sdh原理及告警維護

在各種寬帶光纖接入網(wǎng)技術(shù)中，采用SDH技術(shù)的接入網(wǎng)系統(tǒng)是應(yīng)用最普遍的。SDH的誕生解決了由于入戶媒質(zhì)的帶寬限制而跟不上骨干網(wǎng)和用戶業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，而產(chǎn)生了用戶與核心網(wǎng)之間的接入“瓶頸”的問題，同時提高了傳輸網(wǎng)上大量帶寬的利用率。SDH技術(shù)自從90年代引入以來，至今已經(jīng)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，且價格越來越低，在接入網(wǎng)中應(yīng)用可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰透呖煽啃詭砗锰?，在接入網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中長期受益。本片文章主要講解sdh的原理及警告維護。

一、SDH設(shè)備的邏輯功能塊

SDH傳輸網(wǎng)是由不同類型的網(wǎng)元通過光纜線路的連接組成的，通過不同的網(wǎng)元完成SDH網(wǎng)的傳送功能：上/下業(yè)務(wù)、交叉連接業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)故障自愈等。SDH傳輸網(wǎng)的網(wǎng)元主要有：TM 終端復(fù)用器、ADM 分/插復(fù)用器、REG 再生中繼器、DXC 數(shù)字交叉連接設(shè)備。

TU-T采用功能參考模型的方法，對SDH設(shè)備進行規(guī)范。它將設(shè)備所應(yīng)完成的功能分解為各種基本的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，功能塊的實現(xiàn)與設(shè)備的物理實現(xiàn)無關(guān)，不同的設(shè)備由這些基本的功能塊靈活組合而成，以完成設(shè)備不同的功能。通過基本功能塊的標(biāo)準(zhǔn)化來規(guī)范了設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，同時也使規(guī)范具有普遍性，敘述清晰簡單。

下面我們以一個TM設(shè)備的典型功能塊組成，來講述各個基本功能塊的作用，應(yīng)該特別注意的是掌握每個功能塊所監(jiān)測的告警性能事件及其檢測機理。如圖一所示。

（圖一 SDH設(shè)備的邏輯功能構(gòu)成）

為了更好地理解上圖，對圖中出現(xiàn)的功能塊名稱說明如下：

SPI SDH物理接口 TTF 傳送終端功能

RST 再生段終端 HOI 高階接口

MST 復(fù)用段終端 LOI 低階接口

MSP 復(fù)用段保護 HOA 高階組裝器

MSA 復(fù)用段適配 HPC 高階通道連接

PPI PDH物理接口 OHA 開銷接入功能

LPA 低階通道適配 SEMF 同步設(shè)備管理功能

LPT 低階通道終端 MCF 消息通信功能

LPC 低階通道連接 SETS 同步設(shè)備時鐘源

HPA 高階通道適配 SETPI 同步設(shè)備定時物理接口

HPT 高階通道終端

上圖是一個TM的功能塊組成圖，其信號流程是線路上的STM-N信號從設(shè)備的A參考點進入設(shè)備依次經(jīng)過A→ B→ C→ D→ E→ F→ G→ L→ M拆分成140Mbit/s的PDH信號；經(jīng)過A→ B→ C→ D→ E→ F→ G→ H→ I→ J→ K拆分成2Mbit/s或34Mbit/s的PDH信號。這里將其定義為設(shè)備的收方向。相應(yīng)的發(fā)方向就是沿這兩條路徑的反方向，將140Mbit/s和2Mbit/s、 34Mbit/s的PDH信號復(fù)用到線路上的STM-N信號幀中。設(shè)備的這些功能是由各個基本功能塊共同完成的。

SDH網(wǎng)絡(luò)的常見網(wǎng)元有：TM（終端復(fù)用器）、ADM（分插復(fù)用器）、REG（再生中繼器）、DXC（數(shù)字交叉連接設(shè)備）。下面是各種網(wǎng)元的功能塊組成，通過功能塊的組成了解每個網(wǎng)元所能完成的功能。

TM：TM終端復(fù)用器用在網(wǎng)絡(luò)的終端站點上，它的作用是將支路端口的低速信號復(fù)用到線路端口的高速信號STM-N中，或從STM-N的信號中分出低速支路信號：

TM 終端復(fù)用器

ADM：ADM的作用是將低速支路信號交叉復(fù)用進東或西向線路上去；或從東或西側(cè)線路端口接收的線路信號中拆分出低速支路信號。另外，還可將東/西向線路側(cè)的STM-N信號進行交叉連接：

ADM 分/插復(fù)用器

REG：REG的最大特點是不上下（分/插）電路業(yè)務(wù)，只放大或再生光信號。REG的作用是將w/e兩側(cè)的光信號經(jīng)O/E、抽樣、判決、再生整形、E/O在e或w側(cè)發(fā)出：

REG 再生中繼器

DXC：數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC完成的主要是STM-N信號的交叉連接功能，它是一個多端口器件，它實際上相當(dāng)于一個交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接，DXC的核心功能是交叉連接，功能強的DXC能完成高速信號在交叉矩陣內(nèi)的低級別交叉：

DXC 數(shù)字交叉連接設(shè)備

二、SDH的主要告警信號以及開銷字節(jié)

以下列出SDH設(shè)備各功能塊產(chǎn)生的主要告警維護信號以及有關(guān)的開銷字節(jié)

。 —SPI： LOS

。 —RST： LOF（ A1、 A2）， OOF（ A1、 A2）， RS-BBE（ B1）

。 —MST： MS-AIS （K2［b6 b8］）， MS-RDI （K2［b6 b8］）， MS-REI （M1）， MS-BBE （B2） MS-EXC （B2）

。 —MSA： AU-AIS （H1、 H2、 H3）， AU-LOP （H1、 H2）

。 —HPT： HP-RDI （G1［b5］），HP-REI （G1［b1 b4］）， HP-TIM （J1）、HP-SLM（C2）， HP-UNEQ（C2） HP-BBE（B3）

。 —HPA： TU-AIS （V1、 V2、 V3）， TU-LOP （V1、 V2）， TU-LOM（H4）

。 —LPT： LP-RDI （V5［b8］）， LP-REI （V5［b3］）， LP-TIM（J2），LP-SLM（V5［b5 b7］）， LP-UNEQ （V5［b5 b7］）， LP-BBE （V5［b1、b2］）

以上這些告警維護信號產(chǎn)生機理的簡要說明如下

ITU-T建議規(guī)定了各告警信號的含義：

。 LOS 信號丟失

輸入無光功率、光功率過低、光功率過高使BER劣于10-3

。 OOF 幀失步

搜索不到A1 A2字節(jié)時間超過625μs

。 LOF 幀丟失

OOF持續(xù)3ms以上

。 RS-BBE 再生段背景誤碼塊 B1校驗到再生段STM-N的誤碼塊

。 MS-AIS 復(fù)用段告警指示信號

K2［6—8］=111超過3幀

。 MS-RDI 復(fù)用段遠(yuǎn)端劣化指示

對端檢測到MS-AIS、 MS-EXC 由K2［6—8］（值為110，有別于AIS的值）回發(fā)過來

。 MS-REI 復(fù)用段遠(yuǎn)端誤碼指示

由對端通過M1字節(jié)回發(fā)由B2檢測出的復(fù)用段誤塊數(shù)

。 MS-BBE 復(fù)用段背景誤碼塊 由B2檢測

。 MS-EXC 復(fù)用段誤碼過量 由B2檢測

。 AU-AIS 管理單元告警指示信號

整個AU為全1 包括AU-PTR

。 AU-LOP 管理單元指針丟失

連續(xù)8幀收到無效指針或NDF

。 HP-RDI 高階通道遠(yuǎn)端劣化指示

收到HP-TIM HP-SLM

。 HP-REI 高階通道遠(yuǎn)端誤碼指示

回送給發(fā)端由收端B3字節(jié)檢測出的誤塊數(shù)

。 HP-BBE 高階通道背景誤碼塊

顯示本端由B3字節(jié)檢測出的誤塊數(shù)

。 HP-TIM 高階通道蹤跡字節(jié)失配

J1應(yīng)收和實際所收的不一致

。 HP-SLM 高階通道信號標(biāo)記失配

C2應(yīng)收和實際所收的不一致

。 HP-UNEQ 高階通道未裝載

C2=00H超過了5幀

。 TU-AIS 支路單元告警指示信號 整個TU為全1 包括TU指針

。 TU-LOP 支路單元指針丟失

連續(xù)8幀收到無效指針或NDF

。 TU-LOM 支路單元復(fù)幀丟失

H4連續(xù)2—10幀不等于復(fù)幀次序或無效的H4值

。 LP-RDI 低階通道遠(yuǎn)端劣化指示 接收到TU-AIS或LP-SLM LP-TIM

。 LP-REI 低階通道遠(yuǎn)端誤碼指示 由V5［1—2］檢測

。 LP-TIM 低階通道蹤跡字節(jié)失配 由J2檢測

。 LP-SLM 低階通道信號標(biāo)記字節(jié)失配 由V5［5—7］檢測

。 LP-UNEQ 低階通道未裝載 V5［5—7］=000超過了5幀

為了理順這些告警維護信號的內(nèi)在關(guān)系，我們在下面列出了兩個告警流程圖。圖二是簡明的TU-AIS告警產(chǎn)生流程圖，TU-AIS在維護設(shè)備時會經(jīng)常碰到。通過圖二分析就可以方便的定位TU-AIS及其它相關(guān)告警的故障點和原因。

（圖二 簡明TU-AIS告警產(chǎn)生流程圖）

圖三是一個較詳細(xì)的SDH設(shè)備各功能塊的告警流程圖，通過它可看出SDH設(shè)備各功能塊產(chǎn)告警維護信號的相互關(guān)系。

（圖三 SDH各功能塊告警流程圖）

三、PDH復(fù)用成SDH的STM-N信號步驟

ITU-T規(guī)定了一整套完整的復(fù)用結(jié)構(gòu)，也就是復(fù)用路線通過這些路線可將PDH的3個系列的數(shù)字信號以多種方法復(fù)用成STM-N信號。ITU-T規(guī)定的復(fù)用路線如下圖。

（G.709復(fù)用映射結(jié)構(gòu)）

PDH的帶寬：

盡管一種信號復(fù)用成SDH的STM-N信號的路線有多種，但是對于一個國家或地區(qū)則必須使復(fù)用路線唯一化，我國的光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定了以2Mbit/s信號為基礎(chǔ)的PDH系列作為SDH的有效負(fù)荷，并選用AU-4的復(fù)用路線，其結(jié)構(gòu)見圖四所示。

（圖四 我國的SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)）

四、SDH的幀結(jié)構(gòu)與段開銷

SDH采用以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，STM-N是由9行、270×N列字節(jié)組成的碼塊，如圖五所示。每幀共有9×270×N字節(jié)，每字節(jié)為8bit。對于STM-1而言，幀的容量=270×9=2430（字節(jié)）；1幀的比特數(shù)=270×9×8=19440（bit）；1幀的時間長度（幀周期）為125μs，即每秒傳輸8000幀，信息傳輸速率為9×270×8×8000=155.520（Mbi/s）。更高等級的STM-N信號由基本模塊STM-1信號的N倍組成。

（圖五 STM-N 幀結(jié)構(gòu)圖）

幀結(jié)構(gòu)可分為段開銷（Senmentation Overhead，SOH）、信息凈負(fù)荷（Payload）、和管理單元指針（Administrator Unit Pointer，AU-PTR）三個基本區(qū)域。

（1）段開銷（SOH）是指STM幀結(jié)構(gòu)中為保證信息凈負(fù)荷正常且靈活傳輸所必須附加的字節(jié)，這些字節(jié)主要是用于網(wǎng)絡(luò)運行、管理、維護。段開銷可以分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）。

（2）信息凈負(fù)荷區(qū)域（Payload）是指幀結(jié)構(gòu)中存放由各種低速支路而來的信息碼元的地方，這些信息碼元經(jīng)過了不同容器的封裝，達到了STM-1的速率。

（3）管理單元指針。用于標(biāo)識信息凈負(fù)荷的第一個字節(jié)在整個管理單元中的位置（就是指出VC-4在AU-4中的位置），以便在接收端正確地分離凈負(fù)荷。（華為的一篇《SDH開銷和指針》說得比較清楚http://www.docin.com/p-380938796.html）

五、通道開銷

（1）高階通道開銷HP-POH

J1 通道蹤跡字節(jié)

AU-PTR指針指的是VC4的起點在AU-4中的具體位置，即VC4的第一個字節(jié)的位置，以使收信端能據(jù)此AU-PTR的值正確的在AU-4中分離出VC4。J1正是VC4的起點，那AU-PTR所指向的正是J1字節(jié)的位置，該字節(jié)的作用與J0字節(jié)類似，被用來重復(fù)發(fā)送高階通道接入點標(biāo)識符，使該通道接收端能據(jù)此確認(rèn)與指定的發(fā)送端處于持續(xù)連接狀態(tài)，要求也是收發(fā)兩端J1字節(jié)相匹配。

通道BIP-8碼 B3字節(jié)

通道BIP-8碼B3字節(jié)負(fù)責(zé)監(jiān)測VC4在STM-N幀中傳輸?shù)恼`碼性能，監(jiān)測機理與B1、B2相類似，只不過B3是對VC4幀進行BIP-8校驗。若在收端監(jiān)測出誤碼塊，那么設(shè)備本端的性能監(jiān)測事件HP-BBE 高階通道背景誤碼塊顯示相應(yīng)的誤塊數(shù)，同時在發(fā)端相應(yīng)的VC4通道的性能監(jiān)測事件HP-REI（通過G1字節(jié)的b1~ b4回傳）， 高階通道遠(yuǎn)端誤塊指示，顯示出收端收到的誤塊數(shù)。

C2 信號標(biāo)記字節(jié)

C2用來指示VC幀的復(fù)接結(jié)構(gòu)和信息凈負(fù)荷的性質(zhì)，例如通道是否已裝載、所載業(yè)務(wù)種類和它們的映射方式。例如C2=00H表示這個VC4通道未裝載信號，這時要往這個VC4通道的凈負(fù)荷中插全“1” 碼TU-AIS，設(shè)備出現(xiàn)高階通道未裝載告警HP-UNEQ；C2=02H 表示VC4所裝載的凈負(fù)荷是按TUG結(jié)構(gòu)的復(fù)用路線復(fù)用來的；C2=15H表示VC4的負(fù)荷是FDDI 光纖分布式數(shù)據(jù)接口格式的信號。

☆技術(shù)細(xì)節(jié)

J1和C2字節(jié)的設(shè)置一定要使收/發(fā)兩端相一致，否則在收端設(shè)備會出現(xiàn)HP-TIM 高階通道追蹤字節(jié)失配，HP-SLM 高階通道信號標(biāo)記字節(jié)失配，此兩種告警都會使設(shè)備向該VC4的下級結(jié)構(gòu)TUG3插全“1”碼TU-AIS告警指示信號。

C2字節(jié)編碼

G1 通道狀態(tài)字節(jié)

G1用來將通道終端狀態(tài)和性能情況回送給VC4通道源設(shè)備，從而允許在通道的任一端或通道中任一點，對整個雙向通道的狀態(tài)和性能進行監(jiān)視。G1字節(jié)的b1~ b4回傳給發(fā)端由B3檢測出的VC4通道的誤塊數(shù)也就是HP-REI； 當(dāng)收端收到AIS， 誤碼超限，J1、C2失配時由G1字節(jié)的第5比特回送發(fā)端一個HP-RDI 高階通道遠(yuǎn)端劣化指示，使發(fā)端了解收端接收相應(yīng)VC4的狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)定位故障。G1字節(jié)的b6至b8暫時未使用。

（2）低階通道開銷LP-POH

為了便于速率的適配采用了復(fù)幀的概念即將4個C12基幀組成一個復(fù)幀。一個復(fù)幀里的4個基幀實際上是同一個2M信道是信號。低階通道開銷這里指的是VC12中的通道開銷，當(dāng)然它監(jiān)控的是VC12通道級別的傳輸性能，上圖顯示了一個VC12的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，低階POH就位于每個VC12基幀的第一個字節(jié)。一組低階通道開銷共有4個字節(jié)V5、J2、N2、K4。也就是說，要收完四個幀才收完所有的通道開銷。而這四個幀是一個VC12信道的幀。

六、BIP-8誤碼檢測原理

比特間插奇偶校驗8位碼BIP-8 B1這個字節(jié)用于再生段誤碼監(jiān)測的B1，位于再生段開銷中。

BIP-8奇偶校驗的方式如下：

若某信號幀有4 個字節(jié)（僅僅是一個假設(shè)，實際的幀有很多很多個字節(jié)）A1=00110011 A2=11001100 A3=10101010 A4=00001111 那么將這個幀進行BIP-8奇偶校驗的方法是，以8bit為一個校驗單位，將此幀分成4塊，每字節(jié)為一塊，按上圖方式擺放整齊。依次計算每一列中1的個數(shù)，若為奇數(shù)則在得數(shù)B 的相應(yīng)位填1， 否則填0，即B的相應(yīng)位的值使A1A2A3A4擺放的塊的相應(yīng)列的1的個數(shù)為偶數(shù)，這種校驗方法就是BIP-8偶校驗，B的值就是將A1A2A3A4進行BIP-8偶校驗所得的結(jié)果。

B1字節(jié)的工作機理是，發(fā)送端對前一幀加擾后的所有字節(jié)進行BIP-8偶校驗，將結(jié)果放在下一個待擾碼幀幀中的B1字節(jié)，接收端將當(dāng)前待解擾幀的所有比特進行BIP-8校驗所得的結(jié)果，與下一幀解擾后的B1字節(jié)的值相異或比較，若這兩個值不一致則異或有1出現(xiàn)，根據(jù)出現(xiàn)多少個1 則可監(jiān)測出在傳輸中出現(xiàn)了多少個誤碼塊。

復(fù)用段BIP-8碼B2、通道BIP-8碼B3的工作機理與B1類似，只不過B2檢測的是復(fù)用段層的誤碼情況，B3字節(jié)負(fù)責(zé)監(jiān)測VC4在STM-N幀中傳輸?shù)恼`碼性能。對B1、 B2、 B3塊進行監(jiān)測時只能監(jiān)測出該塊同一列（誤碼塊的塊就是這個意思，但B1、B2、B3所對應(yīng)的塊的大小是不同的，因為B1把STM-N所有字節(jié)分成8塊，而B2是把STM-N除RSOH之外的所以字節(jié)分成N*24塊，B3則是把VC4所有字節(jié)分成8塊）中奇數(shù)個比特發(fā)生差錯，對其中偶數(shù)個比特發(fā)生差錯則監(jiān)測不出。

七、設(shè)備告警示例

Gc-xx-xxx-C-1.test#show controllers sonet 3/8/5/0

Wed Feb 1 20:18:36.022 GMT

Port SONET3/8/5/0：

Status： Up

Loopback： None

SECTION

LOF = 0 LOS = 0 BIP（B1） = 319148240

LINE

AIS = 0 RDI = 0 FEBE（far end block error ）= 742926 BIP（B2） = 2676245415

《----FEBE相當(dāng)于REI

PATH

AIS = 0 RDI = 0 FEBE（far end block error ）= 27955 BIP（B3） = 319083415

LOP = 0 NEWPTR = 0 PSE = 0 NSE = 0

PLM = 0 TIM = 0 UNEQ = 0

Line delays trigger： 49 ms clear： 10000 ms

Path delays trigger： 49 ms， 49 ms （configured）， clear： 10000 ms

Last clearing of “show controllers SONET” counters 02:46:16

Detected Alarms： SD_BER

Asserted Alarms： SD_BER

Mask for Detected-》Asserted： PTIM PPLM

Detected Alerts： B1-TCA B2-TCA B3-TCA

Reported Alerts： B1-TCA B2-TCA B3-TCA

Mask for Detected-》Reported： None

Alarm reporting enabled for： SLOS SLOF SF_BER PLOP

Alert reporting enabled for： B1-TCA B2-TCA B3-TCA

Framing： SDH

SPE Scrambling： Enabled

C2 State： Stable C2_rx = 0x16 （22） C2_tx = 0x16 （22） / Scrambling Derived

S1S0（tx）： 0x2 S1S0（rx）： 0x2 / Framing Derived

PATH TRACE BUFFER ： STABLE

Remote hostname ： Gx-xxx-CR-1.I.CRS

Remote interface： POS0/0/0/0

Remote IP addr ： 10.108.208.2

APS

No APS Group Configured

Rx（K1/K2） ： 0x00/0x00

Tx（K1/K2） ： 0x00/0x00

Remote Rx（K1/K2）： 01/0 Remote Tx（K1/K2）： 1/0

BER thresholds： SF = 10e-3 SD = 10e-6

TCA thresholds： B1 = 10e-6 B2 = 10e-6 B3 = 10e-6

Optics type： OC192 + 10GBASE-E

Clock source： internal （actual） internal （configured）

Rx S1： 0xf Tx S1： 0xf

Optical Power Monitoring （accuracy： +/- 1dB）

Rx power = 0.0068 mW， -21.7 dBm

Tx power = 1.2053 mW， 0.8 dBm

Tx laser current bias = 63.5 mA

八、E1的誤碼及電路告警檢測

在E1信道中，8bit組成一個時隙（TS），由 32個時隙組成了一個幀（F），16個幀組成一個復(fù)幀（MF）。在一個幀中，TS0主要用于傳送幀定位信號（FAS）、CRC-4（循環(huán)冗余校驗）和對端告警指示，TS16主要傳送隨路信令（CAS）、復(fù)幀定 位信號和復(fù)幀對端告警指示，TS1至TS15和TS17至TS31共30個時隙傳送話音或數(shù)據(jù)等信息。我們稱TS1至TS15和TS17至TS31為“凈荷”，TS0和TS16為“開銷”。如果采用帶外公共信道信令（CCS），TS16就失去了傳送信令的用途，該時隙也可用來傳送信息信號，這時幀結(jié)構(gòu)的凈荷為TS1至TS31，開銷只有TS0了。在我國的SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)（圖四）中，E1信號傳入C12中：

我們知道，低階通道開銷LP-POH的V5字節(jié)只是檢測VC12的誤碼情況，那么E1兩端的交換機又是如何檢測誤碼的呢？其實，交換機就是通過TS0的FAS、CRC、對端告警指示來檢測誤碼及電路狀態(tài)的。例如，在朗訊5ESS交換機中，可以通過以下指令查看對應(yīng)一個E1的差錯寄存器的內(nèi)容：

OP-DFIRG：{FAC=a-b-c-d | DFIH=a-e-f | DFIR=a-e-g};

輸出：

OP DFIRG {FAC=b-c-d-e | DFIH=b-b1-d | DFIR=b-b1-d} f g

h MODE i ALARM j k l

［SLIP = m］ ［OOF = n］ ［COFA = o］ ［BPV = p］ ［SES = q］

［ES = r］ ［CRC-6 = s］ ［CRC-4 = t］ ［FAS = u］ ［FS = v］ ［BES = w］

［LFV = x］ ［LIS = y］ ［COMA = z］

電路告警ALARM有：

RFA：代表 Remote Frame Alarm

LFA：代表 Loss of Frame Alignment

AIS：代表 Alarm Indication Signal