SDH信号装配技术初探

SDH信号装配技术初探

曹宇辉 ,王佳妮

中国人民解放军辽宁沈阳  11000

摘要：本文阐述了SDH同步数字系列的各颗粒度信号的传统复用定位映射的过程，列举了其存在的缺点，提出了信号装配技术的理念，阐述了信号装配技术的三种方案设想，分析信号装配技术的有点，并对三种方案给与了点评。

关键词：SDH  复用定位映射 STM-N  信号装配技术

SDH同步数字系列是一种标准化的、智能化的光纤通信网络，能够实现全程全网的管理和操作，使业务调度和组网更加灵活高效，具有较强的网络自愈能力和较高的网络资源利用率，也是DWDM和OTN的基础传输体制。

一、SDH的复用、定位和映射的过程

SDH体制的信号传输结构有传输模块STM-1（速率155Mbit/s）、、STM-4（速率622Mbit/s）、STM-16（2.5Gbit/s）等，统称为STM-N，高速率等级的传输模块可通过将低速率等级的信息模块以4的倍数同步复接获取。

（一）STM-N的帧结构

STM-N信号帧结构是一个矩形结构，以字节为单位，由三个部分组成：段开销，管理单元指针（AU-PTR）,信息净负荷（payload）。STM-1的帧结构为9行×270列，STM-N的帧结构是9行×270×N列，其中N与STM-N中的N一致，取值分别为1，4，16，64等，行数恒为9行。STM-N是由N个STM-1 信号复用而成。

（二）SDH的复用、定位和映射

SDH的复用包含两种：从低阶SDH信号复用到高阶SDH信号；从低速支路信号（2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用到STM-N信号。

低阶SDH信号复用到高阶SDH信号，采用字节间插复用的方法，复用采用4合1的规则。帧频在复用的过程中始终保持8000帧/秒不变，因此每复用一次后的信号速率提高至原阶信号速率的4倍。

低速支路信号（2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用到STM-N信号过程需要经过复用、映射和定位三个步骤。

将2Mbit/s信号复用至STM-N信号。通过速率适配将2Mbit/s信号装载标准容器C12内，4个C12基帧组合为1个复帧，C12基帧帧频为8000帧/秒，复帧的帧频为2000帧/秒。C12复帧加上通道开销映射为VC12复帧，加上指针TU-PTR 定位为TU12复帧。3个TU12复用成1个TUG-2。7个TUG-2复用成1个TUG3，3个TUG3复用成1个VC4，1个VC4复用进1个STM-1，完成复用映射。速率140M/s和34M/s信号的复用过程与 2Mbit/s信号后半部分相似。

二、传统复用定位映射的缺点

1.带宽利用率比较低，逐级复用定位映射，开销层层嵌套，有效带宽消耗较大。

2.采用了指针调整机理，大幅度增加设备的复杂性。

3.多种不同类型信号复用，需要码速调整。码速调整存在塞入比特和去除已塞入比特的过程，在高速信号中支路信号直接接入和分离，即不能从高速信号中直接上/下低速信号，必须逐级进行，步骤较多，程序繁琐，时延较大。

4.采用固定位置映射法，一旦高速信号和低速信号不同步，存在频差和相差时，需要采用缓存器（125μs）校正频率和对准相位，增大了滑动损伤和信号延迟时间。

5.层层复用，大幅度增加了时延。而许多业务都有较高的时延要求。

三、信号装配复用技术架构

传统的信号复用定位和映射技术构架，存在着诸多问题，而这种成型的广泛使用的技术架构是从2M和PDH基础上一步步的改进完善，逐步演进而来的。要解决现有复用定位和映射中的诸多问题，必然要从根本上改变，打破原架构，建立新架构。于是提出“信号装配复用”的技术架构，将复用定位和映射整合为一体，简化复用步骤，进一步压缩时延，引入“信号装配”的概念。有标准化信号装配技术、多粒度信号装配技术、包化装配技术3种方案可选择。

1.标准化信号装配技术

（1）将从用户端接收到待复用的多种类型信号进行标准化处理，转换为相同颗粒度的信号，帧频为8000帧/秒。

（2）将光路传输信号STM-N的各级开销预先配置，将净负荷部分置为空。

（3）将标准化处理过的同粒度信号的信号标签和净负荷提取，将信号标签内容配置到相应的开销中，将净负荷加入STM-N信号帧内相应的空位中，每个信号数据相同，位置绝对固定。加入必要的同步信息，完成复用过程。

（4）在STM-N光路接收端，在接收的帧内，利用固定位置、开销字节内容和同步信息等方式，分离提取出净负荷信息，转化为多种类型信号，发送给用户端。在OADM中，通过开销信息或固定位置设置来识别帧中净负荷的上下。

这个过程就象乘客在火车站乘车，STM-N的1帧相当于1次列车，每个乘客相当于1个标准化处理后的支路信号或低速信号，都有1个座次，通过车票确定每个人乘坐的车次、车厢和座位以及上下站点，而与乘客的具体情况无关，每个人保持自己的行程，每一节车厢、每一车次也保持自己的行程，秩序不乱，行程不误。

2.多粒度信号装配技术

（1）将从用户端接收到待复用的多种类型信号进行标准化处理，转换后信号的颗粒度可以不同，帧频为8000帧/秒。

（2）将光路传输信号STM-N的，净负荷部分置为空，各级开销预先准备好，先不配置，而是根据颗粒度选配开销并配置数据信息，信号数据位置通过信道配置而相对固定。

（3）将标准化处理过的多粒度信号的信号标签和净负荷提取，将信号标签内容配置到相应的开销中，将净负荷加入STM-N信号帧内相应的空位中。加入必要的同步信息，完成复用过程。

（4）在STM-N光路接收端，在接收的帧内，利用指定位置、开销字节内容和同步信息等方式，分离提取出复用前各粒度的净负荷信息，转化为多种类型信号，发送给用户端。在OADM中，通过开销信息或指定位置设置来识别帧中净负荷的上下。

这个过程仍然象乘客在火车站乘车，STM-N的1帧相当于1次列车，每个乘客相当于1个预处理后的支路信号或低速信号，车厢上设有包间、软卧、硬卧、硬座等不同级别的席位，每个乘客都是1个席位，也是通过车票确定每个人乘坐的车次、车厢、席位级别和座次以及上下站点，不同的席位级别相当于信号的不同颗粒度。

3.包化信号装配技术

（1）将从用户端接收到待复用的多种类型信号进行分帧包化处理，帧频为8000帧/秒，打包后为8000包/秒，每包设有包头。

（2）将光路传输信号STM-N的帧净负荷部分置为空。

（3）将包化处理过的信号按帧组合到STM-N信号帧内的净负荷空位中。在包头中加入必要的信息，完成复用过程，帧结构如图6所示。

（4）在STM-N光路接收端，在接收的帧内，利用各包包头信息，检索提取出所需的包化信息，转化为多种类型信号，发送给用户端。在OADM中，通过各包包头来识别帧中各包的上下。

这个过程就象物流公司运货物，每辆货车相当于1个STM-N的1帧，每件货物打个包装箱，箱上贴上标签，然后将每个包装箱按照顺序依次装载到相应的物流货车上，到达各个物流中转站或投递站，根据包装箱上的标签指示，选择上下转运和投递。

三、信号装配技术的优点

1.复用定位映射集成，不再嵌套，步骤简单，降低了信号延迟。

2.信号上下不依赖指针，降低了设备复杂度，减少软件的管控压力。

3.信号上下只需检索帧内开销或分包包头，方便灵活。

4.只要帧同步，帧内数据就同步，不须采用缓存器（125μs）校正频率和对准相位，减少了滑动损伤和信号延迟时间。   

信号装配复用技术架构还只是一个理念，三种方案设想各有利弊，标准化信号装配技术颗粒度单一，位置固定，统一灵活，便于信号上下，但这种相等颗粒度的信号往往粒度较小，很多大颗粒度信号需要分割，反而降低了带宽利用率；多粒度信号装配技术可以适应各种颗粒度信号，但位置不固定，不采用指针，只要通过开销检测或数据配置，即可识别信号颗粒在帧中的位置及其他信息，以完成精准的信号上下和解复用；包化装配技术引入了IP理念，在帧内通过包头可以识别检测任一包的数据位置及信息，不需要额外的指针，同时还可以充分利用空闲位置加传其它包化信号，从而提高了带宽有效利用率，但要求数据透明化，设备复杂，并改变了信道通信的数据体制。当然，随着理念的更新，设备的发展，信号装配技术必将从无到有，不断发展并趋于成熟，必将取代现有的复用定位映射技术，甚至打破现有传输体制。