第4章SDH设备的逻辑组成.docx
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第4章SDH设备的逻辑组成
第4章SDH设备的逻辑组成
目标:
了解SDH传输网的常见网元类型和大体功能。
掌握组成SDH设备的大体逻辑功能块的功能,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保护信号,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。
下面咱们讲述SDH网中常见网元的特点和大体功能。
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,而支路端口却能够输出/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)一般以西向端口默许表示的。
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网上利用最多、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),为了描述方便咱们将其分为西(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、裁决、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、裁决、再生整形、E/O在e或w侧发出。
注意到没有,REG与ADM相较仅少了支路端口,所以ADM若本地不上/下话路(支路不上/下信号)时完全能够等效一个REG。
真正的REG只需处置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,所以不仅要处置RSOH,而且还要处置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有点牛鼎烹鸡了。
DXC——数字交叉连接设备
数字交叉连接设备完成的主如果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)。
通常常利用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能(注m≥n),m表示可接入DXC的最高速度品级,n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速度级别。
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数值与速度对应表
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
s
4.2SDH设备的逻辑功能块
咱们明白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依照标准的规范,而不同厂家的设备千差万别,那么如何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式对SDH设备进行规范,它将设备所应完成的功能分解为各类大体的标准功能块,功能块的实现与设备的物理实现无关(以哪一种方式实现不受限制),不同的设备由这些大体的功能块灵活组合而成,以完成设备不同的功能。
通过大体功能块的标准化,来规范了设备的标准化,同时也使规范具有普遍性,叙述清楚简单。
下面咱们以一个TM设备的典型功能块组成,来讲述各个大体功能块的作用,应该特别注意的是掌握每一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设备的逻辑功能组成
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:
同步设备按时物理接口
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通过A→B→C→D→E→F→G→L→M拆分成140Mbit/s的PDH信号;通过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),在这里将其概念为设备的收方向。
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大体功能块一路完成的。
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,提取线路按时,和相应告警的检测。
(1)信号流从A到B——收方向
光/电转换,同时提取线路按时信号并将其传给SETS(同步设备按时源功能块)锁相,锁定频率后由SETS再将按时信号传给其它功能块,以此作为它们工作的按不时钟。
当A点的STM-N信号失效(例如:
无光或光功率太低,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,按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功能块在组成SDH帧信号的进程中产生RSOH(发方向),并在相反方向(收方向)处置(终结)RSOH。
(3)收方向——信号流B到C
STM-N的电信号及按时信号或R-LOS告警信号(若是有的话)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不是与帧头位置相吻合。
若持续5帧以上无法正肯定位帧头,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,若持续两帧正肯定帧则退出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并进行处置。
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字节提掏出传给OHA(开销接入功能块)处置公事联络电话;将D1—D3提取传给SEMF,处置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,在接收方向处置(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持续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。
&窍门:
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”,那么现在K2的b6—b8固然是“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和其余部份为全“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,如有误块检测出,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(现在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,将所得的同步质量品级信息传给SEMF。
同时MST将D4—D12字节提取传给SEMF,供其处置复用段OAM信息;将E2提掏出来传给OHA,供其处置复用段公事联络信息。
(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
&窍门:
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之间的保护区段(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之间的保护区段(包括两个MST和它们之间的光缆)。
再生段只处置STM-N帧的RSOH,复用段处置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,避免随路故障,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规定保护倒换的时刻控制在50ms之内。
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,设备必需要有冗余(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,正常情形下信号流从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一样的信息(并发),收端在正常情形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,现在额外业务被终结,主用业务传输取得恢复。
这种倒换方式称之为双端倒换(收/发两头均进行切换),倒换速度较慢,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,所以系统靠得住性降低了。
MSA:
复用段适配功能块
MSA的功能是处置和产生AU-PTR,和组合/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
第一,MSA对AUG进行消间插,将AUG分成N个AU-4结构,然后处置这N个AU-4的AU指针,若AU-PTR的值持续8帧为无效指针值或AU-PTR持续8帧为NDF反转,现在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持续3帧检测出H1、H2、H3字节全为1,则以为E点输入的为全“1”信号,现在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通过字节间插复用成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
前面讲过量个大体功能通过灵活组合,可形成复合功能块,以完成一些较复杂的工作。
SPI、RST、MST、MSA一路组成了复合功能块TTF,它的作用是在收方向对STM-N光线路进行光/电变换(SPI)、处置RSOH(RST)、处置MSOH(MST)、对复用段信号进行保护(MSP)、对AUG消间插并处置指针AU-PTR,最后输出N个VC4信号;发方向与此进程相反,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的两头都用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,不对信号进行处置。
一种SDH设备功能的壮大与否主如果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。
不过无论走哪一种路由都要先通过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,查验B3,如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。
&窍门:
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)均被当做无误码块。
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字节的内容持续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字节的内容包括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有效,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,那个C4信号一种情形是由140Mbit/s适配成的;另一种情形是由2Mbit/s信号经C12→VC12→TU-12→TUG-2→TUG3→C4这种结构复用而来的。
下面咱们别离予以讲述。
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按时信号的提取。
(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置的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三个大体功能块组成。
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的情形。
HPA:
高阶通道适配功能块
现在,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置/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
第一将C4进行消间插成63个TU-12,然后处置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若持续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持续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按照从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较较,若持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之间灵活的分派和连接。
一个设备若要具有全级别交叉能力,就必然要包括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必需要包括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两头参考点都为H)。
LPT:
低阶通道终端功能块
LPT是低阶POH的源和宿,对VC12而言就是处置和产生V5、J2、N2、K4四个POH字节。
(16)收方向——信号流从H到J
LPT处置LP-POH,通过V5字节的b1—b2进行BIP-2的查验,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),现在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。
若持续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/拆包的进程:
2Mbit/s踎C12,。
现在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,和提取支路按时供系统利用的功能。
·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。
设备组成的大体功能块就是这些,不过通过它们的灵活的组合,可组成不同的设备,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,它们携同大体功能块一路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
它的作用是搜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,搜集各功能块的告警、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、性能数据和响应网管终端
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- SDH 设备 逻辑 组成