第18章-物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)(曾憲武)LXX20147

1、第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 1 1 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 18.1電話網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)電話網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu) 18.2PDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) 18.3SDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) 本章小結(jié)本章小結(jié) 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2 2 18.1 電話網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)電話網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu) 電話網(wǎng)采用等級制網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 等級制網(wǎng)結(jié)構(gòu)就是把全網(wǎng) 的交換局劃分成若干個等級， 最高等級的交換局間直接互 連， 形成網(wǎng)型網(wǎng)； 而低等級的交換局與管轄它的高等級的 交換局相連， 形成多級匯接輻射網(wǎng)， 即星型網(wǎng)。 因此具有 等級制網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電話網(wǎng)一般是復(fù)合型網(wǎng)。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3 3 等級制網(wǎng)結(jié)構(gòu)的級

2、數(shù)選擇與很多因素有關(guān)， 但主要與以 下因素有關(guān)： 與全網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量， 例如接通率、 接續(xù)時延、 傳輸質(zhì) 量、 可靠性等有關(guān)。 與全網(wǎng)的經(jīng)濟性， 即網(wǎng)的總費用有關(guān)。 此外， 還應(yīng)考 慮國家幅員大小、 各地區(qū)的地理狀況、 政治和經(jīng)濟條件以及 地區(qū)之間的聯(lián)系程度等因素。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4 4 我國電話網(wǎng)采用五級制， 由一、 二、 三、 四組長途交換 中心及五級交換中心（端局）組成。 電話網(wǎng)五級制結(jié)構(gòu)的示 意圖如圖18.1.1所示。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5 5 圖18.1.1 電話網(wǎng)五級制結(jié)構(gòu)示意圖 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6 6 18.2 PDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系

3、統(tǒng) 18.2.1 時分復(fù)用技術(shù)與同步時分復(fù)用技術(shù)與同步 1. 時分復(fù)用技術(shù) 時分復(fù)用指的是各路信號在同一信道上占用不同時間間隙 （稱為時隙）進(jìn)行的通信。 具體地說， 時分復(fù)用就是把時間 分成一些均勻的時隙， 將各路信號的傳輸時間分配在不同的 時隙， 以達(dá)到互相分開、 互不干擾的目的。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7 7 如圖18.2.1所示， 3個用戶分別用C1、 C2和C3表示， 各用 戶的接通由快速電子旋轉(zhuǎn)開關(guān)（或稱分配器）S1和S2周期性地 旋轉(zhuǎn)來完成。 為了使收、 發(fā)兩端用戶能在時間上一一對應(yīng)， 即收、 發(fā) 兩端的C1、 C2和C3能準(zhǔn)確地對應(yīng)接通， 一定要在發(fā)送端加入 起始標(biāo)志碼，

4、 在接收端設(shè)有標(biāo)志碼識別和調(diào)整裝置。 當(dāng)相應(yīng) 位置發(fā)生錯誤時， 該裝置應(yīng)有自動調(diào)整能力使其調(diào)整到正確 的位置。 在時分復(fù)用系統(tǒng)中， 用“幀同步”來表示標(biāo)志碼的 識別和調(diào)整功能。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 8 8 圖18.2.1 時分復(fù)用原理及幀結(jié)構(gòu)原理圖 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 9 9 （1） 時鐘頻率的同步： 使接收端的時鐘頻率與發(fā)送端的 時鐘頻率相同， 這相當(dāng)于圖18.2.1中兩端旋轉(zhuǎn)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)速 度相同。 （2） 幀中時隙的同步： 在接收端要識別判斷發(fā)送端來的 標(biāo)志時隙位置是否與發(fā)送端的相對應(yīng)， 若不對應(yīng)則需進(jìn)行調(diào) 整使其對應(yīng)， 這相當(dāng)于圖18.2.1中旋轉(zhuǎn)開關(guān)的起始點位置相同

5、。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 10 10 2. 同步 1） 位同步 位同步是最基本的同步， 是實現(xiàn)幀同步的前提。 位同步 的基本含義是收、 發(fā)端的時鐘頻率必須同頻、 同相， 這樣接 收端才能正確接收和判決發(fā)送端送來的每一個碼元。 為了達(dá) 到收、 發(fā)兩端同頻、 同相， 在設(shè)計傳輸碼型時， 一般要考 慮傳輸?shù)拇a型中應(yīng)含有發(fā)送端的時鐘頻率成分。 這樣， 接收 端從接收到的PCM碼中提取發(fā)送端時鐘頻率來控制接收端時 鐘， 就可以做到位同步。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 11 11 2） 幀同步 幀同步是為了保證收、 發(fā)兩端各對應(yīng)的話路在時間上保 持一致， 這樣在位同步的前提下， 接收端就能正確接

6、收發(fā)送 端送來的每一個話路信號。 為了建立收、 發(fā)兩端的幀同步， 需要在每一幀（或幾幀） 中的固定位置插入具體特定碼型的幀同步碼， 接收端只要能 正確識別出這些幀同步碼， 就能正確識別出每一幀的首尾， 從而正確區(qū)分出發(fā)送端送來的各路信號。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 12 12 3. PCM30/32路系統(tǒng)的時隙分配和幀結(jié)構(gòu) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中， 包括加入的定時、 同步等各種信號 都是嚴(yán)格按照時間關(guān)系進(jìn)行發(fā)送和接收的， 這種嚴(yán)格的時間 關(guān)系就稱為幀結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)以PCM30/32路系統(tǒng)為例來說明時分多路復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)， 該PCM信號稱為PCM一次群信號。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 13 13 時

7、分多路復(fù)用方式是用時隙來分配信號的， 一路信號分 配一個時隙， 稱為路時隙， 幀同步碼和其他業(yè)務(wù)信令碼也各 分配一個路時隙。 PCM30/32路系統(tǒng)指的是整個系統(tǒng)共分為32 個路時隙， 其中， 30個路時隙用來傳送30路語音信號， 一個 路時隙用來傳送幀同步碼， 另一個路時隙用來傳送業(yè)務(wù)信令 碼。 業(yè)務(wù)信令指的是通信網(wǎng)中用于接續(xù)的建立和控制以及網(wǎng) 絡(luò)管理的信息。 幀結(jié)構(gòu)的構(gòu)成由時隙的分配來決定， ITU-T建議G. 732規(guī) 定的PCM30/32路系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)如圖18.2.2所示。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 14 14 圖18.2.2 PCM30/32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu) 第18章電話網(wǎng)與SDH傳

8、輸網(wǎng) 15 15 每個路時隙有8比特， 編號為18； 每幀的路時隙數(shù)為32， 編號為031， 分別用TS0、 TS1、 、 TS31表示； 路時隙 TS1TS15分別傳輸?shù)?15路語音PCM碼， 路時隙TS7TS31分 別傳輸?shù)?630路語音PCM碼。 TS0的8比特用作幀同步， TS16用來傳送信令碼。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 16 16 每個話路要求的信令碼都是4比特， 1個TS16只能用來傳 送2個話路的信令碼， 30個話路就需要15 TS16。 為此， 又提 出了復(fù)幀的概念， 每復(fù)幀包含16個子幀(F0F16)， 每復(fù)幀的 時間是2 ms， 每個子幀（時間為125 s）又分成32

9、個路時隙 (TS0 TS31)， 每個路時隙的時間為3.9 s。 每個路時隙由8個 位時隙組成， 共安排8比特的PCM數(shù)字信號， 每個位時隙的 時間為0.488 s。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 17 17 F0、 F2、 F4、 偶數(shù)子幀的TS0路時隙用來傳送幀同 步碼， 其碼型為x0011011， 第1個比特“x”是國際備用比特 或傳送循環(huán)冗余校驗碼(CRC碼)， 可用于監(jiān)視誤碼， 暫為 “1”。 F1、 F3、 F5、 奇數(shù)子幀的TS0路時隙碼型為 x1A1SSSSS。 第2比特固定發(fā)“1”， 用來區(qū)別是奇數(shù)子幀還 是偶數(shù)子幀； 第 3個比特是對端告警碼，A1=0時表示幀同步，A1=1

10、時表示幀 失步。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 18 18 S是備用比特， 用來傳送業(yè)務(wù)碼， 暫發(fā)“1”。 F0子幀的 TS16路時隙前4個比特是復(fù)幀同步碼， 碼型為0000， 第6個比 特A2是復(fù)幀失步對端警告碼。 FlFl5子幀的TS16路時隙用來傳送30個話路的信令碼。 F1 子幀的TS16路時隙前4比特用來傳送第1路語音信號的信令碼， 后4比特傳送第15路語言信號的信令碼。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 19 19 同樣， F2子幀的TS16路時隙的前4比特用來傳送第15路語 音信號的信令碼， 后4比特傳送第31路語音信號的信令碼， 這 樣1個復(fù)幀中各個話路分別輪流傳送信令碼1次。 依

11、據(jù)圖18.2.2的幀結(jié)構(gòu)， 并根據(jù)抽樣定理， 每個子幀的頻 率應(yīng)為8000幀/s， 幀周期為125s， 則PCM30/32路系統(tǒng)的總的 碼元速率為 Rb=8000(幀/s)32(時隙/幀)8(bit/時隙) =2048 kb/s=2.048 Mb/s 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2020 18.2.2 數(shù)字復(fù)接技術(shù)數(shù)字復(fù)接技術(shù) 1. 數(shù)字復(fù)接的概念 在時分?jǐn)?shù)字通信系統(tǒng)中， 為了擴大傳輸容量和提高傳輸 效率， 常常需要將若干個低速數(shù)字信號合并成一個高速數(shù)字 信號流， 以便在高速寬帶信道中傳輸。 數(shù)字復(fù)接技術(shù)是把兩 個或兩個以上的分支數(shù)字信號按時分復(fù)用方式匯接成單一的復(fù) 合數(shù)字信號， 即數(shù)字復(fù)接

12、技術(shù)是解決PCM信號由低次群到高 次群的合成技術(shù)， 是將PCM數(shù)字信號由低次群逐級合成為高 次群以適于在高速線路中傳輸?shù)募夹g(shù)。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 21 21 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成， 如圖 18.2.3所示。 數(shù)字復(fù)接器是把兩個或兩個以上的低次群支路按 時分復(fù)用的方式合并成一個高次群數(shù)字信號的設(shè)備。 它由定 時、 碼速調(diào)整和數(shù)字復(fù)接單元組成， 完成數(shù)碼流的合路。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2222 圖18.2.3 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)原理圖 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2323 數(shù)字復(fù)接器的定時單元為設(shè)備提供統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘頻率， 使數(shù)字分接器和數(shù)字復(fù)接器保持同步。

13、碼速調(diào)整單元的作用 是把不同時鐘頻率的各輸入支路信號調(diào)整成與數(shù)字復(fù)接單元 定時信號完全同步的數(shù)字信號， 以便由數(shù)字復(fù)接單元把支路 信號合成一個復(fù)接的高次群信號流。 在復(fù)接時還需要插入接 收端用來構(gòu)成幀同步定位的幀同步信號， 以便接收端檢測幀 定位信號， 從而使數(shù)字分接單元的幀定位信號與之保持同步 關(guān)系。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2424 ITU-T推薦了兩類數(shù)字速率系列和復(fù)接等級， 如表18.2.1 所示。 北美等國和日本采用的是24路系統(tǒng)， 即1.544 Mb/s作 為一次群（或基群）的數(shù)字速率系列； 歐洲等國和中國采用 的是30路系統(tǒng)， 即2.048 Mb/s作為為一次群（或基群）的

14、數(shù)字 速率系列。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2525 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2626 2. 數(shù)字復(fù)接的方法 1） 按位復(fù)接 按位復(fù)接又稱為比特復(fù)接， 即復(fù)接時每個支路按照復(fù)接 支路的順序， 每次只取一個支路的一位碼進(jìn)行復(fù)接。 圖 18.2.4(a)為4個PCM30/32路基群的CH1活路的TS1路時隙， 圖 18.2.4(b)為按位復(fù)接二次群中各支路數(shù)字碼的排列情況。 復(fù)接 后的二次群中， 第1位碼表示第1支路第一位碼， 第2位碼表示 第2支路第一位碼， 第3位碼表示第3支路第一位碼， 第4位碼 表示第4支路第一位碼。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2727 4個支路第一位碼排過之

15、后， 再循環(huán)取以后各位， 如此 循環(huán)下去就實現(xiàn)了數(shù)字復(fù)接。 復(fù)接后高次群每位碼的間隔是 復(fù)接前各支路的1/4， 即高次群速率提高到復(fù)接前各支路的4 倍。 按位復(fù)接所要求的電路存儲量小， 方法簡單易行， 設(shè)備 也簡單， 準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH大多采用按位復(fù)接方式。 但這 種方式破壞了1B（一個字）的完整性， 不利于以字節(jié)為單位 的信號的處理和交換。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2828 圖18.2.4 按位及按字復(fù)接原理圖 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 2929 2） 按字復(fù)接 按字復(fù)接是指每次復(fù)接各低次群支路的一個碼字（字節(jié)） 形成高次群， 如圖18.2.4(c)所示。 對PCM30/32路系

16、統(tǒng)， 每個 支路都要設(shè)置緩沖存儲器， 事先將接收到的每一支路的8位信 息碼儲存起來， 等到傳送時刻到來時一次高速（速率是原來 各支路的4倍）將8位碼取出復(fù)接出去， 4個支路輪流復(fù)接。 按 字復(fù)接保證了一個碼字的完整性， 有利于以字節(jié)為單位的信 號的處理和交換， 但要求有較大的存儲容量。 同步數(shù)字體系 SDH大多采用按字復(fù)接方式。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3030 3） 按幀復(fù)接 按幀復(fù)接是指每次復(fù)接1個支路的1幀的256比特。 這 種方法的優(yōu)點是復(fù)接時不會破壞原來的幀結(jié)構(gòu)， 有利于交 換， 但要求更大的存儲容量。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 31 31 3. 數(shù)字復(fù)接的同步 數(shù)字復(fù)接需

17、要解決同步和復(fù)接兩個問題。 數(shù)字復(fù)接的同 步是指被復(fù)接的幾個低次群的碼元速率相同。 如果幾個低次 群數(shù)字信號是由各自的時鐘控制產(chǎn)生的， 即使它們的標(biāo)稱碼 速率相同， 如PCM30/32路基群的碼速率都是2.048 Mb/s， 但 它們的瞬時碼速率也可能是不同的， 因為各個支路的晶體振 蕩器的振蕩頻率不可能完全相同。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3232 ITU-T規(guī)定PCM30/32路系統(tǒng)的瞬時碼速率在2048 kb/s 100 b/s之間， 即允許有100 b/s的誤差。 如果低次群的碼 速率不同， 復(fù)接時就會產(chǎn)生重疊或錯位， 這樣復(fù)接后合成的 數(shù)字信號流在接收端是無法分接恢復(fù)成原來的低次

18、群信號的， 因此， 碼速率不同的低次群信號是不能直接復(fù)接的。 為此， 在各低次群復(fù)接之前， 必須使各低次群碼速率互相同步， 同 時使復(fù)接后的碼速率符合高次群幀結(jié)構(gòu)的要求。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3333 18.2.3 同步復(fù)接與異步復(fù)接同步復(fù)接與異步復(fù)接 1. 同步復(fù)接 同步復(fù)接是用一個高穩(wěn)定的主時鐘來控制復(fù)接的幾個低次 群， 使它們的碼速率統(tǒng)一在主時鐘的頻率上， 這樣就能達(dá)到 系統(tǒng)同步的目的。 但為了滿足在接收端分解的需要， 還需插 入一定數(shù)量的幀同步碼。 為了使數(shù)字復(fù)接器、 數(shù)字分接器正 常工作， 還需加入對等告警碼以及鄰站監(jiān)測和勤務(wù)聯(lián)系等業(yè) 務(wù)碼。 以上各種插入的碼元統(tǒng)稱為附加碼

19、， 由于需要插入這 些附加碼， 就會使碼速率高于原信息碼的碼速率， 因此需要 進(jìn)行碼速變換。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3434 為了使分接端能正確進(jìn)行分接在合路數(shù)字碼流中必須 按一定要求插入幀同步定位信號。 在1幀內(nèi)通常包含以下幾種 信號： 幀定位信號（幀同步信號）： 用于接收端分接定位檢測， 以便正確分接。 信息信號： 通信傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容。 信令信號： 用于接續(xù)的建立和控制以及與網(wǎng)絡(luò)管理有關(guān) 的信號。 業(yè)務(wù)聯(lián)系信號： 用于對端局工作狀態(tài)指示以及保證設(shè)備 正常工作等的控制和指示。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3535 另外， 在復(fù)接之前還要進(jìn)行移相， 移相和碼速變換都是 通過緩存寄存器

20、來完成的。 ITU-T規(guī)定以2.048 Mb/s為一次群的PCM， 二次群的碼速 率是8.448 Mb/s， 而不是42.048 Mb/s8.192 Mb/s。 考慮到 4個PCM一次群在復(fù)接時插入了幀同步碼、 對等告警碼等附加 碼， 因此， 在碼速變換時要為插入的附加碼留出空位， 從而 使每個基群的碼速率由2.048 Mb/s提高到2.112 Mb/s， 這樣二 次群的碼速率就變?yōu)?2.112 Mb/s8.448 Mb/s。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3636 2. 異步復(fù)接 異步復(fù)接指的是各低次群使用各自的時鐘， 使得各低次 群的時鐘速率不一定相等， 因此先要進(jìn)行碼速調(diào)整， 使各低 次

21、群同步后再復(fù)接。 碼速調(diào)整技術(shù)可分為正碼速調(diào)整、 正/負(fù)碼速調(diào)整和正/ 零/負(fù)碼速調(diào)整。 目前， 應(yīng)用較為普遍的是正碼速調(diào)整。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3737 采用正碼速調(diào)整的復(fù)接過程是每一個參與復(fù)接的數(shù)碼流都 要先經(jīng)過一個單獨的碼速調(diào)整裝置， 把非同步的數(shù)碼流調(diào)整 為同步數(shù)碼流， 然后進(jìn)行復(fù)接。 在接收端先進(jìn)行同步分接， 得到同步分接數(shù)碼流， 然后再經(jīng)過碼速恢復(fù)裝置將其恢復(fù)為 原來的支路碼流。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3838 實現(xiàn)正碼速調(diào)整的一種方法是采用脈沖插入同步技術(shù)， 該技術(shù)目前廣泛用于數(shù)字復(fù)接設(shè)備中。 脈沖插入同步法的基本方法是人為地在各支路信號中插入 一些脈沖， 通

22、過控制插入脈沖的多少來使各個支路信號的瞬 時碼速率達(dá)到一致。 以上所介紹的數(shù)字復(fù)接系列是準(zhǔn)同步數(shù)字體系 (Plesynchronous Digital Hierarchy， PDH)。 之所以被稱為準(zhǔn)同 步， 是因為低次群到高次群的速率不是按整數(shù)倍關(guān)系合成的， 而是用脈沖插入的方法進(jìn)行碼速調(diào)， 使高次群合成速率由復(fù) 接的低次群速率之和與適當(dāng)?shù)牟迦氡忍貥?gòu)成。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 3939 18.3 SDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) 18.3.1 SDH的基本概念及其特點的基本概念及其特點 1. PDH的不足 （1） 數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不統(tǒng)一。 PDH只有地區(qū)性的電接口 規(guī)范， 北美和日本的基群

23、碼速率是1.544 Mb/s， 而歐洲及中 國的基群碼速率是2.048 Mb/s。 由于沒有統(tǒng)一的世界性標(biāo)準(zhǔn)且 三者基群碼速率之間又互不兼容，因而難以實現(xiàn)國際互通。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4040 （2） 缺乏統(tǒng)一的光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 雖然G.703規(guī)范了電 接口標(biāo)準(zhǔn)， 但由于各廠家均采用自行開發(fā)的線路碼型， 缺少 統(tǒng)一的光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， 因而使得同一數(shù)字等級上光接口的 信號速率不一致， 致使不同廠家的設(shè)備無法相互兼容， 給組 網(wǎng)、 管理和網(wǎng)絡(luò)互通帶來了很大的困難。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 41 41 （3） 復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 現(xiàn)有的PDH只有碼速率為1.544 Mb/s和2.048

24、 Mb/s的基群信號采用同步復(fù)用， 其余高速等級信 號均采用準(zhǔn)同步中的異步復(fù)用技術(shù)， 需通過碼速調(diào)整來達(dá)到 速率的匹配和容納時鐘頻率的偏差， 這種復(fù)用結(jié)構(gòu)不僅增加 了設(shè)備的復(fù)雜性、 體積、 功耗和成本， 而且還缺乏靈活性， 難以實現(xiàn)低速和高速信號間的直接通信。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4242 （4） 點對點傳輸。 PDH是在點對點的傳輸基礎(chǔ)上建立 起來的， 缺乏靈活性， 數(shù)字信道設(shè)備的利用率較低， 無法 提供最佳的路由選擇， 也難以實現(xiàn)良好的自愈功能， 無法較 好地支持不斷出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4343 （5） 缺乏靈活的網(wǎng)絡(luò)管理能力。 PDH的復(fù)用信號結(jié)構(gòu)

25、中 沒有安排很多用于網(wǎng)絡(luò)運行、 管理、 維護(hù)和指配的比特， 只 是通過線路編碼來安排一些插入比特用于監(jiān)控。 PDH的網(wǎng)絡(luò) 運行和管理主要靠人工的數(shù)字信號交叉連接， 這種僅依靠手 工方式實現(xiàn)的數(shù)字信號連接等功能難以滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)組 網(wǎng)和新業(yè)務(wù)接入的要求， 而且由于各廠家自行開發(fā)網(wǎng)管接口 設(shè)備， 因而難以支持新一代網(wǎng)絡(luò)所提出的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理的目 標(biāo)要求。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4444 2. SDH的基本概念及其特點 由于PDH存在著固有的不足， 因而需要一種全新的體制 來適應(yīng)通信業(yè)務(wù)多樣性、 寬帶化及分組化的發(fā)展。 于是美國 貝爾實驗室的研究人員提出了同步光網(wǎng)絡(luò)(Synchronous

26、 Optical Network， SONET)的概念和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 其基本思想 是采用一整套分級的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字傳送結(jié)構(gòu)組成同步網(wǎng)絡(luò)， 可在 光纖上傳送經(jīng)適配處理的電信業(yè)務(wù)。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4545 1986年， 該體系成為美國數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。 與此同時， 歐洲和日本等國也提出了自己的意見。 1988年， 國際電報電 話咨詢委員會（International Telephone and Telegraph Consultative Committee, CCITT)經(jīng)過充分地討論協(xié)商， 接受了 SONET的建議， 并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷模?重新命名為同步數(shù)字 體系(SDH)， 使之成

27、為不僅適用于光纖、 也適用于微波和衛(wèi) 星傳輸?shù)募夹g(shù)體制。 1988年到1995年， CCITT共通過了16項 有關(guān)SDH的決議， 從而給出了SDH的基本框架。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4646 （1） 統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 SDH具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點接口， 對各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的規(guī)范要求， 包括 數(shù)字速率等級、 幀結(jié)構(gòu)、 復(fù)接方法、 線路接口、 監(jiān)控管理等， 從而使得不同廠家的任何網(wǎng)絡(luò)單元在光路上得以互通， 實現(xiàn) 了兼容。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4747 （2） 新型的復(fù)用映射方式。 SDH采用同步復(fù)用方式和 靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)， 使低階信號和高階信號的復(fù)用/解復(fù)用

28、一次到位， 大大簡化了設(shè)備的處理過程， 省去了大量的有關(guān) 電路單元、 跳線電纜和電接口數(shù)量， 從而簡化了運營和維護(hù)， 改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)透明性。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4848 （3） 良好的兼容性及強大的管理功能。 SDH可以兼容現(xiàn) 有PDH的1.544 Mb/s和2.048 Mb/s 兩種碼速率， 實現(xiàn)數(shù)字傳輸 體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)； 同時還可開展諸如ATM等各種新的數(shù) 字業(yè)務(wù)， 因此， SDH具有完全的前向兼容性和后向兼容性。 SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的比特開銷， 使得網(wǎng)絡(luò)的運行、 管理、 維護(hù)和指配能力大大增強；通過軟件方式可實現(xiàn)對各 網(wǎng)絡(luò)單元的分布式管理， 同時也便于新功能和新特

29、性的及時 開發(fā)與升級， 使網(wǎng)絡(luò)管理便捷， 并使設(shè)備向智能化發(fā)展。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 4949 （4） 指針調(diào)整技術(shù)。 雖然在理想情況下， 網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng) 元都由統(tǒng)一的高精度基準(zhǔn)時鐘定時， 但實際網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元可 能屬于不同的運營者， 在一定范圍內(nèi)能夠同步工作， 如果超 出這一范圍， 則可能出現(xiàn)定時偏差。 SDH采用了指針調(diào)整技術(shù)， 使來自于不同業(yè)務(wù)提供者的 信息凈負(fù)荷可以在不同的同步之間進(jìn)行傳送， 即實現(xiàn)準(zhǔn)同步 環(huán)境下的良好工作， 并有能力承受一定的定時基準(zhǔn)丟失。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5050 （5） 虛容器。 SDH引入了虛容器的概念， 虛容器 (Virtual Contai

30、ner， VC)是一種支持通道層連接的信息結(jié) 構(gòu)， 當(dāng)將各種業(yè)務(wù)信號經(jīng)處理裝入VC后， 系統(tǒng)只需處理各種 VC即可達(dá)到目的， 而不管具體的信息結(jié)構(gòu)如何。 因此， VC 具有很好的信息透明性， 同時也減少了管理實體的數(shù)量。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 51 51 （6） 動態(tài)組網(wǎng)與自愈能力。 SDH網(wǎng)絡(luò)中采用分插復(fù)用器 (ADM)、 數(shù)字交叉連接(DXC)等設(shè)備對各種端口速率進(jìn)行可控 的連接配置， 通過對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自動化的調(diào)度和管理， 既 提高了資源利用率， 又大大增強了組網(wǎng)能力和自愈能力， 同 時也降低了網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理費用。 目前， 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展、 進(jìn)步， SDH已與光波分復(fù) 用(W

31、DM)技術(shù)、 ATM技術(shù)等融合， 使SDH網(wǎng)絡(luò)成為了目前信 息高速公路中主要的物理傳送平臺。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5252 18.3.2 SDH的節(jié)點接口、的節(jié)點接口、 速率和幀結(jié)構(gòu)速率和幀結(jié)構(gòu) 1. SDH的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口 SDH的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口(Network Node Interface, NNI)是指 SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的接口， 它在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖18.3.1 所示。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5353 圖18.3.1 NNI在SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)中的位置 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5454 在圖18.3.1中， SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)定義了兩種基本設(shè)備， 即傳 輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

32、。 傳輸設(shè)備可以是光纜傳輸系統(tǒng)， 也可以 是微波傳輸系統(tǒng)或衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。 簡單的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點只有復(fù)用 功能， 復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點應(yīng)包括復(fù)用、 交叉連接和交換等多種 功能。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5555 2. 接口標(biāo)準(zhǔn)速率 SDH是以SONET為基礎(chǔ)的一種新的技術(shù)體制， 二者的實 質(zhì)內(nèi)容和主要規(guī)范區(qū)別不大， 但在一些技術(shù)細(xì)節(jié)規(guī)定上卻有 所不同， 主要反映在速率等級、 復(fù)用映射結(jié)構(gòu)、 比特開銷字 節(jié)的定義、 指針中比特的定義、 凈負(fù)荷類型等方面。 速率等級方面， SONET定義了9種傳輸速率， 即 51.804 Mb/s、 155520 Mb/s、 466.560 Mb/s、622.080 Mb

33、/s、 933.120 Mb/s、1244.160 Mb/s、1866.240 Mb/s、2488.320 Mb/s 和9953.280 Mb/s。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5656 SDH采用一系列套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級， 稱為同步傳 送模式STM-N(N1， 4， 16， 64， )， 其中最基本的模式 信號是STM-1， 其傳輸速率為155.520 Mb/s。 更高等級的 STM-N信號是將N個STM-1按同步復(fù)用， 經(jīng)字節(jié)間插入后得到 的。 目前， 應(yīng)用較多的是如表18.3.1所示的ITU-T規(guī)范的四種 SDH傳輸速率。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5757 第18章電話網(wǎng)與S

34、DH傳輸網(wǎng) 5858 3. 幀結(jié)構(gòu) SDH技術(shù)中采用的幀結(jié)構(gòu)與PDH及其他信息報文的幀結(jié)構(gòu) 不同， 它是一個塊狀幀結(jié)構(gòu)，并以字節(jié)為基礎(chǔ)。 SDH的幀結(jié) 構(gòu)由縱向9行和橫向270 N列字節(jié)組成， 每個字節(jié)為8 bit。 傳輸時由左到右、 由上到下順序排列成串行數(shù)碼流依次傳輸， 傳輸1幀的時間為125 s， 每秒共傳8000幀。 因此STM-1的傳 輸速率為892708000155.520(Mb/s)， 其幀結(jié)構(gòu) 如圖18.3.2所示。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 5959 圖18.3.2 SDH幀結(jié)構(gòu) 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6060 更高階同步傳送模式由內(nèi)基本模式STM-1的N倍組成，

35、 即 STM-N。 N的取值只能為1、 4、 16、64、 ， 所對應(yīng)的傳 輸速率分別為155.520 Mb/s、 622.080 Mb/s、 2448.320 Mb/s、 9953.280 Mb/s、 ， 彼此關(guān)系正好是4倍。 整個幀結(jié)構(gòu)可分 為段開銷、 管理單元指針和信息凈負(fù)荷及其他3個基本區(qū)域。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 61 61 1） 段開銷(SOH) 在SDH幀結(jié)構(gòu)中， 段開銷(SOH)指的是為保證通信正常、 靈活、 有效地進(jìn)行所必須附加的字節(jié)， 主要用于網(wǎng)絡(luò)的運行、 管理、 維護(hù)和指配。 段開銷(SOH)又分為再生段開銷(RSOH) 和復(fù)用段開銷(MSOH)， 如圖18.3.

36、3所示。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6262 圖18.3.3 SDH的SOH功能組織結(jié)構(gòu) 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6363 MSOH負(fù)責(zé)管理由若干個再生段組成的復(fù)用段， 它將透 明地通過每個再生段， 在管理單元組進(jìn)行組合或分解的地方 才能接入或終結(jié)。 它位于幀結(jié)構(gòu)中19N列的59行。 對于 STM-1， 由于N=1， 所以每幀用于SOH的比特數(shù)為8 bit9/ 行N(3+5)行576N bit=576 bit。 由于1幀的時長為 125 s， 即每秒傳輸8000幀， 因此， STM-1每秒用于SOH 的比特數(shù)為576 bit8000/s=4.068 Mb/s。 第18章電話網(wǎng)與SDH

37、傳輸網(wǎng) 6464 2） 管理單元指針（AU-PRT） 管理單元指針(AU-PRT)是一組特定的編碼， 主要用來指 示凈負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置， 以 便接收時能正確分離凈負(fù)荷。 AU-PRT位于幀結(jié)構(gòu)中第4行的 19N列， 對于STM-1， AU-PRT的比特數(shù)為9N8 bit 72N bit=72 bit。 采用指針處理技術(shù)， 可消除SDH系統(tǒng)中由 于采用滑動緩存器所引起的延時和性能損傷。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6565 3） 信息凈負(fù)荷及其他 信息凈負(fù)荷指的是SDH幀結(jié)構(gòu)中用于承載各種業(yè)務(wù)信息的 部分。 另外， 在該區(qū)域中還存放了少量可用于通道性能監(jiān)視、 管

38、理和控制的通道開銷(POH)字節(jié)。 POH包含低階通道開銷 (LPOH)和高階通道開銷(HPOH)。 POH通常與信息一起在網(wǎng)絡(luò) 中傳送。 信息凈負(fù)荷區(qū)域在STM-N幀結(jié)構(gòu)中的位置是在19行 的1261N列中， 對于STM-1， 信息凈負(fù)荷區(qū)域的比特數(shù)為 8 bit261918 792 bit。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6666 18.3.3 SDH的基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)的基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) 1. SDH的基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) SDH的基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)由容器(C)、 虛容器(VC)、 管理 單元(AU)、 支路單元(TU)等一系列基本復(fù)用映射單元組成， 如圖18.3.4所示。 復(fù)用映射單元實際上是

39、一種信息結(jié)構(gòu)， 不同 的復(fù)用映射單元在復(fù)用過程中所起的作用是不相同的。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6767 圖18.3.4 SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6868 1） 容器 容器(C)是一種用來裝載各種不同速率業(yè)務(wù)信號的信息結(jié) 構(gòu)， 主要完成PDH信號和虛容器(VC)之間的諸如碼速率調(diào)整 等適配功能。 針對不同的碼速率， ITU-T定義了C-11、 C-12、 C-2、 C-3和C-4這五種標(biāo)準(zhǔn)容器， 可表示為C-n(n11，12，2， 3，4)， 其中C-4為高階容器， 其余為低階容器。 我國目前僅 應(yīng)用了C-12、 C-3和C-4容器， 它們分別對應(yīng)一種標(biāo)稱的

40、輸入 速率， 即2.048 Mb/s、 34.368 Mb/s和139.264 Mb/s。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 6969 2） 虛容器 虛容器(VC) 是用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)， 它 是SDH通道的信息終端， 是由安排在重復(fù)周期為125 s或500 s的塊狀幀結(jié)構(gòu)中的信息凈負(fù)荷和POH組成的。 VC分為能容 納高階容器的高階VC和低階VC兩類， 圖18.3.4中的VC-4和 AU-3右側(cè)的VC-3為高階VC， VC-11、 VC-12、 VC-2和TU-3 右側(cè)的VC-3為低階VC。 VC信號僅在PDH/SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處才 可進(jìn)行分接， 然后在SDH網(wǎng)絡(luò)中始終保持完整不變

41、， 獨立地 在通道的任意一點進(jìn)行分出、 插入或交叉連接。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7070 3） 支路單元 支路單元（TU）是一種提供低階通道層和高階通道層之 間適配功能的信息結(jié)構(gòu)， 它由一個低階VC和一個指示該低階 VC在相應(yīng)高階VC中的起始字節(jié)位置的指針(TU-PTR)組成。 低階VC可在高階VC中浮動， 并且由一個或多個在高階VC凈 負(fù)荷中占據(jù)確定位置的TU組成一個支路單元組TUG。 實現(xiàn)時 可把一些不同大小的TU組合成一個TUG， 從而增加傳送網(wǎng)絡(luò) 的靈活性。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 71 71 4） 管理單元 管理單元（AU）是提供高階通道層和復(fù)用段之間適配功 能的信息結(jié)

42、構(gòu)， 它由一個高階VC和一個指示該高階VC在 STM-N中的起始字節(jié)位置的管理單元指針(AU-PTR)組成。 高 階VC在STM-N中是浮動的， 但AU-PTR指針在SDH-N結(jié)構(gòu)中 的位置是固定的。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7272 5） 管理單元組 管理單元組（AUG）是由一個或多個在STM-N凈負(fù)荷中 占據(jù)確定位置的管理單元組成的。 一個AUG由1個AU-4或3個 AU-3按字節(jié)間插組合而成。 6） 同步傳送模式 同步傳送模式（STM-N）， 在N個AUG的基礎(chǔ)上加上用 來運行、 維護(hù)和管理的段開銷就形成了STM-N信號。 對于不 同的N， 信息速率等級不同。 基本模式STM-1的

43、信號速率是 155.520 Mb/s， 更高階的STM-N由N個STM-1信號以同步復(fù)用 方式構(gòu)成。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7373 2. SDH復(fù)用原理 1） 映射 映射是一種在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處把支路信號適配裝入相應(yīng)虛 容器的過程。 例如， 將各種速率的PDH信號先分別經(jīng)過碼速 調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器， 然后再加進(jìn)低階或高階通道開銷， 以形成標(biāo)準(zhǔn)的虛容器。 在SDH技術(shù)中有異步、 比特同步和字 節(jié)同步三種映射方法與浮動VC和鎖定TU兩種模式。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7474 2） 定位 定位是一種當(dāng)支路單元或管理單元適配到支持層的幀結(jié)構(gòu) 時， 幀偏移信息隨之轉(zhuǎn)移的過程。 定位

44、是采用TU-PTR和AU- PTR功能來實現(xiàn)的。 指針(Pointer, PTR)是一種指示符， 其值 定義為虛容器相對于支持它的傳送實體的幀參考點的幀偏移， 即在發(fā)生相對幀相位差使VC幀起點浮動時， 指針值也隨之調(diào) 整， 從而始終保證指針值準(zhǔn)確指示VC幀的起點。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7575 在SDH中指針的作用是： 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于同步工作狀態(tài)時， 指針用來進(jìn)行同步信號間的相位校準(zhǔn)； 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失去同步時， 指針用了進(jìn)行頻率和相位校準(zhǔn)； 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于異步工作狀態(tài)時， 指針用來進(jìn)行頻率跟蹤校準(zhǔn)。 另外， 指針還可以用來 容納網(wǎng)絡(luò)中的頻率抖動和漂移。 第18章電話網(wǎng)與SDH傳輸網(wǎng) 7676 3） 復(fù)用 復(fù)用是一種將多個低階通道層的信號適配進(jìn)高階通道或 把多個高階通道層信號適配進(jìn)復(fù)用層的過程， 其方法是采用 字節(jié)間插的方式將TU組織進(jìn)高階VC或?qū)U組織進(jìn)STM-N。 經(jīng)過TU-PTR和AU-PTR處理后的各VC支路已實