元邊界就與VC-4-Xc字節(jié)邊界對準了。由于C-4-Xc容量（2340字節(jié)乘以X倍）不是信元長度的整數(shù)倍，因此允許信元跨越C-4-Xc邊界。VC-4-XPOH260X個個ATM(53)主信個個CX-1N1......K3F3H4F2G1C2......B3固定塞入J1vc-4-xc圖2-14ATM信元映射進VC-4-Xc2.2.5IP數(shù)據(jù)報的映射方式IPoverSDH的基本思路是將IP數(shù)據(jù)報（包括IPv4、IPX等）通過點到點協(xié)議（PPP）直接映射到SDH幀。具體過程為：先將IP數(shù)據(jù)報封裝進PP分組，然后再利用高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC按照RFC1662的規(guī)定組幀，最后將字節(jié)同步映射進SDH包封裝中，加上相應的SDH開銷置入STM-N幀中。PPP層的功能包括IP多協(xié)議封裝、差錯檢驗和鏈路初始化控制，而HDLC利用“塞入/不塞入”方法為PPP封裝的IP數(shù)據(jù)報提供定界，每一HDLC的始末都用標志“01111110”表示。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-202.3映射、定位和復用的概念在將低速支路信號復用成STM-N信號時，要經(jīng)過3個步驟：映射、定位、復用。定位是指通過指針調(diào)整，使指針的值時刻指向低階VC幀的起點在TU凈負荷中或高階VC幀的起點在AU凈負荷中的具體位置，使收端能據(jù)此正確地分離相應的VC，這部分內(nèi)容在下一節(jié)中將詳細論述。復用的概念比較簡單，復用是一種使多個低階通道層的信號適配進高階通道層（例如TU12（×3）→TUG2（×7）→TUG3（×3）→VC4）或把多個高階通道層信號適配進復用層的過程（例如AU-4（×1）→AUG（×N）→STM-N）。復用也就是通過字節(jié)交錯間插方式把TU組織進高階VC或把AU組織進STM-N的過程。由于經(jīng)過TU和AU指針處理后的各VC支路信號已相位同步，因此該復用過程是同步復用，復用原理與數(shù)據(jù)的串并變換相類似。？想一想：PDH140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s信號適配進標準容器的方式是什么裝入方式？一般都屬于異步裝入方式，因為要經(jīng)過相應的塞入比特進行碼速調(diào)整才能裝入。例如，在將2Mbit/s的信號適配進C12時，不能保證每個C12正好裝入的是一個E1幀。好，我們重點講一下映射的概念。映射是一種在SDH網(wǎng)絡邊界處（例如SDH/PDH邊界處），將支路信號適配進虛容器的過程。象我們經(jīng)常使用的將各種速率（140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s）信號先經(jīng)過碼速調(diào)整，分別裝入到各自相應的標準容器中，再加上相應的低階或高階的通道開銷，形成各自相對應的虛容器的過程。為了適應各種不同的網(wǎng)絡應用情況，有異步、比特同步、字節(jié)同步三種映射方法與浮動VC和鎖定TU兩種模式。1.異步映射異步映射是一種對映射信號的結構無任何限制（信號有無幀結構均可），也無需與網(wǎng)絡同步（例如PDH信號與SDH網(wǎng)不完全同步）。利用碼速調(diào)整將信號適配進VC的映射方法。在映射時通過比特塞入將其打包成與SDH網(wǎng)OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-21絡同步的VC信息包，在解映射時，去除這些塞入比特，恢復出原信號的速率，也就是恢復出原信號的定時。因此說低速信號在SDH網(wǎng)中傳輸有定時透明性，即在SDH網(wǎng)邊界處收發(fā)兩端的此信號速率相一致（定時信號相一致）。此種映射方法可從高速信號中（STM-N）中直接分/插出一定速率級別的低速信號（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）。因為映射的最基本的不可分割單位是這些低速信號，所以分/插出來的低速信號的最低級別也就是相應的這些數(shù)率級別的低速信號。2.比特同步映射此種映射是對支路信號的結構無任何限制，但要求低速支路信號與網(wǎng)同步（例如E1信號保證8000幀/秒），無需通過碼速調(diào)整即可將低速支路信號打包成相應的VC的映射方法，注意：VC時刻都是與網(wǎng)同步的。原則上講此種映射方法可從高速信號中直接分/插出任意速率的低速信號，因為在STM-N信號中可精確定位到VC，由于此種映射是以比特為單位的同步映射，那么在VC中可以精確的定位到你所要分/插的低速信號具體的那一個比特的位置上，這樣理論上就可以分/插出所需的那些比特，由此根據(jù)所需分/插的比特不同，可上/下不同速率的低速支路信號。異步映射能將低速支路信號定位到VC一級就不能再深入細化的定位了，所以拆包后只能分出VC相應速率級別的低速支路信號。比特同步映射類似于將以比特為單位的低速信號（與網(wǎng)同步）進行比特間插復用進VC中，在VC中每個比特的位置是可預見的。3.字節(jié)同步映射字節(jié)同步映射是一種要求映射信號具有字節(jié)為單位的塊狀幀結構，并與網(wǎng)同步，無需任何速率調(diào)整即可將信息字節(jié)裝入VC內(nèi)規(guī)定位置的映射方式。在這種情況下，信號的每一個字節(jié)在VC中的位置是可預見的（有規(guī)律性），也就相當于將信號按字節(jié)間插方式復用進VC中，那么從STM-N中可直接下VC，而在VC中由于各字節(jié)位置的可預見性，于是可直接提取指定的字節(jié)出來。所以，此種映射方式就可以直接從STM-N信號中上/下64kbit/s或N×64kbit/s的低速支路信號。為什么呢？因為VC的幀頻是8000幀/秒，而一個字節(jié)為8bit，若從每個VC中固定的提取N個字節(jié)的低速支路信號，那么該信號速率就是N×64kbit/s。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-224.浮動VC模式浮動VC模式指VC凈負荷在TU內(nèi)的位置不固定，由TU-PTR指示VC起點的一種工作方式。它采用了TU-PTR和AU-PTR兩層指針來容納VC凈負荷與STM-N幀的頻差和相差，引入的信號時延最?。s10μs）。采用浮動模式時，VC幀內(nèi)可安排VC-POH，可進行通道級別的端對端性能監(jiān)控。三種映射方法都能以浮動模式工作。前面講的映射方法：2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s映射進相應的VC，就是異步映射浮動模式。5.鎖定TU模式鎖定TU模式是一種信息凈負荷與網(wǎng)同步并處于TU幀內(nèi)的固定位置，因而無需TU-PTR來定位的工作模式。PDH基群只有比特同步和字節(jié)同步兩種映射方法才能采用鎖定模式。鎖定模式省去了TU-PTR，且在TU和TUG內(nèi)無VC-POH，采用125μs的滑動緩存器使VC凈負荷與STM-N信號同步。這樣引入信號時延大，且不能進行端對端的通道級別的性能監(jiān)測。綜上所述，三種映射方法和兩類工作模式共可組合成五種映射方式，我們著重講一講當前最通用的異步映射浮動模式的特點。異步映射浮動模式最適用于異步/準同步信號映射，包括將PDH通道映射進SDH通道的應用，能直接上/下低速PDH信號，但是不能直接上/下PDH信號中的64kbit/s信號。異步映射接口簡單，引入映射時延少，可適應各種結構和特性的數(shù)字信號，是一種最通用的映射方式，也是PDH向SDH過渡期內(nèi)必不可少的一種映射方式。當前各廠家的設備絕大多數(shù)采用的是異步映射浮動模式。浮動字節(jié)同步映射接口復雜但能直接上/下64kbit/s和N×64kbit/s信號，主要用于不需要一次群接口的數(shù)字交換機互連和兩個需直接處理64kbit/s和N×64k/s業(yè)務的節(jié)點間的SDH連接。好，到目前為止，本節(jié)的內(nèi)容就基本講完了，在結束之前再強調(diào)一下，PDH各級別速率的信號和SDH復用中的信息結構的一一對應關系：2Mbit/s——C12——VC12——TU12；34Mbit/s——C3——VC3——TU3；140Mbit/s——C4——VC4——AU4；通常在指PDH各級別速率的信號時，也可用相應的信息結構來表示，例如用VC12表示PDH的2Mbit/s信號。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-23？想一想：想想看這一節(jié)都學了些什么？1.學習了STM-N的幀結構及其各個組成部分的用法。2.學習了PDH各速率級別信號復用進STM－N信號的方法和步驟，以及各種信息結構大致的作用——C、VC、TU、TUG、AU、AUG。3.學習了對2Mbit/s、140Mbit/s信號進行速率適配的方法。4.復用、映射的基本概念。本節(jié)的重點是上述1.和2.，這些內(nèi)容你都掌握了嗎？OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-24PPILPALPTLPCHPAHPTHPCMSAH4139.264Mbit/s1250MSPMSTRSTSPI149.760Mbit/sDXC4/3/12611DXC4/41250150.336Mbit/sH1H319087522--------AU-4-782869X270-8X952127011250150.912Mbit/s1250150.52Mbit/s1270XN0125150.20XNMbit/sXN148.608Mbit/sX349.536Mbit/sH1H2H3RRRRRR5950514TUG-39X8683679764841186012549.152Mbit/s6797648459459359505101H1H2H3012518648.96Mbit/s1850125H3134.368Mbit/s048.384Mbit/sC-124(9X4-2)H122.048Mbit/s2412502.175Mbit/sC-124(9X4-1)125014V5K4N2J22.240Mbit/sV571727335010514TU-124(9X4)1250V4V3V22.304Mbit/sX31121250TUG-24(9X12)6.912Mbit/s48.384Mbit/sX7C-49X2602601J1B3C2G1F2H4F3K3N1VC-49X2611910270STM-19X270RSOHPTRSTM-N9X270XNC-39X84184J1B3C2G1F2H4F3K3N1VC-39X85TU-39X86-6RSOHMSOHPTRPPIPDHLPALPTLPCHPAHPTHPCMSAMSPMSTRSTSPISDH125復幀子幀子幀復用定定映映:功功功再再再再再復用再再再低低低主低低低低低主低低低低低主低低高低低主低低高低低主低低高低低主低低復用再低低復用再復復復用再低低再再再低低指指物指低物物指低物sssssssssssss附圖我國SDH復用結構示意圖OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第二章SDH信號的幀結構和復用步驟2-25小結本節(jié)主要講述了SDH幀的結構及其各主要部分的作用，講述了PDH（2M、34M、140M）信號復用進STM-N幀的大致步驟。習題1.2M復用在VC4中的位置是第二個TUG3、第三個TUG2、第一個TU12，那么該2M的時隙序號為。2.STM-1可復用進個2M信號，個34M信號，個140M信號。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第三章開銷和指針3-1第三章開銷和指針目標：掌握段層監(jiān)控的實現(xiàn)——段開銷各字節(jié)功能。掌握通道層監(jiān)控的實現(xiàn)——通道開銷各字節(jié)功能。掌握基本告警和性能的監(jiān)測是由哪些開銷字節(jié)實現(xiàn)的。了解指針——AU-PTR、TU-PTR的工作機理。建立SDH監(jiān)控層層細化的概念。3.1開銷前面講過開銷的功能是完成對SDH信號提供層層細化的監(jiān)控管理功能，監(jiān)控的分類可分為段層監(jiān)控、通道層監(jiān)控。段層的監(jiān)控又分為再生段層和復用段層的監(jiān)控，通道層監(jiān)控分為高階通道層和低階通道層的監(jiān)控。由此實現(xiàn)了對STM-N層層細化的監(jiān)控。例如對2.5G系統(tǒng)的監(jiān)控，再生段開銷對整個STM-16信號監(jiān)控，復用段開銷細化到其中16個STM-1的任一個進行監(jiān)控，高階通道開銷再將其細化成對每個STM-1中VC4的監(jiān)控，低階通道開銷又將對VC4的監(jiān)控細化為對其中63個VC12的任一個VC12進行監(jiān)控，由此實現(xiàn)了從對2.5Gbit/s級別到2Mbit/s級別的多級監(jiān)控手段。那么，這些監(jiān)控功能是怎樣實現(xiàn)的呢？它是由不同的開銷字節(jié)來實現(xiàn)的。3.1.1段開銷STM-N幀的段開銷位于幀結構的（1-9）行×（1-9N）列。注：第4行為AU-PTR除外。我們以STM-1信號為例來講述段開銷各字節(jié)的用途。對于STM-1信號，段開銷包括位于幀中的（1-3）行×（1-9）列的RSOH和位于（5-9）行×（1-9）列的MSOH。如圖3-1所示。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第三章開銷和指針3-2A1A1A1A2A2A2J0×*×××*××為為為為用復為個個為×B1E1F1D1D2D3K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2RSOHMSOH9歐9行△△△△為△△△△△△△此△△個個△△用△為△△△B2B2B2管指管信指指*為為為為個個為所△所所所個個所所所為所所定所定△△△△△△此所用所所所為為為用所所所用所△所圖3-1STM-N幀的段開銷字節(jié)示意圖圖3-1中畫了再生段開銷和復用段開銷在STM-1幀中的位置，它們的區(qū)別是什么呢？區(qū)別在于監(jiān)控的范圍不同，RSOH是對應一個大的范圍—STMN，MSOH是對應這個大的范圍中的一個小的范圍—STM-1。1.定幀字節(jié)A1和A2定幀字節(jié)的作用有點類似于指針，起定位的作用。我們知道SDH可從高速信號中直接分/插出低速支路信號，為什么能這樣呢？原因就是收端能通過指針——AU-PTR、TU-PTR在高速信號中定位低速信號的位置。但這個過程的第一步是收端必須在收到的信號流中正確地選擇分離出各個STM-N幀，也就是先要定位每個STM-N幀的起始位置在哪里，然后再在各幀中定位相應的低速信號的位置，就象在長長的隊列中定位一個人時，要先定位到某一個方隊，然后在本方隊中再通過這個人的所處行列數(shù)定位到他。A1、A2字節(jié)就是起到定位一個方隊的作用，通過它，收端可從信息流中定位、分離出STM-N幀，再通過指針定位到幀中的某一個低速信號。收端是怎樣通過A1、A2字節(jié)定位幀的呢？A1、A2有固定的值，也就是有固定的比特圖案，A1：11110110（f6H），A2：00101000（28H）。收端檢測信號流中的各個字節(jié),當發(fā)現(xiàn)連續(xù)出現(xiàn)3N個f6H，又緊跟著出現(xiàn)3N個28H字節(jié)時（在STM-1幀中A1和A2字節(jié)各有3個），就斷定現(xiàn)在開始收到一個STM-N幀，收端通過定位每個STM-N幀的起點，來區(qū)分不同的STM-N幀，以達到分離不同幀的目的，當N=1時，區(qū)分的是STM-1幀。OptiX155/622H(Metro1000)STM-1/STM-4MSTP光傳輸系統(tǒng)用戶手冊第一部分SDH原理與ATM、IP技術第三章開銷和指針3-3當連續(xù)5幀以上（625μs）收不到正確的A1、A2字節(jié)，即連續(xù)5幀以上無法判別幀頭（區(qū)分出不同的幀），那么收端進入幀失步狀態(tài)，產(chǎn)生幀失步告警——OOF；若OOF持續(xù)了3ms則進入幀丟失狀態(tài)——設備產(chǎn)生幀丟失告警LOF，下插AIS信號，整個業(yè)務中斷。在LOF狀態(tài)下若收端連續(xù)1ms以上又處于定幀狀態(tài)，那么設備回到正常狀態(tài)。技術細節(jié)：STM-N信號在線路上傳輸要經(jīng)過擾碼，主要是為了便于收端能提取線路定時信號，但又為了在收端能正確的定位幀頭A1、A2，又不能將A1、A2擾碼。為兼顧這兩種需求，于是STM-N信號對段開銷第一行的所有字節(jié)上：1行×9N列（不僅包括A1、A2字節(jié)）不擾碼，而進行透明傳輸，STM-N幀中的其余字節(jié)進行擾碼后再上線路傳輸。這樣又便于提取STM-N信號的定時，又便于收端分離STM-N信號。2.再生段蹤跡字節(jié)：J0該字節(jié)被用來重復地發(fā)送段接入點標識符，以便使接收端能據(jù)此確認與指定的發(fā)送端處于持續(xù)連接狀態(tài)。在同一個運營者的網(wǎng)絡內(nèi)該字節(jié)可為任意字符，而在不同兩個運營者的網(wǎng)絡邊界處要使設備收、發(fā)兩端的J0字節(jié)相同——匹配。通過J0字節(jié)可使運營者提前發(fā)現(xiàn)和解決故