【文章內(nèi)容簡介】 著軟件在系統(tǒng)中占用相當大的比重。一方面這使系統(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。另一方面，在網(wǎng)絡(luò)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。也就是說，SDH 系統(tǒng)對軟件的依賴性很大，這樣 SDH 系統(tǒng)運行的安全性就成了很重要的課題。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。因此，傳輸網(wǎng)從 PDH 過渡到 SDH 已成了一個不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢。想一想：在這一節(jié)你學(xué)到了些什么？? SDH 究竟是什么？SDH(Synchronous Digital Hierarchy)全稱叫做同步數(shù)字體系，SDH 是世界公認的新一代寬帶傳輸體制? 為什么會出現(xiàn) SDH 的傳輸體制？PDH 的缺點 1 沒有統(tǒng)一的電接口和光接口、2。采用異步復(fù)用分插信號喲啊逐級進行，層級復(fù)用和解復(fù)用對信號有損傷 運行維護需要借助冗余碼來監(jiān)控線路沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口，不利于形成統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)? 與 PDH 相對比 SDH 有何優(yōu)勢？有世界統(tǒng)一的電接口和光接口 采用字節(jié)間查復(fù)用，低速信號在高速 SDH 信號中的幀中位置是有規(guī)律的，可以預(yù)料的 運行維護功能強大 兼容性好。? SDH 的局限性是什么？ 小結(jié) 本節(jié)主要講述了 SDH 體制產(chǎn)生的技術(shù)背景、SDH 的特點，主要是建立 SDH 的整體概念。 習(xí)題 1. 為什么 SDH 體制適合大容量傳輸?shù)那闆r？9 / 112 信號的幀結(jié)構(gòu)和復(fù)用步驟學(xué)習(xí)目標：? 掌握 STMN 信號的幀結(jié)構(gòu)（以 STM1 信號的幀結(jié)構(gòu)為例） ；? 掌握 STMN 信號幀中各部分結(jié)構(gòu)所起的作用；? 掌握 2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s 復(fù)用進 STMN 信號的全過程；? 掌握復(fù)用和映射的概念。 信號——STMN 的幀結(jié)構(gòu)STMN 信號幀結(jié)構(gòu)的安排應(yīng)盡可能使支路低速信號在一幀內(nèi)均勻、有規(guī)律的分布。以便于實現(xiàn)支路信號的同步復(fù)用、交叉連接（DXC） 、分/插和交換，說到底就是為了方便的從高速信號中直接上/下低速支路信號。因此，ITUT 規(guī)定了 STMN 的幀是以字節(jié)（8bit）為單位的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，如圖 所示。 9161。193。270161。193。N184。246。214。189。218。RSOHAUPTRMSOH9161。193。N1349 payload261161。193。N5 圖 STMN 幀結(jié)構(gòu)圖由圖看見 STMN 的信號是 9 行270N 列的幀結(jié)構(gòu)。此處的 N 與 STMN 的 N 相一致，取值范圍：1，4，16，64……。表示此信號由 N 個 STM1 信號通過字節(jié)間插復(fù)用而成。由此可知，STM1 信號的幀結(jié)構(gòu)是 9 行270 列的塊狀幀。并且，當 N 個 STM1 信號通過字節(jié)間插復(fù)用成 STMN 信號時，僅僅是將STM1 信號的列按字節(jié)間插復(fù)用，行數(shù)恒定為 9 行不變。 我們知道，信號在線路上串行傳輸時是逐個比特（bit）地進行的，那么這個塊狀幀是怎樣在線路上進行傳輸?shù)哪兀?STMN 信號的傳輸也遵循按比特的傳輸方式，SDH 信號幀傳輸?shù)脑瓌t是：按幀結(jié)構(gòu)的順序從左到右，從上到下逐個字節(jié)，并且逐個比特地傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。STMN 信號幀的重復(fù)頻率（也就是每秒傳送的幀數(shù)）是多少呢？ITUT 規(guī)定對于任何級別的 STMN 幀，幀頻都是 8000 幀/秒，也就是幀的周期為恒定的 125μs 。對了，正好 PDH 的 E1 信號也是 8000 幀/秒。對于任何級別的 STMN 幀頻都是 8000 幀/秒，幀周期的恒定是 SDH 信號的一大特點。由于幀周期的恒定使 STMN 信號的速率有其規(guī)律性。例如 STM4 的傳輸數(shù)速恒定的等于 STM1 信號傳輸數(shù)速的 4 倍，STM16 恒定等于 STM1 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)律性所帶來的好處是可以便捷地從高速 STMN 碼流中直接分/插出低速支路信號，這就是 SDH 按字節(jié)同步復(fù)用的優(yōu)越性。10 / 112由圖可見，STMN 的幀結(jié)構(gòu)由 3 部分組成：段開銷，包括再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH） ；管理單元指針（AUPTR） ；信息凈負荷（payload） 。下面分述這三大部分的功能：1）信息凈負荷（payload）是在 STMN 幀結(jié)構(gòu)中存放將由 STMN 傳送的各種用戶信息碼塊的地方。信息凈負荷區(qū)相當于 STMN 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)呢浳铩榱藢崟r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 STMN這輛貨車上在 SDH 網(wǎng)中傳送，它負責對打包的貨物（低階通道）進行通道性能監(jiān)視、管理和控制。技術(shù)細節(jié)：何謂通道？舉例說明，STM1 信號可復(fù)用進 63*2Mbit/s 的信號，那么換一種說法可將 STM1 信號看成一條傳輸大道，而在這條大道上又分成了 63 條小路，每條小路通過相應(yīng)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(fù)用合成了 STM1 信號這條大路——此時就可稱為“段”了?，F(xiàn)在明白了吧，所謂通道就是指相應(yīng)的低速支路信號，POH 的功能就是監(jiān)測這些支路信號在由 STMN 這輛貨車承載，在 SDH 網(wǎng)上運輸時的性能。這與將STMN 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。2）段開銷（SOH）是為了保證信息凈負荷正常傳送所必須附加的網(wǎng)絡(luò)運行、管理和維護（OAM）字節(jié)。例如段開銷可進行對 STMN 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，而通道開銷（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 還有一些其他管理功能。段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH） ，可分別對相應(yīng)的段層進行監(jiān)控。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? 信號，那么，RSOH 監(jiān)控的是 STM16 整體的傳輸性能，而 MSOH 則是監(jiān)控 STM16信號中每一個 STM1 的性能情況。再生段開銷在 STMN 幀中的位置是第一到第三行的第一到第 9N 列，共 39N 個字節(jié)；復(fù)用段開銷在 STMN 幀中的位置是第 5 到第 9 行的第一到第 9N 列，共 59N 個字節(jié)。3）管理單元指針（AUPTR）管理單元指針位于 STMN 幀中第 4 行的 9N 列，共 9N 個字節(jié)，AUPTR 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(yù)見性，也就是有規(guī)律性。預(yù)見性的實現(xiàn)就在于 SDH 幀結(jié)構(gòu)中指針開銷字節(jié)功能。AUPTR 是用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在 STMN 幀內(nèi)的準確位置的指示符，以便接收端能根據(jù)這個位置指示符的值（指針值）準確分離信息凈負荷。 其實指針有高、低階之分，高階指針是 AUPTR，低階指針是 TUPTR（支路單元指針） ，TUPTR 的作用類似于 AUPTR，只不過所指示的信息負荷更小一些而已。 的復(fù)用結(jié)構(gòu)和步驟SDH 的復(fù)用包括兩種情況：一種是由 STM1 信號復(fù)用成 STMN 信號；另一種是由 PDH 支路信號（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）復(fù)用成 SDH 信號 STMN。第一種情況在前面已有所提及，復(fù)用的方法主要通過字節(jié)間插的同步復(fù)用方式來完成的，復(fù)用的基數(shù)是 4，即 4STM1→STM4，4STM4→STM16。在復(fù)用過程中保持幀頻不變（8000 幀/秒） ，這就意味著高一級的 STMN 信號是低一級的 STMn 信號速率的 4 倍。在進行字節(jié)間插復(fù)用過程中，各幀的信息凈負荷和指針字節(jié)按原值進行字節(jié)間插復(fù)用，而段開銷則 ITUT 另有規(guī)范。在同步復(fù)用形成的 STMN 幀中，11 / 112STMN 的段開銷并不是所有低階 STMn 幀中的段開銷間插復(fù)用而成，而是舍棄了某些低階幀中的段開銷，另作詳盡規(guī)定。關(guān)于各級 STMN 幀中段開銷細節(jié)將在下一節(jié)中講述。第二種情況就是將各級 PDH 支路信號復(fù)用進 STMN 信號中去。傳統(tǒng)的將低速信號復(fù)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(fù)用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復(fù)用） 。因為存在一個比特插入和消插的過程（碼速調(diào)整） ，而不能將支路信號直接插入高速復(fù)用信號或從高速信號中分支出低速支路信號，也就是說不能很便捷地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 正碼速調(diào)整的準同步復(fù)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(dǎo)致信號較大延時和滑動損傷。從上面看出這兩種復(fù)用方式都有一些不足，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(fù)用方式既能滿足異步復(fù)用（例如：將 PDH 支路信號復(fù)用進 STMN） ，又能滿足同步復(fù)用（例如 STM1→STM4） ，而且能方便地由高速 STMN 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(fù)用步驟和復(fù)用結(jié)構(gòu)。在這種復(fù)用結(jié)構(gòu)中，通過指針調(diào)整定位技術(shù)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(wù)信號復(fù)用進 STMN 幀的過程都要經(jīng)歷映射（相當于信號打包） 、定位（伴隨與指針調(diào)整） 、復(fù)用（相當于字節(jié)間插復(fù)用）三個步驟。ITUT 規(guī)定了一整套完整的映射復(fù)用結(jié)構(gòu)（也就是映射復(fù)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(fù)用成 STMN 信號。ITUT 規(guī)定的復(fù)用路線如圖 。 STMNAUGAU4 VC4AU3 VC3TUG3TUG2 TU3TU2TU12TU1VC3VC2VC12VC1C4C3C2C12C1161。193。N 161。193。1 161。193。1161。193。1161。193。3 161。193。3161。193。3161。193。4161。193。7 161。193。7139264kbit/s4736kbit/s34368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s154kbit/s214。184。213。235。180。166。192。237。184。180。211。195。182。168。206。187。208。163。188。211。179。201。228。 圖 SDH 復(fù)用映射結(jié)構(gòu)從圖 中可以看到此復(fù)用結(jié)構(gòu)包括了一些基本的復(fù)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(fù)用單元的下標表示與此復(fù)用單元相應(yīng)的信號級別。在圖中從一個有效負荷到 STMN 的復(fù)用路線不是唯一的，有多條路線（也就是說有多種復(fù)用方法） 。例如：2Mbit/s 的信號有兩條復(fù)用路線，也就是說可用兩種方法復(fù)用成 STMN 信號。須說明，8Mbit/s 的 PDH 支路信號是無法復(fù)用成 STMN 信號的。盡管一種信號復(fù)用成 SDH 的 STMN 信號的路線有多種，但我國的光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定了以2Mbit/s 信號為基礎(chǔ)的 PDH 系列作為 SDH 的有效負荷，并選用 AU4 的復(fù)用路線，其結(jié)構(gòu)見圖 所示。12 / 112STMNAUGAU4 VC4TUG3TUG2 TU3TU12 VC3VC12C4C3C12161。193。N 161。193。1161。193。1161。193。3161。193。3 161。193。7 139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s214。184。213。235。180。166。192。237。184。180。211。195。182。168。206。187。208。163。188。211。179。201。228。 圖 我國的 SDH 基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) 下面我們分別講述 2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s 的 PDH 信號是如何復(fù)用進 STMN 信號中的。首先將 140Mbit/s 的 PDH 信號經(jīng)過正碼速調(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(jié)構(gòu)。需經(jīng) SDH 復(fù)用的各種速率的業(yè)務(wù)信號都應(yīng)首先通過碼速調(diào)整適配裝進一個與信號速率級別相對應(yīng)的標準容器：2Mbit/sC134Mbi