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实习笔记——SDH原理

SDH

SDH全称为同步数字传输体制,它规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级,接口码型等。SDH在PDH的基础上做了改进,大大改善了PDH不利于大容量传输的缺点。

PDH是准同步数字系统,原理是通过PCM脉冲调制,对模拟信号进行采样,8000个样值/s,每个样值8bit,所以一个话路的速率为64kbps。
PDH主要有两大系列标准:
1.E1,即PCM30/32路,2.048Mbps,欧洲和我国采用此标准。
2.T1,即PCM24/路,1.544Mbps,北美采用此标准。
E1有32个时隙,TS0用来同步,TS16用来传送信令,其中30路用来传话音信号,32个话路的速率是2.048Mbps,即PCM基群,也叫一次群。
但PDH也存在缺点:
1.没有世界性的标准;
2.没有世界性的标准光接口规范;
3.结构复杂,硬件数量大,上下电路成本高,缺乏灵活性。

SDH在PDH的基础上,改善了很多不足,实现了速率和光接口的统一,管理能力强,上下电路方便。

SDH比特率

SDH将51.84Mbps作为中小容量卫星与无线SDH系统的数字段接口速率,但不作为SDH的级别或NNI速率,为STM-0,但并不代表SDH的一个基本速率等级。
SDH的基本速率等级如下图所示:
在这里插入图片描述
PDH的EI信号虽然也是8000帧/s,但是SDH的帧周期恒定,使STM-N信号的速率有其规律性。比如,STM-16恒等于STM-4的4倍,等于STM-1的16倍。但是,PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。
所以,SDH简化了复用和分用的技术,上下路方便,特别适用于大容量的传输情况

SDH帧结构(9行×270列)

SDH帧大概可分为三个部分,信息净负荷(payload),段开销(SOH),管理单元指针(AU-PTR)。
SDH帧每帧有9×270×N个字节,每字节8bit,帧周期为125us,即每秒传输8000帧。例如对于STM1而言,字节数为8×9×270×1=19440bit,传输速率为19440×8000=155.520Mbps。
字节发送的顺序为:由上向下逐行发送,每行先左后右。
在这里插入图片描述

信息净负荷(9行×261列)

信息净负荷是在STM-N结构中存放将由STM-N传送的各种用户信息码块的地方。
2M/34M/140M等PDH信号、ATM信号、IP信息包等打包成信息包后,放于其中。然后由STM-N信号承载,在SDH网上传输。若将STM-N信号帧比作一辆货车,那么净负荷区就是这辆货车的车厢。
在将低速信号打包装箱时,在每个信息包中加入通道开销POH,以完成对每一个“货物包”在“运输”中的监视。

段开销

段开销完成对STM-N整体信号流进行监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。
1.再生段开销(RSOH)——完成对STM-N整体信息结构进行监控
2.复用段开销(MSOH)——完成对STM-N中的复用段层信息结构进行监控
3.RSOH、MSOH、POH组成SDH层层细化的监控体制
4.RSOH是宏观的,MSOH是微观的

管理指针单元——AU-PTR

1.定位低俗信号在STM-N帧(净负荷)中的位置,使低速信号在告诉信号中的位置可预知。
2.发送端在将信号包装入STM-N净负荷时,加入AU-PTR,指示信号包在净负荷中的位置,即将装入“车厢"的”货物包“赋予一个位置坐标值。
3.接收端根据AU指针的值,从STM-N帧净负荷中直接拆分出所需的低速支路信号,即依据”货物包”位置坐标,从“车厢”中直接所需要的那一个“货物包”。
4.由于“车厢”中的“货物包”是以一定的规律摆放的(字节间插复用方式),所以对货物包的定位仅需定位“车厢”中的第一个“货物包”即可。

SDH的复用

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2Mbps、34Mbps、140Mbps)复用成SDH信号STM-N。
SDH的复用是依据复用路线图进行的,ITU-T规定的线路图有多种,但通常一个国家或地区仅适用一种。
第一种情况,复用的方式主要是通过字节间插复用方式来完成的,复用的个数是4合1,即4×STM-1—>STM-4,4×STM-4—>STM-16。在复用的过程中保持帧频不变(8000帧/s),这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用时,各帧的信息净负荷和指针字节按照原值进行间插复用,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。
第二种情况,用得最多就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。
在这里插入图片描述
如上图所示,其中:
C——容器
VC——虚容器
TU——支路单元
AU——管理单元
TUG——支路单元组
AUG——管理单元组

复用步骤

SDH传输业务信息时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤
(1)映射:映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C),再加入通道开销(POH)形成虚容器(VC)的过程,帧相位发生偏差成为帧偏移。
(2)定位:是将各种帧偏移信息收进支路单元(TU)或者管理单元(AU)的过程,它通过支路单元指针(TU PTR)或者管理单元指针(AU PTR)的功能来实现。
(3)复用:将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道 或 将多个高阶通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。

关于虚容器

虚容器(Virtual Container,VC)可分为两种:
一种是低阶虚容器(Lower Order VC),由单个结构组成。不同的PDH原始信息对应不同的VC,如:
1.5Mbps——VC-11
2Mbps——VC-12
6.3Mbps——VC-2
二是高阶虚容器(Higher Order VC),可由多个TU或TUG组成。
34Mbps——VC-3
140Mbps——VC-4
其中,VC4是与140MbpsPDH信号相对应的标准虚容器。
在这里插入图片描述
如上图所示,最右端的C-4容器的传输速率为139264kbps,通过映射,得到VC-4虚容器,传输速率为140Mbps,这中间就存在一定的帧偏差。再通过管理单元指针(AU PTR)得到AU-4管理单元。得到的AU-4管理单元和下面的AU-3管理单元通过复用得到管理单元组AUG,AUG再通过再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)复用得到STM-N帧。

这个内容是上周看的了,但是一直没有整理好发布,参考了别人的一些博客,也加入了自己的内容。也是对SDH原理学习的一个开始,因为还有很多内容没有梳理到。但是最近接手了一个项目,可能就会长期不在公司学习,在场馆跑,所以先将整理好的内容发出来,之后学习的时候再补充。(老师说,SDH很重要,是传输网的原理)

参考文章:https://zhuanlan.zhihu.com/p/54192337


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