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发表于 2015-3-31 10:11:07 |显示全部楼层
好贴,写的很好,

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发表于 2015-3-31 10:25:39 |显示全部楼层
通俗易懂,比喻贴切,浅出的非常好,期待楼主继续!

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发表于 2015-3-31 10:57:20 |显示全部楼层
继续更新呀,支持

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发表于 2015-3-31 11:01:10 |显示全部楼层
后生可畏

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发表于 2015-3-31 11:09:25 |显示全部楼层
支持 油菜花

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发表于 2015-3-31 11:48:25 |显示全部楼层
1.4  SDH帧结构和开销

要了解SDH的工作原理,知其所以然,就有必要大致了解一下SDH STM-N的帧结构,首先有必要介绍帧结构是一个什么东西:

设备间在发送数据的时候,双方会按某种协议约定一个发送的顺序,每一部分有约定好的意义。对于SDH而言,哪些字节告诉你这一帧的起点在哪里(定帧字节),哪些字节告诉你这整个一帧的工作状态或者里面某一通道的工作状态(开销),哪些字节告诉你这里面有没有比特串位(指针),哪些字节是真正要发送给你的数据(净荷),这几个就是SDH帧的组成部分。

对于接收端来说,也要按照这个标准去接收分析,才能将这一个长长的序列拆分开,能看懂里面的每一部分内容。就像我们的手机号码,+86 1XX XXXX XXXX,前面+86代表国家,后面3位代表运营商,再后面4位代表地区,最后4位是卡的编号,利用这个规则,通过归属地查询软件就能够告诉我们这个号码是北京移动的或者上海联通的。

再比如以太网帧,要先发几个比特代表我这一帧开始(帧头),然后告诉你我是谁、我要找谁(源宿地址),后面是长度,告诉你我这一帧有多长,你就知道收多少个bit结束,然后就是数据净荷,最后是提供一个序列让你计算是否有误码(校验)。每一种协议有自己的工作方法,就有了自己相应的帧结构的组成部分。

下面我们看一下SDH的块状帧结构,之所以是块状帧,只是为了理解和分析方便,实际上传送的时候也是一个长长的序列,按照先行后列的顺序一行一行的传送。
14-1.png
SDH帧包含了RSOHMSOHPOHAUPTR、净荷几部分,每部分的作用如下:
再生段开销(RSOH)—对STM-N整体信号进行监控;
复用段开销(MSOH)—对STM-N中的每一个STM-1信号进行监控;
指针(AUPTR)—对帧的微量偏移进行校正;
POH(通道开销)—对STM-1中的VC12等通道进行监控。

对于中继站点,仅对于STM-N的整体进行放大再生,所以只需要读写再生段开销(RSOH),没有必要打开帧查看每一个STM-1。而在业务有上下的站点需要根据上下业务的颗粒将STM-N拆成STM-1或者E1,查看读写STM-1工作状态对应复用段开销(MSOH)E1对应的通道开销(POH)进行业务的交叉,但是对于其他站点的业务(通道)没有必要查看。通道开销(POH)仅在该业务需要调度的站点和源宿两端进行读写。
14-2.png
SDH凭借各种开销组成层层细化的监控体制,能够实现对每一层的信号工作状态进行监控和管理,出现问题也能够迅速的定位到哪个VC12。试想一下,如果没有这些开销,就像物流公司运输过程发现一个大集装箱里丢失了一个包裹,发到目的地对你说:“反正货丢了一部分,你自己看看丢了什么吧”,让人情何以堪。同时SDH缺点是带宽利用率也较低(开销占近20%),不过本人觉得这不算什么缺点,为了提高安全性付出的代价是正常的。

记得以前我们寄包裹寄信,只能一遍一遍的打电话问东西到没到,现在网上就可以查到每一单货的踪迹,货到哪了由谁在派送都能够一清二楚,这个就是物流体系的发展进步,但另外一方面我们也能想到,这个查询服务系统的背后一定有一个庞大的团队和管理体系,势必也会增加了不少成本,物流的这个飞跃就同从PDHSDH的发展颇为相似。

前面我们介绍了帧结构的组成部分,各种开销的监控范围。那么开销到底是如何工作的呢,下面再将帧结构中的开销部分放大来看一看。
14-3.png
这张图是SDH的段开销的结构图,各字节的名称和和作用都有着详细的定义,我们大致来了解一下:

A1A2:定帧字节, A1固定是11110110A2固定是00101000, 当接收端收到连续3*N个正确的A1A2帧时,便知道,新的STM-N帧已经到来。

J0:再生段踪迹字节,代表收发两端在再生段这一层是保持连接的。

D1-D12:数据通信通路,是用来传送网管信息的,包括网管的操作命令、管理维护信息等。其中D1-D3对应再生段,D4-D12对应复用段,SDH就是靠这768k12*64k)的通道实现强大的网管功能。

E1E2:公务联络字节。SDH设备上都配有一个公务电话,用于在开通设备的时候上下游站点间方便联络,公务联络字节就是传送公务电话的语音信号的。其中E1(此E1非彼E1)对应再生段层,E2对应复用段层。如果用E2字节的话,就无法和中继站互通公务电话了。

F1:使用者通路字节,也是提供一个64k的通道,可以传送语音和数据,可以理解为给运营商备用。

B1B2:比特间插奇偶校验码,B1对应再生段,B2对应复用段。什么是校验呢,这个我们生活中也经常用到,比如我打电话告诉你我的银行卡号,卡号读完之后告诉你一共是16位数字,你数一下发现不是16位就会告诉我再重说一次,这“共16位数字”就相当于一个校验码,帮助你验证是否有漏记的(比特丢失),又或者将卡号再读一遍,第二遍读卡号也相当于一个校验码,可以验证卡号记录是否有错误(收到误码)。奇偶校验顾名思义,就是利用发送的所有比特中1的数量是奇数还是偶数的原理,如果是奇数就在后面加校验码1,是偶数就在后面加校验码0,这样到了接收端,无论信息净荷是奇数还是偶数,加上校验码就一定是偶数,如果中间有单个比特出现了误码,0变成了1或者1变成了0,收端校验计算得出的是奇数,则判定误码。如果有2个比特同时误码则是无法判定的,但是同一帧中有2比特误码的概率是极低的。

K1K2b1-b5):自动保护倒换(APS)字节,用于实现复用段倒换保护,这个保护方式后面会有详细介绍。

K2b6-b8)):复用段远端失效指示,就是在使用复用段保护时,这3个比特告知前方有故障,信号传不过去,需要触发倒换保护。

S1:同步状态字节,值越小代表时钟等级越高,用于判定是否进行时钟切换。

M1:复用段远端误码块指示,用于接收端告诉发送端,我接收到了误码。

保留字节:没有明确规定用途,厂家可以自己定义,从而实现厂家的特有功能,各种专利技术。
这里介绍这些开销目的是为了让大家大致了解开销的工作原理,至于实现的细节方面不过多解释,通道开销基本上也是这个思路,本文不逐一介绍,需要了解请参照相关资料。

点评

niejianduo  神一样的存在  详情 回复 发表于 2018-11-28 14:53
Tomycl  大体了解了SDH的具体比特内容了。  发表于 2017-8-2 10:53
haoziww1314  帧结构对我来说比较难,估计这张得慢慢读,反复消化才行!  详情 回复 发表于 2017-2-20 23:36
晴空万里0l  真的是通俗易懂  详情 回复 发表于 2016-3-1 22:13

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发表于 2015-3-31 11:52:39 来自手机 |显示全部楼层

1213

本帖最后由 自行车 于 2015-3-31 12:11 编辑

1313131

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发表于 2015-3-31 11:56:08 |显示全部楼层
本帖最后由 小雨哥 于 2015-4-2 16:06 编辑

1.5   SDH复用和交叉

前文多次提到了映射(装箱子)、复用(小箱子装入大箱子),这个过程是如何实现的呢?SDH规定了一系列的映射复用的方式,下图是我国使用的方式的示意图。
15-1.png
图中的各个单元对应如下:

C:容器,VC:虚荣器,TU:支路单元,TUG:支路单元组,AU:管理单元,AUG:管理单元组。

在这里我们对于E1封装到STM-1的过程进行简单的说明,目的是大概了解这个过程的原理,毕竟我们不是搞开发的人员。

还是把E1当做一个货物来看待,首先SDH提供一个叫做C12的箱子,这个箱子尺寸(速率)略大于E1E1装入C12时要塞一些泡沫固定(码速调整),C12贴上标签(通道开销)之后形成了带标签的箱子(VC12)。VC12被绳子绑在了固定的位置(指针定位)之后形成TU123TU12组合在一起(复用)形成了TUG27TUG-2组合在一起(复用)形成了TUG33TUG3又组合(复用)在一起装在了一个叫做C4的大的箱子里,C4贴上标签(通道开销)后形成VC4,VC4又被绳子固定(指针定位)后形成AU4AU4加上车头(SOH)后最终形成了货车(STM-1)。N辆货车(STM-1)组成了长长的车队(STM-N)。

其他速率的信号复用的过程也大致类似,无非就是装箱(码速调整)、贴标签(通道开销)、绑定位置(指针定位)、组合(复用)、加车头(段开销)几个过程,从复用的路线图中都容易去理解。

SDH可以提供多种容器,包括C12C3C4,支路侧可以支持E134M45M140MPDH信号,同时STM-N也可以作为支路业务,如果线路侧速率是STM-M,支路侧速率是STM-N,只要M大于N就可以。

这里SDH的复用是采用字节间插的方式,和PDH的按bit间插有所区别。字节间插可以一定程度保证信号的完整性,但需要的缓存要大一些。

特别需要说明的是,在这些容器中,VC(虚容器)是我们工作中最耳熟能详的一个,因为VC是作为一个独立的单元被调度(交叉)的,从我们举的装车的例子也容易理解,被贴上了标签的箱子作为调度、运输的基本单元被搬来搬去,而没有必要带上绳子和车头。

SDH的交叉

STM-N打开,对里面VC4VC12等颗粒进行读写、重新排列位置的过程称为交叉。支持了交叉功能的系统就像我们国家现在的高速公路一样,哪怕我们从西藏开车去东北,这一路经过很多条高速公路,但是高速之间可以通过互通立交自由的切换,而不用频繁的下高速、上高速。

交叉分为高阶和低阶交叉,高阶交叉对应的颗粒是VC4(大箱子),低阶交叉对应的颗粒是VC12(小箱子)。交叉是靠交叉矩阵实现的,交叉矩阵将各个方向来的各种级别的信号进行调度。

交叉能力是SDH设备的一个重要指标,高阶交叉能力是一个设备层次的定位,比如核心层一般对应的是300G以上,汇聚层大概100多个G,接入层一般就是几十G。高阶交叉能力一般有两种表示方法,一种是N*VC4,一种是多少个G,两者之间可以换算,比如128*VC4换算过来就是128*155M,大约就是20G

低阶交叉对应的是设备对小颗粒业务的处理能力,靠低阶交叉模块来实现,低阶交叉只有在打开VC4处理E1的时候才会用到,对于不上下E1业务的汇聚点来说,只对VC4级别进行调度不需要低阶交叉,高阶交叉能力强的设备低阶交叉能力不一定强。低阶交叉能力也有两种表示方法,一种是N*VC12,一种是多少个G,和高阶交叉能力一样可以换算,2016*VC12=32*155M=2*2.5G=5G
15-2.png
我们从下面示例来了解一下高阶交叉和低阶交叉的工作,假设有ABC三个站点组成一个链型系统,B站为ADM(光分叉复用节点,包含2个以上线路接口),AC站为TM(光终端复用节点,只有1个线路接口),站点间业务需求如下:

A-B站业务需求:1*STM-14*E1
A-C站业务需求:1*STM-110*E1
B-C站业务需求:1*STM-15*E1

下图可以看出从A站发往B站的STM-4帧在经过了B站的交叉矩阵后,被封装成了新的STM-4帧发往C站。图中在B站经过交叉矩阵调度的业务和对应的支路接口用了相同的颜色表示,可以清楚的看出业务和接口的对应关系。
15-3.png
下图可以进一步看出高阶交叉和低阶交叉的区别和工作原理,其中STM-1的业务经过高阶交叉直接上下业务,而左上角的STM-1帧中封装了不同去向的E1业务,在B站需要将STM-1打开进行调度。在这个示例中,B站点占用了8*VC4的高阶交叉容量和126*VC12的低阶交叉容量。
15-4.png
一般来说,厂家提供的SDH设备中,定位于纯核心层的大容量交叉设备一般不提供低阶交叉能力,核心层设备一般都会下挂扩展子架,进行低阶业务的处理。这是因为核心层设备都比较贵,核心设备的槽位也是“寸土寸金“,占用一个大容量的槽位去接入E1这样小的业务非常浪费。就像公司的总经理日理万机,一些端茶倒水的小事让他去做大材小用,所以给总经理配助理或秘书。
15-5.png
运营商一般在集采的时候会对各个层面设备的交叉能力、业务接入能力等设定一个下限要求,各厂家需满足条件才有资格参与投标。

点评

Tomycl  哦哦!原来STM-N就是N个STM-1大箱子连在一起啊!  发表于 2017-8-3 12:00
Tomycl  VC虚容器不是虚荣器,哈哈哈  发表于 2017-8-2 11:02
shaoze21  难道B站点蓝色那条和红色那条里边的A不应该是B么????应该是『4*E1至B站』和『STM-1至B站』吧!  详情 回复 发表于 2016-8-5 10:59
qazwsx12321  我的理解,一个STM-1即一个VC4,它包含3*7*3=63个VC12。交叉的处理发生在交叉节点处,低阶交叉在B节点涉及两个STM-1即63*2=126个VC12。高阶交叉则看不懂了  发表于 2015-7-30 17:45
zar792006  雨哥您好!首先感谢你的倾囊相授!小弟想问一句,这一小节中A,B,C三个站点中,B站花费的交叉容量是如何计算出来的,麻烦您展开讲讲,最好能讲讲高阶和低阶业务交叉的实际过程,不胜感激!!  详情 回复 发表于 2015-7-7 15:16
janelhy11  请教一下 设计规范上对SDH系统交叉能力是如下规定的:SDH2.5Gbit/s设备交叉能力不低于768×768VC-4,怎么与楼主的交叉能力相对应呢?  发表于 2015-7-2 08:59
reflecter  小雨哥,麻烦问一下,关于核心层设备扩展子架,我看图中1个2.5G的子框能带512个E1,但是按着复用结构,1个STM-1最多应该能带3x7x3=63个E1吧,那STM-16应该带16x63=1008个E1啊,是不是我理解的有什么问题?  详情 回复 发表于 2015-4-23 17:46
big7gun  十分感谢楼主这样好贴! 有个问题请教,“B站点占用了8*VC4的高阶交叉容量和63*VC12的低阶交叉容”,这个具体交叉容量的数值是怎么来的啊?  详情 回复 发表于 2015-4-2 11:15

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发表于 2015-3-31 12:18:35 |显示全部楼层
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发表于 2015-3-31 12:42:27 |显示全部楼层
最近准备研究生复试,正好考这一部分内容,考的时候是死记硬背的,现在看完您的帖子感觉收获颇丰

点评

xxoolol  什么学校啊,考试考这么简单?还没我们大本考的难?  详情 回复 发表于 2015-4-1 11:51

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发表于 2015-3-31 13:13:08 来自手机 |显示全部楼层
写的好,敬佩的很!

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发表于 2015-3-31 14:18:00 |显示全部楼层
支持原创,PTN的三层功能怎么实现的不太明白,希望后期能够拨开云雾……

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2011-4-5
发表于 2015-3-31 14:52:13 |显示全部楼层
我也能赶上新鲜的

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发表于 2015-3-31 15:11:34 |显示全部楼层
真棒

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发表于 2015-3-31 15:38:36 |显示全部楼层
锁定!!!!

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发表于 2015-3-31 15:44:52 |显示全部楼层
屌爆

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发表于 2015-3-31 16:49:56 |显示全部楼层

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18604806356  宝宝  详情 回复 发表于 2015-4-5 17:35

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发表于 2015-3-31 16:57:08 |显示全部楼层
不错,应该是承载传输网

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发表于 2015-3-31 17:45:02 |显示全部楼层
有营养的介绍!!!希望论坛有更多楼主这样的牛人

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发表于 2015-3-31 17:45:16 |显示全部楼层
好贴,学习了~~~
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