《SDH原理》第二章 SDH信号的帧结构和复用步骤

SDH原理 二章SDH信号的帧结构和复用步骤 第2章SDH信号的帧结构和复用步骤 第2章SDH信号的帧结构和复用步骤. 2.1SDH信号一-STM-N的帧结构 115 22SDH的复用结构和步骤 22.1140Mbt/s复用进STMN信号 2.2.234Mbs复用进STM-N信号 2.2.32Mbt/s复用进STMN信号 23映射、定位和复用的概念 小结 112 习题 已目标 掌握STMN信号的帧结构(以STM-l信号的帧结构为例 掌握STMN信号帧中各部分结构所起的大致作用。 掌握2Mbit/s、34 Mbit/s、140Mbt/s复用进STMN信号的全过程 掌握复用和映射的概念。 2.1SDH信号——STM-N的帧结构 SDH信号需要什么样的帧结构呢? STM-N信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地、有规律 的排列。为什么呢?因为这样便于实现支路低速信号的分/插、复用和交换 说到底就为了方便的从高速SDH信号中直接上/下低速支路信号。鉴于此 ITU-T规定了STMN的帧是以字节(8bit)为单位的矩形块状帧结构,如图 2-1所示

SDH 原理 第二章 SDH 信号的帧结构和复用步骤 2-1 第2章 SDH 信号的帧结构和复用步骤 第2章 SDH信号的帧结构和复用步骤........................................................................................1 2.1 SDH信号——STM-N的帧结构 .......................................................................................1 2.2 SDH的复用结构和步骤..................................................................................................5 2.2.1 140Mbit/s复用进STM-N信号 ................................................................................7 2.2.2 34Mbit/s复用进STM-N信号................................................................................ 11 2.2.3 2Mbit/s复用进STM-N信号.................................................................................. 13 2.3 映射、定位和复用的概念 ............................................................................................ 17 小结 ................................................................................................................................ 22 习题 ................................................................................................................................ 22  目标： 掌握 STM-N 信号的帧结构（以 STM-1 信号的帧结构为例）。 掌握 STM-N 信号帧中各部分结构所起的大致作用。 掌握 2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s 复用进 STM-N 信号的全过程。 掌握复用和映射的概念。 2.1 SDH 信号——STM-N 的帧结构 SDH 信号需要什么样的帧结构呢？ STM-N 信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地、有规律 的排列。为什么呢？因为这样便于实现支路低速信号的分/插、复用和交换， 说到底就为了方便的从高速 SDH 信号中直接上/下低速支路信号。鉴于此， ITU-T 规定了 STM-N 的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如图 2-1 所示

SDH原理 第二章SDH信号的帧结构和复用步骤 9x270×N个字节 AU-PTR SOH 图2-1STMN帧结构图 块状帧是什么呢? 为了便于对信号进行分析,往往将信号的帧结构等效为块状帧结构,这不是 SDH信号所特有的,PDH信号、ATM信号,分组交换的数据包,它们的帧 结构都算是块状帧。例如,E1信号的帧是32个字节组成的1行×32列的块 状帧,ATM信号是53个字节构成的块状帧。将信号的帧结构等效为块状,仅 仅是为了分析的方便。 从上图看出STMN的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STMN 的N相一致,取值范围:1,4,16,64…,表示此信号由N个STM1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,由上图看出,当N个STM1信号通过字节间插复用成STMN信 号时,仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用,行数恒定为9行。 我们知道,信号在线路上传输时是一个bit一个bit地进行传输的,那么这个 块状帧是怎样在线路上进行传输的呢?难道是将整个块都送上线路同时传输 吗?当然不是这样传输,STMN信号的传输也遵循按比特的传输方式。那么 先传哪些比特后传哪些比特呢?SDH信号帧传输的原则是:帧结构中的字节 (8bit)从左到右,从上到下一个字节一个字节(一个比特一个比特)的传输, 传完一行再传下一行,传完一帧再传下一帧。 STMN信号的帧频(也就是每秒传送的帧数)是多少呢?ITUT规定对于任 何级别的STMN帧,帧频是8000帧/秒,也就是帧长或帧周期为恒定的125 us8000帧/秒听起来很耳熟,对了,PDH的E1信号也是8000帧/秒

SDH 原理 第二章 SDH 信号的帧结构和复用步骤 2-2 9× 270× N个字节 RSOH AU-PTR MSOH 9× N 1 3 4 9 payload 261× N 5 图2-1 STM-N 帧结构图  诀窍： 块状帧是什么呢？ 为了便于对信号进行分析，往往将信号的帧结构等效为块状帧结构，这不是 SDH 信号所特有的，PDH 信号、ATM 信号，分组交换的数据包，它们的帧 结构都算是块状帧。例如，E1 信号的帧是 32 个字节组成的 1 行×32 列的块 状帧，ATM 信号是 53 个字节构成的块状帧。将信号的帧结构等效为块状，仅 仅是为了分析的方便。 从上图看出 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，取值范围：1，4，16，64……，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，由上图看出，当 N 个 STM-1 信号通过字节间插复用成 STM-N 信 号时，仅仅是将 STM-1 信号的列按字节间插复用，行数恒定为 9 行。 我们知道，信号在线路上传输时是一个 bit 一个 bit 地进行传输的，那么这个 块状帧是怎样在线路上进行传输的呢？难道是将整个块都送上线路同时传输 吗？当然不是这样传输，STM-N 信号的传输也遵循按比特的传输方式。那么 先传哪些比特后传哪些比特呢？SDH 信号帧传输的原则是：帧结构中的字节 （8bit）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输， 传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。 STM-N 信号的帧频（也就是每秒传送的帧数）是多少呢？ITU-T 规定对于任 何级别的 STM-N 帧，帧频是 8000 帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的 125 μs。8000 帧/秒听起来很耳熟，对了，PDH 的 E1 信号也是 8000 帧/秒

SDH原理 第二章SDH信号的帧结构和复用步骤 这里需要注意到的是:帧周期的恒定是SDH信号的一大特点,任何级别的 STM-N帧它的帧频都是8000帧/秒。想想看PDH不同等级信号的帧周期是 否恒定?由于帧周期的恒定使STMN信号的速率有其规律性。例如STM4 的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍,STM16恒定等于STM4 的4倍,等于STM1的16倍。而PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4 倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接分/插出低速SDH信号成为 可能,特别适用于大容量的传输情况 ◇想一想: STMN帧中单独一个字节的比特传输速率是多少? STM-N的帧频为80帧秒,这就是说信号帧中某-特定字节毎秒被传送 8000次,那么该字节的比特速率是8000×8bt=64kbs。这个数字是不是也 很眼熟,64kbi/s是一路数字电话的传输速率。 从图2-1中看出,STMN的帧结构由3部分组成:段开销,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)。下面我们讲述这三大部分的功能 (1)信息净负荷( payload)是在STMN帧结构中存放将由STMN传送的 各种信息码块的地方。信息净负荷区相当于STMN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一一待运输的货物。为了实 时监测货物(打包的低速信号)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—一通道开销(POH)字节。POH 作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STMN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(有点儿类似于传感器)。 m技术细节 何谓通道? 举例说明,STM-1信号可复用进63×2Mbis的信号,那么换一种说法可将 sTM-1信号看成一条传输大道,那么在这条大路上又分成了63条小路,每条 小路通过相应速率的低速信号,那么每一条小路就相当于一个低速信号通道 通道开销的作用就可以看成监控这些小路的传送状况了。这63个2M通道复 合成了STM-1信号这条大路—此处可称为“段”了。现在你明白了吧,所

SDH 原理 第二章 SDH 信号的帧结构和复用步骤 2-3 这里需要注意到的是：帧周期的恒定是 SDH 信号的一大特点，任何级别的 STM-N 帧它的帧频都是 8000 帧/秒。想想看 PDH 不同等级信号的帧周期是 否恒定？由于帧周期的恒定使 STM-N 信号的速率有其规律性。例如 STM-4 的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的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 信号速率≠E1 信号速率的 4 倍。SDH 信号的这种规律性使高速 SDH 信号直接分/插出低速 SDH 信号成为 可能，特别适用于大容量的传输情况。  想一想： STM-N 帧中单独一个字节的比特传输速率是多少？ STM-N 的帧频为 8000 帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送 8000 次，那么该字节的比特速率是 8000×8bit＝64kbit/s。这个数字是不是也 很眼熟，64kbit/s 是一路数字电话的传输速率。 从图 2-1 中看出，STM-N 的帧结构由 3 部分组成：段开销，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）。下面我们讲述这三大部分的功能。 (1) 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——待运输的货物。为了实 时监测货物（打包的低速信号）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（有点儿类似于传感器）。  技术细节： 何谓通道？ 举例说明，STM-1 信号可复用进 63×2Mbit/s 的信号，那么换一种说法可将 STM-1 信号看成一条传输大道，那么在这条大路上又分成了 63 条小路，每条 小路通过相应速率的低速信号，那么每一条小路就相当于一个低速信号通道， 通道开销的作用就可以看成监控这些小路的传送状况了。这 63 个 2M 通道复 合成了 STM-1 信号这条大路——此处可称为“段”了。现在你明白了吧，所

SDH原理 第二章SDH信号的帧结构和复用步骤 谓通道指相应的低速支路信号,POH的功能就是监测这些低速支路信号在由 STMN这辆货车承载,在SDH网上运输时的性能 A注意 信息净负荷并不等于有效负荷因为信息净负荷中存放的是经过打包的低速信 号,即将低速信号加上了相应的POH (2)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(OAM)使用的字节。例如段开销可进行对STMN 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。 也就是说SOH完成对货物整体的监控,POH是完成对某一件特定的货 物进行监控。当然,SOH和POH还有一些管理功能。 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。我们讲过段其实也相当于一条大的传输通道,RSOH和MSOH 的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控 那么,RSOH和MSOH的区别是什么呢?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25G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。 m技术细节: RSOH、MSOH、POH提供了对SDH信号的层层细化的监控功能。例如2.5G 系统,RSOH监控的是整个STM-16的信号传输状态;MSOH监控的是 STM-16中每一个STM-1信号的传输状态;POH则是监控每一个STM-1中 每一个打包了的低速支路信号(例如2Mbts)的传输状态。这样通过开销的 层层监管功能,使你可以方便地从宏观(整体)和微观(个体)的角度来监控 信号的传输状态,便于分析、定位 再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列,共3 ×9×N个字节:复用段开销在STMN帧中的位置是第5到第9行的第一到

SDH 原理 第二章 SDH 信号的帧结构和复用步骤 2-4 谓通道指相应的低速支路信号，POH 的功能就是监测这些低速支路信号在由 STM-N 这辆货车承载，在 SDH 网上运输时的性能。 注意： 信息净负荷并不等于有效负荷，因为信息净负荷中存放的是经过打包的低速信 号，即将低速信号加上了相应的 POH。 (2) 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（OAM）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。 也就是说 SOH 完成对货物整体的监控，POH 是完成对某一件特定的货 物进行监控。当然，SOH 和 POH 还有一些管理功能。 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。我们讲过段其实也相当于一条大的传输通道，RSOH 和 MSOH 的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控。 那么，RSOH 和 MSOH 的区别是什么呢？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。  技术细节： RSOH、MSOH、POH 提供了对 SDH 信号的层层细化的监控功能。例如 2.5G 系统，RSOH 监控的是整个 STM-16 的信号传输状态；MSOH 监控的是 STM-16 中每一个 STM-1 信号的传输状态；POH 则是监控每一个 STM-1 中 每一个打包了的低速支路信号（例如 2Mbit/s）的传输状态。这样通过开销的 层层监管功能，使你可以方便地从宏观（整体）和微观（个体）的角度来监控 信号的传输状态，便于分析、定位。 再生段开销在 STM-N 帧中的位置是第一到第三行的第一到第 9×N 列，共 3 ×9×N 个字节；复用段开销在 STM-N 帧中的位置是第 5 到第 9 行的第一到

SDH原理 第二章SDH信号的帧结构和复用步骤 第9×N列,共5×9×N个字节。与PDH信号的帧结构相比较,段开销丰富 是SDH信号帧结构的一个重要的特点 (3)管理单元指针(AU-PTR) 管理单元指针位于STMN帧中第4行的9×N列,共9×N个字节,AU-PTR 起什么作用呢?我们讲过SDH能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号 (例如2Mbs),为什么会这样呢?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,也就是有规律性。预见性的实现就在于SDH帧结构 中指针开销字节功能。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。这句话怎样理解呢?若仓库中以堆为单位存放 了很多货物,每堆货物中的各件货物(低速支路信号)的摆放是有规律性的 (字节间插复用),那么若要定位仓库中某件货物的位置就只要知道这堆货 物的具体位置就可以了,也就是说只要知道这堆货物的第一件货物放在哪儿, 然后通过本堆货物摆放位置的规律性,就可以直接定位出本堆货物中任一件 货物的准确位置,这样就可以直接从仓库中搬运(直接分/插)某一件特定货 物(低速支路信号)。AU-PTR的作用就是指示这堆货物中第一件货物的位置 其实指针有高、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,只不过所指示的货物堆更小 些而己。 22SDH的复用结构和步骤 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2 Mbit/s、34Mbis、140Mbis)复用成SDH 信号STMN 第一种情况在前面已有所提及,复用主要通过字节间插复用方式来完成的 复用的个数是4合一,即4×STM1→STM4,4×STM4→STM-16。在复用 过程中保持帧频不变(8000帧/秒),这就意味着高一级的STMN信号速率 是低一级的STMN信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中,各帧的信 息净负荷和指针字节按原值进行间插复用,而段开销则会有些取舍。在复用 成的STMN帧中,SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成 而是舍弃了一些低阶帧中的段开销,其具体的复用方法在下一节中讲述。 第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STMN信号中去。 传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种: 比特塞入法(又叫做码速调整法)

SDH 原理 第二章 SDH 信号的帧结构和复用步骤 2-5 第 9×N 列，共 5×9×N 个字节。与 PDH 信号的帧结构相比较，段开销丰富 是 SDH 信号帧结构的一个重要的特点。 (3) 管理单元指针（AU-PTR） 管理单元指针位于 STM-N 帧中第 4 行的 9×N 列，共 9×N 个字节，AU-PTR 起什么作用呢？我们讲过 SDH 能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号 （例如 2Mbit/s），为什么会这样呢？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，也就是有规律性。预见性的实现就在于 SDH 帧结构 中指针开销字节功能。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。这句话怎样理解呢？若仓库中以堆为单位存放 了很多货物，每堆货物中的各件货物（低速支路信号）的摆放是有规律性的 （字节间插复用），那么若要定位仓库中某件货物的位置就只要知道这堆货 物的具体位置就可以了，也就是说只要知道这堆货物的第一件货物放在哪儿， 然后通过本堆货物摆放位置的规律性，就可以直接定位出本堆货物中任一件 货物的准确位置，这样就可以直接从仓库中搬运（直接分/插）某一件特定货 物（低速支路信号）。AU-PTR 的作用就是指示这堆货物中第一件货物的位置。 其实指针有高、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，只不过所指示的货物堆更小一 些而已。 2.2 SDH 的复用结构和步骤 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、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成 SDH 信号 STM-N。 第一种情况在前面已有所提及，复用主要通过字节间插复用方式来完成的， 复用的个数是 4 合一，即 4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用 过程中保持帧频不变（8000 帧/秒），这就意味着高一级的 STM-N 信号速率 是低一级的 STM-N 信号速率的 4 倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信 息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用 成的 STM-N 帧中，SOH 并不是所有低阶 SDH 帧中的段开销间插复用而成， 而是舍弃了一些低阶帧中的段开销，其具体的复用方法在下一节中讲述。 第二种情况用得最多的就是将 PDH 信号复用进 STM-N 信号中去。 传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种： ⚫ 比特塞入法（又叫做码速调整法）