南郵ch22atm物理層省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)

寬帶交換技術(shù)通信與信息工程學(xué)院5/5/20241第1頁(yè)B-ISDN用戶－網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)5/5/20242第2頁(yè)ATM物理層物理媒體子層-PM傳輸會(huì)聚子層-TC5/5/20243第3頁(yè)ATM物理層物理層主要任務(wù)是進(jìn)行物理線路編碼和信息傳輸。它向上為ATM層提供信元流傳輸，向下適配不一樣傳輸系統(tǒng)。物理層能夠分為兩個(gè)子層：傳輸會(huì)聚子層TC傳輸會(huì)聚子層執(zhí)行是與物理媒體無(wú)關(guān)協(xié)議，主要任務(wù)是確認(rèn)傳輸正確是否；物理媒體子層PM物理媒體子層主要負(fù)責(zé)物理媒體選擇、位定時(shí)和線路編碼。5/5/20244第4頁(yè)ATM物理層物理媒體子層PM傳輸會(huì)聚子層TC5/5/20245第5頁(yè)比特率

I.432提議定義了兩種B-ISDNUNI物理層接入速率，分別是：155.520Mb/s－STM-1接口光/電兩種規(guī)范，雙向?qū)ΨQ622.080Mb/s－STM-4接口

光接口規(guī)范，雙向?qū)ΨQ（上下622），雙向非對(duì)稱（下行622，上行155）。注意：實(shí)際終端用戶所使用接入速率＜標(biāo)準(zhǔn)接口速率，原因是要拋掉：物理層、ATM層、AAL層操作所需開(kāi)銷。

5/5/20246第6頁(yè)接口結(jié)構(gòu)兩種接口結(jié)構(gòu)基于SDH方式周期T＝125us就STM-1接口速率來(lái)說(shuō)：幀速率＝155.520Mb/s凈荷速率＝260/270×155.520＝149.760Mb/s基于信元方式每26個(gè)用戶信元插入一個(gè)PL信元(OAM信元)，周期和速率與SDH方式相同。

5/5/20247第7頁(yè)兩種接口結(jié)構(gòu)圖(a)表示把一個(gè)個(gè)ATM信元映射到SDH幀內(nèi)，而后在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，SDH傳輸幀有兩大特點(diǎn)：一是呈字節(jié)結(jié)構(gòu)，二是含有豐富幀開(kāi)銷比特，足以用來(lái)完成線路維護(hù)和操作控制。SDH幀傳輸開(kāi)銷太大，ITU-T推薦了另一個(gè)基于信元(也稱Cell-by-Cell)接口結(jié)構(gòu)圖(b)。盡管兩種接口方式不一樣，但速率完全一樣(包含凈荷能力)。這么一來(lái)，兩種接口互通便不成問(wèn)題。

5/5/20248第8頁(yè)物理媒體子層PM物理媒體子層提供比特流傳輸、定時(shí)和媒體物理接入。物理媒體未來(lái)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)主干網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)將建立在光纖傳輸基礎(chǔ)上，不過(guò)這不能確定在B-ISDNUNI接口上SB和TB接口參考點(diǎn)使用傳輸媒體一定是光纖。因?yàn)閁NI接口覆蓋范圍比接入網(wǎng)窄得多，大多數(shù)范圍在200m以下。在這種情況下能夠使用電媒體，而電氣接口價(jià)格較為廉價(jià)，易于安裝和維護(hù)。對(duì)于同軸電纜，155.50Mb/s傳輸距離能夠到達(dá)200m，622.080Mb/s傳輸距離能夠到達(dá)100m。假如在電氣接口中插入光傳輸系統(tǒng)，能夠取得比100m~200m更大接口范圍，不過(guò)需要兩次光電轉(zhuǎn)換。5/5/20249第9頁(yè)物理媒體子層PM比特定時(shí)和線路編碼比特定時(shí)功效包含波形產(chǎn)生和接收以及定時(shí)信號(hào)插入和提取。ITU-T提議G.703要求，155.520Mb/s電接口采取CMI(CodedMarkInversion,碼標(biāo)識(shí)反轉(zhuǎn))。CMI編碼采取00或11表示傳輸碼1，采取10或01表示傳輸碼0，傳輸碼為1時(shí)00和11交替出現(xiàn)。CMI編碼實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，便于定時(shí)信號(hào)提取，無(wú)直流分量同時(shí)低頻分量少，無(wú)比特差錯(cuò)倍增現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)符號(hào)變換能夠返現(xiàn)單比特錯(cuò)誤。不過(guò)CMI編碼使得編碼信號(hào)傳送速率加倍，對(duì)于155.520Mb/s接口影響不大，不過(guò)對(duì)于622.080Mb/s接口則這種編碼方法就不適當(dāng)了。對(duì)于155.520Mb/s和622.080Mb/s光接口采取了NRZ(Non-ReturntoZero,不歸零碼)編碼方式，實(shí)現(xiàn)時(shí)使用1表示發(fā)射光，0表示不發(fā)光。5/5/202410第10頁(yè)接口編碼5/5/202411第11頁(yè)物理媒體子層PM比特定時(shí)和線路編碼上面說(shuō)明編碼方法是基于比特操作編碼。還有另一個(gè)基于信息塊編碼方法，這種編碼方法基本概念是成組處理比特，在傳輸前，將比特組轉(zhuǎn)換為另一個(gè)比特編碼。慣用兩種編碼方法是4B/5B(100Mb/s)和8B/10B(155Mb/s)。在4B/5B編碼中，一組4比特信息被編碼為5比特組傳輸在8B/10B編碼中，一組8比特信息被編碼為10比特傳輸。這兩種編碼方法能夠取得較高傳輸效率和豐富定時(shí)信號(hào)。5/5/202412第12頁(yè)物理媒體子層PM工作模式B-ISDN終端設(shè)備有三種工作狀態(tài)：激活態(tài)、去活態(tài)和緊急態(tài)。激活態(tài)是指終端處于工作方式；去活態(tài)指終端不再進(jìn)行工作，不過(guò)處于待命狀態(tài)，這么做能夠使系統(tǒng)功耗最小，通常為激活態(tài)50%，系統(tǒng)由去活態(tài)轉(zhuǎn)到激活態(tài)時(shí)間為10~50ms；當(dāng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)處于緊急態(tài)，能夠確保最低程度通信要求。5/5/202413第13頁(yè)ATM物理層物理媒體子層PM傳輸會(huì)聚子層TC信元速率解耦信頭差錯(cuò)控制信元定界5/5/202414第14頁(yè)傳輸會(huì)聚子層TC傳輸會(huì)聚子層完成傳輸幀產(chǎn)生、提取及傳輸幀適配功效，它與詳細(xì)傳輸系統(tǒng)相關(guān)。ITU-T制訂了3種傳輸會(huì)聚子層相關(guān)協(xié)議基于同時(shí)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（SDH，SynchronousDigitalHierarchy,同時(shí)數(shù)字序列）基于準(zhǔn)同時(shí)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（PDH，Plesio-chronousDigitalHierarchy，準(zhǔn)同時(shí)數(shù)字序列）基于信元傳輸系統(tǒng)5/5/202415第15頁(yè)傳輸會(huì)聚子層TC

信元速率解耦信頭差錯(cuò)控制信元定界5/5/202416第16頁(yè)1.信元速率解耦信元速率解耦是指在沒(méi)有已分配信元、未分配信元和物理層OAM信元存在時(shí)，將向信元流中插入空信元以適配物理媒體傳輸速率，空信元在接收側(cè)被丟棄。物理層信元速率適配－－－空信元ATM層信元速率適配－－－未分配信元

在物理傳輸系統(tǒng)中其傳送速率普通保持固定不變，而對(duì)于寬帶業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，不一樣業(yè)務(wù)有著不一樣信元產(chǎn)生速率，而且業(yè)務(wù)含有突發(fā)性，所以會(huì)出現(xiàn)信元產(chǎn)生速率與傳輸系統(tǒng)傳送速率不匹配情況。信元速率解耦功效使ATM網(wǎng)在信元產(chǎn)生速率和發(fā)送速率方面含有極大靈活性。5/5/202417第17頁(yè)1.信元速率解耦空信元組成與結(jié)構(gòu)HEC=52H6AHCLP=15/5/202418第18頁(yè)2.信元頭差錯(cuò)控制信元頭差錯(cuò)控制（HEC，HeaderErrorControl）信元頭差錯(cuò)控制目標(biāo)是確保信元頭在傳輸過(guò)程中可靠性。信元差錯(cuò)控制采取CRC編碼方式：生成多項(xiàng)式：x8＋x2＋x＋1糾檢錯(cuò)能力：糾一位錯(cuò)，檢多位錯(cuò)發(fā)送端將信元頭比特（不含HEC字段）形成多項(xiàng)式乘8，然后除以生成多項(xiàng)式，所得余數(shù)就是要發(fā)送8比特HEC值。在接收端將信元頭直接除以生成多項(xiàng)式，假如能夠整除，則認(rèn)為信元頭正確，假如不能整除，則認(rèn)為信元頭發(fā)生錯(cuò)誤。在接收端檢驗(yàn)并校正信頭中1bit錯(cuò)誤，丟棄多bit錯(cuò)誤信元。5/5/202419第19頁(yè)2.信元頭差錯(cuò)控制在接收端有兩種工作模式：糾錯(cuò)模式和檢錯(cuò)模式。一開(kāi)始處于糾錯(cuò)模式（缺省工作模式）未檢測(cè)犯錯(cuò)誤，不進(jìn)行差錯(cuò)處理，停留在糾錯(cuò)模式查出1位錯(cuò)誤，糾正后，轉(zhuǎn)入檢錯(cuò)模式查出多位錯(cuò)誤，丟棄后，轉(zhuǎn)入檢錯(cuò)模式檢錯(cuò)模式下：發(fā)覺(jué)錯(cuò)誤，丟棄該信元，停留在檢錯(cuò)模式未發(fā)覺(jué)錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)回糾錯(cuò)模式5/5/202420第20頁(yè)2.信元頭差錯(cuò)控制HEC碼能夠糾正單個(gè)比特錯(cuò)誤，檢測(cè)到多個(gè)比特錯(cuò)誤。在正常方式下，接收器按單比特糾錯(cuò)方式工作，假如檢測(cè)到單比特錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤就被糾正，接收器狀態(tài)轉(zhuǎn)移到檢錯(cuò)方式；假如檢測(cè)到多個(gè)比特錯(cuò)誤，信元就被丟棄，狀態(tài)也轉(zhuǎn)到檢錯(cuò)方式。在檢錯(cuò)方式狀態(tài)下，凡是檢測(cè)到信頭錯(cuò)誤信元一律被丟棄。直到不再發(fā)覺(jué)信頭有錯(cuò)，接收器馬上轉(zhuǎn)回糾錯(cuò)方式狀態(tài)。

5/5/202421第21頁(yè)2.信元頭差錯(cuò)控制需要強(qiáng)調(diào)是，HEC只對(duì)信元頭進(jìn)行差錯(cuò)控制，而信息域差錯(cuò)控制是經(jīng)過(guò)端到端來(lái)完成。經(jīng)HEC過(guò)程后，信元被劃分為有效信元和無(wú)效信元。有效信元包含實(shí)際有效信元和個(gè)別有錯(cuò)信元。信元頭有錯(cuò)有效信元可能是CRC算法不完善或糾錯(cuò)過(guò)程遺漏所致。一樣，被確定為無(wú)效信元信元除包含不可糾正多比特錯(cuò)誤或突發(fā)錯(cuò)誤（BurstErrors）信元外，也不排除那些僅出現(xiàn)單比特錯(cuò)誤而且可由HEC糾正信元。顯然，含錯(cuò)有效信元和被丟棄無(wú)效信元將造成B-ISDN網(wǎng)絡(luò)性能降低。不過(guò)出現(xiàn)這么錯(cuò)誤概率是非常低。5/5/202422第22頁(yè)2.信元頭差錯(cuò)控制下面討論HEC性能對(duì)于光纖傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)錯(cuò)誤是單比特錯(cuò)誤。統(tǒng)計(jì)表明，正常工作條件下光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)生單比特錯(cuò)誤概率高于99%?；谶@一特征，ATM中采取HEC方案是最優(yōu)，HEC算法確?；謴?fù)單比特錯(cuò)誤，同時(shí)盡可能降低在突發(fā)錯(cuò)誤條件下誤判信元頭概率。5/5/202423第23頁(yè)2.信元頭差錯(cuò)控制假定傳輸系統(tǒng)誤比特率為10-8（通常為光纖傳輸系統(tǒng)經(jīng)典值），則丟棄信元概率為10-13（即識(shí)別到信元頭錯(cuò)但未能糾正），而有效信元中含有信元頭錯(cuò)誤（即未能識(shí)別出信元頭錯(cuò)誤）概率為10-20.5/5/202424第24頁(yè)3.信元定界信元定界是指從比特流中恢復(fù)出各個(gè)信元工作過(guò)程。ITU-T提議I.432描述了信元定界機(jī)制，提議要求信元定界算法應(yīng)該在任何網(wǎng)絡(luò)接口上進(jìn)行，和采取傳輸系統(tǒng)無(wú)關(guān)。由信元結(jié)構(gòu)可知在信元中沒(méi)有特殊定界標(biāo)識(shí)，ITU-T提議給出信元定界方法是依據(jù)信元頭中前四個(gè)字節(jié)和第五個(gè)字節(jié)HEC關(guān)系為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即在比特流中假如連續(xù)五個(gè)字節(jié)滿足HEC算法，則能夠認(rèn)為是一個(gè)信元開(kāi)始。因?yàn)樾旁堑乳L(zhǎng)，所以當(dāng)定位了一個(gè)信元后，后續(xù)信元也就能夠定位了。5/5/202425第25頁(yè)3.信元定界信元定界工作過(guò)程：一開(kāi)始處于搜索狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到正確HEC碼（即5個(gè)連續(xù)字節(jié)滿足生成多項(xiàng)式x8+x2+x+1），進(jìn)入預(yù)同時(shí)狀態(tài)。在預(yù)同時(shí)狀態(tài)下，若檢測(cè)到不正確HEC碼，則返回捕捉狀態(tài)；若連續(xù)δ次檢測(cè)到正確HEC碼，則轉(zhuǎn)移到同時(shí)狀態(tài)。在同時(shí)狀態(tài)下，若連續(xù)α次檢測(cè)到不正確HEC碼，則進(jìn)入捕捉狀態(tài)。在捕捉狀態(tài)，能夠按比特逐一檢測(cè)。在預(yù)同時(shí)和同時(shí)狀態(tài)下是按信元逐一檢測(cè)，即每隔53B進(jìn)行檢測(cè)。5/5/202426第26頁(yè)3.信元定界在信元定界算法中，設(shè)置δ目標(biāo)是因?yàn)槌诵旁^外，信元其它部分也可能出現(xiàn)符合HEC校驗(yàn)五個(gè)字節(jié)，這么會(huì)出現(xiàn)定界錯(cuò)誤。δ值大小決定了系統(tǒng)防止這種定界錯(cuò)誤能力。δ值越大，信元定界準(zhǔn)確性就越高，但同時(shí)同時(shí)時(shí)間就越長(zhǎng)。設(shè)置α目標(biāo)是因?yàn)樾旁^犯錯(cuò)會(huì)使信元頭五個(gè)字節(jié)不能滿足HEC校驗(yàn)，但此時(shí)系統(tǒng)并未是不。

α值越大，因?yàn)镠EC犯錯(cuò)而造成系統(tǒng)認(rèn)為失步可能性就越小，但同時(shí)系統(tǒng)覺(jué)察出系統(tǒng)失步時(shí)間就越長(zhǎng)。所以，δ和α值會(huì)影響信元定界性能。ITU-T針對(duì)不一樣傳輸系統(tǒng)定義了不一樣δ和α值。對(duì)于SDH，δ=6和α=7對(duì)于基于信元傳輸系統(tǒng)，δ=7和α=8對(duì)于一個(gè)速率為155Mb/sATM系統(tǒng)，當(dāng)α=7時(shí)，系統(tǒng)失步可能一年小于一次。5/5/202427第27頁(yè)3.信元定界ATM信元定界在信元中沒(méi)有增加任何開(kāi)銷，而只是利用了信元頭中關(guān)聯(lián)性而巧妙地實(shí)現(xiàn)了信元定界功效。而且，信元定界和信元頭差錯(cuò)控制是同時(shí)進(jìn)行，這符合ATM高速傳輸要求，降低了在中間節(jié)點(diǎn)處理時(shí)間，是一個(gè)非常高效方法。為了預(yù)防信息段中假冒正確HEC，提升定界過(guò)程安全性和堅(jiān)固性，信元信息域比特被隨機(jī)化。這一過(guò)程稱為信元信息域擾碼。接收端完成相反過(guò)程稱為解擾碼。因?yàn)閿_碼后將信息域數(shù)據(jù)改變得愈加隨機(jī)化，所以擾碼同時(shí)還能提升系統(tǒng)傳輸性能。5/5/202428第28頁(yè)3.信元定界最有代表性擾碼技術(shù)有三種：分別是自同時(shí)擾碼、幀同時(shí)擾碼和分散抽樣擾碼。擾碼、解擾碼算法中標(biāo)準(zhǔn)：在信頭中不加擾碼（只對(duì)信息域字段進(jìn)行擾碼處理）在信元定界搜索狀態(tài)下停頓解擾。在預(yù)同時(shí)狀態(tài)下，只對(duì)相當(dāng)于信息域字段長(zhǎng)度比特進(jìn)行解擾，對(duì)下一個(gè)信元信頭中各字段停頓解擾。基于SDH物理層，擾碼多項(xiàng)式為X43+1，采取自同時(shí)擾碼?；谛旁獋鬏斘锢韺?，擾碼多項(xiàng)式為X31+X28+1，采取分散抽樣擾碼。5/5/202429第29頁(yè)物理層接口基于SDH物理層接口基于PDH物理層接口基于155Mb/s光纖接口基于信元ATM物理層接口5/5/202430第30頁(yè)基于SDH物理層接口基于SDH傳輸技術(shù)已經(jīng)成為電信傳輸網(wǎng)絡(luò)首選技術(shù)。ITU-T提議I.432要求了在SDH中傳輸ATM信元方法。SDH基本傳輸幀稱為同時(shí)傳輸模式1(STM-1)。多個(gè)STM-1幀能夠復(fù)用為高速信號(hào)，STM-N速率是STM-1N倍。當(dāng)前定義了兩種用于ATM傳輸STM：STM-1和STM-4，速率分別為155.520Mb/s和622.080Mb/s。5/5/202431第31頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)5/5/202432第32頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)一個(gè)STM-1幀是由9行、270列（每行270字節(jié)）組成塊狀幀結(jié)構(gòu)，幀長(zhǎng)度為9X270=2430個(gè)字節(jié)（19440比特），傳送周期是125μs，傳輸速率是155.520Mbit/s，傳輸次序?yàn)樽宰笾劣遥陨隙隆?/p>

STM-1幀分為三個(gè)區(qū)域：

段開(kāi)銷（SOH）區(qū)域：第1至9列，第1至3行和第5至9行，共9×（3+5）=72字節(jié)為段開(kāi)銷，主要是為了運(yùn)行、管理、維護(hù)使用，是確保信息凈荷正常靈活傳送所必須附加字節(jié)，信息凈荷（Payload）區(qū)域：是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息地方。圖３中第10至第270列、第1至第9行，共261×9=2349個(gè)字節(jié)都屬于凈負(fù)荷區(qū)域，可用于裝載ＡＴＭ信息。管理單元指針（AU-4PTR）區(qū)域：第1至第9列，第4行9個(gè)字節(jié)屬于AU-4PTR。AU-4PTR是一個(gè)指示符，主要用來(lái)指示信息凈荷第一個(gè)字節(jié)在STM-1幀結(jié)構(gòu)內(nèi)準(zhǔn)確位置，方便在接收端正確地分解。5/5/202433第33頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)ATM信元映射到SDH幀結(jié)構(gòu)中方法，是經(jīng)過(guò)將每個(gè)信元字節(jié)結(jié)構(gòu)與所用虛容器字節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位對(duì)準(zhǔn)方法來(lái)完成。在STM-1結(jié)構(gòu)中有261×9字節(jié)信息凈荷區(qū)域，被稱為虛容器VC-4。

VC-4中每一行第一字節(jié)稱為通道開(kāi)銷（POH），用于通道性能監(jiān)視、管理和控制，通常POH作為凈荷一部分。VC-4中除去POH部分叫容器C-4，用于裝載ATM信元。ATM信元裝入C-4后，再加上POH包裝成VC-4容器。裝載時(shí)ATM信元以字節(jié)排列，其邊界應(yīng)和STM-1中字節(jié)邊界對(duì)齊。5/5/202434第34頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)信元在每行一個(gè)接一個(gè)排列，在第一行可排4個(gè)完整信元，第五個(gè)信元只能占據(jù)48字節(jié)位。第二行開(kāi)始是第一行第五個(gè)信元剩下5字節(jié)，然后是4個(gè)完整信元，最終以某信元43字節(jié)結(jié)束，如這類推進(jìn)行排列。如此下去，20幀以后第21幀開(kāi)始將重復(fù)該過(guò)程。因?yàn)镃-4長(zhǎng)度為9×260字節(jié)（2340字節(jié)），而一個(gè)ATM信元長(zhǎng)度為53字節(jié)，C-4容量（9×260字節(jié)）不等于整數(shù)個(gè)ATM信元長(zhǎng)度〔N×（48+5）字節(jié)〕，最終一行最終一個(gè)ATM信元會(huì)跨過(guò)C-4邊界延伸到下一幀C-4。在STM-1幀中對(duì)信元定界采取下述方式：首先利用STM-1指針AU-4PTR找到VC-4起始位置，然后利用信元定界HEC機(jī)理在VC-4中尋找信元起始位置，這么即使信元跨越STM-1幀也不會(huì)影響信元讀取。5/5/202435第35頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)用STM-1在傳送ATM信息時(shí)，段開(kāi)銷（SOH）和通道開(kāi)銷（POH）保持不便，利用虛容器VC-4（凈荷區(qū)）傳送ATM信息。因?yàn)镾DH幀包含了用于完成再生段、數(shù)字段、傳輸路徑OAM功效字段，所以基于SDHATM物理層中不需要再傳輸PL-OAM信元。

STM-1標(biāo)準(zhǔn)速率為155.520Mbit/s，去掉各種開(kāi)銷信元傳送速率為155.520×260/270＝149.760Mbit/s。5/5/202436第36頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)用通道開(kāi)銷POH中H4對(duì)ATM信元定界。C-4與POH一起組成虛容器VC－4，此時(shí)，每一幀中信元開(kāi)始點(diǎn)統(tǒng)計(jì)在POHH4中。注意到9行×260列(2340byte)并不是53byte整倍數(shù)，所以ATM信元會(huì)跨越C-4邊界，那么下一幀C-4開(kāi)始字段將是上一幀最終一個(gè)ATM信元剩下部分。為了表明下一幀中第一個(gè)ATM信元開(kāi)始位置，特設(shè)置了H4byte作為指針。因?yàn)橐粋€(gè)信元長(zhǎng)度不超出64byte，而且SDH幀呈字節(jié)結(jié)構(gòu)，所以啟用了H4byte六個(gè)比特，即3-8bit指示從H4之后第一個(gè)字節(jié)到第一個(gè)ATM信元開(kāi)始字節(jié)之間距離。這么，ATM信元邊界便在識(shí)別到SDH幀后讀到H4byte就可知曉。

5/5/202437第37頁(yè)基于SDH接口155.520Mb/s(STM-1)STM-1幀周期為125us，共有9行270列字節(jié)（9×270×8/（125×10-6）＝155.520Mb/s）前9列是段開(kāi)銷（SectionOverhead,SOH）和管理單元指針（AdministrationUnit,AU指針），第10列是通道開(kāi)銷（PathOverhead,POH），這些開(kāi)銷中包含了功效強(qiáng)大管理信息。剩下9行260列（VC-4）可裝載信元流。所以，STM-1用于傳輸信元流帶寬只有149.760Mb/s（26×155.520/27）。5/5/202438第38頁(yè)基于SDH接口622.080Mb/s(STM-4)5/5/202439第39頁(yè)基于SDH接口622.080Mb/s(STM-4)Byte-structured:9×270×4FourSTM-1'sinfigureabove=622.080Mb/s4×VC-4(orasasingleblock=599.040Mb/s)

上圖示出了基于SDHSTM－4速率(622.080Mbit/s)幀結(jié)構(gòu)。按照ITU－TI.708提議，622.080Mbit/s幀是四倍STM－1后直接得到，不過(guò)STM－4凈荷能夠組成不一樣工作方式，或?yàn)?×VC－4，或?yàn)橐粋€(gè)獨(dú)立完整塊。后一個(gè)工作方式優(yōu)點(diǎn)是用戶能夠不受限制地占用STM－4最大凈荷空間。5/5/202440第40頁(yè)基于SDH接口622.080Mb/s(STM-4)對(duì)于要求超出VC－4容量應(yīng)用，用戶信道能夠位于600Mbit/s凈荷空間任意位置。實(shí)際上，STM－4凈荷能力為4×149.760Mbit/s＝599.040Mbit/s。注意到，僅需要一POH列有效字節(jié)，而其它相鄰列都不可用，因?yàn)樗鼈儽挥残缘刂付楣潭ㄌ畛?fixedstuff)字節(jié)。這么做允許ATM網(wǎng)絡(luò)在還沒(méi)有建成STM－4傳輸系統(tǒng)時(shí)將622.080Mbit/s信號(hào)分在4個(gè)STM－1上傳送。除了幀大小不一樣外，STM－4與STM－1工作原理很相同，這里不做過(guò)多介紹。更詳細(xì)細(xì)節(jié)請(qǐng)查閱相關(guān)專門介紹SDH文件。

5/5/202441第41頁(yè)基于SDH接口2.5Gb/s(STM-16)關(guān)于基于SDHSTM－16(2.5Gb/s)接口，被定義為與上述類似方式操作，這里也不再詳述。

5/5/202442第42頁(yè)物理層接口基于SDH物理層接口基于PDH物理層接口基于155Mb/s光纖接口基于信元ATM物理層接口5/5/202443第43頁(yè)基于PDH物理層接口準(zhǔn)同時(shí)數(shù)字系列（PDH）即使與SDH相比在傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)管理等功效含有一定差距，但依然是當(dāng)前廣泛使用傳輸技術(shù)，為了增強(qiáng)ATM技術(shù)兼容性，所以定義了基于PDH物理層接口。PDH傳輸系統(tǒng)分為美國(guó)、日本和歐洲三種體系，含有不一樣幀格式。所以將ATM信元適配到不一樣體系幀中，采取格式也不相同。ITU-T為每種PDH傳輸速率定義了ATM適配格式，采取三種方法：直接在PDH幀結(jié)構(gòu)中傳輸ATM信元；重建傳輸幀格式以傳輸ATM信元；在PDH幀基礎(chǔ)上構(gòu)建ATM傳輸幀。5/5/202444第44頁(yè)基于PDH物理層接口直接在PDH幀結(jié)構(gòu)中傳輸ATM信元E1是我國(guó)和歐洲采取PDH第一級(jí)接口速率，E1幀格式由ITU-TG.704要求，一條E1傳輸鏈路有32條64Kbit/s信道，其中TS0用于傳送同時(shí)信息，TS16用于傳送信令信息，TS1~TS15和TS17~TS31用于傳送語(yǔ)音信息。E1傳輸幀長(zhǎng)為256b(32×8b)，總傳輸速率為2.048Mbit/s，采取HDB3編碼，傳輸媒體為75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線，電平為±2.37V。

5/5/202445第45頁(yè)基于PDH物理層接口直接在PDH幀結(jié)構(gòu)中傳輸ATM信元E1幀格式信元映射由ITU-TG.804要求。ATM信元到E1傳輸幀映射采取字節(jié)同時(shí)，而不是幀同時(shí)，即一個(gè)信元能夠跨越兩個(gè)傳輸幀，信元傳輸速率與E1傳輸速率經(jīng)過(guò)在有效ATM信元之間插入空信元實(shí)現(xiàn)匹配。因?yàn)镋1幀長(zhǎng)和ATM信元長(zhǎng)度沒(méi)有整數(shù)倍關(guān)系，所以使用ATM信元定界算法進(jìn)行信元定界。因?yàn)镋1中信道0和信道16作為專用，只有信道1~15和信道17~31用來(lái)傳輸信息，所以ATM信元將插入信道1~15和信道17~31。ATM信元吞吐率為2.048×(30/32)=1.920Mbit/s，ATM信元經(jīng)過(guò)E1傳輸實(shí)際凈荷帶寬為2.048×(30/32)×(48/53)=1.739Mbit/s，約占總傳輸帶寬85%。5/5/202446第46頁(yè)直接在PDH幀結(jié)構(gòu)中傳輸ATM信元5/5/202447第47頁(yè)基于PDH物理層接口重建傳輸幀格式用以傳輸ATM信元這種方法使用PDH高次群傳輸ATM信元，下面以E3為例介紹這種方法。仿照SDH幀結(jié)構(gòu)，能夠?qū)x為9行60列幀結(jié)構(gòu)，其中控制信息字段后三個(gè)字節(jié)不存在。采取這種方法，能夠比很好地完成ATM傳輸幀適配。5/5/202448第48頁(yè)②重建傳輸幀格式用以傳輸ATM信元E3幀格式E3是我國(guó)和歐洲采取PDH第三級(jí)接口速率，ITU-TG.751要求E3幀格式。E3是由4個(gè)E2(8.448Mbit/s)經(jīng)正碼速調(diào)整后按逐比特復(fù)接方式產(chǎn)生，而E2信道又是由4個(gè)E1(2.048Mbit/s)信道多路復(fù)用產(chǎn)生。E3傳輸幀長(zhǎng)為1536b(384×4)，總傳輸速率為34.368Mbit/s，也采取HDB3編碼，雙向傳輸媒體都為75Ω同軸電纜，電平為1.0V。5/5/202449第49頁(yè)②重建傳輸幀格式用以傳輸ATM信元E3幀格式信元映射E3幀格式信元映射與E1一樣，都由ITU-TG.804要求。不過(guò)使用E3幀格式G.832要求格式。G.832要求幀長(zhǎng)為537B，其中7B用于附加功效，這就使ATM信元在530B凈荷上實(shí)現(xiàn)了字節(jié)同時(shí)傳輸(10個(gè)ATM信元準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)530B)。信元傳輸速率與E3凈荷傳輸速率也經(jīng)過(guò)插入空信元實(shí)現(xiàn)匹配。ATM信元吞吐率為34.368×530/537=33.920Mbit/sATM信元經(jīng)過(guò)E3傳輸實(shí)際凈荷帶寬為34.368×(530/537)×(48/53)=30.72Mbit/s，約占總傳輸帶寬89.3%。5/5/202450第50頁(yè)②重建傳輸幀格式用以傳輸ATM信元因?yàn)镋3傳輸速率為34.368Mb/s，537個(gè)字節(jié)，將537個(gè)字節(jié)定義為一幀，其中7字節(jié)為幀控制信息，其余530字節(jié)為負(fù)載區(qū)，能夠傳輸10個(gè)ATM信元。幀周期為125us，每幀10個(gè)ATM信元信元帶寬為：33.920Mbit/s（53×10×8/（125×10-6）5/5/202451第51頁(yè)基于PDH物理層接口在PDH幀基礎(chǔ)上構(gòu)建ATM傳輸幀這種方法是前面兩種方法折中，保持原有PDH幀結(jié)構(gòu)不變，重新構(gòu)建ATM幀結(jié)構(gòu)。這種方法又稱為物理層會(huì)聚協(xié)議（PhysicalLayerConvergenceProtocol,PLCP）。這種方法優(yōu)點(diǎn)是不對(duì)PDH系統(tǒng)做修改，能夠直接傳送ATM數(shù)據(jù)，但存在問(wèn)題是開(kāi)銷較大。5/5/202452第52頁(yè)物理層接口基于SDH物理層接口基于PDH物理層接口基于155Mb/s光纖接口基于信元ATM物理層接口5/5/202453第53頁(yè)基于155Mb/s光纖接口這種接口采取多模光纖，傳輸速率為155Mb/s，采取了8B/10B編碼方式，用于當(dāng)?shù)谹TM連接，實(shí)際線路速率為194.40Mb/s。這種速率與SDHSTM-1傳輸速率一致。信元在傳輸時(shí)被封裝為幀格式。一幀中包含27個(gè)信元。其中第一個(gè)信元含有特殊格式，有5個(gè)字節(jié)同時(shí)信息和4