第六章同步數(shù)字體系教材課件

光纖通信與數(shù)字傳輸南京郵電大學通信與信息工程學院光纖通信與數(shù)字傳輸南京郵電大學本章要點以同步數(shù)字體系（SDH）為代表的傳輸體制完成了光纖通信與數(shù)字傳輸系統(tǒng)的標準化，使得在跨越不同國家和體制的通信網(wǎng)絡中提供了標準的接口和復用體制。本章主要介紹SDH原理及其主要技術(shù)。本章教學課時為12學時(包括實驗學時4學時)。通信與信息工程學院2本章要點以同步數(shù)字體系（SDH）為代表的傳輸體制6.1SDH概述80年代中期以來，光纖通信在電信網(wǎng)中獲得了大規(guī)模的應用。光纖通信的廉價、優(yōu)良的帶寬特性正使之成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段。然而，傳統(tǒng)的基于點對點傳輸?shù)臏释剑≒DH）系統(tǒng)存在著一些固有的、難以克服的弱點，為了克服這些缺點，同步數(shù)字體系SDH應運而生。通信與信息工程學院36.1SDH概述80年代中期以來，光纖通信在電6.1.1SDH的產(chǎn)生

SDH的產(chǎn)生最直接的背景是由于PDH技術(shù)存在的固有缺點，包括：標準化差接口不一致復用和解復用復雜

OAM能力弱通道利用率低通信與信息工程學院46.1.1SDH的產(chǎn)生SDH的產(chǎn)生最直接的背景是PDH分插信號流程示意圖通信與信息工程學院5PDH分插信號流程示意圖通信與信息工程學院56.1.2SDH的基本概念和特點光同步數(shù)字傳送網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)元（NE）組成，在光纖上進行同步信息傳送、復用和交叉連接的網(wǎng)絡。它具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI），從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復用、交叉連接和交換過程。

SDH具有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊STM，并具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開銷比特（即網(wǎng)絡節(jié)點接口比特流中扣除凈負荷后的剩余部分）用于網(wǎng)絡的OAM。

通信與信息工程學院66.1.2SDH的基本概念和特點光同步數(shù)字傳送SDH基本概念和特點（續(xù)）SDH基本網(wǎng)元類型較多，但都有統(tǒng)一的光接口，具有高度的橫向兼容性，允許不同廠家設備在光路上互通。SDH還具有一套特殊的復用結(jié)構(gòu)，允許現(xiàn)存多種類型的信號都能進入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應性。通信與信息工程學院7SDH基本概念和特點（續(xù)）SDH基本網(wǎng)元類型較SDH傳送網(wǎng)主要特點作為一種全新的傳送網(wǎng)體制，光同步數(shù)字傳送網(wǎng)的主要特點可以總結(jié)如下：接口統(tǒng)一靈活復用和解復用

OAM能力強結(jié)構(gòu)簡化對信息負荷透明定時透明性運營成本低便于多廠家產(chǎn)品互通良好的兼容性通信與信息工程學院8SDH傳送網(wǎng)主要特點作為一種全新的傳送網(wǎng)體制，光小結(jié)：SDH體制的核心特點同步復用（解復用）標準光接口強大的網(wǎng)管能力通信與信息工程學院9小結(jié)：SDH體制的核心特點同步復用（解復用）通信與信息工程6.2SDH速率等級和幀結(jié)構(gòu) 建立一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）是實現(xiàn)SDH網(wǎng)的關鍵，而規(guī)定一套必須遵守的速率和數(shù)據(jù)傳送格式是NNI標準化的首要任務。本節(jié)中將首先介紹NNI的概念和要求，然后分別介紹速率和幀結(jié)構(gòu)規(guī)范。通信與信息工程學院106.2SDH速率等級和幀結(jié)構(gòu) 建立一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（6.2.1網(wǎng)絡節(jié)點接口一個傳輸網(wǎng)是由兩種基本設備構(gòu)成的，即傳輸設備和網(wǎng)絡節(jié)點。傳輸設備可以是光纜線路系統(tǒng)，也可以是由微波接力系統(tǒng)或衛(wèi)星通信系統(tǒng)等實現(xiàn)。網(wǎng)絡節(jié)點是指可以進行交換或選路的設備，可以有多種。簡單的節(jié)點只有復用功能，復雜的節(jié)點則包括網(wǎng)絡節(jié)點的全部功能，即終結(jié)、交叉連接、復用和交換功能。網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）在概念上是網(wǎng)絡節(jié)點間的接口，從具體實現(xiàn)上看就是傳輸設備和網(wǎng)絡節(jié)點之間的接口。NNI在網(wǎng)絡中的位置可以用圖6-1來表示。通信與信息工程學院116.2.1網(wǎng)絡節(jié)點接口一個傳輸網(wǎng)是由兩種基本圖6-1NNI在網(wǎng)絡中的位置通信與信息工程學院12圖6-1NNI在網(wǎng)絡中的位置通信與信息工程學院126.2.2同步數(shù)字體系的速率 同步數(shù)字體系信號最基本也是最重要的模塊信號是STM-1，其速率為155.520Mbit/s，相應的光接口信號也只是STM-1信號經(jīng)擾碼后的電／光變換結(jié)果，因而速率不變。更高等級的STM-N信號是將基本模塊按同步復用，經(jīng)字節(jié)間插后的結(jié)果，其中N是正整數(shù)，即N為4、8、16和64。表6-1中列出了建議G.707所規(guī)范的標準速率值。通信與信息工程學院136.2.2同步數(shù)字體系的速率 同步數(shù)字體系信號最基本也是最表6-1SDH的標準速率 SDH等級速率（Mbit/s）工程簡記STM-1155.520155MSTM-4622.080622MSTM-162488.3202.5GSTM-649953.28010GSTM-25639813.12040G通信與信息工程學院14表6-1SDH的標準速率 SDH等級速率（Mbit/s）工6.2.3幀結(jié)構(gòu)SDH要求能對各種支路信號進行同步的復用、交叉連接和交換，因而幀結(jié)構(gòu)必須能適應所有這些功能。同時也希望支路信號在一幀內(nèi)的分布是均勻的、有規(guī)律的，以便進行接入和取出，還要求幀結(jié)構(gòu)能對北美1.5Mbit/s和歐洲2Mbit/s系列信號同樣方便和實用。為此ITU-T采納了一種以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)安排如圖6-2所示。通信與信息工程學院156.2.3幀結(jié)構(gòu)SDH要求能對各種支路信號進行圖6-2STM-N幀結(jié)構(gòu)通信與信息工程學院16圖6-2STM-N幀結(jié)構(gòu)通信與信息工程學院16SDH幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容

SDH幀結(jié)構(gòu)由270×N列和9行字節(jié)組成，每字節(jié)8比特。對于STM-1而言，幀長度為270×9＝2430字節(jié)，相當于19440比特。若用時間表示，對于任何STM等級，其幀長或幀周期均為125μs。幀結(jié)構(gòu)中字節(jié)的傳輸是從左到右按行進行的，首先由圖中左上角第1個字節(jié)開始，從左到右、由上而下按順序進行，直至整個字節(jié)都傳完，再轉(zhuǎn)入下一幀。如此一幀一幀地傳送，每秒共傳8000幀。通信與信息工程學院17SDH幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容SDH幀結(jié)構(gòu)由270×N列和91.段開銷SOH區(qū)域段開銷是指STM幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負荷正常靈活傳送所必須的附加字節(jié)，主要是供網(wǎng)絡運行、管理和維護使用的字節(jié)。圖6-2中橫向為第1至第9×N列、縱向第1至第3行和第5至第9行的72×N個字節(jié)已分配給段開銷。對于STM-1而言，相當于每幀有72個字節(jié)（576比特）可用于段開銷。由于每秒傳8000幀，因而，STM-1有4.608Mbit/s可用于網(wǎng)絡運行、管理和維護目的。可見段開銷是相當豐富的，這是光同步傳送網(wǎng)的重要特點之一。通信與信息工程學院181.段開銷SOH區(qū)域段開銷是指STM幀結(jié)構(gòu)中為STM-1SOH結(jié)構(gòu)示例通信與信息工程學院19STM-1SOH結(jié)構(gòu)示例通信與信息工程學院192.管理單元指針AUPTR區(qū)域 AUPTR是一種指示符，主要用來指示信息凈負荷的第1個字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置，以便在接收端正確地分解。圖6-2中橫向為第1至第9×N列、縱向第4行的9×N個字節(jié)是保留給AUPTR用的。采用指針方式是SDH的重要創(chuàng)新，可以使之在準同步環(huán)境中完成復用同步和STM-N信號的幀定位。通信與信息工程學院202.管理單元指針AUPTR區(qū)域 AUPTR是一種指示符3.信息凈負荷區(qū)域 信息凈負荷區(qū)就是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息容量的地方。圖中橫向為第10至第270×N列、縱向第1至第9行的2349×N個字節(jié)都屬于凈負荷區(qū)域。當然，其中還有少量的用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開銷字節(jié)（POH）。通常，POH作為凈負荷的一部分與其一起在網(wǎng)絡中傳送。通信與信息工程學院213.信息凈負荷區(qū)域 信息凈負荷區(qū)就是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息容6.3SDH復用和映射過程將低速信號復用成高速信號一般有兩種方法。一是脈沖插入法又稱正碼速調(diào)整法。它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)。這種方法可以容許被復用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復用）。但不能直接把支路信號接入高速復用信號或從高速復用信號中分出支路信號。另一種是固定位置映射法。它利用低速支路信號在高速信號中的特殊固定位置來攜帶低速同步信號。這種方法可較方便地接入或取出支路信號。但高速信號與支路信號之間可能會出現(xiàn)微小的頻率差和相移，這必須在復用設備接口處用125μs的緩存器來進行頻率校正和相位對準，從而產(chǎn)生了信號延遲和滑動性損傷。

SDH中采用了指針調(diào)整機制實現(xiàn)了靈活的復用和映射過程。通信與信息工程學院226.3SDH復用和映射過程將低速信號復用成高速為了保證所有的PDH體系信號都能收容進SDH，ITU-T規(guī)定了一整套完整的復用結(jié)構(gòu)（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6-3所示。6.3.1基本復用映射原理和復用單元通信與信息工程學院23為了保證所有的PDH體系信號都能收容進SDH，IT44736kb/s34368kb/s6312kb/s2048kb/s1544kb/sVC-3TUG-2VC-12VC-11TU-11TU-12

TU-2

TU-3TUG-3139264kb/sC-11C-12C-2C-3C-4AUGVC-4

AU-4

AU-4STM-NVC-4VC-3×N×1×3×7×7×1×3×1×3×4指針處理復用定位校準映射圖6-3G.707給出的復用途徑44736kb/s6312kb/s2048kb/s1544kSDH基本復用單元包括若干容器（C-n）、虛容器（VC-n）、支路單元（TU-n）、支路單元組（TUG-n）、管理單元（AU-n）和管理單元組（AUG-n），n為PDH系列等級序號。1.SDH基本復用單元通信與信息工程學院25SDH基本復用單元包括若干容器（C-n）、虛容器2.復用單元的參數(shù)各類基本復用單元的參數(shù)由表6-2～6-4給出。通信與信息工程學院262.復用單元的參數(shù)各類基本復用單元的參數(shù)由表6表6-2各類容器的主要參數(shù)容器C-4C-3C-2C-12C-11周期或復幀周期（μs）125125500500500幀頻或復幀頻率（Hz）80008000200020002000結(jié)構(gòu)260×984×94（12×9-1）-14（9×9-1）-14（3×9-1）-1容量（字節(jié)數(shù)）2340756427139103速率（Mbit/s）149.76048.3846.8322.2241.648通信與信息工程學院27表6-2各類容器的主要參數(shù)容器C-4C-3C-2C-12C表6-3各類虛容器的主要參數(shù)虛容器VC-4VC-3VC-2VC-12VC-11周期或復幀周期（μs）125125500500500幀頻或復幀頻率（Hz）80008000200020002000結(jié)構(gòu)261×985×94（12×9-1）4（9×9-1）4（3×9-1）容量（字節(jié)數(shù)）2349765428140104速率（Mbit/s）150.33648.9606.8482.2401.664通信與信息工程學院28表6-3各類虛容器的主要參數(shù)虛容器VC-4VC-3VC-26.3.2我國采用的復用結(jié)構(gòu)由圖6.3中可知，從一個有效信息凈負荷到STMN的復用路線不是唯一的，而對于一個國家或地區(qū)而言，其復用路線應該是唯一的。我國光同步傳輸體制規(guī)定以2048kbit/s為基礎的PDH系列作為SDH的有效負荷，并選用AU-4復用路線，其基本復用映射結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。這主要是考慮到我國PDH網(wǎng)絡中應用較多的是2048kbit/s和139264kbit/s支路接口，如需要也可提供34368kbit/s的支路接口。通信與信息工程學院296.3.2我國采用的復用結(jié)構(gòu)由圖6.3中可知STM-NVC-3TUG-2VC-12TU-12

TU-3TUG-3139264kb/s34368kb/s2048kb/sC-12C-3C-4AUGVC-4

AU-4×N×1×7×1×3×3指針處理復用定位校準映射圖6-4我國的SDH基本復用映射結(jié)構(gòu)通信與信息工程學院30STM-NVC-3TUG-2VC-12TU-12TU-3TPDH信號復用映射進SDH過程示例PDH信號復用成SDH信號必須經(jīng)過映射、定位和復用三個步驟，如右圖所示。低速支路信號容器C虛容器VCSDH管理單元AU支路單元TU支路單元組TUG通信與信息工程學院31PDH信號復用映射進SDH過程示例PDH信號復用1.映射映射是一種在SDH網(wǎng)絡邊界處，使支路信號適配進虛容器的過程。即各種速率的PDH信號分別經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應的標準容器，再加進低階或高階通道開銷（POH）形成虛容器負荷的過程。通信與信息工程學院321.映射映射是一種在SDH網(wǎng)絡邊界處，使支路信號復用定位校準映射155.520Mb/sSTM-1AUGSOH×3碼速調(diào)整2.048Mb/s2.224Mb/sVC-122.240Mb/sTU-122.304Mb/sTUG-26.912

Mb/sTUG-349.536

Mb/sVC-4150.336

Mb/sAU-4150.912Mb/sC-12VC-12POHC-12C-12TU-12PTRTU-12TU-12TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TUG-2TU-12VC-12TUG-3TUG-3TUG-3VC-4AU-4PTRVC-4POH×7×3×1VC-4AU-4PTRAUG150.912Mb/s圖6-5利用AU-4直接

從C-1復接的方法通信與信息工程學院33復用定位校準映射155.520Mb/sSTM-1AUGSO2.定位定位是一種將幀偏移信息收進支路單元或管理單元的過程。即以附加于VC上的支路單元指針（或管理單元指針）指示和確定低階VC幀的起點在高階凈負荷中（或高階幀的起點在AU凈負荷中）的位置。在發(fā)送相對幀相位偏差使VC幀起點浮動時，指針值隨之調(diào)整，從而始終保證指針值準確指示VC幀的起點的過程。指針分為AU-4指針、TU-3指針和TU-12指針。通信與信息工程學院342.定位定位是一種將幀偏移信息收進支路單元或管圖6-10AU-4指針偏移范圍通信與信息工程學院35圖6-10AU-4指針偏移范圍通信與信息工程學院35圖6-11AU-4／TU-3指針（H1、H2、H3）值通信與信息工程學院36圖6-11AU-4／TU-3指針（H1、H2、H3）值通信3.復用復用是一種使多個低階通道層的信號適配進高階通道或者把多個高階通道信號適配進復用層的過程，即以字節(jié)交錯間插方式把TU組織進高階VC或者把AU組織進STM-N的過程。由于經(jīng)由TU和AU指針處理后的各VC支路已經(jīng)相位同步，此復用過程為同步復用。復用原理與數(shù)據(jù)的并串變換類似。由我國的復用路線可知：TUG-2＝3×TU-12；TUG-3＝7×TUG-2或＝1×TU-3；STM-1＝VC-4＝3×TUG-3；STM-N＝N×STM-1；由上述可知，一個STM-1可以直接提供63個2Mbit/s或3個34Mbit/s（經(jīng)PDH復用解復用可以得到48個2Mbit/s）或一個140Mbit/s（經(jīng)PDH復用解復用可以得到64個2Mbit/s口）。因此，在SDH干線上開通34Mbit/s是不經(jīng)濟的。通信與信息工程學院373.復用復用是一種使多個低階通道層的信號適配進SDH設備的一般描述采用“功能參考模型”的方法，即把SDH設備按邏輯功能劃分為許多基本功能塊，每一個基本功能塊完成一種簡單的功能，幾個基本功能塊組合在一起構(gòu)成較復雜的復合功能。全部基本功能塊構(gòu)成一個功能最完善的SDH設備，這就是一般化邏輯方框圖，如圖6-20所示。需要注意的是，圖6-20中功能塊之間的點只作為邏輯參考點存在，不是內(nèi)部接口，所以不作規(guī)定和描述。6.4.1SDH設備的一般描述通信與信息工程學院38SDH設備的一般描述采用“功能參考模型”的方法，圖6-20復用設備一般化邏輯方框圖（部分）通信與信息工程學院39圖6-20復用設備一般化邏輯方框圖（部分）通信與信息工程學 復用設備包括終端復用器（TM）和分插復用器（ADM），分為四類七種。如圖6-21所示。其中Ⅳ型設備主要用于在使用AU-4和AU-3的網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)換，這里不作介紹。6.4.2SDH復用設備通信與信息工程學院40 復用設備包括終端復用器（TM）和分插復用器（ADM），分為1.TM類型和功能塊描述Ⅰ.1型復用設備該型復用設備提供把PDH支路信號映射、復接到STM-N信號的功能，Ⅰ.2型復用設備該型復用設備提供把PDH支路信號靈活地映射，安排到STM-N信號幀中任何位置上的能力。Ⅱ.1型復用設備該型設備提供把若干個STM-N信號組合成一個STM-M（M＞N）信號的能力。Ⅱ.2型復用設備該型設備提供把若干個STM-N信號靈活地組合成一個STM-M（M＞N）信號的能力。通信與信息工程學院411.TM類型和功能塊描述Ⅰ.1型復用設備通信與信息工程學院2.ADM類型和功能塊描述分插復用設備ADM分為兩類：Ⅲ.1型和Ⅲ.2型。Ⅲ.1型復用設備該型復用設備提供分出和插入PDH信號的能力，分出和插入信號的接口符合G.703建議。Ⅲ.2復用設備該型復用設備提供分出和插入SDH信號的能力，分出和插入信號的接口符合G.707建議。通信與信息工程學院422.ADM類型和功能塊描述分插復用設備ADM分為2/8Mbit/sMUX8/34Mbit/sMUX34/140Mbit/sMUX8Mbit/sDF34Mbit/sDF140Mbit/sDFOLTE2Mbit/sxMbit/sDF2Mbit/sSDHTM140Mbit/s2Mbit/s155Mbit/s×NSTM-NDF:數(shù)字配線架OLTE：光端機MUX：復用器TM：終端復用器圖6-26SDHTM與PDH復用的區(qū)別通信與信息工程學院432/8Mbit/s8/34Mbit/s34/140Mbit/DF:數(shù)字配線架OLTE：光端機MUX：復用器ADM：分插復用器SDHADM2Mbit/sSTM-NSTM-N2/34Mbit/sMUX2Mbit/s140Mbit/sOLTE2Mbit/s34/140Mbit/sMUX140Mbit/sOLTE34/140Mbit/sMUX2/34Mbit/sMUX圖6-29SDHADM替代PDH分插復用器通信與信息工程學院44DF:數(shù)字配線架SDH2Mbit/sSTM-NSTM-N2/多達126個2Mbit/s支路主主備備155Mbit/s155Mbit/s155Mbit/s155Mbit/s

STM-1接口No.1

STM-1接口No.1圖6-30ADM用作終端復用器通信與信息工程學院45多達126個2Mbit/s支路主主備備155Mbit/s15再生器REG可按照抖動轉(zhuǎn)移參數(shù)的不同分為A型和B型兩類。兩類再生器的功能塊描述完全一樣。再生器是雙向雙工設備。在描述再生器各功能塊的作用時，僅選從左向右的信號流向，并把功能塊在收、發(fā)信方向的功能分別用附于功能塊英文縮寫符后的（1）和（2）來區(qū)分。再生器的物理接口分為信號接口、網(wǎng)絡管理接口、公務電話接口和外部事件告警接口。3.REG類型和功能塊描述通信與信息工程學院46再生器REG可按照抖動轉(zhuǎn)移參數(shù)的不同分為A型和BSDXC分為三種基本類型：SDXC4／4這種設備只有高階交叉連接功能，可看成是高階通道VC-4的“交換機”。SDXC4／1這種設備只有低階通道交叉連接功能，可看成是低階通道VC-12的“交換機”。SDXC4／4／1這種設備既有高階通道交叉連接功能，又有低階通道交叉連接功能，可看成是兩種功能組合的“交換機”。4.數(shù)字交叉連接設備通信與信息工程學院47SDXC分為三種基本類型：4.數(shù)字交叉連接設備6.5SDH同步與定時網(wǎng)同步的問題是SDH中最重要的問題之一，只有保證網(wǎng)同步，才可以借助于指針實現(xiàn)支路信號靈活得上/下。網(wǎng)同步的目的是使網(wǎng)中各節(jié)點的時鐘頻率和相位都限制在預先確定的容差范圍內(nèi)，以免由于數(shù)字傳輸系統(tǒng)中信息比特的溢出和取空，從而導致傳輸損傷。通信與信息工程學院486.5SDH同步與定時網(wǎng)同步的問題是SDH中最6.5.1SDH網(wǎng)同步基本原理

1.同步方式偽同步和主從同步是解決頻率同步的兩種辦法。偽同步是指數(shù)字網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點都具有獨立的基準時鐘，時鐘的精度較高，雖然各節(jié)點間時鐘不完全相同，存在一定誤差，但誤差值極小，接近同步。而主從同步是指網(wǎng)內(nèi)設一主局，配有較高精度的時鐘，網(wǎng)內(nèi)其他節(jié)點均受控于主局，并且逐級下控，直至最末端的節(jié)點。兩種方式的基本原理見圖6-35所示。通信與信息工程學院496.5.1SDH網(wǎng)同步基本原理

1.同步方式圖6-35偽同步和主從同步原理圖通信與信息工程學院50圖6-35偽同步和主從同步原理圖通信與信息工程學院50等級主從同步方式

另一種主從控制方式稱之為等級主從控制方式。圖6-36中，A為主時鐘，B為副時鐘，兩者均為精度較高的原子鐘。平時，A起主控作用，B亦受控于A。當A發(fā)生故障時，改由B起控制作用；當A恢復時，仍由A起主控作用。等級主從控制的優(yōu)點是進一步增加了可靠性，目前我國也采用這種方式，在北京安裝主控鐘，在武漢安裝副控鐘。通信與信息工程學院51等級主從同步方式另一種主從控制方式稱之為等級主從圖6-36等級主從控制示意圖通信與信息工程學院52圖6-36等級主從控制示意圖通信與信息工程學院52其他同步方式數(shù)字網(wǎng)頻率同步的方式除了上述兩種以外，還有相互同步、外基準輸入等。目前采用的外基準注入方法是利用GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)），在網(wǎng)絡的一些關鍵節(jié)點安裝GPS接收機，可提供精度較高的時鐘信號，以形成地區(qū)基準時鐘（LPR），在該地區(qū)的其他節(jié)點則采用主從同步方式同步于LPR。國際間一般采用偽同步方式。通信與信息工程學院53其他同步方式數(shù)字網(wǎng)頻率同步的方式除了上述兩種以外主從同步方式中，節(jié)點時鐘通常有三種工作模式。正常工作模式保持工作模式自由運行模式2.從時鐘的工作模式通信與信息工程學院54主從同步方式中，節(jié)點時鐘通常有三種工作模式。2.3.SDH的引入對網(wǎng)同步的要求數(shù)字網(wǎng)的同步性能對網(wǎng)絡的工作性能至關重要。SDH的引入對網(wǎng)同步提出了更高的要求。當網(wǎng)絡工作在正常模式時，所有節(jié)點都同步于一個基準時鐘，節(jié)點間只存在相位差而不存在頻率差，所以只會出現(xiàn)偶然的指針調(diào)整事件。當某節(jié)點丟失了定時基準進入保持模式或自由運行模式時，該節(jié)點與網(wǎng)絡基準時鐘之間會出現(xiàn)較大的頻率差，從而導致指針連續(xù)調(diào)整。通信與信息工程學院553.SDH的引入對網(wǎng)同步的要求數(shù)字網(wǎng)的同步性能我國數(shù)字同步網(wǎng)采用分級的主從同步方式，即用單一基準時鐘經(jīng)同步分配網(wǎng)的同步鏈路控制全網(wǎng)同步，網(wǎng)絡中使用一系列分級的時鐘，每一級時鐘都與上級時鐘或同一級時鐘同步。SDH也應納入全國的同步網(wǎng)中。6.5.2SDH定時要求通信與信息工程學院56我國數(shù)字同步網(wǎng)采用分級的主從同步方式，即用單一基SDH同步時鐘類型SDH網(wǎng)的主從同步的時鐘大致有以下四種：作為全網(wǎng)定時基準的主時鐘；作為轉(zhuǎn)接局的從時鐘；作為端局（本地局）的從時鐘以及作為SDH設備的時鐘。目前ITU-T將各級時鐘劃分為四類：基準主時鐘，由G.811規(guī)定；轉(zhuǎn)接局時鐘，由G.812規(guī)定；端局從時鐘，由G.812規(guī)定；

SDH網(wǎng)絡單元時鐘，由G.81s規(guī)定。通信與信息工程學院57SDH同步時鐘類型SDH網(wǎng)的主從同步的時鐘大致為了保證同步網(wǎng)在三種工作模式下都能正常工作，必須對這四類時鐘在三種工作模式下的性能進行規(guī)范。在正常工作模式下，各類時鐘的性能主要取決于同步傳輸鏈路和定時提取電路的性能。各類時鐘的定時要求通信與信息工程學院58為了保證同步網(wǎng)在三種工作模式下都能正常工作，必須對這時鐘種類 各類時鐘的性能主要取決于各類時鐘自身的時鐘源的性能。基準時鐘，一般采用銫原子鐘，這是一種重啟頻率穩(wěn)定度和準確度很高的時鐘源，其長期頻偏優(yōu)于1×10-11G.812時鐘是具有保持功能的高穩(wěn)晶體時鐘，采用雙備份恒溫槽晶體或銣原子鐘，并采用相應的相位技術(shù)提高其性能

G.81s時鐘是具有保持功能的溫度補償高穩(wěn)晶體時鐘，其性能又低于G.812時鐘；此外，對于再生器和某些終端，采用一般晶體時鐘，丟失信號源后自動進入自由運行模式。通信與信息工程學院59時鐘種類 各類時鐘的性能主要取決于各類時鐘自身的時鐘源的性能時鐘源主要參數(shù)規(guī)范時鐘源的主要參數(shù)有：準確度、穩(wěn)定度、長期穩(wěn)定度、短期穩(wěn)定度等。為了更好的描述時鐘的性能，ITU-T建議采用最大事件間隔誤差（MTIE）的概念來度量時鐘的定時性能。MTIE即為在特定時間間隔內(nèi)，一個給定的定時信號相對理想定時信號延時的峰峰變化值通信與信息工程學院60時鐘源主要參數(shù)規(guī)范時鐘源的主要參數(shù)有：準確度、穩(wěn)定MTIE

(6-1)

(6-2)

(6-3)

S為測量時間間隔，Δf／f為定時信號的相對頻偏，Δτ為定時抖動和漂移。通信與信息工程學院61MTIE通信與信息工程學院612.SDH設備定時時鐘要求由于SDH網(wǎng)元采用了指針調(diào)整機理，所以對超過1000s觀察間隔出現(xiàn)的相位變化不太敏感，相反地，對短期穩(wěn)定性參數(shù)比較敏感。因此，SDH網(wǎng)元時鐘的定時與傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)元不同，主要參數(shù)在ITU-T建議G.813中已作了規(guī)定，包括：頻率準確度、同步范圍和失步范圍、噪聲指標、瞬變響應和保持性能等。通信與信息工程學院622.SDH設備定時時鐘要求由于SDH網(wǎng)元采用6.5.3SDH網(wǎng)同步1.SDH網(wǎng)同步的規(guī)劃原則

在規(guī)劃和設計同步網(wǎng)時必須考慮到地域和網(wǎng)絡業(yè)務情況，一般應遵循以下原則：在同步網(wǎng)內(nèi)不應出現(xiàn)環(huán)路；盡量減少定時傳遞鏈路的長度；應從分散路由獲得主、備用基準；受控時鐘應從其他同級或高一級設備獲得基準；選擇可用性高的傳輸系統(tǒng)傳送基準。通信與信息工程學院636.5.3SDH網(wǎng)同步1.SDH網(wǎng)同步的規(guī)劃原則通信與信圖6-37同步定時基準傳輸鏈通信與信息工程學院64圖6-37同步定時基準傳輸鏈通信與信息工程學院64同步狀態(tài)字節(jié)S1的使用在SDH網(wǎng)中，網(wǎng)絡定時的路由隨時可能會發(fā)生變化，因而其定時性能也隨時可能變化，這就要求網(wǎng)絡單元必須有較高的智能從而能決定定時源是否還使用，是否需要搜尋其他更合適的定時源等，以保證低級的時鐘只能接收更高等級或同一等級的定時，以避免形成定時信號的環(huán)路，造成同步不穩(wěn)定,在STM-N中安排的S1字節(jié)是一種有效的措施。通信與信息工程學院65同步狀態(tài)字節(jié)S1的使用在SDH網(wǎng)中，網(wǎng)絡定時的表6-7同步狀態(tài)信息編碼S1（b5～b8）SDH同步質(zhì)量等級描述0000同步質(zhì)量不知道（現(xiàn)存同步網(wǎng)）0010G.811時鐘信號0101G.812轉(zhuǎn)接局時鐘信號1000G.812本地局時鐘信號1011同步設備定時源（SETS）信號1111不應用作同步通信與信息工程學院66表6-7同步狀態(tài)信息編碼S1（b5～b8）SDH同步質(zhì)量等2.SDH設備的同步方式SDH網(wǎng)中包括DXC、ADM等不同種類的設備，這些不同的設備在SDH網(wǎng)中的地位和應用有很大差別，因而其同步配置和時鐘要求也不一樣。一般來說，SDH同步網(wǎng)提供了三種不同的網(wǎng)絡單元定時方法：外同步定時源接收信號中提取定時內(nèi)部定時源通信與信息工程學院672.SDH設備的同步方式SDH網(wǎng)中包括DXC、SDH網(wǎng)元定時方式示例通信與信息工程學院68SDH網(wǎng)元定時方式示例通信與信息工程學院686.6SDH傳送網(wǎng)6.6.1傳送網(wǎng)的分層與分割傳送網(wǎng)可從垂直方向分解為三個獨立的層網(wǎng)絡，即電路層，通道層和傳輸媒質(zhì)層。每一層網(wǎng)絡在水平方向又可以按照該層內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割為若干分離的部分，組成適于網(wǎng)絡管理的基本骨架。采用分層和分割的方法有許多優(yōu)點，例如可以單獨進行每一個層網(wǎng)絡的設計，在對每一層進行修改時也無需涉及到其他層次。通信與信息工程學院696.6SDH傳送網(wǎng)6.6.1傳送網(wǎng)的分層與分割通信與信息圖6-38分層和分割視圖通信與信息工程學院70圖6-38分層和分割視圖通信與信息工程學院701.SDH傳送網(wǎng)分層一個適用于SDH的傳送網(wǎng)分層模型見圖6-39所示。圖中電路層網(wǎng)絡是面向業(yè)務的，嚴格意義上不屬于傳送層網(wǎng)絡，但是為敘述的完整性，此處仍將其列入。傳送層本身大致分為兩層，從上至下依次為通道層和傳輸媒質(zhì)層。通信與信息工程學院711.SDH傳送網(wǎng)分層一個適用于SDH的傳送網(wǎng)圖6-39SDH傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)通信與信息工程學院72圖6-39SDH傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)通信與信息工程學院72再生段、復用段和通道關系示例通信與信息工程學院73再生段、復用段和通道關系示例通信與信息工程學院732.層網(wǎng)絡的分割傳送網(wǎng)分層后．每一層網(wǎng)絡仍然很復雜。為了管理上的方便，在分層的基礎上．再對每一層網(wǎng)絡劃分為若干分離的部分，組成網(wǎng)絡管理的基本骨架。子網(wǎng)絡的分割網(wǎng)絡連接和子網(wǎng)絡連接的分割鏈路連接和分層通信與信息工程學院742.層網(wǎng)絡的分割傳送網(wǎng)分層后．每一層網(wǎng)絡仍然很3.帶光放大器的SDH分層模型在SDH系統(tǒng)以及波分復用系統(tǒng)中，配置光放大器是克服損耗，延長中繼距離的主要手段。由于光放大器的引入，SDH的分層模型將在再生段層和復用段層之間引入新的光通路層網(wǎng)絡、光復用段網(wǎng)絡和光放大器網(wǎng)絡。通信與信息工程學院753.帶光放大器的SDH分層模型在SDH系統(tǒng)以及圖6-40帶光放大器的SDH傳送網(wǎng)分層通信與信息工程學院76圖6-40帶光放大器的SDH傳送網(wǎng)分層通信與信息工程學院6.6.2SDH傳送網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡拓撲，即網(wǎng)絡節(jié)點和傳輸線路的幾何排列，反映了物理連接或物理拓撲。SDH傳送網(wǎng)物理拓撲的選擇應綜合考慮網(wǎng)絡的生存性、配置的難易度、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是否適應新業(yè)務的引進等多種因素，需要根據(jù)情況來決定。作為一般性原則，用戶網(wǎng)適于星形拓撲和環(huán)形拓撲，中繼網(wǎng)適于環(huán)形和線形拓撲，長途網(wǎng)適于樹形和網(wǎng)孔形的結(jié)合，物理節(jié)點配置比較簡單的情況也適用于環(huán)形通信與信息工程學院776.6.2SDH傳送網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡拓撲，即1.基本的物理拓撲網(wǎng)絡拓撲，即網(wǎng)絡節(jié)點和傳輸線路的幾何排列，反映了物理連接或物理拓撲。點到點拓撲是最簡單的通信形式，早期的SDH系統(tǒng)都基于這種拓撲。通信與信息工程學院781.基本的物理拓撲網(wǎng)絡拓撲，即網(wǎng)絡節(jié)點和傳輸線圖6-42基本物理拓撲通信與信息工程學院79圖6-42基本物理拓撲通信與信息工程學院792.環(huán)形網(wǎng)利用分插復用設備（ADM）或數(shù)字交叉連接設備（DXC）首尾相接時可以構(gòu)成SDH環(huán)形網(wǎng)。環(huán)形網(wǎng)可以分為兩類，即通道保護轉(zhuǎn)換環(huán)和復用段保護轉(zhuǎn)換環(huán)（具體可參見后續(xù)章節(jié)關于SDH自愈環(huán)的介紹）。通信與信息工程學院802.環(huán)形網(wǎng)利用分插復用設備（ADM）或數(shù)字交叉3.以DXC為節(jié)點的網(wǎng)孔形網(wǎng)在業(yè)務量高度集中的長途網(wǎng)中，一個節(jié)點有多條大容量光纖鏈路進出，其中有攜帶業(yè)務的，也有空閑的，網(wǎng)絡節(jié)點間構(gòu)成互連的網(wǎng)孔形拓撲。這種高度互連的網(wǎng)孔形拓撲適于用DXC作傳輸節(jié)點，此時DXC主要提供網(wǎng)絡的保護／恢復和監(jiān)視功能。通信與信息工程學院813.以DXC為節(jié)點的網(wǎng)孔形網(wǎng)在業(yè)務量高度集中的4.混合應用采用環(huán)形網(wǎng)和DXC保護在某些場合可以互相結(jié)合，取長補短。對于核心網(wǎng)和較大規(guī)模的城域而言，最終形成的都是連接度較高的網(wǎng)孔形網(wǎng)。此時可用DXC將多個環(huán)行網(wǎng)連接形成。通信與信息工程學院824.混合應用采用環(huán)形網(wǎng)和DXC保護在某些場合可6.7SDH網(wǎng)絡保護和恢復SDH光纖傳送網(wǎng)絡具有很大的通信容量。這樣的傳送網(wǎng)絡一旦發(fā)生光纜被切斷等故障，將會帶來嚴重的損失。因此SDH光纖傳送網(wǎng)絡必須具有較強的抵抗故障或災害的能力，即SDH網(wǎng)絡的生存性。SDH生存性的實現(xiàn)主要有兩種方法，即保護（Protection）和恢復（Restoration），保護的基本思想是利用預先規(guī)劃的備用系統(tǒng)容量對主用系統(tǒng)進行切換保護，恢復則是在業(yè)務失效后利用快速路由等機制重新建立連接。通信與信息工程學院836.7SDH網(wǎng)絡保護和恢復SDH光纖傳送網(wǎng)絡具6.7.1SDH傳送網(wǎng)故障及自愈機制

SDH傳送網(wǎng)中一個10Gbit/s系統(tǒng)等效容量就超過120000條話路，一根光纜可以容納48、96芯乃至更多數(shù)量的光纖。這樣巨大的通信容量在帶來經(jīng)濟效益的同時，也對網(wǎng)絡的可靠性提出了極高的要求。大規(guī)模光纖網(wǎng)絡必須具備有效的自愈（Self-healing）機制，即在網(wǎng)絡發(fā)生故障時，無需人為干預就能自動而迅速地恢復失效節(jié)點或鏈路，重新配置業(yè)務。網(wǎng)絡的自愈機制是提高網(wǎng)絡可靠性尤其是生存性的主要手段之一。通信與信息工程學院846.7.1SDH傳送網(wǎng)故障及自愈機制SDH傳送1.自愈體系自動保護倒換（APS）基本原理是通過備用系統(tǒng)切換來恢復業(yè)務自愈環(huán)（SHR）可以理解為是APS的擴展基于數(shù)字交叉連接的自愈網(wǎng)（SHN）通信與信息工程學院851.自愈體系自動保護倒換（APS）通信與信息工程學院85不同的用戶對故障恢復速度要求也不同。有的用戶對網(wǎng)絡的無間斷運行具有強烈的依賴性，如銀行自動取款機、大貿(mào)易公司等。對于這類用戶，恢復時間應是自愈機制所能達到的最短時間，目前這個時間約為50ms。但是多數(shù)應用的故障恢復時間的容許范圍可以在幾秒鐘到幾分鐘之間。特別是業(yè)務成本比較低的時候，容許范圍可以達到30min。2.故障恢復速度與備用容量效率通信與信息工程學院86不同的用戶對故障恢復速度要求也不同。有的用戶對網(wǎng)連接切斷最小時間的確定不同業(yè)務對于連接切斷的敏感性不同

2秒被定義為連接切斷閾值（CDTConnectionDroppingThreshold）

50毫秒內(nèi)切換對絕大多數(shù)業(yè)務的影響可以忽略通信與信息工程學院87連接切斷最小時間的確定不同業(yè)務對于連接切斷的敏感性不同通信6.7.2自動保護倒換APS

SDH標準中定義了兩類APS體系結(jié)構(gòu)：1+1和1:n。1+1結(jié)構(gòu)中業(yè)務信號同時在工作信道（段）和保護信道（段）上發(fā)送，也就是說在發(fā)送端STM-N信號永久地與工作信道和保護信道相連。接收端的復用段保護功能（MSP）對兩個信道上的STM-N信號條件進行監(jiān)視，并選擇較合適的一路信號，也即“并發(fā)選收”形式。1:nAPS體系結(jié)構(gòu)能夠?qū)個工作信道中的任意一個切換到唯一的保護信道上。保護信道由n個工作信道共享，1:1結(jié)構(gòu)是1:n結(jié)構(gòu)的子集。通信與信息工程學院886.7.2自動保護倒換APSSDH標準中定義了圖6-431+1和1:n保護通信與信息工程學院89圖6-431+1和1:n保護通信與信息工程學院891.自愈環(huán)

自愈環(huán)（SHR）就是一種環(huán)型網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。SDH自愈環(huán)分為兩類：雙向SHR（B-SHR）和單向SHR（U-SHR），其類型決定于由每對節(jié)點間的雙工信道的方向。雙工信道的兩個方向相反（一個為順時針，另一個為逆時針）的SHR，被稱為B-SHR，而雙工信道的兩個方向相同（同為順時針，或同為逆時針）的SHR被稱為U－SHR。6.7.3SDH自愈環(huán)通信與信息工程學院901