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SDH 信号的帧结构和复用步骤

SDH 信号——STM-N 的帧结构
SDH 信号需要什么样的帧结构呢?
STM-N 信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地、有规
律的分布。为什么呢?因为这样便于实现支路的同步复用、交叉连接
DXC)、分/插和交换,说到底就为了方便地从高速信号中直接上/下低速
支路信号。鉴于此,ITU-T 规定了 STM-N 的帧是以字节(8bit)为单位的矩
形块状帧结构,如图 2-1 所示。
从上图看出 STM-N 的信号是 9 ×270×N 列的帧结构。此处的 N STM-N
N 相一致,取值范围:141664……。表示此信号由 N STM-1
号通过字节间插复用而成。由此可知,STM-1 信号的帧结构是 9 ×270
的块状帧,由上图看出,当 N STM-1 信号通过字节间插复用成 STM-N
信号时,仅仅是将 STM-1 信号的列按字节间插复用,行数恒定为 9 行。
我们知道,信号在线路上传输时是一个 bit 一个 bit 地进行传输的,那么这个
块状帧是怎样在线路上进行传输的呢?总不会是将整个块都送上线路同时传
输吧。当然不是这样传输,STM-N 信号的传输也遵循按比特的传输方式,
那么先传哪些比特后传哪些比特呢?SDH 信号帧传输的原则是:帧结构中
的字节(8bit)从左到右,从上到下一个字节一个字节(一个比特一个比
特)的传输,传完一行再传下一行,传完一帧再传下一帧。
STM-N 信号的帧频(也就是每秒传送的帧数)是多少呢?ITU-T 规定对于任
何级别的 STM 等级,帧频是 8000 /秒,也就是帧长或帧周期为恒定的
125μs8000 /秒听起来很耳熟,对了,PDH
E1 信号也是 8000 /
秒。
在这里你要注意到的是对于任何 STM 级别帧频都是
8000 /秒,帧周期的
恒定是 SDH 信号的一大特点。想想看 PDH 不同等级信号的帧周期是否恒
定?由于帧周期的恒定使 STM-N 信号的速率有其规律性。例如 STM-4 的传
输数速恒定的等于 STM-1 信号传输数速的 4 倍,STM-16 恒定等于 STM-4
4 倍,等于 STM-1 16 倍。而 PDH 中的 E2 信号速率≠E1 信号速率的
4 倍。SDH 信号的这种规律性使高速 SDH 信号直接分/插出低速 SDH 信号
成为可能,特别适用于大容量的传输情况。从图 2-1 中看出,STM-N 的帧结构由 3 部分组成:段开销,包括再生段开
销(RSOH)和复用段开销(MSOH);管理单元指针(AU-PTR);信息
净负荷(payload)。下面我们讲述这三大部分的功能。
1)信息净负荷(payload)是在 STM-N 帧结构中存放将由 STM-N 传送
的各种信息码块的地方。信息净负荷区相当于 STM-N 这辆运货车的车箱,
车箱内装载的货物就是经过打包的低速信号——待运输的货物。为了实时监
测货物(打包的低速信号)在传输过程中是否有损坏,在将低速信号打包的
过程中加入了监控开销字节——通道开销(POH)字节。POH 作为净负荷
的一部分与信息码块一起装载在 STM-N 这辆货车上在 SDH 网中传送,它负
责对打包的货物(低速信号)进行通道性能监视、管理和控制(有点儿类似
于传感器)。2)段开销(SOH)是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供
网络运行、管理和维护(OAM)使用的字节。例如段开销可进行对 STM-N
这辆运货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控,而 POH 的作用是
当车上有货物损坏时,通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。也就是说
SOH 完成对货物整体的监控,POH 是完成对某一件特定的货物进行监控,
当然,SOH POH 还有其它一些管理功能。
段开销又分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH),分别对相应
的段层进行监控。我们讲过段其实也相当于一条大的传输通道,RSOH
MSOH 的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控。
那么,RSOH MSOH 的区别是什么呢?简单的讲二者的区别在于监管的
范围不同。举个简单的例子,若光纤上传输的是 2.5Gbit/s 信号,那么,
RSOH 监控的是 STM-16 整体的传输性能,而 MSOH 则是监控 STM-16
号中每一个 STM-1 的性能情况。再生段开销在 STM-N 帧中的位置是第一到第三行的第一到第 9×N 列,共
3×9×N 个字节;复用段开销在 STM-N 帧中的位置是第 5 到第 9 行的第一到
9×N 列,共 5×9×N 个字节。与 PDH 信号的帧结构相比较,段开销丰富
SDH 信号帧结构的一个重要的特点。
3)管理单元指针(AU-PTR
管理单元指针位于 STM-N 帧中第 4 行的 9×N 列,共 9×N 个字节,AU-PTR
起什么作用呢?我们讲过 SDH 能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号
(例如 2Mbit/s),为什么会这样呢?这是因为低速支路信号在高速 SDH
号帧中的位置有预见性,也就是有规律性。预见性的实现就在于 SDH 帧结
构中指针开销字节功能。AU-PTR 是用来指示信息净负荷的第一个字节在
STM-N 帧内的准确位置的指示符,以便收端能根据这个位置指示符的值
(指针值)正确分离信息净负荷。这句话怎样理解呢?若仓库中以堆为单位
存放了很多货物,每堆货物中的各件货物(低速支路信号)的摆放是有规律
性的(字节间插复用),那么若要定位仓库中某件货物的位置就只要知道这堆货物的具体位置就可以了,也就是说只要知道这堆货物的第一件货物放在
哪儿,然后通过本堆货物摆放位置的规律性,就可以直接定位出本堆货物中
任一件货物的准确位置,这样就可以直接从仓库中搬运(直接分/插)某一
件特定货物(低速支路信号)。AU-PTR 的作用就是指示这堆货物中第一件
货物的位置。
其实指针有高、低阶之分,高阶指针是
AU-PTR,低阶指针是 TU-PTR(支
路单元指针),TU-PTR 的作用类似于
AU-PTR,只不过所指示的货物堆更
小一些而已。

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