光网络SDH第四章.docx

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光网络SDH第四章

第4章SDH设备的逻辑组成

第4章SDH设备的逻辑组成1

4.1SDH网络的常见网元1

4.2SDH设备的逻辑功能块4

小结20

习题20

P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。

4.1SDH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。

图4-1TM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STM-16信号中的任意位置上，也就是指复用在1~16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。

图4-2ADM模型

ADM有两个线路端口和一个支路端口。

两个线路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：

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RSOH，且不需要交叉连接功能（w—e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。

图4-4DXC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m≥n），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4-1m、n数值与速率对应表

m或n

0

1

2

3

4

5

6

速率

64kbit/s

2Mbit/s

8Mbit/s

34Mbit/s

140Mbit/s155Mbit/s

622Mbit/s

2.5Gbit/s

4.2SDH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。

图4-1SDH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A→B→C→D→E→F→G→L→M拆分成140Mbit/s的PDH信号；经过A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K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。

（3）收方向——信号流B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D1—D3提取传给SEMF，处理D1—D3上的再生段OAM命令信息。

（4）发方向——信号流从C到B

RST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：

图4-2A、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。

（5）收方向——信号流从C到D

MST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b6—b8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b6—b8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（b5—b8）恢复，将所得的同步质量等级信息传给SEMF。

同时MST将D4—D12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。

（6）发方向——信号流从D到C

MST写入MSOH：

从OHA来的E2；从SEMF来的D4—D12；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b6—b8设为110。

D点处的信号帧结构如图4-7所示。

图4-3D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）。

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。

图4-4TM的复用段保护

（7）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。

（8）发方向——信号流从E到D

E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：

1＋1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。

1∶1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。

1∶n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，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。

（9）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。

（10）发方向——信号流从F到E

F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。

图4-5F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2NVC4×2NVC4，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。

（11）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b1—b4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b1—b4值的范围为0—15，而B3只能在一帧中检测出最多8个误码块，也就是说G1b1—b4的值0—8表示检测0—8个误码块，其余7个值（9—15）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。

H4字节的内容包含有复帧位置指示信息，HPT将其传给HOA复合功能块的HPA功能块（因为H4的复帧位置指示信息仅对2Mbit/s有用，对140Mbit/s的信号无用）。

2）发方向——信号流从G到F

HPT写入POH，计算B3，由SEMF传相应的J1和C2给HPT写入POH中。

G点的信号形状实际上是C4信号的帧，这个C4信号一种情况是由140Mbit/s适配成的；另一种情况是由2Mbit/s信号经C12→VC12→TU-12→TUG-2→TUG3→C4这种结构复用而来的。

下面我们分别予以讲述。

先讲述由140Mbit/s的PDH信号适配成1的C4，G点处的信号帧结构如图4-10所示。

图4-6G点的信号帧结构图

●LPA：

低阶通道适配功能块

LPA的作用是通过映射和去映射将PDH信号适配进C，或把C信号去映射成PDH信号，其功能类似于PDH踎C，此处指140Mbit/s踎C4。

●PPI：

PDH物理接口功能块

PPI的功能是作为PDH设备和携带支路信号的物理传输媒质的接口，主要功能是进行码型变换和支路定时信号的提取。

（12）收方向——信号流从L到M

将设备内部码转换成便于支路传输的PDH线路码型，如HDB3（2Mbit/s、34Mbit/s）、CMI（140Mbit/s）。

（13）发方向——信号流从M到L

将PDH线路码转换成便于设备处理的NRZ码，同时提取支路信号的时钟将其送给SETS锁相，锁相后的时钟由SETS送给各功能块作为它们的工作时钟。

当PPI检测到无输入信号时，会产生支路信号丢失告警T-ALOS（2Mbit/s）或EXLOS（34Mbit/s、140Mbit/s），表示设备支路输入信号丢失。

●HOI：

高阶接口

此复合功能块由HPT、LPA、PPI三个基本功能块组成。

完成的功能是将140Mbit/s的PDH信号踎C4踎VC4。

下面讲述由2Mbit/s复用进C4的情况。

●HPA：

高阶通道适配功能块

此时，G点处的信号实际上是由TUG3通过字节间插而成的C4信号，而TUG3又是由TUG2通过字节间插复合而成的，TUG2又是由TU12复合而成，TU12由VC12+TU-PTR组成的。

见第二节附图。

HPA的作用有点类似MSA，只不过进行的是通道级的处理/产生TU-PTR，将C4这种信息结构拆/分成TU12（对2Mbit/s的信号而言）。

（14）收方向——信号流从G到H

首先将C4进行消间插成63个TU-12，然后处理TU-PTR，进行VC12在TU-12中的定位、分离，从H点流出的信号是63个VC12信号。

HPA若连续3帧检测到V1、V2、V3全为“1”，则判定为相应通道的TU-AIS告警，在H点使相应VC12通道信号输出全为“1”。

若HPA连续8帧检测到TU-PTR为无效指针或NDF反转，则HPA产生相应通道的TU-LOP告警，并在H点使相应VC12通道信号输出全为“1”。

HPA根据从HPT收到的H4字节做复帧指示，将H4的值与复帧序列中单帧的预期值相比较，若连续几帧不吻合则上报TU-LOM支路单元复帧丢失告警，若H4字节的值为无效值：

在01H—04H之外，则也会出现TU-LOM告警。

（15）发方向——信号流从H到G

HPA先对输入的VC12进行标准定位——加上TU-PTR，然后将63个TU-12通过字节间插复用：

TUG2→TUG3→C4。

●HOA：

高阶组装器

高阶组装器的作用是将2Mbit/s和34Mbit/s的POH信号通过映射、定位、复用，装入C4帧中，或从C4中拆分出2Mbit/s和34Mbit/s的信号。

H点处的信号帧结构图如图4-11所示。

图4-7H点处的信号帧结构图

●LPC：

低阶通道连接功能块

与HPC类似，LPC也是一个交叉连接矩阵，不过它是完成对低阶VC（VC12/VC3）进行交叉连接的功能，可实现低阶VC之间灵活的分配和连接。

一个设备若要具有全级别交叉能力，就一定要包括HPC和LPC。

例如DXC4/1就应能完成VC4级别的交叉连接和VC3、VC12级别的交叉连接，也就是说DXC4/1必须要包括HPC功能块和LPC功能块。

信号流在LPC功能块处是透明传输的（所以LPC两端参考点都为H）。

●LPT：

低阶通道终端功能块

LPT是低阶POH的源和宿，对VC12而言就是处理和产生V5、J2、N2、K4四个POH字节。

（16）收方向——信号流从H到J

LPT处理LP-POH，通过V5字节的b1—b2进行BIP-2的检验，若检测出VC12的误码块，则在本端性能事件LP-BBE中显示误块数，同时通过V5的b3回告对端设备，并在对端设备的性能事件LP-REI（低阶通道远端误块指示）中显示相应的误块数。

检测J2和V5的b5—b7，若失配（应收的和实际所收的不一致）则在本端产生LP-TIM（低阶通道踪迹字节失配）、LP-SLM（低阶通道信号标识失配），此时LPT使I点处使相应通道的信号输出为全“1”，同时通过V5的b8回送给对端一个LP-RDI（低阶通道远端失效指示）告警，使对端了解本接收端相应的VC12通道信号时出现劣化。

若连续5帧检测到V5的b5—b7为000，则判定为相应通道来装载，本端相应通道出现LP-UNEQ（低阶通道未装载）告警。

I点处的信号实际上已成为C12信号，帧结构如图4-12所示。

图4-8I点处的信号帧结构图

●LPA：

低阶通道适配功能块

低阶通道适配功能块的作用与前面所讲的一样，就是将PDH信号（2Mbit/s）装入/拆出C12容器，相当于将货物打包/拆包的过程：

2Mbit/s踎C12，。

此时J点的信号实际上已是PDH的2Mbit/s信号。

●PPI：

PDH物理接口功能块

与前面讲的一样，PPI主要完成码型变换的接口功能，以及提取支路定时供系统使用的功能。

·LOI：

低阶接口功能块

低阶接口功能块主要完成将VC12信号拆包成PDH2Mbit/s的信号（收方向），或将PDH的2Mbit/s信号打包成VC12信号，同时完成设备和线路的接口功能——码型变换；PPI完成映射和解映射功能。

设备组成的基本功能块就是这些，不过通过它们的灵活的组合，可构成不同的设备，例如组成：

REG、TM、ADM和DXC，并完成相应的功能。

设备还有一些辅助功能块，它们携同基本功能块一起完成设备所要求的功能，这些辅助功能块是：

SEMF、MCF、OHA、SETS、SETPI。

●SEMF：

同步设备管理功能块

它的作用是收集其它