SDH设备的逻辑组成.docx
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SDH设备的逻辑组成
SDH设备的逻辑组成
SDH网络的常见网元
SDH传输网是由不同类型的网元设备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。
下面介绍SDH网中常见网元的特点和基本功能。
TM——终端复用器
TM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，它是具有二个侧面的设备，如图1.1.1-1所示。
图1.1.1-1TM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）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VC-12的任一个位置上去。
ADM——分/插复用器
ADM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节点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元设备，它是一种具有三个侧面的设备，如图1.1.2-1所示。
图1.1.2-1ADM模型
ADM有两个线路侧面和一个支路侧面。
两个线路侧面，分别各接一侧的光缆（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）两侧线路端口。
ADM的一个支路侧面连接的都是支路端口，这些支路端口信号都是从线路侧STM-N中分支得到和想是要插入到STM-N线路码流中去的“落地”业务。
因此，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接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最重要的一种网元设备，它可等效成其它网元，即能完成其它网元设备的功能。
例如：
一个ADM可等效成两个TM设备。
REG——再生中继器
REG的最大特点是不上下（分/插）电路业务，只放大或再生光信号。
SDH光传输网中的再生中继器有两种：
一种是纯光的再生中继器，主要对光信号进行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，以达到消除已积累的线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。
在此介绍的是后一种再生中继器，REG是双侧面的设备，每侧接与一个线路端口---W、E相接。
如图1.1.3-1所示。
图1.1.3-1电再生中继器
REG的作用是将w/e两侧的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。
实际上，REG与ADM相比仅少了支路端口的侧面，所以ADM若不上/下本地业务电路时，完全可以等效一个REG。
单纯的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DXC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1.1.4-1所示。
图1.1.4-1DXC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条输入光纤和n条输出光纤。
DXC的核心功能是交叉连接，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VC-4和VC-12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），其中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1.1.4-1
表1.1.4-1m、n群次与速率对应表
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
小容量的DXC可由ADM来实现，例如中兴公司的2.5G设备具有可等效为6×6DXC5/1的交叉容量。
SDH设备的逻辑功能块
SDH体制要求不同厂家的产品能实现横向兼容，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最基本的标准功能块，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，其描述也清晰简单。
现以一个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1.2-1所示。
图1.2-1SDH设备的逻辑功能构成
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1.2-1表示一个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接收方向。
相应的发送方向就是沿这两条路径相反的方向，将140Mbit/s和2Mbit/s、34Mbit/s的PDH信号复用到线路上的STM-N信号帧中去。
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，提取线路时钟，以及相应告警的检测。
1）信号流从A到B——接收方向
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——发送方向
电/光变换，同时将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）终结和处理RSOH。
1）接收方向——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图案相吻合。
若连续5帧以上无法正确定位帧头，设备即进入帧失步状态，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以上设备即进入帧丢失状态，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9个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。
2）发送方向——信号流从C到B
RST注入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1.2.3－1。
图1.2.3－1A、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。
1）接收方向——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（同步设备管理功能块），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。
若在C点的信号中K2的b6～b8为110，则判断为这是对端设备回送来的告警信号：
MS-RDI（复用段远端缺陷指示），表示对端设备在接收信号时出现MS-AIS、B2误码过大等告警。
MST功能块校验B2字节，检测复用段传输出现误码与否。
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，向对端发远端误块指示MS-REI告警，并由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”。
MST还能对同步状态信息S1（b5～b8）监测，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。
2）发送方向——信号流从D到C：
MST写入MSOH：
从OHP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在接收方向检测到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4.2.3-2所示。
图1.2.3－2D点处的信号帧结构图
MSP：
（复用段保护功能块）
MSP用以在复用段内保护STM-N信号，防止线路故障，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（复用段保护倒换）。
ITU-T规定保护倒换的时间控制在50ms以内。
复用段保护倒换的故障条件是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1.2.4－1所示。
1）接收方向——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。
2）发送方向——信号流从E到D：
E点的信号流透明地传至D，E点处信号波形同D点。
图1.2.4－1TM的复用段保护
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VC-4。
1）接收方向——信号流从E到F：
首先，MSA对AUG进行解复用，将AUG分成N个AU-4结构，然后处理这N个AU-4的指针。
若AU-PTR的值连续8帧为无效指针值或AU-PTR连续8帧为NDF，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（VC-4）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VC-4上输出为全“1”，并产生相应AU-4的AU-AIS告警。
2）发送方向——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1.2.5－1所示。
图1.2.5－1F点的信号帧结构图
TTF：
传送终端功能块
用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功能。
SPI、RST、MST、MSA一起构成了复合功能块TTF，它的作用是在接收方向对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解复用并处理指针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VC-4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VC-4进行交叉连接的功能。
此外，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VC-4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1.2.3－1中的HPC的交叉容量最小应为2NVC-4×2NVC-4，相当于2N条VC-4入线，2N条VC-4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：
一路进HOI复合功能块，输出140Mbit/s的PDH信号；另一路进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，对于两种路由，HPT的功能是一样的。
HPT是高阶通道开销的源和宿，通过它形成和终结高阶虚容器（HP-VC）。
1）接收方向——信号流从F到G：
终结POH，检验B3字节。
若有误码块出现，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。
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VC-4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VC-4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）发送方向——信号流从G到F：
HPT写入POH，计算B3字节，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C-4信号的帧，这个C-4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C-4，G点处的信号帧结构如图1.2.8－1所示。
图1.2.8－1G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（容器），或把C信号去映射恢复成PDH信号。
PPI：
PDH物理接口功能块
PPI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。
1）接收方向——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）。
2）发送方向——信号流从M到L：
将PDH线路码转换成便于设备内处理的NRZ码，同时提取支路信号的时钟将其送给SETS锁相，锁相后的时钟信号由SETS送给各功能块作为它们的工作时钟。
当PPI检测到设备无输入信号时，会产生支路信号丢失告警T-LOS（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信号通过复用、映射、定位处理后进入VC-4。
下面讲述由2Mbit/s复用进C-4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TUG-3通过字节间插而成的C-4信号，而TUG-3又是由TUG-2通过字节间插复合而成的，TUG-2又是由TU-12复合而成，TU-12由VC-12+TU-PTR组成的。
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C-4这种信息结构拆/分成TU-12（对2Mbit/s的信号而言）。
1）接收方向——信号流从G到H：
首先将C-4进行消间插成63个TU-12，然后处理TU-PTR，进行VC-12在TU-12中的定位、分离，从H点流出的信号是63个VC-12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VC-12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，则HPA产生相应通道的TU-LOP告警，并在H点使相应VC-12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。
2）发送方向——信号流从H到G：
HPA先对输入的VC-12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：
TUG-2→TUG-3→C-4。
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C-4帧中，或从C-4中拆分出2Mbit/s和34Mbit/s的信号。
H点处的信号帧结构图如图1.2.13－1所示。
图1.2.13－1H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（VC-12/VC-3）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VC-4级别的交叉连接和VC-3、VC-12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是低阶通道开销（POH）的源和宿，对VC-12而言就是产生和处理V5、J2、N2、K4四个POH字节。
1）接收方向——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VC-12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（低阶通道踪迹标志失配）、LP-SLM（低阶通道信号标志失配）。
此时LPT在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（低阶通道远端缺陷指示）告警，使对端了解本接收端相应的VC-12通道信号出现劣化。
若连续5帧检测到V5的b5～b7为000，则判定为相应通道未装载，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C-12信号，帧结构如图1.2.15－1所示。
图1.2.15－1I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C-12容器，相当于将货物打包/拆包的过程：
2Mbit/s–C-12，。
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
与前所述，PPI主要完成接口的码型变换功能，以及提取支路定时信号供系统使用的功能。
LOI：
低阶接口功能块
低阶接口功能块主要完成将VC-12信号拆包成PDH2Mbit/s的信号（接收方向），或将PDH的2Mbit/s信号打包成VC-12信号，同时完成设备和线路的接口之间的码型变换；然后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，并完成不同的功能。
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等。
SEMF：
同步设备管理功能块
它的作用是收集其它功能块的状态信息，进行相应的管理操作。
这就包括了本站向各个功能块下发命令，收集各功能块的告警、性能事件，通过DCC通道向其它网元传送OAM信息，向网络管理终端上报设备告警、性能数据以及响应网管终端下发的命令。
DCC（D1～D12）通道的OAM内容是由SEMF决定的，并通过MCF在RST和MST中写入相应的字节，或通过MCF功能块在RST和MST提取D1～D12字节，传给SEMF处理。
MCF：
消息通信功能块
MCF功能块实际上是SEMF和其它功能块和网管终端的一个通信接口，通过MCF，SEMF可以和网管进行消息通信（F接口、Q接口），以及通过N接口和P接口分别与RST和MST上的DCC通道交换OAM信息，实现网元和网元间的OAM信息的互通。
MCF上的N接口传送D1～D3字节（DCCR），P接口传送D4～D12字节（DCCM），F接口和Q接口都是与网管终端的接口，通过它们可使网管能对本设备及其整个网络的网元进行统一管理。
SETS：
同步设备定时源功能块
数字网需要传送同步定时以保证网络的同步，使设备能正常运行。
而SETS功能块的作用就是提供SDH网元设备和SDH系统的定时时钟信号。
SETS时钟信号的来源有4个：
由SPI功能块从线路上的STM-N信号中提取的时钟信号；
由PPI从PDH支路信号中提取的时钟信号；
由SETPI（同步设备定时物理接口）提取的外部时钟源，如：
2MHz方波信号或2Mbit/s定时；
当上述这些时钟信号源都劣化或失效后，为保证设备的运行，由SETS的内置振荡器产生时钟信号。
SETS对上述这些时钟，选择其中一路高质量时钟信号，传给设备中除SPI和PPI外的所有功能块使用。
同时SETS通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号，可供其它设备：
如交换机、SDH网元等作为外部同步定时源使用。
SETPI：
同步设备定时物理接口
SETPI是SETS与外部时钟源
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