SDH原理第四章.doc

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1、|第 4 章 SDH 设备的逻辑组成 第 4 章 SDH 设备的逻辑组成 .14.1 SDH 网络的常见网元 .14.2 SDH 设备的逻辑功能块 .4小结 .20习题 .20 目标：了解 SDH 传输网的常见网元类型和基本功能。掌握组成 SDH 设备的基本逻辑功能块的功能，及其监测的相应告警和性能事件。掌握辅助功能块的功能。了解复合功能块的功能。掌握各功能块提供的相应告警维护信号，及其相应告警流程图。4.1 SDH 网络的常见网元SDH 传输网是由不同类型的网元通过光缆线路的连接组成的，通过不同的网元完成 SDH 网的传送功能：上/ 下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。下面我们讲述 SDH

2、 网中常见网元的特点和基本功能。 TM终端复用器终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件，如图 4-1 所示。 TMW STM-NSTM-140Mbit/s2Mbit/s34Mbit/s MN|图 4-1 TM 模型它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号 STM-N 中，或从 STM-N 的信号中分出低速支路信号。请注意它的线路端口输入/输出一路 STM-N 信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。在将低速支路信号复用进 STM-N 帧（将低速信号复用到线路）上时，有一个交叉的功能，例如：可将支路的一个 STM-1 信号复用进线路上的

3、 STM-16 信号中的任意位置上，也就是指复用在 116 个 STM-1 的任一个位置上。将支路的2Mbit/s 信号可复用到一个 STM-1 中 63 个 VC12 的任一个位置上去。对于华为设备，TM 的线路端口（光口）一般以西向端口默认表示的。 ADM分/插复用器分/插复用器用于 SDH 传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是 SDH 网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如图 4-2 所示。STM-N STM-NSTM- MNw e34Mbit/s140Mbit/sADM2Mbit/s图 4-2 ADM 模型ADM 有两个线路端口和一个支路端口。两个线路

4、端口各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤），为了描述方便我们将其分为西（ W）向、东向（E）两个线路端口。ADM 的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的 STM-N 信号进行交叉连接，例如将东向 STM-16 中的3#STM-1 与西向 STM-16 中的 15#STM-1 相连接。ADM 是 SDH 最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：一个 ADM 可等效成两个 TM。 REG再生中继器光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光

5、传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电 /光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。此处讲的是后一种再生中继器，REG 是双端口器件，只有两个线路端口 W、E。如图 4-3 所示：| STM-N STM-Nw eREG图 4-3 电再生中继器它的作用是将 w/e 侧的光信号经 O/E、抽样、判决、再生整形、 E/O 在 e 或w 侧发出。注意到没有，REG 与 ADM 相比仅少了支路端口，所以 ADM 若本地不上/下话路（支路不上 /下信号）时完全可以等效一个 REG。真正的 REG 只需处理 STM-N 帧中的

6、 RSOH，且不需要交叉连接功能（we 直通即可），而 ADM 和 TM 因为要完成将低速支路信号分/插到 STM-N 中，所以不仅要处理 RSOH，而且还要处理 MSOH；另外 ADM 和 TM 都具有交叉复用能力（有交叉连接功能），因此用 ADM 来等效 REG 有点大材小用了。 DXC数字交叉连接设备数字交叉连接设备完成的主要是 STM-N 信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，如图 4-4 所示。DXCm n mn图 4-4 DXC 功能图DXC 可将输入的 m 路 STM-N 信号交叉连接到输出的 n 路 STM-N 信号上，上

7、图表示有 m 条入光纤和 n 条出光纤。DXC 的核心是交叉连接，功能强的DXC 能完成高速（例 STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12 级别的交叉）。通常用 DXCm/n 来表示一个 DXC 的类型和性能（注 mn），m 表示可接入 DXC 的最高速率等级，n 表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。m 越大表示 DXC 的承载容量越大；n 越小表示 DXC 的交叉灵活性越大。m 和 n 的相应数值的含义见表 4-1：表 4-1 m、n 数值与速率对应表m 或 n 0 1 2 3 4 5 6速率 64kbit/ 2Mbit/ 8Mbit/ 34Mbit 140Mbi

8、t/s 622Mbit/s 2.5Gbit/s|s s s /s 155Mbit/s4.2 SDH 设备的逻辑功能块我们知道 SDH 体制要求不同厂家的产品实现横向兼容，这就必然会要求设备的实现要按照标准的规范，而不同厂家的设备千差万别，那么怎样才能实现设备的标准化，以达到互连的要求呢？ITU-T 采用功能参考模型的方法对 SDH 设备进行规范，它将设备所应完成的功能分解为各种基本的标准功能块，功能块的实现与设备的物理实现无关（以哪种方法实现不受限制），不同的设备由这些基本的功能块灵活组合而成，以完成设备不同的功能。通过基本功能块的标准化，来规范了设备的标准化，同时也使规范具有普遍性，叙述清晰

9、简单。下面我们以一个 TM 设备的典型功能块组成，来讲述各个基本功能块的作用，应该特别注意的是掌握每个功能块所监测的告警、性能事件，及其检测机理。如图 4-5 所示。STMA B C D E FFFGGHHINPG.703G.703140Mbit/s2Mbit/sSPI RSTTF MSPMST MSAHPCPIPILPALPAHPTHPTLPTLPCHPAOHA OHA SEMFMCF QFD4D12D1D3HOAHOILOIwLJKMSETSSETPI2Mbit/s34it/s图 4-5 SDH 设备的逻辑功能构成为了更好地理解上图，对图中出现的功能块名称说明如下：SPI：SDH 物理接口

10、 TTF：传送终端功能RST：再生段终端 HOI：高阶接口MST：复用段终端 LOI：低阶接口|MSP：复用段保护 HOA：高阶组装器MSA：复用段适配 HPC：高阶通道连接PPI：PDH 物理接口 OHA：开销接入功能LPA：低阶通道适配 SEMF：同步设备管理功能LPT：低阶通道终端 MCF：消息通信功能LPC：低阶通道连接 SETS：同步设备时钟源HPA：高阶通道适配 SETPI：同步设备定时物理接口HPT：高阶通道终端图 4-5 为一个 TM 的功能块组成图，其信号流程是线路上的 STM-N 信号从设备的 A 参考点进入设备依次经过 ABC D E F GLM 拆分成140Mbit/s

11、 的 PDH 信号；经过 ABCDE FG HIJK 拆分成 2Mbit/s 或 34Mbit/s 的 PDH 信号（这里以 2Mbit/s 信号为例），在这里将其定义为设备的收方向。相应的发方向就是沿这两条路径的反方向将140Mbit/s 和 2Mbit/s、34Mbit/s 的 PDH 信号复用到线路上的 STM-N 信号帧中。设备的这些功能是由各个基本功能块共同完成的。 SPI：SDH 物理接口功能块SPI 是设备和光路的接口，主要完成光/电变换、电/ 光变换，提取线路定时，以及相应告警的检测。(1) 信号流从 A 到 B收方向光/电转换，同时提取线路定时信号并将其传给 SETS（同步设

12、备定时源功能块）锁相，锁定频率后由 SETS 再将定时信号传给其它功能块，以此作为它们工作的定时时钟。当 A 点的 STM-N 信号失效（例如：无光或光功率过低，传输性能劣化使BER 劣于 10-3），SPI 产生 R-LOS 告警（接收信号丢失），并将 R-LOS 状态告知 SEMF（同步设备管理功能块）。(2) 信号流从 B 到 A发方向电/光变换，同时，定时信息附着在线路信号中。 RST：再生段终端功能块RST 是 RSOH 开销的源和宿，也就是说 RST 功能块在构成 SDH 帧信号的过程中产生 RSOH （发方向），并在相反方向（收方向）处理（终结）RSOH。(1) 收方向信号流 B

13、 到 C|STM-N 的电信号及定时信号或 R-LOS 告警信号（如果有的话）由 B 点送至RST，若 RST 收到的是 R-LOS 告警信号，即在 C 点处插入全“1”（AIS）信号。若在 B 点收的是正常信号流，那么 RST 开始搜寻 A1 和 A2 字节进行定帧，帧定位就是不断检测帧信号是否与帧头位置相吻合。若连续 5 帧以上无法正确定位帧头，设备进入帧失步状态，RST 功能块上报接收信号帧失步告警 R-OOF。在帧失步时，若连续两帧正确定帧则退出 R-OOF 状态。R-OOF 持续了 3ms 以上设备进入帧丢失状态，RST 上报 R-LOF（帧丢失）告警，并使 C 点处出现全“1 ”信

14、号。RST 对 B 点输入的信号进行了正确帧定位后， RST 对 STM-N 帧中除RSOH 第一行字节外的所有字节进行解扰，解扰后提取 RSOH 并进行处理。RST 校验 B1 字节，若检测出有误码块，则本端产生 RS-BBE；RST 同时将E1、F1 字节提取出传给 OHA（开销接入功能块）处理公务联络电话；将D1D3 提取传给 SEMF，处理 D1D3 上的再生段 OAM 命令信息。(2) 发方向信号流从 C 到 BRST 写 RSOH，计算 B1 字节，并对除 RSOH 第一行字节外的所有字节进行扰码。设备在 A 点、B 点、C 点处的信号帧结构如图 4-6：270N 1 9 9N S

15、TM-N光 信 号 STM-N电 信 号 A点 B点 C点 图 4-6 A、B、C 点处的信号帧结构图 MST：复用段终端功能块MST 是复用段开销的源和宿，在接收方向处理（终结）MSOH，在发方向产生 MSOH。(1) 收方向信号流从 C 到 DMST 提取 K1、K2 字节中的 APS（自动保护倒换）协议送至 SEMF，以便SEMF 在适当的时候（例如故障时）进行复用段倒换。若 C 点收到的 K2 字节的 b6b8 连续 3 帧为 111，则表示从 C 点输入的信号为全“1 ”信号，MST 功能块产生 MS-AIS（复用段告警指示）告警信号。 诀窍：MS-AIS 的告警是指在 C 点的信号

16、为全“1”。它是由 R-LOS，R-LOF 引发的，因为当 RST 收到 R-LOS、R-LOF 时，会使 C 点的信号为全“1”，那|么此时 K2 的 b6b8 当然是 “111”了。另外，本端的 MS-AIS 告警还可能是因为对端发过来的信号本身就是 MS-AIS，即发过来的 STM-N 帧是由有效RSOH 和其余部分为全“1 ”信号组成的。若在 C 点的信号中 K2 为 110，则判断为这是对端设备回送回来的对告信号：MS-RDI（复用段远端失效指示），表示对端设备在接收信号时出现 MS-AIS、B2 误码过大等劣化告警。MST 功能块校验 B2 字节，检测复用段信号的传输误码块，若有误

17、块检测出，则本端设备在 MS-BBE 性能事件中显示误块数，向对端发对告信息 MS-REI，由 M1 字节回告对方接收端收到的误块数。若检测到 MS-AIS 或 B2 检测的误码块数超越门限（此时 MST 上报一个 B2误码越限告警 MS-EXC），则在点 D 处使信号出现全“1”。另外，MST 将同步状态信息 S1（b5b8）恢复，将所得的同步质量等级信息传给 SEMF。同时 MST 将 D4D12 字节提取传给 SEMF，供其处理复用段 OAM 信息；将 E2 提取出来传给 OHA，供其处理复用段公务联络信息。(2) 发方向信号流从 D 到 CMST 写入 MSOH：从 OHA 来的 E2

18、；从 SEMF 来的 D4D12；从 MSP 来的 K1、 K2 写入相应 B2 字节、 S1 字节、M1 等字节。若 MST 在收方向检测到 MS-AIS 或 MS-EXC（B2），那么在发方向上将 K2 字节 b6b8 设为110。D 点处的信号帧结构如图 4-7 所示。270N9N4.8 AUG图 4-7 D 点处的信号帧结构图 诀窍：再生段和复用段的名字听得多了，但再生段和复用段究竟指什么呢？再生段是指在两个设备的 RST 之间的维护区段（包括两个 RST 和它们之间的光缆）。复用段是指在两个设备的 MST 之间的维护区段（包括两个 MST和它们之间的光缆）。| MST MSTRST

19、RSTSPI SPIRSMS4.9- -再生段只处理 STM-N 帧的 RSOH，复用段处理 STM-N 帧的 RSOH 和MSOH。 MSP：（复用段保护功能块）MSP 用以在复用段内保护 STM-N 信号，防止随路故障，它通过对 STM-N信号的监测、系统状态评价，将故障信道的信号切换到保护信道上去（复用段倒换）。ITU-T 规定保护倒换的时间控制在 50ms 以内。复用段倒换的故障条件是 R-LOS、R-LOF、MS-AIS 和 MS-EXC（B2 ），要进行复用段保护倒换，设备必须要有冗余（备用）的信道。以两个端对端的TM 为例进行说明，如图 4-8 所示。TM TM MSA MSAM

20、SPMSPMST MSTMST MST4.10图 4-8 TM 的复用段保护(1) 收方向信号流从 D 到 E若 MSP 收到 MST 传来的 MS-AIS 或 SEMF 发来的倒换命令，将进行信息的主备倒换，正常情况下信号流从 D 透明传到 E。(2) 发方向信号流从 E 到 DE 点的信号流透明的传至 D，E 点处信号波形同 D 点。 技术细节：常见的倒换方式有 1+1、1:1 和 1:n。以图 4-8 的设备模型为例：11 指发端在主备两个信道上发同样的信息（并发），收端在正常情况下选收主用信道上的业务，因为主备信道上的业务一模一样（均为主用业务），所以在主用信道损坏时，通过切换选收备用

21、信道而使主用业务得以恢复。此种倒换方式又叫做单端倒换（仅收端切换），倒换速度快，但信道利用率低。|11 方式指在正常时发端在主用信道上发主用业务，在备用信道上发额外业务（低级别业务），收端从主用信道收主用业务从备用信道收额外业务。当主用信道损坏时，为保证主用业务的传输，发端将主用业务发到备用信道上，收端将切换到从备用信道选收主用业务，此时额外业务被终结，主用业务传输得到恢复。这种倒换方式称之为双端倒换（收/发两端均进行切换），倒换速率较慢，但信道利用率高。由于额外业务的传送在主用信道损坏时要被终结，所以额外业务也叫做不被保护的业务。1n 是指一条备用信道保护 n 条主用信道，这时信道利用率更高

22、，但一条备用信道只能同时保护一条主用信道，所以系统可靠性降低了。 MSA：复用段适配功能块MSA 的功能是处理和产生 AU-PTR，以及组合/分解整个 STM-N 帧，即将AUG 组合/分解为 VC4。(1) 收方向信号流从 E 到 F首先，MSA 对 AUG 进行消间插，将 AUG 分成 N 个 AU-4 结构，然后处理这 N 个 AU-4 的 AU 指针，若 AU-PTR 的值连续 8 帧为无效指针值或 AU-PTR 连续 8 帧为 NDF 反转，此时 MSA 上相应的 AU-4 产生 AU-LOP 告警，并使信号在 F 点的相应的通道上（VC4）输出为全“1”。若 MSA 连续 3 帧检

23、测出 H1、H2、H3 字节全为 1，则认为 E 点输入的为全“1”信号，此时MSA 使信号在 F 点的相应的 VC4 上输出为全“1”，并产生相应 AU-4 的AU-AIS 告警。(2) 发方向信号流从 F 到 EF 点的信号经 MSA 定位和加入标准的 AU-PTR 成为 AU-4，N 个 AU-4 经过字节间插复用成 AUG。F 点的信号帧结构如图 4-9 所示。VC419261图 4-9 F 点的信号帧结构图 TTF：传送终端功能块前面讲过多个基本功能经过灵活组合，可形成复合功能块，以完成一些较复杂的工作。SPI、RST、MST、MSA 一起构成了复合功能块 TTF，它的作用是在收方向

24、对 STM-N 光线路进行光/ 电变换（SPI）、处理 RSOH（ RST）、处理|MSOH（MST）、对复用段信号进行保护（MSP）、对 AUG 消间插并处理指针 AU-PTR，最后输出 N 个 VC4 信号；发方向与此过程相反，进入 TTF的是 VC4 信号，从 TTF 输出的是 STM-N 的光信号。 HPC：高阶通道连接功能块HPC 实际上相当于一个交叉矩阵，它完成对高阶通道 VC4 进行交叉连接的功能，除了信号的交叉连接外，信号流在 HPC 中是透明传输的（所以 HPC的两端都用 F 点表示）。HPC 是实现高阶通道 DXC 和 ADM 的关键，其交叉连接功能仅指选择或改变 VC4

25、的路由，不对信号进行处理。一种 SDH 设备功能的强大与否主要是由其交叉能力决定的，而交叉能力又是由交叉连接功能块即高阶 HPC、低阶 LPC 来决定的。为了保证业务的全交叉，图 4-6中的 HPC 的交叉容量最小应为 2N VC42NVC4，相当于 2N 条 VC4 入线，2N 条 VC4 出线。 HPT：高阶通道终端功能块从 HPC 中出来的信号分成了两种路由：一种进 HOI 复合功能块，输出140Mbit/s 的 PDH 信号；一种进 HOA 复合功能块，再经 LOI 复合功能块最终输出 2Mbit/s 的 PDH 信号。不过不管走哪一种路由都要先经过 HPT 功能块，两种路由 HPT

26、的功能是一样的。HPT 是高阶通道开销的源和宿，形成和终结高阶虚容器。(1) 收方向信号流从 F 到 G终结 POH，检验 B3，若有误码块则在本端性能事件中 HP-BBE 显示检出的误块数，同时在回送给对端的信号中，将 G1 字节的 b1b4 设置为检测出的误块数，以便发端在性能事件 HP-REI 中显示相应的误块数。 诀窍：G1 的 b1b4 值的范围为 015，而 B3 只能在一帧中检测出最多 8 个误码块，也就是说 G1 b1b4 的值 08 表示检测 08 个误码块，其余 7 个值（915）均被当成无误码块。HPT 检测 J1 和 C2 字节，若失配（应收的和所收的不一致）则产生 HP-TIM、HP-SLM 告警，使信号在 G 点相应的通道上输出为全“1”，同时通过 G1 的 b5 往发端回传一个相应通道的 HP-RDI 告警。若检查到 C2 字节的内容连续 5 帧为 00000000，则判断该 VC4 通道未装载，于是使信号在 G点相应的通道上输出为全“1”，HPT 在相应的 VC4 通道上产生 HP-UNEQ告警。