第七章 SDH传送网.

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1 第七章 SDH传送网

2 7.1 SDH网元 SDH传输网由各种网元构成，网元的基本类型有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等。TM、ADM和SDXC的主要功能框图如图7-1所示。 图7-1 SDH网元功能示意图

3 7.1 SDH网元 1．终端复用器（TM） TM的作用是将准同步电信号（2 Mbit/s、34 Mbit/s或140Mbit/s）复接成STM-N信号，并完成电/光转换；也可将准同步支路信号和同步支路信号（电的或光的）或将若干个同步支路信号（电的或光的）复接成STM-N信号，并完成电/光转换。在收端则完成相反的功能。

4 7.1 SDH网元 2．分插复用器（ADM） （1）概念及作用
（2）连接能力 ADM设备应具有支路——群路（上/下支路信号）和群路——群路（直通）的连接能力。 一个ADM等效于两个TM。 （3）应用：常用于线性网和环形网。

5 7.1 SDH网元 3．数字交叉连接设备（DXC） （1）基本概念
DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系（G.703）或同步数字体系（G.707）信号的端口，可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接和再连接的设备。 适用于SDH的DXC称为SDXC，SDXC能进一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接。这些端口信号可以是SDH速率，也可以是PDH速率。

6 7.1 SDH网元 （2）基本结构 DXC由复用/解复用器和交叉连接矩阵组成。DXC的简化结构，如图7-2所示。

7 7.1 SDH网元 （3）基本功能 分离本地交换业务和非本地交换业务； 为非本地交换业务（如专用电路）迅速提供可用路由；
为临时性重要事件（如政治事件、重要会议和运动会）迅速提供电路； 网络出现故障时，迅速提供网络的重新配置； 按业务流量的季节性变化使网络最佳化； 网络运营者可以自由地在网中使用不同的数字体系（PDH或SDH）。

8 7.1 SDH网元 （4）DXC的分类 DXC配置类型通常用DXC X/Y表示，其中X表示接入端口数据流的最高等级，Y表示参与交叉连接的最低级别。 X和Y可以是数字0，1，2，3，4，5，6，…，其中0表示64kbit/s的电路速率；1，2，3，4分别表示PDH中的一至四次群速率，其中4也代表SDH中的STM-1等级；5和6分别表示SDH中的STM-4和STM-16等级。常用的有： DXC1/0，主要提供64kbit/s电路的数字交叉连接功能； DXC4/1，允许所有PDH的1～4次群电信号和STM-1信号接入和进行交叉连接，主要用于局间中继网； DXC4/4，允许PDH的140Mbit/s和SDH的155Mbit/sPDH接入和进行交叉连接，一般用于长途网。

9 7.1 SDH网元 4．再生中继器（REG） 再生中继器的功能是对经传输衰减后的信号进行放大、整形和判决再生，以延长传输距离。
首先将线路口接收到的光信号变换成电信号，然后对电信号进行放大、整形和判决再生，最后再把电信号转换为光信号送到线路上。

10 7.2 SDH传送网(讲,简化) 传送网主要指逻辑功能意义上的网络，即网络的逻辑功能集合。
传输网是指实际信息传递设备（如光缆）组成的物理网络。 传送是从信息传递的功能过程来描述，而传输是从信号在具体物理媒质中传输的物理过程来描述。 传送网可以有基于SDH的传送网、基于PDH的传送网和基于ATM的传送网等。

11 7.2.1 SDH传送网的分层与分割 1．分层与分割的概念
传送网可从垂直方向分解为3个独立的层网，即电路层、通道层和传输媒质层。分割往往是从地理上将层网络再细分为国际网、国内网和地区网等，并独立地对每一部分行使管理。分层和分割是正交的，图7-3所示。 对网络进行分层的好处是： ①对每一层网络比对整个网络作为单个实体设计简单； ②简化了TMN管理目标的规定； ③使网络规范与具体实施方法无关，保持较长时间的稳定； ④某一层网络的更新与改变不会影响其他层。 对网络进行分割的好处是： ①便于管理； ②便于改变网络组成，使之最佳化等。

12 SDH传送网的分层与分割 图7-3 分层和分割视图

13 SDH传送网的分层与分割 2．SDH传送网的分层 SDH传送网分为电路层、通道层和传输媒质层。 图7-4 SDH传送网的分层模型

14 SDH传送网的分层与分割 （1）电路层网络 电路层网络直接为用户提供通信业务，例如：电路交换业务、分组交换业务、IP业务和租用线业务等。根据提供的业务不同可以区分不同的电路层网络。 电路层网络的主要节点设备包括用于交换各种业务的交换机，用于租用线业务的交叉连接设备以及IP路由器等。 （2）通道层网络 通道层网络支持一个或多个电路层网络，为电路层网络节点（如交换机）提供透明的传送通道（即电路群）。通道层网络又可进一步划分为低阶通道层（VC-11、VC-12、VC-2和VC-3）和高阶通道层（VC-4、VC-4-Xc和VC-3）。

15 7.2.1 SDH传送网的分层与分割 （3）传输媒质层网络
传输媒质层网络与传输媒质（光缆或微波）有关，它支持一个或多个通道层网络，为通道层网络节点（例如DXC、ADM等）间提供合适的通道容量。 传输媒质层又分为段层和物理媒质层（简称物理层）。 段层网络可分为复用段层网络和再生段层网络。复用段层网络为通道层提供同步和复用功能，并完成有关MSOH的处理和传送等功能；再生段层网络提供定帧、扰码、再生段误码监视以及RSOH的处理和传送等功能。 物理层网络涉及到支持段层网络的光纤、金属线对或无线信道等传输媒质，主要完成光/电脉冲形式的比特传送任务。

16 7.2.2 SDH传送网的物理拓扑 网络的物理拓扑泛指网络的形状，它反映了物理上的连接性。网络的基本物理拓扑有5种类型，如图7-5所示。
图7-5 网络基本物理拓扑类型

17 7.2.2 SDH传送网的物理拓扑 1．线形 概念：涉及通信的所有点串联起来，并使首末两个点开放。 优缺点：经济，生存性较差。
应用：市话局间中继网和本地网中使用较多。 2．星形（枢纽形） 概念：当涉及通信的所有节点中有一个特殊节点与其余所有节点直接相连，而其余节点间不能直接相连，便形成星形拓扑。 优缺点：成本较低，生存性较差。 应用：星形拓扑通常用于用户接入网。

18 SDH传送网的物理拓扑 3．树形 概念：将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。 应用：适合于广播式业务，不适于提供双向通信业务。有线电视网多采用这种网络。 4．环形 概念：当涉及通信的所有点串联起来，且首尾相连，没有任何点开放时，就形成了环形网。 应用：用于长途干线网和市话局间中继网及本地网。

19 7.2.2 SDH传送网的物理拓扑 5．网孔形 当涉及通信的许多节点直接互连时就形成了网孔形拓扑，如果所有的点都直接互连时则称为网状形。
优缺点：可靠性很高，但结构复杂，成本较高。 应用：一级长途干线。 注：由SDH网元组成的SDH传输网有多种形式，图7-6所示为4种常用的SDH网络结构。 一般来说，本地网中，适于用环形和星形，有时也可用线形拓扑。而长途网可能需要网孔形拓扑和环形拓扑。

20 SDH传送网的物理拓扑 图7-6 SDH传输网络结构举例

21 7.3 SDH自愈网 自愈网能在网络出现意外故障情况时自动恢复业务，其基本原理是使网络具备发现替代传输路由，并在一定时限内重新建立通信。

22 多数话带数据调制解调器超时 业务恢复时间 交换业务的连接丢失情况 50~200ms 200ms~2s 2s 10s >10s
业务恢复时间要求 多数话带数据调制解调器超时 业务恢复时间 交换业务的连接丢失情况 50~200ms 200ms~2s 2s 10s >10s >5min 业务丢失概率< 5% 所有电路交换连接业务丢失 业务丢失概率提高 所有通信会话丢失连接 数字交换机阻塞

23 业务恢复的时间要求 业务中断时间的两个重要门限值： （1）50ms：中断时间小于50ms，可以满足绝大多数业务质量要求；可认为其对多数电路交换网的话带业务和中低速数据业务是透明的。 （2）2s： 中断时间小于2s，可保证中继传输和信令网的稳定性，电话、数据、图象等多数用户可忍受。作为网络恢复的目标值（连接丢失门限CDT）

24 SDH自愈网 自愈网：指通信网络发生故障时，无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。 自愈网技术可分为“保护”型和“恢复”型两类。 保护型自愈要求在节点之间预先提供固定数量的用于保护的容量配置，以构成备用路由。当工作路由失效时，业务将从工作路由迅速倒换到备用路由。保护倒换的时间很短（小于50ms）。 恢复型自愈所需的备用容量较小，网络中并不预先建立备用路由。当发生故障时，利用网络中仍能正常运转的空闲信道建立迂回路由，恢复受影响的业务，恢复时间较长 。

25 SDH自愈网 有3种自愈技术：线路保护倒换、ADM自愈环和DXC网状自愈网。前两种是保护型策略，后一种是恢复型策略。要理解自愈技术，首先要明确界定再生段、复用段和通道。如图6-37。 图7-7 再生段、复用段和通道示意图

26 7.3.2 线路保护倒换 基本原理：当出现故障时，业务由工作通道倒换到保护通道。 类型：线路保护倒换有1+1和1︰N 两种方式。
线路保护倒换 基本原理：当出现故障时，业务由工作通道倒换到保护通道。 类型：线路保护倒换有1+1和1︰N 两种方式。 （1）1+1方式 如图7-8（a）所示，1+1方式采用并发优收。 （2）1︰N 方式 如图7-8（b）所示，保护段（1个）由N（N=1～14）个工作段共用，当其中任意一个出现故障时，均可倒至保护段。 （3）1+1方式与1︰N 方式的不同 1+1方式，正常情况下保护段传送业务信号，所以不能提供无保护的额外业务； 1︰1的保护方式，在正常情况下，保护段不传业务信号，因而可以在保护段传送一些级别较低的额外业务信号，也可不传。

27 线路保护倒换 图7-8 线路保护倒换

28 7.3.2 线路保护倒换 （4）倒换类型与倒换模式 双向倒换：两个方向的信道都倒换到保护段；
线路保护倒换 （4）倒换类型与倒换模式 双向倒换：两个方向的信道都倒换到保护段； 单向倒换：故障信道倒换到保护信道时便完成了倒换。 恢复模式：工作段故障被恢复，工作通道由保护段倒回工作段。 非恢复模式：即使故障恢复后倒换仍保持。 线路保护倒换可以采用双向倒换也可采用单向倒换，这两种倒换方式都可使用恢复模式或非恢复模式。 线路保护倒换的特点：业务恢复时间短（小于50ms），易配置和管理，可靠性高，但成本较高。

29 自愈环保护 定义：所谓自愈环（Self-Healing Ring，SHR）是指采用分插复用器（ADM）组成环形网实现自愈的一种保护方式，如图7-9所示。 图7-9 ADM自愈环

30 7.3.3 自愈环保护 分类：  根据自愈环的结构，可分为通道保护环和复用段保护环。
自愈环保护 分类：  根据自愈环的结构，可分为通道保护环和复用段保护环。 通道保护环，保护的单位是通道（如VC-12，VC-3或VC-4），倒换与否以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定，一般利用告警指示信号（AIS）来决定是否应该进行倒换。这种环属于专用保护，保护时隙为整个环专用，在正常情况下保护段往往也传业务信号。 复用段保护环，业务量的保护以复用段为基础，倒换与否按每一对节点间复用段信号质量的优劣而定。复用段保护环需要采用自动保护倒换（APS）协议，多属于共享保护，即保护时隙由每一个复用段共享，正常情况下保护段往往是空闲的。

31 7.3.3 自愈环保护  根据环中节点间信息的传送方向，自愈环可分为单向环和双向环。 单向环中收发业务信息的传送线路是一个方向。
自愈环保护  根据环中节点间信息的传送方向，自愈环可分为单向环和双向环。 单向环中收发业务信息的传送线路是一个方向。 双向环中收发业务信息的传送线路是两个方向。 通常，双向环工作于复用段倒换方式，单向环工作于通道倒换方式或复用段倒换方式。  根据环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分，自愈环有二纤环和四纤环。 对于双向复用段倒换环既可用二纤方式也可用四纤方式，而对于通道倒换环只可用二纤方式。

32 自愈环保护 1．二纤单向通道保护环 7-10 二纤单向通道保护环
二纤单向通道保护环：两根光纤，一根传业务信号，称W1光纤，另一根保护，称P1光纤（如图7-10）。采用1+1保护方式 。 并发选收功能 7-10 二纤单向通道保护环

33 自愈环保护 二纤单向通道倒换环总结 1、保护机理：并发优收（双馈机制），PATH-AIS信号；
2、少一个单纤环也能正常工作，以牺牲资源（另一个单纤环）为代价获取保护功能。 优点：1、通道保护，实现简单，不需使用APS协议，倒换时间快（<30ms）。 2、环上的节点数无限制。 缺点：时隙不可重复利用，环传输容量较小；不能传送额外业务；业务量为STM-N。 注：适应的业务类型： 1）集中型：适用；2）分散型：不适用。

34 二纤单向通道倒换环 倒换条件：当出现“TU-LOP”或“TU-AIS”告警事件时。 最大业务量：等于单个ADM网元可上下的最大业务量。
可保护的最小业务单位：VC-12级别的通道保护。

35 自愈环保护 2．二纤双向通道保护环 二纤双向通道保护环：采用两根光纤，可分为1+1和1︰1两种方式。 图7-11所示为1+1方式的二纤双向通道保护环的结构。 W2 W2 并发选收功能 7-11 二纤双向通道保护环

36 自愈环保护 二纤双向通道保护环网上业务为双向，保护机理也是网元支路板的 并发选收，业务容量与二纤单向通道保护环相同，但结构更复杂。故
一般不采用这种自愈方式。

37 自愈环保护 3．二纤双向复用段共享保护环 采用了时隙交换技术，如图所示。在一根光纤中同时载有工作通路W1和保护通路P2，在另一根光纤中同时载有工作通路W2和保护通路P1。 每条光纤上的一半通路规定作为工作通路（W），另一半通路作为保护通路（P），一条光纤的工作通路（W1），由沿环的相反方向的另一条光纤上的保护通路（P1）来保护；反之亦然。 对于传送STM-N的二纤双向复用段共享保护环，实现时是利用W1/P2光纤中的前一半时隙（例如STM-16系统为1#-8#STM-1）传送业务信号，而后一半时隙（例如STM-16系统为9#-16#STM-1 ）留给保护信号。另一根光纤W2/P1也同样处理。也就是说，一根光纤的保护时隙用来保护另 一根光纤上的主用业务。

38 自愈环保护 7-12 二纤双向复用段共享保护环 正常时：
A-B-C:W1/P2光纤的前一半时隙（例如：STM-16系统的1#-8#STM-1） C-B-A: W2/P1光纤的前一半时隙（例如：STM-16系统的1#-8#STM-1） 7-12 二纤双向复用段共享保护环

39 二纤双向复用段保护环 传输容量： 因二节点间业务仅由这二节点的光纤传送，环上其它区段是空闲的，所以时隙可重复使用
作为极限情况-没有跨节点业务。 A-B：1/2 × STM-N； B-C：1/2 × STM-N； C-D：1/2 × STM-N； D-A：1/2 × STM-N； 总容量： 4/2 ×STM-N

40 二纤双向复用段保护环 二纤双向复用段环的特点：
优点：时隙保护，能重复使用节点间时隙，大大增加整个环的传输容量。备用通道PI、P2可传送额外业务。 缺点：倒换时间稍长；因用APS协议，而且需执行交叉连接功能。环上的节点数受限制，不超过16个节点。 环传输容量：k/2*STM-N (k为网络中的节点数)。 可保护的最小业务单位：VC-4级别 注： 特别适用分散型业务。

41 自愈环保护 4．四纤双向复用段共享保护环 在每个区段（节点间）采用两根工作光纤（一发一收，Wl和W2）和两根保护光纤（一发一收，P1和P2），如图7-13所示。 W1 W1 W2 W2 A->C:A——B——C C->A:C——B——A 故障邻近点的网元执行环回 P1/P2备纤，备用，可传输额外业务 7-13 四纤双向复用段共享保护环

42 四纤双向复用段保护环 优点：网上业务容量大，业务分布越分散，网元节点数越多，它的容量也越大。 备用光纤PI、P2可传送额外业务。
缺点：倒换速度较慢，因用APS协议，而且需执行 交叉连接功能；对设备要求高。 需要系统有较高的冗余度——4纤，每个节点要求是双ADM系统（东/西向各有两个线路端口）。成本较高。 环传输容量：k×STM-N (k为网络中的节点数)。 备注：适用于分散型业务

43 自愈环保护 三种自愈环的特性比较与应用 项目 二纤单向通道 k STM-N 不用 30ms 低 简单 接入网、中继网等（集中型业务）
当环网距离小于1500km，时间小于50ms 项目 二纤单向通道 k STM-N 不用 30ms 低 简单 接入网、中继网等（集中型业务） 二纤双向复用段 k STM-N k/2×STM-N 用 50-200ms 中 复杂 中继网、长途网 等 （分散型业务） 四纤双向复用段 k STM-N k×STM-N 用 50-200ms 高 复杂 中继网、长途网等（分散型业务） 节点数 线路速率 环传输容量 APS协议 倒换时间 节点成本 系统复杂性 主 要 应 用 场合

44 7.3.4 DXC网形网保护 （1）DXC的工作方式 DXC的工作方式按路由表的计算方式不同，可分为静态方式、动态方式和即时方式3种。
即时方式需要最少的保护容量，动态方式次之，静态方式需要的保护容量最大。然而，即时方式的业务恢复时间最长，静态方式的业务恢复时间最短。 按DXC自愈网控制方式，有集中式控制和分布式控制。集中控制方式的业务恢复时间很长；在分布式结构中业务恢复时间较短。可根据实际情况选用不同方式。

45 7.3.4 DXC网形网保护 （2）举例 图7-14给出了一种自愈网结构。图7-15给出了环形网和DXC保护混合的示例。
图7-15 混合保护结构 图7-14 利用DXC的保护结构

46 各种自愈保护比较  线路保护倒换方式配置容易，网管简单，恢复时间很短（50ms），但成本较高，一般用于保护较重要的光缆连接（1+1方式）或两点间有较稳定的大业务量情况。  自愈环具有很高的生存性，网络恢复时间较短（50ms），并具有良好的业务量疏导能力，但它的网络规划较难实现，适用于接入网、中继网和长途网。在接入网部分，适于采用通道保护环；而在中继网和长途网中，则一般采用双向复用段保护环；至于二纤或四纤方式取决于容量和经济性的综合比较。  DXC的保护方式也具有很高的生存性，于规划和设计，但网络恢复时间较长。DXC保护最适合于高度互连的网孔形拓扑，在长途网中应用较多。利用DXC将多个环形网互连应用也较多。

47 7.4 SDH网同步(略讲) 网同步的目标是使网中所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内，以便使网内各交换节点的全部数字流实现正确、有效的交换。否则会在数字交换机的缓冲器中产生信息比特的溢出和取空，导致数字流的滑动损伤，造成数据出错。

48 7.4.1 网同步的工作方式 两种基本的网同步方式，即主从同步方式和相互同步方式。 1．主从同步方式
网同步的工作方式 两种基本的网同步方式，即主从同步方式和相互同步方式。 1．主从同步方式 主从同步方式使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与其上一级时钟同步，在网中的最高一级时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC）。如图7-16所示。ITU-T将各级时钟分为以下4类： ① 基准主时钟（PRC），精度达1×10－11，G.811建议规范； ② 转接局从时钟，精度达5×10－9 ，G.812（T）建议规范； ③ 端局从时钟，精度达1×10－7，由G.812（L）建议规范； ④ SDH网元时钟（SEC），精度达4.6×10－6，G.813建议规范。

49 7.4.1 网同步的工作方式 优点：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较低；控制简单；网络的滑动性能也较好。
网同步的工作方式 图7-16 主从同步方式 优点：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较低；控制简单；网络的滑动性能也较好。 缺点：一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。基准主时钟应采用多重备份。同步分配链路也尽可能有备用。

50 网同步的工作方式 2．相互同步方式 这种同步方式在网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，最后都调整到一个稳定的、统一的系统频率上，从而实现全网的同步工作。网频率为各交换节点时钟频率的加权平均值。图7-17所示为相互同步方式。 特点：网频率的稳定性高；对同步分配链路的失效不甚敏感，适于网孔形结构，对节点时钟要求较低，设备便宜。网络稳定性不如主从方式，系统稳态频率不确定且易受外界因素影响。 图7-17 相互同步方式

51 7.4.1 网同步的工作方式 3．我国数字同步网的网络结构 “多基准钟，分区等级主从同步”方式，如图7-18所示。
网同步的工作方式 3．我国数字同步网的网络结构 “多基准钟，分区等级主从同步”方式，如图7-18所示。 图7-18 我国数字同步网的网络结构

52 7.4.1 网同步的工作方式 我国数字同步网的网络结构特点如下。
网同步的工作方式 我国数字同步网的网络结构特点如下。 （1）在北京、武汉各建了一个以铯（CS）钟为主的、包括了GPS接收机的高精度基准钟，称为PRC。 （2）在其他29个省中心以上城市（北京、武汉除外）各建立了一个以GPS接收机为主加铷（Rb）钟构成的高精度区域基准钟，称为LPR。 （3）LPR以GPS信号为主用，当GPS信号发生故障或降质时，该LPR转为经地面数字电路跟踪于北京或武汉的PRC。 （4）各省以本省中心的LPR为基准钟组建数字同步网。 （5）地面传输同步信号一般采用PDH 2Mbit/s（2Mbit/s专线或局间中继），在缺乏PDH链路而SDH已具备传输定时的条件下，可采用STM-N线路码流传输定时信号。

53 7.4.1 网同步的工作方式 4．时钟类型和工作模式 （1）时钟类型
网同步的工作方式 4．时钟类型和工作模式 （1）时钟类型 ① 铯（Cs）原子钟：长期频偏优于1×10－11，可以作为全网同步的最高等级的基准主时钟。可靠性较差。 ② 石英晶体振荡器：可靠性高，寿命长，价格低，频率稳定度范围很宽，缺点是长期频率稳定度不好。一般，作为长途交换局和端局的从时钟。 ③ 铷原子钟：性能（稳定度和精确度）和成本介于上述两种时钟之间。适于作为同步区的基准时钟。 ④ 全球定位系统（GPS）：GPS是由美国国防部组织建立并控制的利用多颗低轨道卫星进行全球定位的导航系统。民用的时钟精度可达1×10－13。

54 7.4.1 网同步的工作方式 ⑤ 大楼综合定时供给系统（BITS）：其结构如图6-49所示。BITS的优点如下。
网同步的工作方式 ⑤ 大楼综合定时供给系统（BITS）：其结构如图6-49所示。BITS的优点如下。  可以滤出传输过程中的瞬断、抖动和漂移，隔离链路中断和故障，将高精度的同步信号提供给楼内所需同步的各种设备。  网络维护相对简单，不需要给每个业务设备专门提供同步分配链路和维护同步链路。  新业务增加不受同步的限制。  可以提供完善的监视和信息提供功能。  性能稳定，可靠精度可达二级钟或三级钟水平。  具有SSM功能和其他一些避免定时环路的功能。  具有方便在线升级改造的能力。

55 网同步的工作方式 图7-19 大楼综合定时供给系统结构图

56 7.4.1 网同步的工作方式 （2）从时钟的工作模式 在主从同步方式中，节点从时钟通常有3种工作（运行）模式。 ① 正常工作模式
网同步的工作方式 （2）从时钟的工作模式 在主从同步方式中，节点从时钟通常有3种工作（运行）模式。 ① 正常工作模式 在实际业务条件下的工作模式，此时从时钟同步于输入的基准时钟信号。 ② 保持模式 当所有定时基准丢失后，从时钟进入所谓的保持模式。转接局时钟、端局时钟和一些重要的网元时钟都具备此功能（如TM、ADM和DXC），简单的小网元时钟可不具备此功能（如REG）。 ③ 自由运行模式 当时钟丢失所有外部定时基准，且失去了定时基准记忆或者根本没有保持模式时，从时钟内部振荡器工作于自由振荡方式。

57 7.4.2 SDH网同步结构和同步方式 1．SDH网同步结构 （1）局内应用
局内同步分配通常采用逻辑上的星形拓扑，即所有网元时钟都直接从本局内最高质量的大楼综合定时源（BITS）获取定时，只有BITS是从来自别的交换节点的同步分配链路中提取定时并能一直跟踪至全网的基准主时钟。局内时钟间的关系如图7-20所示。 （2）局间应用 局间同步分配一般采用类树形拓扑，使SDH网内的所有节点都能同步。局间各级时钟间的关系如图7-21所示。

58 SDH网同步结构和同步方式 图7-20 局内分配的同步网结构 图7-21 局间分配的同步网结构

59 7.4.2 SDH网同步结构和同步方式 2．SDH网同步方式 有4种同步方式，即同步方式、伪同步方式，准同步方式和异步方式。 （1）同步方式
网中所有时钟都能最终跟踪到网络惟一的基准主时钟。 在单一网络运行者所管辖的范围内，该方式是正常工作方式。 （2）伪同步方式 当网中有两个以上都遵守ITU-T的G.811建议要求的基准时钟时，为伪同步方式。 通常在国际网络之间、分布式多个基准时钟控制的全同步网之间以及不同的经营者网络之间，该方式是正常工作方式。

60 7.4.2 SDH网同步结构和同步方式 （3）准同步方式
当网同步中有一个节点或多个节点时钟的同步路径和替代路径都不能使用时，时钟将进入保持模式或自由运行模式。这时的同步方式为准同步方式。 （4）异步方式 当网络节点时钟出现大的频率偏差时，则网络工作于异步方式。如果节点时钟频率准确度低于G.813要求时，SDH网络不再维持正常业务，而将发送AIS信号。发送AIS所需的时钟精度只要求有±20×10－6即可。

61 7.4.3 SDH网元的定时 1．网元定时方式 SDH网元从取得定时信号的来源可以分成3种定时方式，如表7-5所示。
定 时 方 式 从外部定时源、通常为BITS获取 外同步输入定时 从接收的STM-N信号中提取 通过定时 环路定时 线路定时 从设备内部振荡器获取 内部定时

62 SDH网元的定时 （1）外同步定时源 SDH网元时钟的定时基准由外部定时源供给，如图7-22（a）所示。ADM和DXC优先采用此种方式。 （2）从接收的STM-N信号中提取定时 此方式是广泛应用的同步定时方式。该方式又分为通过定时、环路定时和线路定时，如图7-22（b）、（c）、（d）所示。 ① 通过定时 SDH网元从同方向终结的STM-N输入信号中提取定时信号，并由此再对输出的STM-N发送信号进行同步，如图7-22（b）所示。ADM和REG可采用此种定时方式。

63 SDH网元的定时 ② 环路定时 SDH网元输出的STM-N信号的发送时钟，是从相应的STM-N接收信号中提取，如图7-22（c）所示。TM多采用此种定时方式。 ③ 线路定时 SDH网元所有输出的STM-N和STM-M信号的发送时钟都将同步于从某一特定的STM-N信号中提取的定时信号，如图7-22（d）所示。ADM和DXC可采用此种定时方式。 （3）内部定时源 当所有外同步定时源都丢失时，可使用内部定时方式。当内部定时源具有保持能力时，首先工作于保持模式。失去保持后，还可工作于自由振荡模式。当内部定时源无保持能力时，只能工作于自由振荡模式，如图7-22（e）所示。

64 SDH网元的定时 图7-22 SDH网元的定时方式

65 7.4.3 SDH网元的定时 2．定时环路的产生和防止 （1）定时环路的产生
从定时可靠性考虑，一个SDH设备可能需要定义一个以上的基准时钟源，如第1基准（P）和第2基准（S）等。在正常运行情况下，各设备从第l基准获得定时信号时不会出现定时环路。但当出现故障时，部分设备可能倒换到从第2基准取得定时信号，如果第2基准设置不当就可能产生定时环路（如图7-23所示）。

66 SDH网元的定时 图7-23 链路故障下产生定时环路

67 SDH网元的定时 （2）防止定时环路的方法 ① 在同步规划中对每个设备时钟来源合理地设置优先级，按优先级次序选择，当高优先级的时钟可用时就不选低优先级的时钟。 ② 合理使用STM-N信号中开销——同步状态消息字节（S1），使每个设备通过查收S1，了解是否可以用作定时基准。图7-24给出了线形网中使用S1字节的示例。 ③ 对于某些不提供S1字节的老设备，可只设主用同步链路。如果主用同步链路失效，设备时钟即转入保持工作状态，这样也可以防止产生定时环路。

68 SDH网元的定时 图7-24 线形网中使用S1字节防止产生定时环路

69 7.4.3 SDH网元的定时 3．关于同步状态信息（SSM）
由此看出：有了SSM，同步定时传输链路就可以明确地获知其输入基准信号是源自G.811时钟、G.812时钟，还是SDH设备时钟（G.813时钟），并据此信息灵活地控制时钟的工作状态，从而避免了盲目地跟踪，从根本上提高了数字同步网的稳定性和可靠性（避免了环路出现的可能），保证了数字同步网的质量。

70 7.5 SDH网络传输性能 对于SDH传送网络来说，传输性能主要包括：  误码性能  抖动性能  漂移性能

71 误码性能 1．误码的概念和产生 所谓误码，就是在数字通信系统的接收端，通过判决电路后产生的比特流中，某些比特发生了差错，对传输质量产生了影响。 传统上常用长期平均误比特率（BER，又称误码率）来衡量信息传输质量，即以某一特定观测时间内的错误比特数与传输比特总数之比作为误码率。 误码产生的因素有：①各种噪声产生的误码；②色散引起的码间干扰；③定位抖动产生的误码；④复用器、交叉连接设备和交换机等设备本身引起的误码；⑤各种外界因素产生的误码。

72 7.5.1 误码性能 2．误码性能度量 PDH传输网中的误码特性是用平均误码率（BER）、严重误码 （SES）和误码秒（ES）来描述的。
误码性能 2．误码性能度量 PDH传输网中的误码特性是用平均误码率（BER）、严重误码 （SES）和误码秒（ES）来描述的。 SDH网络中，由于数据传输是以块的形式进行的，因而在高比特率（≥2Mbit/s）通道的误码性能参数主要依据ITU-T G.826建议，是以“块”为基础的一组参数，而且主要用于不停业务的监视。 （1）误块（EB）  块（B）：是指一系列与通道有关的连续比特，每个比特属于且仅属于一个块。  误块（EB）：当块内任意比特发生差错时，就称该块是误块（差错块）。对于STM-N，开销中的BIP-n即属于单个监视块。

73 7.5.1 误码性能 （2）误码性能度量参数： ① 误块秒比（ESR）
误码性能 （2）误码性能度量参数： ① 误块秒比（ESR） 当某1秒具有一个或多个误块，或至少有一种缺陷时，则该秒称为误块秒（ES）。 在规定测量时间间隔内，出现的ES数与总的可用时间（在测试时间内扣除其间的不可用时间）之比，称为误块秒比（ESR）。 ② 严重误块秒比（SESR） 当某1秒内包含有不少于30%的误块或者至少出现一种缺陷时，则该秒称为严重误块秒（SES）。SES是ES的子集。主要网络缺陷有LOS、LOF、LOP）、AIS、SLM等。 在规定测量时间间隔内，出现的SES数与总的可用时间之比称为严重误块秒比（SESR）。

74 7.5.1 误码性能 ③ 背景误块比（BBER） 扣除不可用时间和SES期间出现的误块后所剩下的误块，称为背景误块（BBE）。
误码性能 ③ 背景误块比（BBER） 扣除不可用时间和SES期间出现的误块后所剩下的误块，称为背景误块（BBE）。 对一个确定的测试时间而言，在可用时间以内出现的BBE数与扣除不可用时间和SES期间所有块数后的总块数之比称为背景误块比（BBER）。 以上3种参数各有特点，ESR适于度量零星误码，SESR适于度量很大的突发性误码，而BBER则大体上反映了系统的背景误码。 经验表明，上述3种参数中SESR最严，BBER最松。大多数情况下，只要通道满足了SESR和ESR指标，BBER指标也可以满足。

75 7.5.1 误码性能 （3）可用时间和不可用时间 误码性能参数的评价只有在通道处于可用状态时才有意义。
误码性能 （3）可用时间和不可用时间 误码性能参数的评价只有在通道处于可用状态时才有意义。 当连续10s都是SES时，不可用时间开始（即不可用时间包含这10s）； 当连续10s都未检测到SES时，不可用时间结束（即可用时间包含这10s）。 另外，通道分为单向通道和双向通道，通道的每一方向均应满足所有参数的分配目标，只要有任一参数在任一方向不满足要求就认为通道不满足要求。

76 表7-6 高比特率全程27 500km通道的端到端误码性能规范要求
误码性能 3．误码性能规范 （1）全程误码指标 由假设参考通道（HRP）模型可知，最长的假设参考数字通道为27 500km，其全程端到端的误码特性应满足表7-6的要求。 表 高比特率全程27 500km通道的端到端误码性能规范要求 速率（Mbit/s） 2.048 8.448 34.368 /55.520 ESR 0.04 0.05 0.075 0.16 待定 SESR 0.002 BBER 2×10－4 10－4

77 7.5.1 误码性能 （2）误码指标分配 在按区段分段的基础上结合按距离分配的方法。将全程分为国际部分和国内部分。
误码性能 （2）误码指标分配 在按区段分段的基础上结合按距离分配的方法。将全程分为国际部分和国内部分。 我国国内标准最长假设参考通道（HRP）为6 900km。 国内网可分成两部分，即接入网和转接网（又称核心网，由长途网和中继网组成）。 转接网按距离线性分配直到再生段为止，我国国内420km、280km和50km各类假设参考数字段（HRDS）的通道误码性能要求应满足如表7-7、表7-8和表7-9所示的数值。 接入网环境较为恶劣，其误码性能指标如表7-10所示。

78 7.5.1 误码性能 表7-7 420km HRDS误码性能指标 速率（Mbit/s） 2.048 34.368 139.264或
误码性能 表 km HRDS误码性能指标 速率（Mbit/s） 2.048 34.368 或 ESR 9.24×10－4 1.733×10－3 3.696×10－3 待定 SESR 4.62×10－5 BBER 4.62×10－6 2.31×10－6

79 7.5.1 误码性能 表7-8 280km HRDS误码性能指标 速率（Mbit/s） 2.048 34.368 139.264
误码性能 表 km HRDS误码性能指标 速率（Mbit/s） 2.048 34.368 ESR 6.16×10－4 1.155×10－3 2.464×10－3 待定 SESR 3.08×10－5 BBER 3.08×10－6 1.54×10－6

80 7.5.1 误码性能 表7-10 接入网误码性能指标 速率（Mbit/s） 2.048/VC-12 34.368/VC-3
误码性能 表7-10 接入网误码性能指标 速率（Mbit/s） 2.048/VC-12 34.368/VC-3 /VC-4 VC-4-4c ESR 2.2×10－3 4.5×10－3 9.6×10－3 不规定 SESR 1.2×10－4 BBER 1.2×10－5

81 抖动性能 1．抖动的概念和产生 （1）基本概念 抖动（Jitter）为数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对于其理想参考时间位置的短时间偏离。 所谓短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化，而将低于10Hz的相位变化称为漂移（Wander）。 抖动常用抖动幅度和抖动频率两个参量描述。  抖动幅度：数字信号的特定时刻相对于其理想参考时间位置偏离的时间范围，单位为UI，1UI=1/fb 。例如，对于2.028Mbit/s的信号，其抖动幅度的单位1UI=1/fb =1/2.048×106=488nm；  抖动频率：偏差的出现频率，单位为Hz。

82 抖动性能 （2）抖动来源 抖动来源于系统线路与设备。一般光缆线路引入的总抖动量仅为0.002～0.011UI，可忽略不计，因此设备是主要抖动来源，包括指针调整抖动、映射/去映射抖动和复用/解复用抖动。

83 7.5.2 抖动性能 2．减小指针调整引入抖动的方法 方法主要包括比特泄漏法、门限调制法和调整率改变法等。以比特泄漏法为例。
抖动性能 2．减小指针调整引入抖动的方法 方法主要包括比特泄漏法、门限调制法和调整率改变法等。以比特泄漏法为例。 比特泄漏法（也称相位扩散法）的基本原理是在抑制抖动的电路中，采用两个电路的级联形式。 第一级的功能是以某种方法将幅度高、频度低的抖动展宽为幅度低、频度高的抖动。例如，将输入的一个24UI相位抖动阶梯展宽为有24个1UI相位抖动的阶梯，这个处理过程即称为比特泄漏或相位扩散。 第二级功能则是将经处理后的1UI阶梯抖动平滑滤波。

84 7.5.2 抖动性能 3．抖动指标 抖动指标主要包括3类：  设备的输出抖动、输入抖动容限及抖动传递函数；
抖动性能 3．抖动指标 抖动指标主要包括3类：  设备的输出抖动、输入抖动容限及抖动传递函数；  网络接口的最大允许输出抖动及输入抖动容限； 在SDH/PDH边界处来自支路映射和指针调整的结合抖动。 输入抖动容限越大越好，而输出抖动则越小越好。

85 漂移性能 1．漂移的概念 所谓漂移是指数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对于其理想参考时间位置的长时间偏移。所谓长时间是指变化频率低于10Hz的相位变化。 2．漂移产生的原因 （1）指针调整引起抖动和漂移 （2）时钟系统引起漂移 （3）传输系统引入的漂移

86 7.6 SDH网络管理 电信管理网（TMN）是利用一个具备一系列标准接口（包括协议和消息规定）的统一体系结构来提供一种有组织的结构，使各种不同类型的操作系统（网管系统）与电信设备互连，从而实现电信网的自动化和标准化管理，并提供大量的各种管理功能。 SDH管理网是TMN的一个子网，它的体系结构继承和遵从了TMN的结构。SDH在帧结构中安排了丰富的开销比特，从而使其网络的监控和管理能力大大增强。

87 7.6.1 SDH网管的基本概念 1．基本概念 SDH管理网（SMN）是TMN的一个子集，专门负责管理SDH网元（NE）。
SMN又可细分成一系列的SDH管理子网（SMS），这些SMS由一系列分离的ECC及有关站内的数据通信链路组成，并构成整个TMN的有机部分。 TMN、SMN与SMS的关系，可用图7-25来表示。

88 SDH网管的基本概念 图7-25 SMN、SMS和TMN关系示例

89 7.6.1 SDH网管的基本概念 2．SMS的结构特点 3．SMS的ECC拓扑
（1）在同一设备站内可能有多个可寻址的SDH NE，要求所有的NE都能终结ECC，并要求NE支持Q3接口和F接口。 （2）不同局站的SDH NE之间的通信链路通常由SDH ECC构成。 （3）在同一局站内，SDH NE可以通过站内ECC或LCN进行通信，趋势是采用LCN作为通用的站内通信网，既为SDH NE服务，又可以为非SDH NE服务。 3．SMS的ECC拓扑 嵌入控制通路（ECC）的物理层是DCC，DCC可以通过多同种拓扑实现互连，如线形（总线形）、星形、环形和网孔形等。

90 SDH网管的基本概念 4．SMN分层 SDH的网管划分为5层，从下至上分别为网元层（NEL）、网元管理层（EML）、网络管理层（NML）、业务管理层（SML）和商务管理层（BML）。如图6-57所示（只列出了下3层）。 （1）网元层（NEL） NEL是最基本的管理层，基本功能应包含单个NE的配置、故障和性能等管理功能。 NEL分两种，一种是使单个网元具有很强的管理功能，可实现分布管理。另一种是给网元以很弱的功能，将大部分管理功能集中在网元管理层上。

91 SDH网管的基本概念 图7-26 管理网络等级

92 7.6.1 SDH网管的基本概念 （2）网元管理层（EML）
所有协调功能在逻辑上都处于网元管理层。 （3）网络管理层（NML） NML负责对所辖区域的网络进行集中式或分布式控制管理，例如，电路指配、网络监视和网络分析统计等功能。 NML应具备TMN所要求的主要管理应用功能，并能对多数不同厂家的单元管理器进行协调和通信。

93 7.6.1 SDH网管的基本概念 （4）业务管理层（SML） 业务管理层负责处理服务的合同事项，诸如服务订购处理、申告处理和开票等。
主要承担下述任务：①为所有服务交易（包括服务的提供和中止、计费、业务质量及故障报告等）提供与用户的基本联系点，以及提供与其他管理机关的接口；②与网络管理层、商务管理层及业务提供者进行交互式；③维护统计的数据（如服务质量）；④服务之间的交互。 （5）商务管理层（BML） 商务管理层是最高的逻辑功能层，负责总的企业运营事项，主要涉及经济方面，包括商务管理和规划。

94 7.6.2 SDH网管接口 （1）Q接口 SMS将通过Q接口接至TMN。Q接口涵盖整个OSI的七层模型。
完全的Q3接口具备OSI的七层功能，实现OS与OS、OS与GNE以及NML与EML之间的连接等。 简化的Q3接口只含有OSI下3层功能，用于NEL与EML的连接。 （2）F接口 F接口可用来将NE连至本地集中管理系统（工作站WS或PC）。 （3）X接口 在低层协议中X接口与Q3接口是完全相同的；在高层协议中，X接口比一般Q3接口更加良好的支持安全功能，其他完全相同的。 一般NE可通过DCC或X.25、LAN连到网关网元（GNE），然后再将管理信息通过Q3接口送达上级，如图7-26所示。

95 SDH网管功能 （1）故障管理 故障管理是指对不正常的电信网运行状况和环境条件进行检测、隔离和校正。包括告警监视、告警历史管理、测试、环境外部事件和设备故障等。 （2）性能管理 性能管理是指提供有关通信设备的运行状况、网络及网络单元效能的报告和评估。包括性能数据收集、性能监视门限的使用、性能数据报告、统计事件和在不可用时间内的性能监视等。 （3）配置管理 配置管理涉及网络的实际物理安排，实施对网元的控制、识别、数据交换，配置网元和通道。包括指配功能、网元状态的控制和安装功能。

96 SDH网管功能 （4）安全管理 安全管理是指为网络的安全提供周密的安排，一切未经授权的人都不得进入网络系统。具体包括用户管理、口令管理、操作权限管理和操作日志管理等。 安全管理涉及注册、口令和安全等级等。例如，可以把安全等级分为3个等级：操作员级（仅能看，不能改）、班长级（不仅能看，还能改变除了安全等级以外的所有设置）和主任级（不仅能看，还能改变所有设置）。 （5）综合管理 综合管理主要包括人机界面管理、报表生成和打印管理、管理软件的下载及重载管理等。

97 小结 1．SDH传输网由各种网元构成，网元的基本类型有TM、ADM、SDXC和REG等。

98 小结 4．3种自愈技术是线路保护倒换、ADM自愈环和DXC网状自愈网。
5．同步方式主要有主从同步方式和相互同步方式两种方式。我国数字同步网采用“多基准钟，分区等级主从同步”的方式。 6．SDH网元定时方式有外同步定时源、从接收的STM-N信号中提取的定时和内部定时源3种方式。 7．SDH传送网络的传输性能主要包括误码性能、抖动性能和漂移性能。 8．SMN是TMN的一个子集，专门负责管理SDH网元。SMN分为5层，从下至上分别为NEL、EML、NML、SML和BML。 SDH管理系统的功能包括故障管理、性能管理、配置管理、安全管理和综合管理。