SDH帧结构及映射复用方式解析
SDH基本原理-帧结构和复用步骤
通道开销
分类 低阶通道开销——VC12 高阶通道开销——VC4
区别 宏观和微观 包容和被包容
1
J1 B3 C2 G1 VC4 F2 H4 F3 K3 N1
高阶通道开销
261 1
9
高阶通道开销 J1 通道踪迹字节 B3 通道BIP-8字节 C2 信号标识字节 G1 通道状态字节 F2、F3 通道使用者通路 H4 复帧位置指示器 K3(b1~b4) 自动保护倒换 (APS)通路 N1 网络运营者字节 K3(b5~b8) 备用比特
开销
B2字节工作机理 发端对上一个未扰码帧除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得 值放于本帧的3个B2字节处 收端对所收当前已解扰帧且除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验， 所得值B2’与所收下一帧解扰后的B2字节相异或 异或的值为零则表示传输可能无误码块 异或的值不为零则，1的数目表示出现多少个误码块 若收端检测到B2误码块，在收端MS-BBE性能事件中反映出来
高阶通道开销—J1
通道踪迹字节：J1 VC4的首字节，即AU-PTR所指的字节 发端持续的发此字节——高阶通道接入点标识符，使收端 能具此确认于指定发端处于持续连接状态。 J1字节设置要求：收发相匹配。即设备实际收的=设备应 收的值 华为公司SDH设备J1字节值默认为：HuaWei SBS 收端检测到J1失配，相应通道（VC4）产生HP-TIM告警。
加入段 开销
AU-PTR
MSOH
9
270
净负荷
34M复用步骤
34M
速率适 配/打包
C-3
1
1
加入POH监 控/打包
P O VC-3
H
9
1
84 125us
sdh帧结构和复用步骤
STM-1的帧结构关于字节间插复用方式我们以一个例子来说明有三个信号帧结构各为每帧3个字节若将这三个信号通过字节间插复用方式复用成信号D 那D就应该是这样一种帧结构帧中有9个字节且这9个字节的排放次序如下图STM-N的帧结构此时N的取值为1，4，16，64，等STM-1段开销：STM-4段开销：STM-N信号的帧频•任何等级STM-N是8000帧/秒，也就是帧周期为恒定的125 us(E1信号也是8000帧/秒)•因此， STM-N的时钟就必须是STM-1时钟的N倍。
比如，STM-1的时钟是155.520M，STM-4的时钟就是155.520M * 4 = 622.08M天朝规定的把2M的e1信号装进STM-N的唯一合法流程（从右往左看）e1信号装进STM-N第①步（共9步） e1信号装进C12容器复帧的概念:4个C12基帧（C12容器）组成一个复帧C12的基帧的帧频是8000帧/秒那么C12复帧的帧频就是2000帧/秒为什么要提出复帧的概念当E1 信号的速率不是标准速率2.048Mbit时，装入每个C12的平均比特数就不是整数。
例如，E1速率是2.046Mbit/s时，将此信号装入C12基帧时平均每帧装入的比特数是(2.046Mbit/秒)/(8000帧/秒) = 255.75bit/帧有效信息比特数不是整数因此无法进行装入若此时取4个基帧为一个复帧那么正好一个复帧装入的比特数是(2.046Mbit/秒)/(2000帧/秒) =1023bit/帧可在前三个基帧每帧装入256bit （也就是32字节）有效信息；在第4帧装入255个bit的有效信息，这样就可将此速率的E1信号完整的适配进C12中去复帧就长成这样每格为一个字节，填汉字的地方全是W所以，C12复帧 = 127W + 5Y + 2G + 1M + 1N = 136个字节WYGMN都是啥意思这里的R表示调整比特，就是伪随机数这样一来， C12复帧又可以这样表示：C12复帧 = 127W + 5Y + 2G + 1M + 1N = 136个字节 =1023I + S1 + S2 + 3C1 + 49R + 8O = 1088bit其中负正调整控制比特C1 C2分别控制负正调整位置S1 S2当C1C1C1 = 000时，S1放有效信息比特I而C1C1C1 =111时，S1放插入伪随机数RC2以同样方式控制S2复帧可容纳有效信息的速率范围•当C1C1C1 = 000时，S1放有效信息比特I•而C1C1C1 = 111时，S1放插入伪随机数R•C2以同样方式控制S2（其中1023，1，0，都表示信息比特I的个数）只要E1信号的速率范围在2.046Mbit/s到2.050Mbit/s 的范围内，就可以将其装载进标准的C12容器中在此强调，复帧只是个概念实际操作中，还是以基帧为实际的操作单位。
SDH基本原理-帧结构和复用步骤
加入段 开销
AU-PTR
MSOH
9
270
净负荷
34M复用步骤
34M
速率适 配/打包
C-3
1
1
加入POH监 控/打包
P O VC-3
H
9
1
84 125us
9
1
125us 85
1
86
1
261
1
H1
一级 H2 指针 H3 定位
86 1 H1
1
H2 H3
TU-3
补齐 缺口
R
TUG-3
1
字P
节 间 插
OR
H
C-4-64c
C-4-16c
C-4-4c
C-4 VC-3
C-3
VC-2
C-2
VC-12
C-12
VC-11
C-11
中国的SDH基本复用映射结构
×1
×N
×1
STM-N AUG-N AUG-1
AU-4
指针处理
映射 定位 复用
VC-4
×3
C-4 139264kbit/s
TUG-3
TU-3
×7
×3
TUG-2
补齐 缺口
H2 H3
R
TUG-3
字 节 间 插
P OR R H
99
9
261
VC4
TU3——支路单元3；与VC3相对应的标准信息结构，完成一级指 针定位。
TUG3——支路单元组3；与TU3相对应的标准信息结构。 34M—VC3—TU3—TUG3； 3TUG3—VC4—STM-1； 所 以 STM-1
G.707新的SDH复用路径图
SDH基本原理-帧结构和复用步骤
通道开销
.
分类 低阶通道开销——VC12 高阶通道开销——VC4
区别 宏观和微观 包容和被包容
高阶通道开销
1
J1 B3 C2 G1 VC4 F2 H4 F3 K3 N1
261 1
9
.
高阶通道开销 J1 通道踪迹字节 B3 通道BIP-8字节 C2 信号标识字节 G1 通道状态字节 F2、F3 通道使用者通路 H4 复帧位置指示器 K3(b1~b4) 自动保护倒换 (APS)通路 N1 网络运营者字节 K3(b5~b8) 备用比特
开销
.
B2字节工作机理 发端对上一个未扰码帧除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验，所得 值放于本帧的3个B2字节处 收端对所收当前已解扰帧且除去RSOH外的所有字节进行BIP24偶校验， 所得值B2’与所收下一帧解扰后的B2字节相异或 异或的值为零则表示传输可能无误码块 异或的值不为零则，1的数目表示出现多少个误码块 若收端检测到B2误码块，在收端MS-BBE性能事件中反映出来
例：某信号一 帧有9个字节， 对其进行BIP24 偶校验如图：
BIP24
11001100 11001100 11001100 01011101 01011101 01011101 11110000 11110000 11110000
01100001 01100001 01100001
开销
.
复用段远端误块指示字节——M1 对告信息，由信宿回传到信源 告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数 在发端MS-REI（复用段远端误块指示）告警事件中反映出来
VC4—虚容器4；与C4相对应的标准信息结构，完成对装载的 140M信号进行实时的性能监控。
140M 配 速/率 打适 包
SDH的复用原理和映射方法
SDH的复用原理和映射方法如前所述，SDH技术有一系列标准速率接口，并具有前向和后向兼容性，允许接人各种不同速率的PDH信号、B—ISDN和ATM信号以及其他新业务信号。
因此，各种速率的业务信号复用进STM—N帧都要经历映射(Mapping)、定位(aligning)和复用(multiplexing)3个步骤。
由于各种支路信号间存在一定的差异，为了实现同步复用，在形成STM一1速率信号时，需要进行适配，即映射。
通过指针定位完成从STM—N帧中任意上、下一个支路信号。
复用过程一般可以分为2步走，第一步是将各种不同速率的信号复用到STM一1。
SDH应能传输各种不同速率、不同制式的数据流，包括异步传输模式(ATM)信号，因此第一步的复用过程较为复杂。
第二步是通过字节问插，将STM一1复用成高阶STM一』、『．由于STM一1和STM—N的速率成整数倍关系，是一个同步复用过程，实现很容易。
1．SDH的映射与复用结构图3—6—5是ITU—T G．707建议中给出的STM一Ⅳ的映射与复用结构。
从图中可以看出两种主要的PDH信号需要经过哪些处理过程，才能复用进 STM—N。
SDH的复用原理和映射方法如前所述，SDH技术有一系列标准速率接口，并具有前向和后向兼容性，允许接人各种不同速率的PDH信号、B—ISDN和ATM信号以及其他新业务信号。
因此，各种速率的业务信号复用进STM—N帧都要经历映射(Mapping)、定位(aligning)和复用(multiplexing)3个步骤。
由于各种支路信号间存在一定的差异，为了实现同步复用，在形成STM一1速率信号时，需要进行适配，即映射。
通过指针定位完成从STM—N帧中任意上、下一个支路信号。
复用过程一般可以分为2步走，第一步是将各种不同速率的信号复用到STM一1。
SDH应能传输各种不同速率、不同制式的数据流，包括异步传输模式(ATM)信号，因此第一步的复用过程较为复杂。
02-SDH帧结构和复用过程
×1
TU-2 VC-2
C-2
×3
TU-12 VC-12 C-12
×4
TU-11 VC-11
C-11
容器 虚容器 支路单元 管理单元
支路单元组 管理单元组 同步传送模块
映射 定位校准 复用
SDH G.709复用映射结构
14
SDH复用过程
×N
STM-N AUG AU-4 VC-4 C-4
139264kbit/s
指针定位10125us270加入段开销125us270msohrsohau4au4125us270auptrmsohrsohstmn复用路线140mvc4au4stm1所以stm1仅能复用进一路140m信号字节2034m复用步骤c3容器3与34m相对应的标准信息结构完成速率适配功vc3虚容器3与c3相对应的标准信息结构完成对装载的34m信号进行实时的性能监控速率适配打包c3加入poh监控打包vc384125us125us85转下页34m21tu3支路单元3与vc3相对应的标准信息结构完成一级指针定位tug3支路单元组3与tu3相对应的标准信息结构34mvc3tu3tug33tug3vc4stm1所以stm1可以复用进3路34m信号一级指针定位125us86补齐缺口tu3h1h2h3125us86tu3h1h2h3字节间插vc4接au4222m复用步骤c12容器12与2m相对应的标准信息结构完成2m信号速率适配4个基帧组成一复帧vc12虚容器12与2m相对应的标准信息结构完成对某路2m信号实时监控tu12支路单元12与vc12相对应的标准信息结构完成对vc12的一级定位速率适配c12加poh监控转下页2mvc12poh一级指针定位tu1223tug2支路单元组2
管理单元和管理单元组
管理单元是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。 由一个相应的高阶虚拟容器和一个相应的管理单元指针组成 一个或多个AU的集合称为支路单元组（AUG）
SDH原理全解析
SDH原理全解析SDH（Synchronous Digital Hierarchy）是一种用于传输数字信号的同步时分复用技术，它能够有效地组织和传输多个低速信号，从而提高传输效率和可靠性。
故SDH原理全解析可以从以下几个方面展开：1. 帧结构：SDH使用特定的帧结构，每个帧由多个容器（container）组成。
容器是一个固定长度的结构，包括多个负载单元（payload unit），每个负载单元可以携带部分数据。
在SDH中，帧的速率被划分为多个层次，每个层次的容器数量和帧速率不同，以满足不同速率的数据传输需求。
2. 时钟同步：SDH采用大气面站地球站（MSTP）的原则进行同步，即每个节点都依赖于下一个节点提供的时钟信号。
首先，主时钟源（Primary Reference Clock）提供一个高精度的时钟信号，然后通过网络逐级分配给其他节点。
这样，整个网络各个节点的时钟都同步在一个统一的时间基准上。
3. 传输层次：SDH将传输速率分层处理，以满足不同带宽的需求。
SDH的层次结构包括STM-1、STM-4、STM-16等，每个层次的传输速率是前一层次的整数倍。
例如，STM-1速率为155.52Mbps，STM-4速率为4倍的STM-1，即622.08Mbps。
每个层次都有专门的容器和负载单元格式，以便传输不同速率的数据。
4.管理功能：SDH具有多种管理功能，用于监测和控制网络中的各个节点。
这些功能包括性能监测、告警处理、路径管理、维护和故障定位等。
性能监测通过收集和分析网络中的性能参数，用于评估网络的质量和可靠性。
告警处理用于处理和报告网络中的异常情况，并采取必要的措施进行修复。
5.容错机制：SDH具有多种容错机制，以确保数据能够可靠地传输。
其中最重要的机制是自动保护切换（APS），它能够在发生节点或链路故障时，自动切换到备份路径，从而确保数据的连续传输。
另外，SDH还支持误码监测和纠错，通过检测和修复过程中产生的错误，保证数据的完整性和可用性。
SDH帧结构及映射复用方式分析
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 各独立治理机构定义质量等级用。
20
段开销字节
复用段远端过失指示〔MS-REI〕M1 可用来传送BIP-N×24(B2)所检出的误块数。
SDH帧构造
➢ 段开销〔SOH〕：用于传送各种OAM信息。
➢ 净负荷〔Payload〕：SDH帧内用于承载各种业务信息 的局部。其中包含有少量的POH字节，用于运行、维护 和治理。
➢ 治理单元指针〔AU-PTR〕：是一种指示符，用于指示 Payload中第一个字节在帧内的准确位置，〔相对于指 针的偏移量〕，指针的使用解决了低速信号复接成高 速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置 漂移的问题。
自动疼惜倒换〔APS〕通路字节K1，K2〔b1～b5〕两个字 节用作自动疼惜倒换(APS)信令。
18
段开销字节
复用段远端失效指示〔MS-RDI〕字节K2〔b6～b8〕 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 〕。
19
段开销字节
31
复用单元
32
复用单元
治理单元〔AU〕是供给高阶通道层和复用段层之间适配的信息构 造〔即负责将高阶虚容器经治理单元组装进STM-N帧)
有AU-3和AU-4两种治理单元。AU-n〔n＝3，4〕由一个相应的 高阶VC-n和一个相应的治理单元指针〔AU-nPTR〕组成，即
AU-n=VC-n+AU-nPTR；n=3,4 AU-n PTR指示VC-n净负荷起点在AU帧内的位置。
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26
复用单元
标准容器（C）： 容器是一种用来装载各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。
27
复用单元
28
复用单元
虚容器（VC）: 用来支持SDH的通道层连接的信息结构 VC-n=C-n+VC-nPOH 虚容器可分成低阶虚容器和高阶虚容器两类。
段开销字节
段开销字节
以字节交错间插方式构成高阶STM-N（N＞1）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D1～D12）均应略去。
复用结构
16
段开销字节
BIP-24 工作原理： 对前一个待扰的STM-1帧中，除RSOH部分的全部比特进行 BIP-24计算,结果放于本帧待扰STM-1帧的B2字节位置。 收端对当前解扰后STM-1的除了RSOH的全部比特进行BIP24校验，其结果与下一STM-1帧解扰后的B2比较。
17
段开销字节
自动保护倒换（APS）通路字节K1，K2（b1～b5）两个字节
SDH帧结构
段开销（SOH）：用于传送各种OAM信息。 净负荷（ Payload ）： SDH 帧内用于承载各种业务信息 的部分。其中包含有少量的POH字节，用于运行、维护 和管理。 管理单元指针（ AU-PTR ）：是一种指示符，用于指示 Payload中第一个字节在帧内的准确位置，（相对于指 针的偏移量），指针的使用解决了低速信号复接成高 速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置 漂移的问题。
段开销字节段开销字节 Nhomakorabea
A1和A2字节：用来识别帧的起始位置。A1为11110110，A2为 00101000。
再生段踪迹字节J0：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。
连续信号流 STM-N STM-N STM-N STM-N STM-N STM-N
SDH的缺点
频带利用率低 指针调整机理复杂 软件的大量使用对系统安全性的影响 ......
SDH帧结构
STM-1比特速率：270×9×8／125×10-6=155.520Mbit／s。
SDH网的基本网络单元
基本网络单元在SDH网中的使用
6
同步数字体系的速率
同步数字体系最基本的模块信号（即同步传递模块） 是STM-1，其速率为155.520Mbit／s。 等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 速率（Mb/s） 155.520 622.080 2488.320 9953.280
用作自动保护倒换(APS)信令。
18
段开销字节
复用段远端失效指示（MS-RDI）字节K2（b6～b8）
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 ）。
19
段开销字节
同步状态字节S1（b5～b8） S1字节的第5～8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。
各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射 (mapping)、定位（aligning）和复用（multiplexing）三个 步骤。
SDH 复用结构
25
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)
10
段开销字节
11
段开销字节
数字通信通路(DCC)字节：D1~D12
网元和网管之间、网元和网元之间OAM信息通路。 D1~D3用于再生段(DCCR)，带宽3×64kb/s。 D4~D12用于复用段(DCCM)，带宽9×64kb/s。
GNE
NE
NE
NE
DCC通道
网管
OAM信息：性能监控、 告警查询、操作指令等
SDH帧结构及映射复用方式
SDH基本概念
SDH的基本概念：是一整套可进行同步数字传输、复 用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。
PDH/ATM/IP 信号
打包
信息包
复用
STM-N
SDH网络
STM-N
解复用 信息包 拆包
PDH/ATM/IP 信号
SDH的优点
有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准 同步复用 强大的网络管理能力 有标准的光接口 具有兼容性 按字复用
段开销字节
公务联络字节：E1,E2
光纤连通业务未通或业务已通时各站间的公务联络 分别提供1个64kb/s数字电话通路 E1用于再生段公务联络 E2用于复用段公务联络
TM A
REG B
REG C
TM D
段开销字节
使用者通路F1 保留给使用者（通常指网络提供者）用于特定维护目的的 临时公务联络。
29
复用单元
30
复用单元
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）。 TU-n＝VC-n+TU-nPTR TU-n PTR指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。
20
段开销字节
复用段远端差错指示（MS-REI）M1
可用来传送BIP-N×24(B2)所检出的误块数。
21
段开销字节
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。
22
14
段开销字节
比特间插奇偶检验8位码（BIP-8）B1 B1用于再生段误码监测。 比特间插奇偶检验24位码（BIP-N×24）字节B2B2B2 B2用于复用段误码监测。
15
段开销字节
BIP-8 工作原理： 发送端对前一帧（第N-1帧）扰码后的所有字节进行BIP-8 校验，将结果放入当前待扰码帧（第N帧）中的B1字节； 接收端将前一帧（第N帧）待解扰的所有比特进行BIP-8校 验，所得结果与当前帧（第N+1帧）解扰后的B1字节比较 ，两个值有多少不一致，就说明出现了多少个误码块。