通信网络概论第02章.ppt

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1、第二章 数字化技术及SDH,2.1 数字系统概述2.2 数字系统的主要性能指标2.3 数字终端技术2.4 同 步 技 术2.5 数字传输技术2.6 数字复接技术2.7 电视信号数字化、卫星数字电视系统简介2.8 同步数字系列（SDH）2.9 综合业务数字网（ISDN）与宽带ISDN（B-ISDN）,2.1 数字系统概述,数字系统模型如图2-1-1所示。图中信源的作用是完成非电信号/电信号的变换，这里产生的电信号是模拟信号。,图2-1-1 数字系统模型,信源编码器的作用一是将信源发出的模拟信号变换为数字信号，称为数字信源码；二是实现压缩编码，使数字信源码占用的信道带宽尽量小。信道编码器主要完成两

2、个功能：一是码型变换，把数字信源码变换为数字信道码；二是差错控制。按照信道的特性，信道分为模拟信道和数字信道两种。,2.2 数字系统的主要性能指标,符号（码元）速率fB信道每秒钟内所传送的符号（或码元）个数定义为符号（码元）速率，单位为码元/秒或波特（Bd）。这里的码元可以是二进制的，也可以是多进制的。,信息速率fb信道每秒钟内所传送的二进制符号个数称为信息速率，又称数码率。频带利用率频带利用率是指单位时间（秒）、单位频带上传输信息量（或码元）的多少。,误码率：描述通信的有效性。如果数字信号采用二进制，则误码率定义为（当考察时间足够长时）Pe又称误比特率。,2.3 数字终端技术,2.3.1 A

3、/D变换实现A/D变换的方法很多，这里主要介绍应用最普遍的脉冲编码调制（PCM）方法。,（1）抽样语音信号是模拟信号，它不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间轴上也是连续的，要使语音信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对语音信号进行离散化处理，这一过程叫抽样。,（2）量化样值序列在时间上是离散的，但它的幅度取值在信号幅度的变化范围内（通常称动态范围）可以取任意值。因此，幅度的取值有无限多个。当将其转变为二进制数字信号时，需要无限多位二进制信号与之对应，这是不可能实现的。,（3）编码编码是将量化值变为对应的8位二进制码组。只要设法将8位码的256种组合与256种不同的量化电平一一对应起来，

4、然后通过逻辑电路，针对不同的量化电平输出对应的不同码组就完成了编码过程。模拟信号经过抽样、量化、编码完成A/D 变换，这样的系统称为PCM系统。,2.3.2 PCM 30/32系统帧结构典型的时分多路复用设备是PCM 30/32系统。从前述可知，两相邻样值之间间隔为125s，这一时间间隔称为一帧。,图2-3-4 PCM 30/32系统帧结构,2.4 同 步 技 术,同步是数字通信的基本要求之一。如果收端和发端不能很好的同步，数字通信是无法进行的。同步包括位同步、帧同步、复帧同步和网同步。,2.4.1 位同步位同步的基本含义是收发两端的时钟频率必须同频、同相，如图2-4-1所示。这样接收端才能正

5、确接收和判决发送端送来的每一个码元。所谓同频就是要求发送端发送了多少个码元，接收端必须产生同样多的判决脉冲，既不多一个，也不少一个。,图2-4-1 位同步示意图,实现位同步的方法很多，现在最常用的方法是接收端直接从接收到的信码流中提取时钟信号，作为接收端的时钟基准，去校正或调整接收端本地产生的时钟信号，使收发双方时钟保持同步。2.4.2 帧同步帧同步的作用是实现语音信号的正确分路。,2.4.3 复帧同步正确理解复帧同步，要注意以下三个要点：每一路语音信号都需要信令的支持才能进行通信，PCM 30/32系统有30个话路，因此必须传输30路信令；一路信令信号只需要4bit，1个TS16 可以传送两

6、路信令，15个TS16（15帧）可以传送30路信令；信令信号每隔16帧传送一次，16帧称为1复帧。,2.4.4 数字同步网在数字通信网内，若数字交换设备之间的时钟频率不一致，或数字比特流在传输中受到损伤，就会在数字交换系统的缓冲存储器中产生码元的丢失和重复，即导致在交换节点中出现滑动。,1数字同步网的准同步方式数字网同步的方式很多，其中准同步方式是指在一个数字网中各个节点上，分别设置高精度的独立时钟，这些时钟产生的定时信号以同一标称速率出现，而速率的变化限制在规定范围内，借助缓冲技术，每两个准同步时钟系统间的64kbit/s承载链路的滑动应在72天以上出现一次。通常国际通信时采用准同步方式。,

7、2数字同步网的等级主从同步方式第一级是基准时钟（PRC），由铯原子钟组成，它是数字网中最高质量的时钟，是其他所有时钟的惟一基准。第二级时钟设置在除北京、武汉以外的其他29个省中心以上的城市，装备GPS接收设备以及有保持功能的高稳定时钟（受控铷钟或高稳定度晶体时钟），构成高精度区域基准钟（LPR）。,第三级时钟是有保持功能的温度补偿高稳定度晶体时钟，其频率偏移率、保持能力可低于二级时钟。第四级时钟是一般晶体时钟，当失去参考源后即进入自由运行状态，不传送定时基准，通过同步链路与第三级时钟同步，设置在远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备。,3大楼综合定时供给系统（BITS）我国在数字同步网的所有

8、节点设BITS而不采用业务设备时钟。采用BITS的优点是：BITS 设置高性能主时钟，它受控于标准的同步参考输入。参考源可以是铯原子钟、GPS或来自其他局的携带同步定时信号的2Mbit/s码流信号。,BITS 具有保持能力，即在上级参考时钟中断后24小时内，时钟能保持在原有的精度内。BITS 能提供上百个定时信号出口，输出信号的形式有：G703，T6（即E1-2.048Mbit/s、G703，T10（模拟110MHz，含2.048MHz）以及Bipolar、RTZ（64/8kbit/s）等。,BITS 不局限于某种业务网，它可代替各业务网的局内同步网，因而不需要给每个业务网都安排同步链路和维护

9、同步链路，使维护简单，且新业务设备增加不受同步限制。BITS 提供标准接口和通信语言TLI语言，为兼容各家BITS设备，统一网管打下基础。,BITS 的性能、稳定性和可靠性都好于业务设备内部时钟，因此，对高要求的新业务设备，无须高性能的内部时钟也可获得满意的业务质量。网络维护相对简单，不需要给每个业务网都安排同步链路和维护同步链路，最大程度地降低了网络之间的相互依赖性。,4定时基准的传输方式定时基准信号有三种传输方式：采用PDH 2Mbit/s专线，即在上下级BITS之间用PDH 2Mbit/s 专线传输定时基准信号（2.048Mbit/s）。采用PDH 2Mbit/s 带有业务的电路，即在上

10、级的交换机已同步于该楼内的BITS时，利用上下级交换机之间的2Mbit/s中继电路传输定时基准信号。采用SDH线路码传输定时基准信号。,5数字同步网的监控管理其作用为：及时发现网上的同步问题（包括BITS设备问题、GPS问题、被同步设备问题、定时传输链路问题），并协助迅速解决；对整个网络的同步性能进行定量评估；对每一条同步传输链路的可靠性和质量进行定量评估，等等。,2.5 数字传输技术,2.5.1 数字信号的基带传输1传输码型在数字通信系统中，A/D变换的作用是将模拟信号变为数字信号，这一变换又称信源编码。这种单极性信号含有直流分量和丰富的低频分量，对传输信道的直流和低频特性要求较高。,对信道

11、传输码型的基本要求有以下几点。传输码型的频谱中应不含直流分量，所含高、低频分量尽量小。便于时钟（定时）信号的提取。传输码型应具有误码检测功能。常用的传输码型有：传号交替反转码（AMI码）、三阶高密度双极性码（HDB3码）、传号反转码（CMI码）、曼彻斯特码（又称分相码、数字双相码）。,（1）AMI码AMI码是将普通二进制码序列中的0码保持不变，而1码交替的变换为+1、-1、+1、-1，如图2-5-2（b）所示。AMI码的连0个数过多时，将使时钟信号的提取产生困难。为了克服这一缺点，提出了HDB3码。,图2-5-2 常用传输码型及其频谱,（2）HDB3码HDB3码是在AMI码基础上加以改进的码型

12、，当AMI码没有出现4个或4个以上的连0码时，仍按AMI码编码。V码的插入不应使传输码流产生附加的直流成分，为此，规定V码之间应满足极性交替反转的要求。为了在接收端识别出V码，以便将其恢复成原来的0码，规定V码应与前一位相邻的1码保持同极性。,（3）CMI码CMI码是把普通二进制码序列中的0码变换为01，而把1码交替变为00和11，如图2-5-2（d）所示。（4）曼彻斯特码曼彻斯特码的变换规则是把普通二进制序列码中的“1”码变换为10，把“0”变为01。,2数字信号基带传输的基本理论数字信号传输与模拟信号传输的基本要求不同。模拟信号由于待传信息包含在信号的波形之中，因此要求接收端无波形失真，要

13、求信道满足无失真的传输条件；数字信号的待传信息包含在码元的组合之中，因此要求接收端无差错地恢复发送的信码流，允许波形失真，只要不影响恢复信码即可。,3幅度特性滚降在信道具有理想低通特性的条件下，可以达到极限信道利用率2Bd/Hz。但这种理想低通型信道存在两个问题：一是理想低通型信道是无法实现的；二是接收端波形的拖尾幅度大、幅度衰减慢，因而对定时系统要求高。,4再生中继数字信号在带限信道中传输时，由于信道特性不理想，不能将信号全部频率分量传送到接收端，加上噪声的干扰，使传输波形失真，信码幅度减小。,2.5.2 不数字信号的频带传输完成调制与解调任务的设备称为频带调制解调器（Modem）。最常用的

14、调制方式有数字调幅、数字调频、数字调相及数字相对调相。数字调幅：用待传递的数字信号来改变载波的幅度，有载波代表“1”码，无载波代表“0”码（或相反）。,数字调频：用待传递的数字信号改变载波的频率，即用两种不同频率的载波分别代表数字“1”和“0”。数字调相：又称绝对调相。用待传递的数字信号改变载波的初相角，载波的初相角为0代表“1”码，初相角为180代表“0”码（或相反）。数字相对调相：在调相中，实际上采用数字相对调相较多。它的调制规则是：相对于前一码元，载波相位变化为0代表“0”码，变化180代表“1”码（或相反）。,2.6 数字复接技术,2.6.1 数字复接(PDH)系列表2-1示出北美，日

15、本，欧洲和中国一次群、二次群、三次群、四次群的速率。我国一、二、三、四次群（分别称为E1、E2、E3、E4）的速率常简称为2Mbit/s、8Mbit/s、32Mbit/s、140Mbit/s。北美和日本一次群（以T1表示）的速率简称为1.5Mbit/s。,表2-1 数字复接系列,二次群速率偏差范围为：8.448Mbit/s30ppm三次群速率偏差范围为：34.368Mbit/s20ppm四次群速率偏差范围为：139.264Mbit/s15ppm,图1-1 PDH中分插支路信号的过程,2.6.2 复接方法常用的复接方法有两种：同步复接和异步复接。同步复接是用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低

16、次群信号，使这几个低次群的码速统一在主时钟的频率上，达到同频、同相，即不仅低次群信号速率相同，而且码元边缘对齐。,4个低速支路码流各自进入缓存器，开关SA在一个支路码元的时间间隔（T）内，分别与4个支路相接，取出每个支路的一个码元，每个支路的一个码元仅持续T/4的时长，如此反复。,2.6.3 正码速调整码速调整后的速率高于调整前的速率，称为正码速调整。正码速调整的方框图如图2-6-2所示。正码速调整的要点为：正码速调整在信息码流中必须插入码速调整比特；低次群速率低者插入的码速调整比特多，低次群速率高者插入的码速调整比特少；接收端要识别码流中的码元究竟是信息比特还是码速调整比特。,图2-6-2

17、正码速调整方框图,二次群异步复接就是按规定帧结构进行的，如图2-6-3所示。图（a）是复接前各支路进行码速调整的帧结构，帧长为212bit，分为4组，每组都是53bit，第一组的前3个比特F11F12F13用于帧同步和管理控制，后3组的第一个比特C11C12C13作为码速调整控制比特，第四组的第2比特V1作为正码速调整比特。,图2-6-3异步复接二次群帧结构,2.7 电视信号数字化、卫星数字电视系统简介,模拟电视最主要的缺点是：模拟电视信号在传输过程中叠加噪声，使长距离传输信噪比恶化，图像清晰度越来越受到损伤；放大器的非线性积累使图像对比度产生越来越大的畸变；相位失真的积累产生色彩失真。,2.

18、7.1 电视信号电视图像实际是光点的集合，这些光点称为像素。我国彩色电视使用PAL制，为了节省带宽并与黑白电视兼容，规定了一种用光亮度和色度传送信号的格式YUV，其中Y代表亮度信息，U、V为色度值。RGB到YUV的转换关系为：,Y=0.299R+0.587G+0.114BU=B-YV=R-Y亮度信号的最低频率可以认为是零（对应于静止图像），最高频率为6MHz。,2.7.2 电视信号的A/D变换1抽样实现模拟电视数字化的方法很多，这里主要介绍应用最普遍的脉冲编码调制（PCM）方法。对于视频信号，抽样过程中会产生下述失真与噪声：混叠噪声：如果抽样频率fs2fH，则会产生混叠现象，对视频图像信号产生

19、干扰。,孔径效应：实际抽样脉冲并非理想的冲击函数，而是有一定宽度的矩形脉冲，从而产生孔径效应，使原视频图像信号频率特性的高频成分跌落，影响图像的清晰度。插入噪声：当由抽样值恢复原视频图像信号时，要求使用理想滤波器。但理想滤波器是无法实现的，因此在恢复视频信号时会产生噪声，称为插入噪声。,抖动噪声：由于时钟信号在发端和收端间存在相位抖动，故在恢复视频信号时会产生噪声，称为抖动噪声。2量化图像信号也是分成256个非均匀量化级，每个量化值编为8位二进制码。,3编码数字视频信号的编码主要有复合编码和分量编码两种。复合编码是将复合彩色信号直接编成PCM信号形式。这种编码方式由于各种不同制式彩色电视副载频

20、各不相同，难以统一，现在已不采用。亮度信号的码速率为13.58=108（Mbit/s）色度信号的码速率为6.7528=108（Mbit/s）,2.7.3 数字图像信号的格式1CCIR 601CCIR 601是数字演播室的标准。CCIR 601采用422格式，即4个亮度信号Y的采样点，对应着2个色度信号U的采样点和2个色度信号V的采样点。亮度样值：720*576;YU 样值:360*576,2420格式420格式是从422格式演变来的。为了减少数据量，亮度信号采样点不变，亮度信号的抽样频率仍为13.5MHz；降低色度信号的垂直分辨率，每隔一行对两个色度信号抽一次样，每抽样行中每隔一个像素对两个色

21、度信号抽一次样。亮度样值：720*576;YU 样值:360*288,3SIF格式SIF（Source Intemediate Format）格式用于MPEG-1，VCD就是采用这种格式亮度样值：360*288;YU 样值:180*1444444格式亮度和色度信号的抽样频率都是13.5MHz，因此空间的抽样结构中亮度和色度信号都为每帧720576样值。,2.7.4 卫星数字电视系统的构成及各部分功能卫星数字电视系统发送端模型如图2-7-2所示。发送端分为两部分：第一部分是信源编码和复用部分；第二部分是信道编码和调制部分。经卷积编码输出的信号要经过平方根升余弦滚降滤波成形，再经QPSK（正交相移

22、键控，又称4PSK-4相相移键控）调制后送入信道。,图2-7-2 卫星数字电视系统发送端模型,2.7.5 卫星数字电视系统中的纠错编码由于信道中总有噪声存在，噪声作用于信号的结果，传输就会出现差错。为此，在信号传输时，要采取一定的方法发现差错并纠正差错，这称为差错控制。,噪声引起的差错分为两类：一类是热噪声引起的随机差错，某个码元出错具有独立性，与前后码元无关；另一类是冲击噪声引起的成群差错，称为突发差错，差错的持续时间称为突发差错长度。1抗干扰编码的控制方式利用抗干扰编码进行差错控制的方式有反馈重发纠错、前向纠错和混合纠错三种。,（1）反馈重发纠错（简称ARQ）。发端发出检错码，收端按该码的

23、编码规则判断传输中有无差错。（2）前向纠错（简称FEC）。发端发出纠错码，收端通过译码器不仅可以发现错误，而且可以自动纠正错误。（3）混合纠错方式（简称HEC）：这是前向纠错方式与检错重发方式的结合。,2常用的校验方法对于检、纠随机错误的编码，按照信息码元和监督码元之间约束方式的不同，可以分为分组码和卷积码。（1）奇偶校验将信息数据流分成等长码组，在每一信息码组之后，加入一位冗余校验位。,（2）里德索罗门码（Reed-Solomen码，RS码）DVB-S外信道编码采用RS 码，用来对每一个已经随机化的传送包（188byte）生成一个误码保护数据包。（3）交织码交织码用于纠正突发错误。在DVB-

24、S中，深度i12 的交织处理作用于RS编码器输出的误码保护数据包，其结果是生成一个交织帧。交织码的原理如图2-7-3所示。,图2-7-3 交织码纠正突发错误示意图,（4）卷积码卷积码用于内信道编码器，它适用于前向纠错，性能优于分组码，而且设备简单。,2.8 同步数字系列（SDH）,2.8.1 同步数字系列的产生PCM技术在复接成一次群时，采用同步复接。但在复接成二、三、四次群时采用异步复接。,二次群速率偏差范围为：8.448Mbit/s30ppm三次群速率偏差范围为：34.368Mbit/s20ppm四次群速率偏差范围为：139.264Mbit/s15ppm,（1）从表2-1看出，PDH网络存

25、在 2 Mbit/s和1.5Mbit/s两大数字系列及三个地区（北美、日本、欧洲和中国）性标准，没有世界性标准。三者互不兼容，造成国际间互通困难。（2）PDH网没有全世界统一的光接口规范，导致各个厂家自行开发光接口和线路码型，使得在同一数字等级上光接口的信号速率不一样。,（3）我国PDH系列只有一次群是同步复接，其他从低次群到高次群均为异步复接，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。（4）PDH系列的帧结构中，用于网络操作、管理和维护（OAM）的比特太少，因此在进行光路上的线路编码时，PDH要增加冗余编码来完成线路性能监控功能。,SDH的概念,一、SDH的概念SDH网的概念中包含以下几个要

26、点。（1）SDH网有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接等过程。,（2）SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块STM-N（N=1、4、16、64），并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特（即比特流中除去信息净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM。（3）SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系、同步数字体系和B-ISDN的信号都能纳入其帧结构中传输，即具有兼容性和广泛的适应性。,（4)SDH网大量采用软件进行网络配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，适合将来不断发展的需要。（5）SDH网有标准的光接口，即允许不同厂

27、家的设备在光路上互通。（6）SDH网的基本网络单元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等。,二、SDH网的基本网络单元简介终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和同步数字交叉连接设备（SDXC）的作用。1.终端复用器和分插复用器SDH网的基本网络单元中最重要的两个网络单元是终端复用器和分插复用器。以STM-1等级为例，其各自的功能如图1-2和图1-3所示。,图1-2 STM-1终端复用器,图1-3 STM-1分插复用器,终端复用器（TM）的主要任务是将低速支路信号纳入STM-1帧结构，并经电/光转换成为STM

28、-1光线路信号，其逆过程正好相反。分插复用器（ADM）将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号的能力，在网络设计上有很大灵活性。另外，ADM也具有电/光转换、光/电转换功能。,图1-4 SDH分插信号流图示,2.再生中继器（REG）再生中继器（REG）是光中继器，其作用是将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信号或进行放大、整形、再定时、再生为规划的电脉冲信号，再调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输，以延长通信距离。,3.同步数字交叉连接设备（SDXC）数字交叉连接设备（DXC）的主要作用是实现支路之间的交叉连接。DXC的作用与交换机不同。几

29、种基本网络单元在SDH网中的使用（连接）方法之一如图1-5所示。,图1-5 基本网络单元在SDH网中,图2-8-2SDH网络单元示意图,实际系统组成中的再生段、复用段和通道。再生段再生中继器（REG）与终端复用器（TM）之间、再生中继器与分插复用器（ADM）(或SDXC)之间以及再生中继器与再生中继器之间称为再生段。再生段两端的REG、TM及ADM（或SDXC）称为再生段终端（RST）。,复用段终端复用器与分插复用器（或SDXC）之间及分插复用器与分插复用器之间称为复用段。复用段两端的TM及ADM（或SDXC）称为复用段终端（MST）。通道终端复用器之间称为通道。通道两端的TM称通道终端（PT

30、）。,SDH的特点,一、SDH的特点SDH的特点主要体现在如下几个方面。1.有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准 2.同步复用,3.强大的网络管理能力4.有标准的光接口 5.具有兼容性 6.按字复用,上述特点中最核心的有三条：同步复用；标准光接口；强大的网络管理能力。,二、SDH的缺点SDH也有不足之处，主要体现在如下几个方面：(1)频带利用率不如传统的PDH系统（这一点可从第二章介绍的复用结构中看出）；(2)大规模使用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉节点上，这些关键部位出现问题可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪；,(3)采用指针调整技术会产生较大的抖动，造成传输损伤；(

31、4)SDH与PDH互连时（在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经由PDH互连的局面），由于指针调整产生的相位跃变使经过多次SDHPDH变换的信号在低频抖动和漂移上比纯粹的PDH或SDH信号更严重（有关抖动和漂移的概念及指针调整会产生相位抖动的问题请参见第二章）。,2.8.4 SDH的速率与帧结构,一、网络节点接口网络节点接口（NNI）是实现SDH网的关键。从概念上讲，网络节点接口是网络节点之间的接口，从实现上看它是传输设备与其他网络单元之间的接口。NNI在网络中的位置如图1-6所示。,图1-6 NNI在网络中的位置,二、同步数字体系的速率同步数字体系最基本的模块信号（即同步

32、传递模块）是STM-1，其速率为155.520Mbits。更高等级的STM-N信号可以是将基本模块信号STM-1同步复用、字节间插的结果。其中N是正整数。目前SDH只能支持一定的N值，即N为1、4、16、64。,三、SDH帧结构SDH的帧结构必须适应同步数字复用、交叉连接和交换的功能，同时也希望支路信号在一帧中均匀分布、有规律，以便接入和取出。ITU-T最终采纳了一种以字节为单位的矩形块状（或称页状）帧结构，如图1-7所示。,图1-7 SDH帧结构,对于STM-1而言，帧长度为27092430个字节，相当于19440bit，帧周期为125s，由此可算出其比特速率为2709812510-6=15

33、5.520Mbits。,由图1-7可见，整个帧结构可分为三个主要区域。1.段开销区域2.净负荷区域 3.管理单元指针区域,四、段开销字节有两大类开销：段开销（SOH）和通道开销（POH）。SOH中包含定帧信息，用于维护与性能监视的信息以及其他操作功能。SOH可以进一步划分为再生段开销（RSOH，占第1至第3行）和复用段开销（MSOH，占第5至第9行）。,1.STM-1段开销字节的安排和功能（1）STM-1段开销字节的安排各种不同SOH字节在STM-1帧内的安排分别如图1-8所示。,图1-8 STM-1 SOH字节安排,（2）SOH字节的功能 帧定位字节A1和A2SOH中的A1和A2字节可用来识

34、别帧的起始位置。A1为11110110，A2为00101000。,再生段踪迹字节J0该字节被用来重复地发送“段接入点标识符”，以便使段接收机能据此确认其是否与指定的发射机处于持续连接状态。,数据通信通路（DCC）D1D12SOH中的DCC用来构成SDH管理网（SMN）的传送链路。其中D1D3字节称为再生段DCC，用于再生段终端之间交流OAM信息。公务字节E1和E2E1和E2两个字节用来提供公务联络语声通路。,使用者通路F1 比特间插奇偶检验8位码（BIP-8）B1B1字节用作再生段误码监测。比特间插奇偶检验24位码（BIP-N24）字节B2B2B2,自动保护倒换（APS）通路字节K1，K2（b

35、1b5）两个字节用作自动保护倒换(APS)信令。复用段远端失效指示（MS-RDI）字节K2（b6b8）MS-RDI用于向发信端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话故障或正接收复用段告警指示信号（MS-AIS）。,同步状态字节S1（b5b8）S1字节的第58比特用于传送四种同步状态信息，可表示16种不同的同步质量等级。其中一种表示同步的质量是未知的，另一种表示信号在段内不用同步，余下的码留作各独立管理机构定义质量等级用。,11.复用段远端差错指示（MS-REI）M112.与传输媒质有关的字节13.备用字节Z0,需要说明的是：再生器中不使用这些备用字节。为便于从线路码流中提取定时，STM-N信号

36、要经扰码、减少连续同码概率后方可在线路上传送，但是为不破坏A1和A2组成的定帧图案，STM-N信号中RSOH第一行的9N个开销字节不应扰码，因此其中带*号的备用字节之内容应予精心安排，通常可在这些字节上送“0”、“1”交替码。收信机对备用开销字节的内容不予解读。,2.STM-N（N=4，16，64）段开销字节的安排STM-N帧中SOH所占空间与N成正比，N不同，SOH字节在空间中的位置也不同，但SOH字节的种类和功能是相同或相近的。各种不同SOH字节在STM-4、STM-16和STM-64帧内的安排分别如图1-10、图1-11和图1-12所示。,图1-10STM-4 SOH字节安排,图1-11

37、 STM-16 SOH字节安排,图1-12 STM-64 SOH字节安排,将这些图对照比较即可明白字节交错间插的方法。以字节交错间插方式构成高阶STM-N（N1）段开销时，第一个STM-1的段开销被完整保留，其余N-1个STM-1的段开销仅保留定帧字节A1，A2和比特间插奇偶校验24位码字节B2，其他已安排的字节（即B1，E1，E2，F1，K1，K2和D1D12）均应略去。,段开销字节在STM-N帧内的位置可用一个三坐标矢量S（a，b，c）来表示，其中a表示行数，取值为13（对应于RSOH）或59（对应于MSOH）；b表示复列数，取值为19；c表示在复列数内的间插层数，取值为1N。字节的行列坐

38、标行数，列数与三坐标矢量S(a,b,c)的关系是：行数=a列数=N（b-1）c,3.简化的SOH功能接口在某些应用场合（例如局内接口），仅仅A1、A2、B2和K2字节是必不可少的，很多其它开销字节可以选用或不用，从而使接口得以简化，设备成本可以降低。,2.8.5 SDH复用结构第一种情况复用的方法是通过字节间插同步复用方式来完成的，在复用的过程中，保持帧频不变（8000帧/秒）。第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。一是码速调整法，本书前面已经进行了讲解。二是固定位置映射法。,1SDH复用结构SDH具体复用过程是由一些基本复用单元组成若干中间复用步骤进行的。2复用单元从

39、图2-8-7中看出，SDH的基本复用单元包括容器（C）、虚容器（VC）、支路单元（TU）、支路单元组（TUG）、管理单元（AU）和管理单元组（AUG）。,图2-8-7 ITU-T规定的SDH的复用结构,（1）容器（C）容器是一种信息结构，主要完成速率适配功能，让那些最常使用的PDH信号能够装载进有限数目的标准容器。（2）虚容器（VC）虚容器是支持SDH通道层连接的信息结构。,（3）支路单元、支路单元组（TU、TUG）支路单元提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。（4）管理单元、管理单元组（AU、AUG）AU是为高阶通道层和复用段层提供适配功能的信息结构。,简单解释一下映射、定位和复用的

40、概念（详见后述）。映射是将各种速率的G.703支路信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，然后再装进虚容器的过程。即图2-1中将2.048Mbit/s信号装进VC-12、将34.368Mbit/s信号装进VC-3、将139.264Mbit/s信号装进VC-4等的过程（此处只列举了我国常用的情况）。,定位是一种以附加于VC上的支路单元指针指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中位置或管理单元指针指示和确定高阶VC帧的起点在AU净负荷中的位置的过程。即图2-1中以附加于VC-12上的TU-12 PTR指示和确定VC-12的起点在TU-12净负荷中位置的过程、以附加于VC-3上的TU-3 PTR指

41、示和确定VC-3的起点在TU-3净负荷中的位置的过程、以附加于VC-4上的AU-4PTR指示和确定VC-4的起点在AU-4净负荷中的位置的过程等（此处也只列举了我国常用的情况）。,复用是一种把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。即图2-1中将TU-12经TUG-2再经TUG-3装进VC-4的过程、将TU-3经TUG-3装进VC-4的过程及将AU-4装进STM-N帧的过程（此处还只列举了我国常用的情况）。下面具体介绍我国的SDH复用结构。,我国的SDH复用结构如图2-2所示。由图可见：我国的SDH复用映射结构规范可有3个PDH支路信号输入口。一个139.264Mbits可被复用成一

42、个STM-1（155.520Mbits）；63个2.048Mbits可被复用成一个STM-1；3个34.368Mbits也能复用成一个STM-1。,2.8.6 映射和同步复用原理1PCM四次群（139.264 Mbit/s）组成STM-1我们通过PCM四次群组成STM-1说明映射、定位和同步复用的原理。（1）映射映射是在SDH/PDH网络边界，将各种速率的PDH信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加入低阶或高阶通道开销（POH）形成虚容器的过程。,（2）加入VC-4POH从图2-8-9看出，在C-4的九行之前加上VC-4的通道开销VC-4 POH，就构成了VC-4，完成了四次群向VC-

43、4的映射。（3）AU-4与AUGVC-4配上AU-4指针AU-4 PTR就组成了AU-4，AU-4 PTR指明VC-4在STM-1帧内的位置（即定位）。一个AU-4即可构成一个AUG。,图2-8-9 139.264 Mbit/s 支路信号异步映射结构,（4）STM-1一个AUG配上SOH即构成STM-1。（5）AU-4 PTRAU-4 PTR的作用是定位，定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于VC-4上的指针指示VC-4帧的第一个字节在AU-4净负荷中的位置，使接收端能正确地从STM-N中拆分出相应的VC，进而通过拆VC、C的包封分离出PDH低速信号。,（6）在VC-4

44、与AU-4无频差和相差时，也就是货车停站时间和装载VC-4的速度相匹配时，AU-PTR的值是522。（7）新数据标识（NDF）表示净负荷非因正（负）码速调整而发生的VC定位变化（例如从一种VC变成另一种VC），所引起的指针值的任意变化。,22.048 Mbit/s支路信号异步映射进入VC-12（1）复帧设计每个C-12容器含有256bit（32字节）的信息比特。当一次群的速率恰为2.048 Mbit/s，正好可以同步装入C-12。（2）C-12复帧结构及异步装入取4个C-12（称为基帧）构成1个复帧，复帧结构如图2-8-13所示。,图2-8-13 C-12的复帧结构,（3）VC-12POHVC

45、-1/VC-2 POH由V5、J2、N2、K4组成。V5:通道状态和信号标记字节；J2:VC-12通道踪迹字节；N2:网络营运者字节；K4（b1b4）:自动保护倒换（APS）通路，传送通道保护信令；K4（b5b7）:预留比特；K4（b8）:备用比特。,2.8.7 SDH的组网技术1基本拓扑类型利用SDH网络单元可以组成各种实际网络拓扑，其中最基本的拓扑类型有5种，如图2-8-14所示。（1）点对点拓扑这种拓扑结构如图2-8-14（a）所示。它主要完成将信息从一个点传送到另一个点，中间不上下电路，因而只需使用TM和REG,图2-8-14 SDH拓扑结构,（2）线拓扑将点对点拓扑中间的再生中继器（

46、REG）换成分插复用器（ADM）就构成线拓扑，又称总线拓扑，如图2-8-14（b）所示。（3）环型拓扑将一串ADM首尾相接就构成环型拓扑，如图2-8-14（c）所示。由ADM组成的自愈环是SDH的主要拓扑结构，其最大的优点是可靠性高。,（4）枢纽型拓扑枢纽形拓扑如图2-8-14（d）所示。（5）网状网（格型网）拓扑网状网是各通信点之间都有直达电路相连，如图2-8-14（e）所示。,2自愈环这里仅举两个例子说明自愈环的工作原理。（1）二纤单向通道倒换环单向环通常由2根光纤实现。（2）DXC选路自愈网DXC选路自愈网如图2-8-16所示。,图2-8-16 采用SDXC选路的自愈网,Referenc

47、e 同步复用与映射方法,第一节 复用结构第二节 映射第三节 定 位第四节 复 用,第一节 复用结构,一、SDH的一般复用结构SDH的一般复用结构如图2-1所示，它是由一些基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构。各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射(mapping)、定位（a1igning）和复用（mu1tip1exing）三个步骤。,图2-1 G.709建议的SDH复用结构,二、复用单元SDH的基本复用单元包括标准容器(C)、虚容器(VC)、支路单元(TU)、支路单元组(TUG)、管理单元(AU)和管理单元组(AUG)（见图2-1）。,1.标准容器(C)容器是一种用来装载各

48、种速率的业务信号的信息结构，主要完成适配功能（例如速率调整），以便让那些最常使用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器。,2.虚容器（VC）虚容器是用来支持SDH的通道层连接的信息结构（虚容器属于SDH传送网分层模型中通道层的信息结构。其中VC-11、VC-12、VC-2及TU-3中的VC-3是低阶通道层的信息结构；而AU-3中VC-3和VC-4是高阶通道层的信息结构。详见第五章图5-4），它由容器输出的信息净负荷加上通道开销（POH）组成，即,VC-n=C-n+VC-nPOHVC的输出将作为其后接基本单元（TU或AU）的信息净负荷。VC的包封速率是与SDH网络同步的，因此不同VC是互

49、相同步的，而VC内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。,虚容器有5种：VC-11、VC-12、VC-2、VC-3和VC-4。虚容器可分成低阶虚容器和高阶虚容器两类。,3.支路单元和支路单元组（TU和TUG）支路单元（TU）是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构（即负责将低阶虚容器经支路单元组装进高阶虚容器）。有四种支路单元，即TU-n（n11，12,2，3）。TU-n由一个相应的低阶VC-n和一个相应的支路单元指针（TU-nPTR）组成，即,TU-nVC-n+TU-nPTRTU-n PTR指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。在高阶VC净负荷中固定地占有规定位置的一个或多个TU的集

50、合称为支路单元组（TUG）。,4.管理单元和管理单元组（AU和AUG）管理单元（AU）是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构（即负责将高阶虚容器经管理单元组装进STM-N帧，STM-N帧属于SDH传送网分层模型中段层的信息结构。详见第五章图5-4），有AU-3和AU-4两种管理单元。AU-n（n3，4）由一个相应的高阶,VC-n和一个相应的管理单元指针（AU-nPTR）组成，即AU-n=VC-n+AU-nPTR；n=3,4AU-n PTR指示VC-n净负荷起点在AU帧内的位置。,需要强调指出的是：在AU和TU中要进行速率调整，因而低一级数字流在高一级数字流中的起始点是浮动的。为了准确地确