SDH原理及MSTP关键技术
SDHMSTP原理及应用
通过引入自动发现和故障诊断功能，SDH/MSTP技术正朝着更智 能化的方向发展，提高网络管理的效率和可靠性。
灵活封装
SDH/MSTP技术正不断探索更灵活的封装方式，以支持更多种类 的业务协议和数据格式。
面临的挑战
1 2 3
兼容性问题
随着技术的发展，SDH/MSTP设备与其他设备的 兼容性问题逐渐凸显，需要加强标准统一和规范 制定。
网络安全问题
随着网络规模的扩大和复杂度的增加， SDH/MSTP网络安全问题也日益突出，需要加强 安全防护和监测。
运维成本问题
随着设备复杂度的增加，SDH/MSTP的运维成本 也在逐渐提高，需要探索更高效、经济的运维模 式。
未来发展方向
5G承载
SDH/MSTP技术将进一步探索与 5G技术的融合，为5G网络提供高 效、可靠的承载解决方案。
SDHMSTP原理及应 用
目录
• SDH/MSTP原理介绍 • SDH/MSTP设备与组件 • SDH/MSTP网络设计与优化 • SDH/MSTP应用场景与案例分析 • SDH/MSTP发展趋势与挑战
01
SDH/MSTP原理介绍
定义与特点
定义
SDH（Synchronous Digital Hierarchy）和MSTP（Multi-Service Transfer Platform）是两种广泛应用于通信 网络中的技术。SDH是一种同步数字传输体制，而MSTP是一种基于SDH的多业务传输平台。
云计算承载
SDH/MSTP技术将积极探索与云 计算技术的结合，为云计算业务 提供低延迟、高带宽的承载服务。
智能化升级
SDH/MSTP技术将继续加强智能 化升级，提高网络管理和运维的 自动化水平，降低运维成本。
基于SDH的多业务传送平台MSTP介绍
第二代MSTP技术的城域网组 网解决方案
2021/4/9
22
第二代MSTP技术的城域网组 网解决方案
❖ 其优势在于
对外提供的服务是在以太网环上共享 带宽。相对于点到点的方式提供业务， 带宽利用率大大提高。
足对上层业务的透明性，映射封装以选择
在进入VC映射之前是否进行二层交换。不论
是否交换，对于二层交换功能，良好的实现
方式应该支持如STP、VLAN、流控、地址学
习、组播等辅助功能。我国行标中规定可以
选用三种以太网映射方式中的一种：LAPS方
式（ITU-T X.85）、PPP方式（IETF系列
第一代MSTP技术在城域网中的应用
❖ 仍然是多网重叠建网模式，将骨干网上大 规模应用的POS技术应用于接入/汇聚层的 MSTP设备上，表现为EOS，成本昂贵。
❖ 各个以太网透传通道间没有任何复用关系。
某些通道可能在某个时刻数据流量很大，
而环路不能为它实时提供更大的带宽，其
它通道可能此时却处于空闲状态。数据交
务；如果采用生成树保护，则时间长；如果采用 SDH层对以太网虚拟环进行保护则因需提供保护带 宽而造成带宽消耗严重；GFP、虚级联、LCAS等 2技021/术4/9 虽然增强了分组业务到SDH VC映射的灵活性10， 但仍不能有效满足分组业务的突发特性。
MSTP技术的现状和发展
❖ 第二代MSTP中引入以太网二层交换机制，可以实 现带宽的共享，提高数据业务传送效率，但又很难 满足QoS方面的要求。运营商需要一种技术，能够 针对用户不同的业务需求，提供相应的QoS，通过 按质收费增加网络服务的收益，最大限度地发挥网 络的潜能。在MSTP平台中引入RPR机制，有效解 决了传送效率和QoS方面的矛盾。通过RPR的双环 业务传送、统计复用、带宽共享、空间重用等多种 技术手段提高传送效率；将业务流按业务种类进行 分类，针对不同类型业务设置优先级，提供相应的 服务质量保证。如何才能使MSTP解决方案真正满 2足021/多4/9 种业务的传输需求呢？基于RPR技术的下一代11 MSTP技术提供了全面的解决方案。
传送·SDH原理(二)
• SNCP实现的原理就是首端双发，末端选收。
SNCP保护倒换场景
SNCP环
SNCP工作源
SNCP业务对
SNCP保护源
SNC链 P业务宿
SNCP工作源业务中断，倒 换到SNCP的保护源
SNCP保护倒换条件
高阶SNCP的倒换条件
1. SF条件：R_LOS，R_LOF，R_LOC，MS_AIS，B2_OVER，AU_AIS，AU_LOP； 2. SD条件：B3_OVER，B3_SD，HP_TIM，HP_UNEQ；
二纤双向共享复用段保护环 2fbi RMSP
倒换示意图：
A
B
C
F
E
D
正常状态
• 注意：此处的业务为双向业务。
A
B
C
F
E
D
保护状态
四纤双向复用段保护环 4f RMSP
倒换示意图：
区段倒换
正常状态
环倒换
SNCP保护原理
SNC起始端 网元A
工作 子网一 SNC
子网二
保护 SNC
SNC终结端
选择器 网元B
环形复用段保护分类
共享保护: 某一个备用通道可 以被所有网元业务
共享使用
I
I OK
专用保护:
某一个备用通道只 能被某个网元业务
所专用
I
I
I OK
I
• 两纤复用段共享保护环：环上每一区段只需两根光纤。每根光纤上，一半通道定义为工作通道，另一 半定义为保护通道。一根光纤中工作通道承载的正常业务由环上相反方向传送的保护通道进行保护 。
实际组网中两纤双向复用段共享保护环和SNCP使用最多
PDH、SDH、MSTP、ASON、PTN、OTN技术介绍
PDH 、SDH 、MSTP 、ASON/PTN 、OTN技术介绍第一部分：PDH 准同步数字系列（1） PCM30/32路 即E1 欧洲和我国采用此标准 （2） PCM24/路 即T1 北美采用此标准 一、 E1和T1PCM 脉冲调制，对模拟信号采样，8000个样值每S ，每个样值8bit ，所以一个话路的速率为64kbps 。
E1有32个时隙，TS0用来同步，TS16用来传送信令，其中30路用来传话音信号的，32个话路的速率为2.048Mbps ，即PCM 基群，也叫一次群。
…，他们的速率是四倍关系。
T1的采样与E1相同，只是有24个话路，其速率为64kbps*24 = 1.544Mbps 四个一次群复用为一个二次群，当然一个二次群的速率比四个一次群的速率总和还要多一些，用于同步的码元。
四个二次群复用为一个三次群，依次类推。
E1=2.048、E2=8.448、E3=34.368Mbps ……二、 在传送网上传送时，现在的PDH 体制中，只有1.5Mbit/s 和2Mbit/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。
由于PDH 采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性。
也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。
所以在传送过程中，难于从高次群信号中直接分出低次群甚至基群的信号，也就是说四次群必须先分接为三次群，而不能直接分接为一次群，这就使得在对中继站上、下话路时，需要进行多级的复用分接，使得上下话路不方便，而且较多的接口对于信号的损伤非常大。
使得提取的时钟出现不一致。
也增加了设备的复杂性，降低了效率和可靠性。
又存在多个制式，接口不统一，这就促成了PDH 发展为SDH——数字同步系列。
此部分介绍了PDH中的E1，和PDH组网的缺陷。
SDH原理及MSTP关键技术
UT斯达康大学客户技术培训中心
UT斯达康内部资料
课程介绍
➢ 光传输简介 ❖ SDH原理及技术 ❖ MSTP原理及关键技术
UT斯达康内部资料
传输发展历程
PDH
SDH
MSTP
OTN
UT斯达康内部资料
PDH的局限性（一）
准同步数字体系(PDH：Plesiochronous Digital Hierarchy)
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：
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SDH的优点
复用方式：同步复用和灵活的映射结构
PDH→SDH——通过指针定位预见低速信号在帧 中位置，使收端可直接下低速信号。
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SDH的优点
指针调整机理复杂，易受误操作等外界因素的干扰。
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课程介绍
❖ 光传输简介 ➢ SDH原理 ❖ MSTP原理及关键技术
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SDH信号的帧结构
1 3 RSOH 4 AUPTR
5
MSOH
9
9× N
9× 270× N字节
STM-N净负荷 (含POH)
261× N
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例：某信号一帧有 4个字节，对其进 行BIP8偶校验如图：
BIP-8
A1 00110011 A2 11001100 A3 10101010 A4 00001111
B 01011010
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虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构。它是SDH通道的信息终端， 由容器(C)和通道开销（POH）组成:
联通SDH技术方案MSTP方式
1.1 MSTP 组网处理方案提议1.1.1MSTP技术简朴简介MSTP是Multi-ServiceTransportPlatform旳缩写，它可以将老式旳SDH、以太网、ATM、POS、RPR等多种技术有机融合，通过将多业务汇聚、并高效适配旳方式实现多种业务旳综合传送。
城域网具有覆盖范围广、投资大、业务种类多、竞争剧烈且顾客旳发展难以预测旳特性，基于SDH技术旳MSTP所具有旳多业务综合接入和传送旳特点使其可以在城域网灵活、廉价地提供多种业务。
MSTP技术源于SDH，通过近几年旳不停发展，已经囊括PDH、SDH、POS、以太网、ATM、RPR、SHDSL、DDN等技术于一体，它既可通过多业务汇聚方式实现城域网业务旳综合传送，又可通过自身对多类型业务旳适配性实现业务旳接入和处理，非常适应城域网多种技术相融合旳发展趋势，成为一套相对完善旳城域网技术体系。
从城域数据业务网规定为客户提供全方位SLA服务旳角度来看，MSTP具有受理各类高等级专线业务旳能力，并在实际旳网络应用中发挥作用。
根据租用业务旳SLA服务原则，运行商网络应当可以提供从最高等级到最低等级旳业务，以满足不一样类型客户对专线旳需求。
假如部分最终顾客对运行网络旳理解还不够透彻，以不信任机制来看待租用电路旳话，那么MSTP技术在处理大客户专线需求方面还具有数据网所不具有旳某些特性，如安全性、透明性和可管理性等。
对于真正基于SLA旳银行客户专线服务，MSTP除了提供数据网已经处理旳数据业务之外，还具有信息透明、带宽透明、高安全性和可管理旳高等级业务，更可以恰当地满足客户需求，从而提高网络旳综合竞争力，防止IP网络同质化所导致旳价格战。
因此，从IP数据网旳现实状况和最终顾客对IP数据网旳认知来看，有机地将MSTP技术与IP数据网结合起来，将成为近几年内实现银行客户专线业务旳理想处理方案。
MSTP技术是基于SDH技术发展演变而来旳，因而它天生具有了SDH技术旳众多长处，如组网，业务保护等方面；另首先，MSTP又是对老式SDH技术旳革新，由于大量采用了GFP（通用帧映射规程）、虚级联和LCAS（动态链路调整）等新技术，又容纳了IP/以太网和ATM技术。
SDH技术
MSTP关键技术：PoS (1)
POS（Packet over SDH/SONET)
POS技术实际上就是通过把数据包经过PPP包封、GFP、LAPS 或HDLC包封，然后映射到SDH的VC虚容器中进行传输的过程 POS技术目前已经广泛应用于IP over SDH、Ethernet over SDH等项目上 POS技术主要的难点
SDH技术
清华大学微波与数字通信国家重点实验室
内容
SDH概念及关键技术 MSTP概念及关键技术 MAN概念及关键技术
数字传输系统
时钟 定时 同 步 调 支 路 整 复 接 合路 去 调 整 分 接 支 路 定时
数字传输系统简图
PDH技术
地区性的标准 北美：1.544M, 6.312M, 44.736M, Nx44.736M 欧洲：2.048M， 8.448M， 34.368M， 139.264M 日本：1.544M, 6.312M, 32M, 100M, 400M 没有世界性的标准光接口 异步复用方式：码速调整 OAM通道缺乏 基于点对点传输 没有业务的兼容性
1 3 4 5 9
RSOH
1 2 STM-N Payload
270 1
PTR
MSOH
3 传输 N 顺序
单位:字节
9 10 1 字节间插、列间插
SDH同步复用与映射方法
SDH复用方法(1)
字节间插
AUG --> STM-N TUG3 --> VC-4 TU3 --> TUG-3 TUG2 --> TUG-3 TU2 --> TUG-2 TU12 --> TUG-2
线路抖动：随机噪声，滤波器失谐，码间干扰等 复用器抖动：主要由指针调整引起 SDH/非SDH边界抖动：映射抖动，指针调整抖动
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。
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1 1
速率适
84
85
P
34M 配/打包
C3
9
加入POH监 控/打包 9
O H
VC3
转下页
125µs
125µs
C3—容器3：与34M相对应的标准信息结构，完成速率适配功能。
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。
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34M 复用步骤
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课程介绍
光传输简介 SDH原理及技术 MSTP原理及关键技术
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传输发展历程
OTN
MSTP
SDH
PDH
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PDH的局限性（一）
准同步数字体系(PDH：Plesiochronous Digital Hierarchy)
×4
STM-4
×1 AUG-4 ×1 AU-4-4c VC-4-4c C-4-4c
×4
STM-1 ×1 AUG-1 ×1 AU-4 VC-4 ×3 指针处理 映射 对齐 复用
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C-4
TUG-3 ×7
×1
TU-3
VC-3
C-3
×3 TUG-2
TU-12
VC-12
C-12
SDH基本复用映射结构（China)
ECC
ECC
ECC
告警性能事件，配置数据，操作指令
NetRing: 外网IP,内网IP
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段开销
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 再生段误码监测B1字节 对再生段信号流进行监控 方式为BIP8偶校验 BIP8偶校验工作机理： 以8bit为单位 校验相应bit列（bit块） 使相应列1的个数为偶
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段开个已扰码帧 (1#STM-N)进行 BIP8偶校验，所得值 放于本帧(2#STM-N)的B1字节处 收端对所收当前未解扰帧 (1#STM-N)进行 BIP8偶校验，所得值 B1’与所收下一帧解扰后(2#STM-N)的B1字节相异或 异或的值为零则表示传输无误码块，有多少个1则表示出现多少 个误码块 若收端检测到B1误码块，在收端RS-BBE性能事件中反映出来
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2M复用步骤
1 ×3
字节 间插
12 1 ×7 ×7
1
86
TUG2
字节 间插
RR
9
TUG3
可进一步 复用（重 复上述过 程）
TUG2—支路单元组2；TUG3—支路单元组3。 2M → C-12 → VC12；3TU12 → TUG2；7TUG2 → TUG3； 3TUG3 → VC4 → STM-1。 STM-1可装入3×7×3=63个2M信号，2M复用结构是3-73结构。
VC-n=C-n+VC-n POH
1
速率
1
P
140M
适配/ 打包
C4
1
加入POH 监控/打包
O H
VC4
125µ s 26
转下页
125µ s
9 260
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9
1
140M复用步骤
10 9 1 指针 AU-PTR 定位 9 270 1 1 1
RSOH
270
AU-4
加入段 开销
9
AU-PTR MSOH
电接口方面
标准化的信息结构等级，称为同步传送模块（STM）。基本的信号传输结构 等级是同步传输模块——STM-1，相应的速率是155.520Mbit/s。 STM-N是SDH的第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍，N是4 的倍数 光接口方面 线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅 对信号进行扰码 ，加扰的NRZ码，不会增加线路负荷，只是改变线路的编码 方式
接口方面：与设备互联有关 电接口——只有地区性规范，没有世界标准。 光接口——各厂家各自为政，采用自行开发的线路码型
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PDH的局限性（二）
复用方式
PDH 采用异步（准同步）复用方式，所谓异步是指各级比特率相
对其标称值有一个规定容限的偏差，通过码速调整来匹配和容纳
信号时钟的偏差 低速信号在高速信号中的位置无规律性
1
一级 指针 定位
H1 H2 H3
86
1 1 H1
86
×3
11
261
H2 H3
TU-3
补齐 缺口
9 9
TUG-3
R
字 节 间 插
9
P O R R H
VC4
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。
TU-n =VC-n+TU-n PTR
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 → TUG-3；3TUG-3 → VC4 → STM-1；所以STM-1 可以复用进3路34M。
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 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网络是由一些SDH网元（NE）组成，在光网络上进行信息 的传输。
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SDH的优点
接口方面：接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。
SDH有很强的兼容性，可以用SDH网传送PDH业务、ATM、FDDI信号 统一的网管接口，能实现统一的TMN
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SDH的缺点
SDH的缺点
频带利用率低 STM-1可以上下63*2M，想想PDH 140M可以上下多少个2M？ STM-1可以上下3*34M，想想PDH 140M可以上下多少个34M？ STM-1可以上下1*140M 指针调整机理复杂，易受误操作等外界因素的干扰。
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段开销
A1, A2定帧字节 A1=f6H A2=28H
连续信号流
STM-N
STM-N
STM-N
STM-N
STM-N
STM-N
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开销
数字通信通路(DCC)字节：D1—D12
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
净负荷
1
1
270×N
9
N 9
STM-N
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。
AU-n =VC-n+AU-n PTR AU-4—管理单元4，与VC4相对应的信息结构.
•
复用路线140M → VC4 → STM-1，所以STM-1仅能复用进一路140M信号。
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34M 复用步骤
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2M复用进STM-N
1# 2#
复帧的概念
STM-1 STM-1 STM-1 STM-1
4个C12基帧组成一个复帧。 基帧、复帧装入的是同一路 2M信号。
3# 4#
基帧装入 2M 信号的 125us 时
间段的信息；复帧装入 2M 信 号500us时间段的信息。
共63路2M C12 C12 C12 C12
欧洲系列 565Mb/s ×4 139Mb/s ×4 34Mb/s ×4 8Mb/s ×4 2Mb/s 日本系列 1.6Gb/s ×4 400Mb/s ×4 100Mb/s ×3 32Mb/s 45Mb/s ×6 274Mb/s 北美系列
×5
6.3Mb/s ×4 1.5Mb/s
×7
6.3Mb/s ×4
容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构。 C4—容器4：对应140M的标准信息结构，完成速率适配功能。 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。 虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构。它是SDH通道的信息终端， 由容器(C)和通道开销（POH）组成:
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SDH复用器
1# 2# 3# 4#
开销
开销分类
再生段开销
段开销
复用段开销 开销 通道开销
高阶段通 道开销
低阶段通 道开销
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开销
* * RSOH
A1 B1 D1
A1
A1
A2 E1 D2
A2
A2
J0 F1 D3
AU PTR 9行 B2 D4 D7 D10 S1 国内使用字节 * 不扰码，因此应注意其内容 传输媒质指示字节 B2 B2 K1 D5 D8 D11 M1 K2 D6 D9 D12 E2 MSOH
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SDH基本复用映射结构（G.707)
STM-256 ×1
AUG-256
×1
AU-4-256c
VC-4-256c
C-4-256
×4
STM-64
×1
AUG-64
×1
AU-4-64c
VC-4-64c
C-4-64
×4
STM-16 ×1 AUG-16 ×1 AU-4-16c VC-4-16c C-4-16c
×1
STM-N
×N
AUG-N
AUG-1