SS005001 SDH原理 ISSUE4.1
第2章 SDH的帧结构及复用步骤
第2章 SDH的帧结构及复用步骤
2.1 帧结构的特点
了解SDH信号的帧结构对于理解SDH的许多特性有着非常重要的作用，是学习SDH的基础。
STM-N 帧结构9×270×N字节1345先行后列RSOHSTM-N净负荷AUPTR●● (含POH)以字节 为单位（8bit）的块状帧帧频 8000帧/s，帧周期125us9MSOH9×N261×N 图2-1 STM-N的帧结构
? 说明：
RSOH：再生段开销 AU_PTR：管理单元指针 MSOH：复用段开销
1.1.1 以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构
2. 何为STM－N信号？
STM－N指的是速率等级为N的SDH信号，STM为Synchronous Transfer Mode的缩写，意为同步传送模式，N代表速率等级，取值为1、4、16、64。
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3. 块状帧是什么？
为了便于对信号进行分析，往往将信号的帧结构等效为块状帧结构。例如，E1信号的帧是32个字节组成的1行×32列的块状帧，ATM信号是53个字节构成的块状帧。 4. STM-N的帧结构
STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64。表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而形成。
？让我们来算一算：当N=1时，STM-1的传输速率是多少？
8000（帧/秒）×9（行/帧）×270（字节/行）×8（比特/字节）=155520000bit/s 。 5. 传输方式
STM-N信号的传输遵循从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。
2.1.2 STM-N信号的帧频
STM-N信号的帧频（也就是每秒传送的帧数）是多少呢？ITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125us。 由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输速率恒定的等于STM-1信号传输速率的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。
SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接插/分出低速SDH信号成为可能，特别适用于大容量的传输情况。
? 想一想：STM-N帧中单独一个字节的比特传输速率是多少？
STM-N的帧频为8000帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送8000次，那么该字节的比特速率是8000×8bit＝64kb/s。
2.2 帧结构的组成
从图2-1中看出，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。下面我们讲述这三大部分的功能。
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2.2.1 信息净负荷（payload）
信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。信息净负荷区相当于STM-N这辆运货车的车箱，车箱内装载的货物就是打包了的低速信号——待运输的货物。为了实时监测货物（打包的低速信号）在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节——通道开销（POH）字节。
POH作为净负荷的一部分与信息块一起装载在STM-N这辆货车上在SDH网中传送，它负责对打包的货物（低速信号）进行通道性能监视、管理和控制（有点儿类似于传感器）。 ? 说明：何谓通道？
举例说明，STM-1信号可复用进63×2Mb/s的信号，那么换一种说法可将STM-1信号看成一条传输大道，那么在这条大路上又分成了63条小路，每条小路通过相应速率的低速信号，那么每一条小路就相当于一个低速信号通道，通道开销的作用就可以看成监控这些小路的传送状况。这63个2M通道复合成了STM-1信号这条大路——此处可称为“段”。
现在你明白了吧，所谓通道指相应的低速支路信号，POH的功能就是监测这些低速支路信号在由STM-N这辆货车承载，在SDH网上运输时的性能。这与将STM-N信号类比为货车，将低速支路信号打包装入车中运输相一致。
2.2.2 段开销（SOH）
段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。
例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控，而POH的作用是当车上有货物损坏时，通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。也就是说SOH完成对货物整体的监控，POH是完成对某一件特定的货物进行监控。当然，SOH和POH还有一些管理功能。
段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。我们讲过段其实也相当于一条大的传输通道，RSOH和MSOH的作用也就是对这一条大的传输通道进行监控。
那么，RSOH和MSOH的区别是什么呢？简单的讲二者的区别在于监管的范围不同。举个简单的例子，若光纤上传输的是2.5G信号，那么，RSOH监控的是STM-16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM-1的性能情况。
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? 说明：
RSOH、MSOH、POH提供了对SDH信号的层层细化的监控功能。 例如2.5G系统，RSOH监控的是整个STM-16的信号传输状态；MSOH监控的是STM-16中每一个STM-1信号的传输状态；POH则是监控每一个STM-1中每一个打包了的低速支路信号（例如2Mb/s）的传输状态。这样通过开销的层层监管功能，使你可以方便地从宏观（整体）和微观（个体）的角度来监控信号的传输状态，便于分析、定位。
再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N个字节；复用段开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第9×N列，共5×9×N个字节。与PDH信号的帧结构相比较，段开销丰富是SDH信号帧结构的一个重要的特点。
2.2.3 管理单元指针（AU-PTR）
管理单元指针位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节。AU-PTR起什么作用呢？
我们讲过SDH能够从高速信号中直接插/分出低速支路信号（例如2Mb/s）。这是因为低速支路信号在高速SDH信号帧中的位置有预见性，也就是有规律性。预见性的实现就在于SDH帧结构中指针开销字节功能。
AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符，以便收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负荷。 这句话怎样理解呢？如图2-2所示，若车厢中存放了很多货物，各件货物（低速支路信号）有规律的（字节间插复用）堆放在一起，那么若要定位车厢中某件货物的位置就只要知道这堆货物的第一件货物放在哪儿，然后通过本堆货物摆放位置的规律性，就可以直接定位出本堆货物中任一件货物的准确位置，这样就可以直接从车厢中搬运（直接插/分）出某一件特定货物（低速支路信号）。AU-PTR的作用就是指示这堆货物中第一件货物的位置。
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AU-PTR的作用AU-PTR定位车发端：厢中第一个信息包根据收到的AU-PTR值收端：找到此信息包，通过字节间插的规律性，进而定位到其他信息包键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本键入文本 图2-2 AU-PTR的作用
其实指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针）。TU-PTR的作用类似于AU-PTR，只不过所指示的货物堆更小一些而已。
2.3 SDH的复用结构
SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s）复用成SDH信号——STM-N。
第一种情况，复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。
在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销，其具体的复用方法在下一章中讲述。
第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。 SDH网的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例如：将PDH信号复用进STM-N），又能满足同步复用（例如STM-1→STM-4），而且能方
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