第6章 数字复接技术与数字同步序列SDH
第6章(176)
第6章 同步数字体系
2) (1) 浮动VC模式。 浮动VC模式是指VC净负荷在TU或AU内的位置不固定， 并由TU-PTR或AU-PTR指示其起点位置的一种工作模式。 (2) 锁定TU模式。 锁定TU模式是一种信息净负荷与网同步并处于TU或AU 帧内固定位置，因而无需TU-PTR或AU-PTR
第6章 同步数字体系
(2) VC4与AU4的净负荷容量一样，但速率可能不一致， 需要进行调整。AU-PTR的作用就是指明VC4相对AU4的相 位，它占有9个字节，相当于容量为576 kb/s。于是经过AUPTR指针处理后的AU4的速率为150.912 Mb/s，这个过程称之
第6章 同步数字体系
2) 虚容器VC 虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，它由容 器输出的信息净负荷和通道开销(POH)
VCn=Cn+VCnPOH VC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 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：VC11、VC12、VC2、VC3和VC4。虚容器可 分成低阶虚容器和高阶虚容器两类。
第6章 同步数字体系
6.1 同步数字体系概述 6.2 SDH的速率和帧结构 6.3 同步复用与映射 6.4 SDH传送网结构 6.5 SDH在微波与卫星通信中的应用
第6章 同步数字体系
6.1 同步数字体系概述
6.1.1
同步数字体系(Ｓynchronous Digital Hierarchy, SDH)是 一种全新的技术体制。这一概念最初是由美国贝尔通信研究 所提出来的，并称之为同步光网络(SONET)，国际电信联盟 标准部(ITU-T)的前身国际电报电话咨询委员会(CCITT)于 1988年接受了同步光网络的概念，并重新命名为同步数字体 系，使之成为不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的
第六章 多路复用技术
据传输时，别的用户不能使用，此通路保持空闲状态。
FDM主要适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话、 电报和电缆电视（CATV）。在数据通信中，需和调制解调技术结 合使用。 优点：多个用户共享一条传输线路资源。
2015年1月
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6.3 统计时分多路复用（STDM—static ）
据用户实际需要动态地分配线路资源，因此也叫动态时分
多路复用或异步时分多路复用。也就是当某一路用户有数据
要传输时才给它分配资源，提高线路利用率。
优点：线路传输的利用率高 适于计算机通信中突发性或断续性的数据传输
缺点：每个时隙都要添加地址段
低通滤波器 n －1
mn-1 ′ (t)
发送端 接收端
低通滤波器 n
mn ′ (t)
时分复用系统示意图
2015年1月
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6.2 时分多路复用（TDM）
字符交错法
帧结构： SF 帧同步头 , 控制信号序列 CSS ， Mi 代表第 M 路信号 中的第i个符号
SF CSS Ai … Mi
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6.3 统计时分多路复用（STDM）
TDM与STDM复用原理的基本差别示意图
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6.3 统计时分多路复用（STDM）
衡量STDM复用器性能的参数 N：输入数据源的数目 R：每个源的数据率（bps） M：复用链路的有效容量（bps） α：每个源传输数据所占的时间与通信总时间的比值， 一般有0< α <1 K=M/NR:复用链路容量对最大输入总量之比。 α<=K<=1
SDH技术介绍
SDH技术介绍一、SDH的概念SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。
国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。
它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。
本文对SDH的产生背景，技术特点，基本原理，网络生存性及应用作了介绍，并展望了SDH将来的发展趋势。
二、SDH技术发展背景介绍当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化智能化和个人化方向发展。
目前传统的由PDH传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，由此看出在通信网向大容量标准化发展的今天，PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。
传统的PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：1. 接口方面（1）只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。
（2）没有世界性标准的光接口规范。
2. 复用方式现在的PDH体制中只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号，（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信号）是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。
这就会引起两个问题：（1）从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。
同步数字体系SDH
同步数字体系SDH内容•（一）了解SDH的相关知识；•（二）学习安装SDH网管；•（三）熟悉SDH网管的基本操作；•（四）学习SDH基本配置方法。
SDH简介在数字传输系统中，有两种数字传输系列：•一种叫“准同步数字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），简称PDH。
•另一种叫“同步数字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。
PDH•在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。
这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。
采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。
尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。
为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。
因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。
•在以往的电信网中，多使用PDH设备。
这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。
而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。
SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。
•最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络（SONET）。
它是高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、又便于管理控制的智能网技术的有机结合。
最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。
ITU-T建议的数字比特速率系列与数字复接等级PDH复接帧结构PDH复接帧结构•三次群复接帧结构•四次群复接帧结构•五次群复接帧结构PDH数字传输系统的局限性•复接方式异步复接体制，在码速调整后，逐比特同步交错复接•群路上/下方式现行异步复接光纤通信系统中，没有专用的上/下话路设备，如果在中继站实现上/下话路，必须采用两套低次群到高次群复接设备•极少的信号传输辅助比特SDH定义•SDH全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）•SDH规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。
SDH数字微波信号的帧结构与复用共6页word资料
SDH数字微波信号的帧结构与复用1.SDH技术及优势目前传统的PDH传输体制的传输网，其复用的方式并不能满足信号大容量传输的要求。
同步数字系列(SDH)传输体制是由PDH传输体制进化而来的，因此SDH具有PDH传输体制所无可比拟的优点。
SDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。
在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，从而提高网络资源利用率。
SDH体制对网络节点接口(NNI)作了统一的规范。
规范的内容有数字信号速率等级、帧络构、复接方法、线路接口、监控管理等，因此可以实现设备多厂家的横向兼容，并且由于维护功能的加强，可大大降低设备的运行维护费用。
SDH体制的基本信号传输结构等级是同步传输模块―STM―1，相应的速率是155Mbit／s。
高等级的数字信号，是将低速等级的信息模块，通过字节间的插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，即STM―4=4*(STM―1)，STM―16=4*(STM―4)。
SDH信号的线路编码是仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。
扰码的标准是世界统一的，不同厂家SDH设备，通过标准的解码器就可进行光口互连。
SDH低速信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中，在高速信号的帧中的位置是固定的、有规律的。
可以从高速SDH信号中直接分／播出低速SDH信号，以简化信号的复接和分接，降低设备的体积、成本、功耗、复杂性，提高设备的可靠性。
因此SDH体制特别适合于高速大容量的通信系统。
由于采用了灵活的映射结构和同步复用方式，还可将PDH低速支路信号，复用进SDH信号的帧中去，在STM―N帧中的位置也是固定的、有规律的，可以从sTM―N信号中直接分／插出低速支路信号。
使数字交叉连接功能更易于实现，便于用户按需动态组网和业务调配。
SDH信号的帧结构中丰富的开销字节占用整个帧所有比特的1／20，用于运行维护(OAM)功能，使网络的监控功能和自动化程度大大加强，系统的维护费用大大降低。
数字电子电路第六章
SDH的优点（三）
多厂家产品环境 易于国际互连
.统一的接口.
上述特点中最核心的有三条，即同步复用、标准光接口 和强大的网络管理能力。
当然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（这一点可从本 章第六节介绍的复用结构中看出) • （2） 采用指针调整技术会使时钟产生较大的抖动， 造成传输损伤； • （3） 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
» (2) 没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自行开 发的专用光接口大量出现。
» (3) 准同步系统的复用结构，除了几个低等级信号（如 2048kbit／s，1544kbit／s）采用同步复用外，其它多数 等级信号采用异步复用，即靠塞入一些额外的比特使各 支路信号与复用设备同步并复用成高速信号。
图5.26 NNI在网络中的位置
SDH速率
• SDH按一定规律组成块状帧结构，称为同步传递模块STM。
• SDH体系中最基本最重要的模块信号是STM-1，其速率是 155.520Mbit/s
• 更高等级的模块STM-N是N个基本模块按同步复用经字节间插 后形成的，其速率是STM-1的N倍。
SDH G.707
…...
…...
...
线路码流
(1)
(2)
270 bytes
9 3 RSOH
1 AU PTR
P
(9) 行、列块状帧结构
261 261
TU Pointer
POH POH
125us POH
9O
5 MSOH
H 净负荷
（Payload )
STM-1的帧结构
第6章数字复接技术-SDH部分1
2．SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。
其光接口为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互连， 不同厂家的产品可以互通，这有利于建立世界统一的通信网络。 另一方面，标准的光接口综合进各种不同的网络单元，简化了 硬件，降低了网络成本。
SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插 入。对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备 进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连‘0’ 和长连 ‘1’， 便于从线路信号中提取时钟信号。
1．接入网的应用方案是以SDH环形成接入网的主干层，也可通过 SDH环或点到点等方式直接接到大集团用户；其次是以STM-0 速率连接到带宽要求不太高的用户。
2．城域网是介于广域网和局域网之间的，在城市及市郊范围内实 现信息传输与交换的一种网络。城域网已成为当前网络建设的 热点。
此外，MSTP是以SDH为基础的多业务传送平台，是将传送节点 与各种业务节点融合在一起，构成具有更大融合程度、业务层 和传送层一体化的下一代网络节点，可提供诸如虚拟专用网或 视频广播等新的增值业务。适合于缺乏网络基础设施的新运营 者。
4、网络管理能力不强。
PDH的复用信号帧结构中用于网络运行、管理和维护（OAM） 的开销比特很少，主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测 试。这成了进一步改进网络OAM能力的重要障碍，妨碍了网络 的智能化。其管理系统由各个厂家自行开发没有规范的接口， 不利于形成一个统一的电信管理网。
5、数字通道设备利用率低。
§6 数字复接技术
李保罡 电子与通信工程系
本章主要内容
§6 .1 数字信号的复接基本概念 §6.2 PCM30/32路典型终端设备 §6.3 同步数字系列
数字通信试题
《数字通信》第1章数字通信概论一、填空1、通信的目的是_______ 或________ 信息。
2、消息出现的概率越小，它所含的信息量越_______；不可能事件所含的信息量为_____________。
3、消息A和B出现的概率分别为0.741和0.642，其中消息_______携带的信息量较大。
4、某通信系统采用四进制数字序列传输方式，每传输一个码元需时间T=250×10-6s，其传信率为，码元速率为，若传输了5s，检测到50个码元误码，其误码率为。
5、在t秒内传输N个n进制的码元，其信息传输速率为 ,码元传输速率为。
6、数字通信与模拟通信相比有以下几个特点： ____ _____ 、 _____ 、 ______ 和便于与现代技术相结合。
7、衡量通信系统质量的指标主要有 _____ 和 __ __ ，具体对数字通信系统而言，前者常用 _____ 和__________来衡量，后者常用 ________ 和___________来衡量。
8、对于点对点通信，按消息传送的方向与时间关系，通信方式可分为________________、________________和________________。
二、选择1、信源由4个符号组成，当各符号出现的概率为（）分布时，信源熵最大。
A.高斯B.瑞立C.等概 D、正态2、如图所示的通信方式是（）A．单工通信方式 B．半双工通信方式C．全双工通信方式 D.不确定3、以二进制数字通信系统为例，码元的状态只有“0”和“1”两种，例如每秒传输9600个码元，则该系统传信率R b为（）A．2400比特／秒 B．4800比特／秒 C．6000比特／秒D．9600比特／秒4、若采用8电平传输，则数据传信速率是调制速率（即码元速率）的（）倍。
A、2B、3C、4D、85、信息传输速率是（）A．每秒传输的分组数 B．每秒传输的二进制码元数C．每秒传输的码元数 D．每秒传输的字节数6、码元速率的单位是（）A、波特/秒B、比特C、波特D、比特/秒7、（）是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例。
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
ΔF1
ΔF2
ΔF’ ΔF’ ΔF ΔF
ΔFn
ΔF
ΔFΣ
16
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 这里 ΔF’ 取值决定于： • 1、话路间所允许的相互干扰的电平； • 2、频率复用时设备中滤波器的选择性。
ΔF’ 以上原理适用于由单个话路构成基群信号，也适用 于由小群信号构成大的群路信号。
GM3
F03 516KHz
BF3
456~~504KHz
312~~552KHz 60路超群
GM4
F04 564KHz
BF4
504~~552KHz
GM5
F05 612KHz
BF5
标准60路超群的简化方框图（合成部分）
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 在多路通信系统中，除了基群（12路）和超群 （60），还有一级主群，规定主群由5个超群组 成，可通300个话路。 • 模拟多路通信系统，不论其容量（话路数） 多大，都必须由基群，超群和主群构成。通常构 成情况如下： 12路 1基群 12~~60 or 60~~108KHz 24路 2基群 12~~108 KHz 60路 1超群 12~252 or 60~~300 KHz
13
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
•
频分复用制单边带话路信号的频谱 从以上介绍可知，多路信号的带宽是各 路单边带信号带宽的总和。多路电话信号 的频谱表示式为： GΣ(F) =ΣGK(F) 式中: n 为总的路数 GK(F)为第路信号的频谱 GΣ(F)为多路信号的频谱
14
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
28
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
外时钟
定时
同 步
定时 支路
支路 调 整 复 接 信道 分 接 恢 复
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• •
• • • •
复接器包括发定时、码速调整和复接等三部分。 定时单元给复接器提供一个统一的基准时钟 码速调整单元把速率不同的各支路信号进行调整，使各支 路信号的速率完全一致 复接单元则完成将速率一致的各支路数字信号按规定顺序 复接为高次群的任务。 分接器由同步、定时、分接和恢复四部分组成。 定时单元由接收信号序列中提取的时钟来推动 同步单元控制分接器的基准时钟与复接器的基准时钟保持 正确的相位关系，使收、发保持同步 分接单元将合路信号实施时间分离，形成同步支路数字信 号，然后由恢复单元把它们恢复成原来的支路数字信号。
信 道 话n
LP
码 型 反 变
D/A Kn
Kn
LP
话n
时分多路复用基本原理
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 上图抽样开关与分路开关，每125μs（对话 音信号）轮流接通一次。从图可知，为了 保证通信的准确性，分路开关与抽样开关 必须严格同步。否则将无法实现正确通信。 此原理为TDM的基本原理，只要是多 路数字信号传输，此原理均适用，不管是 微波，卫星，光纤，交换系统的多路数字 传输，都是按此原理进行的。
• 通常各路信号的频谱宽度ΔFK是相等的,即: ΔF =ΔF1 = ΔF2 = ΔF3 = …… = ΔFn 若各路边带信号的间隔也相等,为ΔF’ ΔFΣ= n• ΔF +(n-1) ΔF’ 因此 n = (ΔFΣ + ΔF’ )/(ΔF + ΔF’ ) 式中是相邻两路副载频的间隔。正如前 述话音信号间隔取4KHz，可以允许传送 300Hz 至3400Hz的话音频带。
7
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
12
60 64
11
68
10 9
72 76
8
80
7
84
6
88
5
4
92 96
3
2
1 话路号 f(khz)
100 104 108
12 路基群的频谱组成
•
12 路基群是模拟多路通信使用的基 本单位，不论通信系统的容量多大，都 是由若干个12路基群构成的。
8
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
第六章
数字复接技术及数字同步序列(SDH)
1
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 6.1 PCM复用与数字复接 • 6.2 数字复接技术及其基本原理 • 6.3 数字同步序列
2
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 6.1 PCM复用与数字复接 • 6.1.1 多路复用技术 • 为了提高信道的利用率，使多个信号共 同一条信道传输而互相不干扰，称为多路 复用。 • 常用的多路复用技术有两种，一种是频 分复用技术（FDM），另一种是时分复用 技术（TDM）。
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 6.1.2 时分复用的帧结构 象频分复用有基群、超群、主群一样， 数字时分复用也有其传输系列，分别称为 一次群（也叫基群）、二次群、三次群、 四次群。设置数字群也是为了使通信系统 使用维护方便，相互连接方便。数字信号 的一次群(PCM基群)构成及传输系列如下。
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
这样TS1~TS15，TS17~TS31共30个 时隙，传话音信息，称为信道。这种系统 称30/32路PCM系统，30路称基群，也称一 次群。 一次群有32个时隙，每时隙8位二进制 码，帧周期为125μs，即8000帧每秒，这 样30/32路系统的传输速率是： fT = 8000 • 32 • 8 = 2.048 Mbit/s
话路时隙 ch17~ch30
信令时隙 0 0 0 0 1 A2 1 1 F0 复帧同步 复帧对告 话路时隙 31 0.48 μs
话路时隙 ch1~ch15
同步时隙
x 00 1 1 0 11 帧同步码 偶帧TS0
x 1 A1 1 1 1 1 1 奇帧TS0
a bc d a b c d 第1路 第16路 a bc d a b c d
x6 274Mbit/s x3 98Mbit/s
美国 日本
x4 397Mbit/s
欧洲、中国
x4 2Mbit/s 8Mbit/s
x4 34Mbit/s
x4 140Mbit/s
x4 565Mbit/s
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
• 6.2 数字复接技术及其原理 • 6.2.1 复接原理 • 数字复接包括发送数字复接器和接收数字 分接器两大部分。 • 复接器在发送端把两个以上的支路信号按 时分复用方式合并为单一的合路数字信号 • 分接器则在接收端把一个合路信号分解为 原来各支路数字信号。
F02- Δf
300~3400Hz 话路 n
Δf Mn BFn F0n F0n-Δf BFn F0n- Δf Dn On LF 话路n
On
F0n
多路电话信号的合成与分离
5
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
F01
F02
F03
F0n
多路信号合成后的频谱示意图 以上说明了多路信号复用的原理及其复用后 的频谱结构。所有的多路模拟通信都是根据这个 原理实现的，所以了解并掌握原理性的东西是非 常非常重要的。
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第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
•
两类数字速率系列和数字复接等级：一 是以北美和日本采用的1.544Mbit/s作基群 的数字速率系列；二是以欧洲和我国采用的 2.048Mbit/s作基群的数字速率系列。如下 图所示。
26
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
x7 x4 1.5Mbit/s x4 6.3Mbit/s 6.3Mbit/s x5 32Mbit/s 45Mbit/s
•
60路超群是由60个每路间隔4KHz的话 路经过变频配置组成，如下图。所占频带 宽度为 240KHz，一个超群规定由5个基群 组成。
1 2 3 4 5 基群号 f(khz)
1 2 ………12 1 2 ………12 1 2 ………12 1 2 ………12 1 2 ………12
312
360
408
456
504
18
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
话路1
话路2
t Ts Ts =125μs
时分多路复用示图
19
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
TS0 TS1 TS30 TS31
125μs
抽样开关 话1 码 型 变 换 分路开关 K1 话1
LP
话2
LP LP
K1
A/D
LP
信 道
K2
话2
K2
22
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
复帧 结构
1复帧=16帧=2ms
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
帧 结构
0
1
2
…..
1帧 = 32路时隙 = 256 bit =125μs 14 15 16 17 18 …….. 28 29 30 31
552
60路超群的频谱组成
9
第六章 数字复接技术及数字同步序列(SDH)
•
标准60路超群由5个12路基群构成， 构成原理同多路复用一样。5个12路基群的 频带分别在供有420，468，516，564和 612KHz的副载频的群调幅器GM1，GM2， GM3，GM4，GM5中变频。变频后的频带 分别为312~360，360~408，408~456， 456~504，504~552 KHz。60路频带为 312~552KHz。构成标准60路超群的简化 方框图如下图示。