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SDH/SONET原理
2008-01-31 22:54
SDH/SONET原理及 XX公司 CPOS模块应用介绍
一、 背景
随着信息及通信技术的发展,过去使用的 DDN线路由于其最大带宽的限制(最
大 2M bits/s )已越来越不能适应用户对高带宽广域网的需求。另一方面在汇
聚中心大量 2M E1线路的接入势必增加路由器插槽和模块数量,从而增加了故
障点和日常维护工作的难度。为此在汇聚中心迫切需要一种高带宽、少接入点
的线路接入方式来替代大量 E1在中心机房汇聚。 本文就目前我国运行商提供的
SDH/CPOS接入方式和上海 XX数据通信有限公司的解决方案作一简要介绍。
二、 SDH/SONET原理简介
1、速率标准
SONET和 SDH是为了互连来自不同供应商的光学传输设备而开发的标准。在
SONET 标准中,基础信号称为同步传输信号一级 (STS-1),其速率为 51.84 Mb/s。
更高级信号则是 STS-1信号速率的整数倍, 从而构成 STS-N信号,其中 N=1,3,
12,48,192 和 768。一个 STS-N信号是由 N个字节交织的 STS-1 信号组成的。
相应于 STS-N信号的光学信号称为 OC-N(N级光学载波)。 SDH体系的帧和信
号称为 N级同步传输模块( STM-N),其中 N=1,4,16,64 和 256。STS-N与
STM-N的速率对应关系如下表所示。
我国采用的是 CCITT接纳了 SONET概念的 SDH标准。两种标准间的差别见下表:
2、字节间插复用
SONET/SDH 是基于时分多路复用( TDM)的一种技术。具体讲 SDH体制有一套标
准的速率等级,基本的信号传输等级是 STM-1,高等级的信号系列 STM-4、STM-16
等,都是将低速率的 STM-1通过字节间插同步复用而成,复用的个数是 4 的倍
数。所谓字节间插复用,可以下面的例子来说明。
有三个信号, 帧结构各为每帧 3 个字节, 即 A 帧:A1A2A3,B帧:B1B2B3,C帧:
C1C2C3。若将这三个信号通过字节间插复用方式复用成信号 D,那 D就应该是
一个 9 字节的帧,结构为: A1B1C1A2B2C2A3B3C3。
SDH的这种同步复用方式的优势还体现在确保 PDH网向 SDH网的顺利过渡。现
在的 PDH体制中,只有 1.5Mbit/s 和 2Mbit/s 速率的信号是同步的,其它速率
的信号都是异步的。因此也可将 PDH低速支路信号(例如 2Mbit/s )通过字节
间插同步复用进 SDH信号的帧中去 (STM-N)。这样就使得低速支路信号在 STM-N
中的位置也是固定、有规律,即可预见,于是通过在 SDH的主干道(光纤上)
传输后,接收端就可以从 STM-N信号中直接拆分出低速支路信号。
3、SDH帧结构
ITU-T 规定了 STM-N的帧是以字节为单位的矩形块状帧结构,如图一所示。从
图中看出 STM-N的信号是 9 行×270×N列的帧结构。此处的 N与 STM-N的 N相
一致。表示此信号由 N个 STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知, STM-1
信号的帧结构是 9 行×270 列的块状帧。需要说明的是,上面将信号的帧结构
等效为块状,仅仅是为了分析的方便, STM-N信号在线路上传输时也遵循按比
特的传输方式,即:帧结构中的字节从左到右,从上到下一个字节一个字节的
传输,传完一行再传下一行,传完一帧再传下一帧。
图 1 SDH帧结构图
从图中看出, STM-N的帧结构由 3 部分组成:段开销( SOH),包括再生段开销
(RSOH)和复用段开销(MSOH);管理单元指针(AU-PTR);信息净负荷(payload )。
信息净负荷 (payload )是在 STM-N帧结构中存放将由 STM-N传送的各种信息码
块的地方。信息净负荷区相当于 STM-N这辆运货车的车箱,车箱内装载的货物
就是经过打包的低速信号。需要特别说明的是,为了实时监测货物在传输过程
中是否有损坏,在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节 -- 通道开销
(POH) 字节。 POH作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在 STM-N这辆货
车上在 SDH网中传送,它负责对打包的货物(低速信号)进行通道性能监视管
理和控制。
段开销(SOH)是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行管
理和维护使用的字节。例如段开销可进行对 STM-N这辆运货车中的所有货物在
运输中是否有损坏进行监控,而 POH的作用是当车上有货物损坏时通过它来判
定具体是哪一件货物出现损坏。段开销又分为再生段开销( RSOH)和复用段开
销(MSOH),分别对相应的段层进行监控。简单的讲二者的区别在于监管的范
围不同。举个简单的例子,若光纤上传输的是 2.5G 信号,那么 RSOH监控的是
STM-16整体的传输性能,而 MSOH则是监控 STM-16信号中每一个 STM-1的性能
情况。
SDH能够从高速信号中直接分 / 插出低速支路信号(例如 2Mbit/s ),这是因为
低速支路信号在高速 SDH信号帧中的位置有预见性, 而预见性的实现就在于 SDH
帧结构中存在着管理单元指针( AU-PTR)。AU-PTR是用来指示信息净负荷的第
一个字节在 STM-N帧内的准确位置的指示符,以便收端能根据这个位置指示符
的值(指针值)正确分离信息净负荷。 指针有高、低阶之分,高阶指针是 AU-PTR,
低阶指针是 TU-PTR,支路单元指针( TU-PTR)的作用类似于 AU-PTR 只不过所
指示的信息更加具体。
4、复用方式
SDH的复用包括两种情况:一种是低阶的 SDH信号复用成高阶 SDH信号;另一
种是低速支路信号(例如 2Mbit/s )复用成 SDH信号 STM-N。限于篇幅,只讲述
第二种情况。图二是 ITU-T 规定的复用路线( ITU-T G.709 标准)的子集,可
以看到图中从一个有效负荷到 STM-N的复用路线不是唯一的,有多条路线,例
如:2Mbit/s 的信号有两条复用路线,也就是说可用两种方法复用成 STM-N信
号。我国的光同步传输网技术体制选用 AU-4的复用路线。
图 2 STM-1 复用体系
在最低级别上, PDH的 E1信号被映射进容器( C),然后加上填充位的 C被映
射进虚容器 (VC),创建一个具有公共速率的 VC负载,从而成为同步多路复用。
接着 VC在支路单元( TU)里通过指针进行排列,这样 TU就可以被同步复用进
支路单元组( TUG)。 3 个 TU-12 可以被复用进一个 TUG-2。TUG接着复用进更
高一级的 VC,该 VC叫做高阶 VC,它有自己的独立报头, TUG作为它的负载。 7
个 TUG-2复用进一个 TUG-3;3 个 TUG-3复用进一个 AU-4。然后每个 VC依次
进入管理单元 (AU),AU通过加上一个 AU指针被复用进一个 AUG(AU group ),
来自 AUG的最终负载在加上一个包含复用段开销( MSOH)和再生段开销( RSOH)
的报头后组成了最终的 STM-N帧。从而形成 3-7-3 的复用结构,每个 STM-1帧
可个复用进 3×7×3= 63 个 E1信道。
3-7-3 的复用结构如下表所示:
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