SDH帧结构

旧城等待， 2022-04-03 01:09 278阅读 0赞

### <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />以下内容摘自笔者编著图书[《网络工程师必读——接入网与交换网》][Link 1]： ###

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### 7.3.1 SDH帧结构 ###

要说到SDH的帧结构，就必须知道SONET的STS-1的帧结构，因为SDH是从SONET网络发展而来，而且在帧结构上继承了SONET帧结构。从表7-1可以看出，SDH的基本模块速率STM-1相当于SONET基本传递速率STS-1的3倍。由此可见，STM-1所包括的字节数也为STS-1的3倍。有了这样的认识后，我们再来了解一下STS-1，也就是SONET的基本速率帧结构。

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#### 1. STS-1帧结构 ####

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在STS-1帧中，包括了820个字节（8位组），每125μs传输一帧，总体数据传输速率为51.84Mbps。整个810个字节分为9行，每行90个字节，每次传输时是从左上到右下方向进行的。另外，在整个810个字节中又分为两大部分，即：传输开销和同步有效载荷信包。而传输开销部分中前三行的3个字节（总共9个字节）用于再生段开销（Regenerator Section OverHead，RSOH），而第4行的3个字节用于管理单元指针（AU PTR），从第5开始，后面的四行共12个字节为复用段开销（Multiplex Section Overhead，MSOH。同步有效载荷信包部分中每行除了专门用于通道开销（Path Overhead，POH）外，其余86个字节均为真正的有效载荷。STS-1的帧结构如图7-22所示。

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图7-22 STS-1帧结构

在以上帧结构中，用于开销的部分包括：RSOH、AU PTR、MSOH和POH这四部分，这四部分的具体帧结构如图7-23所示。图中各字节的用途分别如表7-2、表7-3和表7-4所示。

图7-23 STS-1开销字节帧结构

#### 2. STM-1帧结构 ####

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以上介绍了SONET网络中的STS-1帧结构，SDH的基本模块STM-1的帧结构与STS-1类似，只是相应字节长度变为原来的3倍而已。

SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（Synchronous Transport，N=1、4、16、64），最基本的模块为STM-1，它是由3个STS-1复用而成的。而四个STM-1同步复用构成STM-4，16个STM-1或四个 STM-4同步复用构成STM-16。

SDH采用块状的帧结构来承载信息，同样是每帧由纵向9行和横向270\*N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（SDH）区、STM-N净负荷区和管理单元指针（AU PTR）区三个区域。其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送。它与STS-1一样，也又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）两部分。再生段开销包含只有段单元（如中继续器）才需要的信息，通常由位于2个SDH传输单元间的端终端点处理。再生段开销可以提供的功能有：STM-1帧定位检测、段运行监视和故障隔离、用于OAM的数据通信通路及用于维护人员话音通信的通路。复用段开销包括线路终端真需要的信息。可提供的功能包括：线路性能监视和信号性能检测、自动保护倒换（APS）信令通路（双向）、用于告警采集、远端监视和其他OAMP的数据通路及用于维护人员话音通信的通路。

净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销（POH）字节。对于每个净荷都有一个答应的POH，通道开销是安排给净荷，并与其一起传送，直到净荷解复用。POH由净荷包封携带，支持净荷从SDH网入口点到出口点的传送。POH执行以下功能：对于净荷在通路终端单元之间的传输是十分必要的；监视净荷的端到端传输和传输性能、确认正确连接、标识净荷类型及提供用于传送业务提供者信息的用户通路。

管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。

SDH的帧传输时也是由左上到右下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间也为125μs（因为一个STM-1帧相当于3个STS-1帧，而实际的帧传输还是STS-1，所以帧的传输时间仍为125μs），每秒传输1/125\*1000000（之所以要乘以1000000，是把μs（毫秒）转化为s（秒））个帧，对于STM-1而言每帧字节为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM-1的传输速率为19440×8000（这里的8000为采样频率）=155.520Mbps；而STM-4的传输速率为4×155.520Mbps=622.080Mbps；STM-16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbps。

根据STS-1的帧结构，以及STM-1与STS-1的关系可以得出，STM-1的帧结构如图7-24所示。它包括19440bit，即2430（3\*810）字节，同样是排列成9行，共270列。每行的前9个字节（前9列），共81字节中放置了段开销（SOH——Section Over head）和管理单元指针（AU PTR）；每行的后261个字节构成了信息净负荷区（Payload），其中有9字节为通道开销（POH——Path Overhead）。

图7-24 STM-1帧结构

在如图7-24所示的STM-1帧结构中，段开销（（SOH）也有称“传输开销”（TOH）的）仍包括三个部分：RSOH、AU PTR、MSOH，有效载荷信包也包括有效载荷和通道开销（POH）两部分。在这里要注意的是，这里各部分与STS-1的各部分是一一对应的，而且RSOH、AU PTR、MSOH三部分的字节长度是原来STS-1中相应开销中字节长度的3倍，即每行9个字节（总共81个字节），而POH长度却仍保持STS-1中的开销长度，每行为1个字节（共9个字节）。这样，有效载荷长度就为260个字节（共2340个字节）

SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生的偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TU PTR）或管理单元指针（AU PTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。

STM-1中开销字节结构如图7-25所示。??

图7-25 STM-1开销字节结构

段开销和通道开销各字节功能如下：

A1、A2（Framing）：为帧定位字节，其中A1=11110110，A2=00101000。一帧中有48个（6个字节）帧定位比特。

B1、B2、B3（BIP-8）：为误码监测字节，其中 B1为再生段误码监测，在偶校验的比特间插奇偶校验8位码（BIP\-8码）；B2为复接段误码监测，在偶校验的比特间插奇偶校验24位码（BIP\-24码）；B3为通道误码监测。

C1、C2（STS-ID）：为标记符号字节，其中C1为STM识别符，识别每个STM-1信号在STM-N复用信号中的位置；C2为信号指示标记，标明VC中映射的是ATM信元、FDDI、MAN还是某种PDH信号。

D1~D12（DataCom）：为数据通信通路（DCC），构成SDH管理网（SMN）的传送链路，其中：D1~D3为192kbps的数据通道，用于再生段；D4~D12为576kbps的数据通道，用于复接段。

E1、E2（Orderwire）：提供两路64kbps的公务联络语声通路，其中E1用于本地公务通路，在再生器（REG）接入；E2用于直达公务通路，在复接段终端接入。

F1、F2（User）：为用户通路，为特定维护目的提供临时的数据/语声通路。

G1（Path Status）：通道状态字节。

H4（Mutiframe）：TU（终端单元）位置指示字节，指示当前TU帧在TU复帧中的位置。

J1（Trace）：用于跟踪通道连接状态，在J1中重复发送高阶通道接入点识别符，以使接收终端能根据J1确认与发送终端处于连接状态。