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标  题: SDH与SONET的异同
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Dec 15 20:31:08 1999), 转信

发信人: sunno (开始工作 *_^), 信区: Commun       
标  题: SDH与SONET的异同
发信站: BBS 水木清华站 (Thu Dec  9 22:27:08 1999)

编者按:SDH和SONET是同步传输体制的两种标准,电信部门在设备引入时
应注意这两种标准的异同;提供国际业务的公司还可能遇到这两种标准的系统互通
问题,为此本刊特邀光纤传输领域的专家邬贺铨先生撰文,从系统速率、复用结构、
净荷类型、通道指针、段开销字节、通道开销字节、维护告警判据、时钟性能等方
面对SDH与SONET进行了比较,指出了它们的不同之处,最后说明了SDH
与SONET互通需注意的问题。
  
主题词:同步数字系列 同步光网络
  
  同步光网络(SONET)是美国于80年代中期提出的,并被定为美国国家
标准(ANSI. T1.105)。受SONET的启发, 国际电信联盟(IT
U)于1988年开发了同步数字系列(SDH)的第一套建议(G.707~G.
709),到现在SDH建议已有10多个,世界上绝大多数电信传输设备制造厂
商都从准同步数字系列(PDH)转向生产SDH或SONET设备。其中一些厂
家只生产SDH设备,另一些厂家只生产SONET设备,少数厂家两种设备都生
产。一般来讲,生产厂家注意SDH与SONET的共性,但网络运营者则更多注
意到这两者的差别并考虑它们的互通问题。一些国家已决定作为今后只选用SON
ET传输系统,另一些国家则明确选用SDH,到目前为止还没有一个国家或一个
电信运营公司同时选用这两种体制的传输系统,但在国际通信中SDH与SONE
T的互通则是不可避免的。
  SONET与SDH的差异可以溯源于PDH中T1(1. 544Mbit/
s)和E1(2.048Mbit/s)两大系列的不同。 SONET的提出是基
于北美的PDH环境(T1系列),开发之初并没有考虑兼容欧洲PDH(E1系列)
。SDH的开发虽然是在SONET概念的基础上导出的,但它兼容了T1与E1两
大系列,并作出一些改进。因此可以说SONET与SDH是相似的,但并不是相
同的。尽管不同的方面并不太多,而且近年来SONET与SDH的标准各自都有
一些修改,有靠拢的趋势。如已注意到能兼容时尽量兼容,但不同之处仍然存在且
足以影响到直接互通。主要的不同之处体现在系统速率、复用结构、映射支路的速
率、开销的定义与用法、性能判据等方面,此外术语也有所不同。
  
系统比特率   
  
  网络节点接口(NNI)处SONET与SDH的传输比特率。
SONET考虑将45Mbit/s映射接入作为基础,第一级同步传送信号(S
TS-1)定在51.84Mbit/s,起点速率较低。SDH则考虑映射接入
140Mbit/s为基础,将第一级同步传送模块(STM-1)速率定为15
5.52Mbit/s,相当于STS-3,其起点速率较高。SDH的级速率成
4倍增长,分级数较少;而SONET中相邻级的速率成2、3、4倍关系不等,
分级较细。
  考虑到原有的PDH中小容量无线和卫星传输系统也可能要向SDH方向过渡,
它们的带宽不足以传输STM-1信号,因此近年在SDH建议中已明确可以将5
1.84Mbit/s作为中小容量卫星与无线SDH系统的数字段接口速率,但
不作为一个SDH级别或NNI的速率。下面为了方便起见,将51.84Mbi
t/s暂且称为STM-0,它对应于STS-1。
  
复用结构   
  
  VT1.5SPE(1.5Mbit/s虚支路净荷包络)相当于虚容器VC
11,VT1.5(1.5Mbit/s虚支路)相当于支路单元TU11,VT
G(虚支路组)相当于支路单元组TUG-2。VT2SPE与VT2则分别对应
VC12与TU12。VT3SPE与VT3在SDH中无对应物。VT6SPE
与VT6分别对应VC2与TU2。STS-1 SPE与STS-3 SPE分别
对应VC3与VC4。
SONET与SDH所支持的净荷类型有所不同,SONET支持DS1C(31
52kbit/s),而SDH不支持;SDH支持34Mbit/s,但SON
ET中未包含。还需要指出ITU-T建议的SDH复用结构。很多国家所选用的
则只是这一标准中的一个子集,例如我国选用AU-4复用路线而不选用AU-3,
也不支持6Mbit/s的映射,从这个意义上说与SONET的差异更大一些。
  从上述可以注意到,SONET对每一种净荷类型只提供一种复用路线,它对
应于基于AU-3的SDH方式,而SDH复用结构是欧洲与北美的PDH系列的
折衷产物,它对除140Mbit/s以外的净荷类型都提供两种复用路线,即基
于AU-3与基于AU-4两种方式。这一差别是导致SONET与SDH不兼容
的重要因素。基于AU-4的SDH不可能与SONET的STS-N直接互通。
基于AU-3的SDH与SONET在开销方面也有很多的不同之处,这为互通带
来了困难。
  还需说明一点,SONET中STS-1本身是不能支持140Mbit/s
映射的,但可以采用级联的办法即3个STS-1的SPE并路构成STS-3C
来支持装入140Mbit/s信号,它看上去象STS-3,但仅有一组通道开
销(POH)而不是象STS-3那样有3组POH(每组对应一个STS-1)。
类似地可以有STS-12C用以支持599.040Mbit/s的异步转移模
式(ATM)信号(其接口比特率为622Mbit/s)。
  
净荷类型   
  
  归纳了SONET与SDH所能支持的净荷映射,*号标志出不兼容的净荷类
型。
  
高阶通道指针   
  
  在STM-1帧结构中设置了指针调整用字节,对基于AU-3的方式共有
“H1H1H1H2H2H2H3H3H3”9个字节,每一组H1H2H3对应
一组TU3;对基于AU-4方式, 这9个字节是“H1YYH211H3H
3H3”,其中Y为“1001SS11”,1为全“1”字节。H1的第7~8
比特与H2整个字节共10比特组成指针(PTR),用其二进值指示最后一个H
3字节与所载净荷的第一个字节的偏移,偏移量计数以一个字节(对AU-3)和
3个字节(对AU-4)为单位,当PTR为全“1”时则表示级联(CI)。H
3字节作为负调整位置。H1的第1~4比特称为新数据标志(NDF),它的使
能状态(“1001”)表示本帧的指针值与前一帧无关。H1的第5~6比特称
为SS比特,用于指示净荷的规模。在SDH中SS的默认值为“10”,它表示
净荷为AU-4或TU-3。需要指出对基于AU-4的SDH,仅第1个H1的
SS为“10”,等效第2和第3个H1(即YY)中的SS可随意。SONET
的STS-1中H1H2H3的用法类似于基于AU-3的SDH,但SS比特用
法不同,其默认值为“00”,对STS-3C,第1个H1的SS比特可随意,
第2和第3个H1的SS为“00”。
  
段开销(SOH)   
  
  为方便比较,示出了STS-3与基于AU-3的STM-1、STS-3C
与基于AU-4的STM-1的SOH对比情况,*号标志的是仅SONET有而
SDH不具有的字节,同时还示出POH。
  1.C1字节
  在SDH中C1字节原用作STM-1序号识别符, 设置在再生段开销(RS
OH)内但并不要求再生器对C1进行处理,而且在STM-N信号中仅对应第一
个STM-1的C1才需要表示序号,与序号为n(n≠1)的STM-1对应的
C1字节无需使用,其内容不作规范,也可供国内使用。SONET中也用C1作
为STS-1的序号识别符,但STS-3帧中的3个C1都需要使用,分别表示
对应的STS-1序号。
  ITU-T从1993年1月起同意将SDH帧中第1个C1字节重新命名为
J0以提供段轨迹(Regenerator Section Trace)功能,
其它的C1字节则被重新命名为Z0,其用途待定。ANSI在1993年5月暂
定将SONET帧中的C1用于段轨迹功能。段轨迹字节用于载送再生段的编号,
以便于网络运营者的管理。但对于段轨迹字节应采用何种编号方案,SONET与
SDH仍然是不一致的,SDH的J0字节可能需与下面将要说到的J1字节有同
样的编号方案,即在国际边界上须采用类似电话网的编号方式(建议E.164方
式),而SONET则使用64字节的自由格式脉串。
  2.E1字节
  E1属RSOH字节,它提供再生器之间或再生器与终端复用器(TM)之间
的64kbit/s业务通路。在SDH中明确这是采用A律或μ律编码的PCM
话音通路,在SONET中尚未明确E1字节是否采用PCM编码及何种码律。
  3.F1字节
  F1字节也是RSOH,在SDH中将F1留作使用者通路,即可为特定维护
目的提供临时数据/话音通路连接。在SONET中这一字节的使用是任选的,有
些SONET设备将此字节用于传送维护管理信息。
  4.K2字节
  K2字节属于复用段开销(MSOH),它的前4比特(第1~4比特)用于
对K1后4比特(即第5~8比特,指示请求自动保护倒换(APS)的通道号)
的响应。在SONET中被称为源节点识别,在SDH中称为通道编号。K2的第
5比特在SONET中指示环网APS配置类型,“0”表示短通道码,“1”表
示长通道码,在SDH中表示复用段保护MSP制式类型,1+1保护为“0”,
1∶N为“1”。
  5.Z1字节
  MSOH中第1个Z1字节的后4比特(第5~8比特)用于传送同步状态消
息,即指示时钟质量级别。在SDH中已重新命名第1个Z1字节为S1,在SO
NET中也用作同样用途但仍称为Z1。其它Z1字节则留待今后国际标准化。
  6.Z2字节
  MSOH中第3个Z2字节在SDH中重新命名为M1,作为段远端误码块(
FEBE)指示。它将本端从BIP-24N检出的误码块值传送给对端。在SO
NET中尚未明确是否需要复用段误码块对告指示,只明确SONET的STS-
3C或STS-12C系统用于传送B-ISDN信号时,Z2可用于B-ISD
N用户网络接口(UNI)的FEBE。
  7.E2字节
  MSOH中E2字节在SDH中被定义为TM间话音业务通信用字节,规定使
用A/μ律PCM编码,码律的转换需按建议G.802的规定。在SONET中
并不强制使用E2字节,该字节可用于任选的功能。
  
通道开销(POH)   
  
  1.J1字节
  J1字节是高阶POH的一部分,在SONET中称为通道轨迹,在SDH中
则称为通道接入点识别符(API),都是用于传送通道编号以便收端能够辨明发
端。但关于API的帧格式,SDH与SONET不同。在SONET中以64字
节脉串的自由格式传送通道轨迹并重复发送。在SDH中J1字节在国内可使用6
4字节自由格式或16字节的E.164编号格式(即将数字通道以类似电话网的
编号方式来编号),当通道跨越国际边界时,则必须采用E.164编号格式。将
E.164的16字节格式重复4次则可在64字节格式中传送。
  2.B3字节
  B3属高阶POH,被称为高阶通道误码监视字节(BIP-8)。在SON
ET中,B3是对扰码前的上一帧的STS SPE所有比特(包括固定插入字节)
进行奇偶校验BIP-8计算得到的,而SDH则是对扰码前的上一帧的VC3或
VC4的所有比特进行BIP-8计算得到的,VC3或VC4与STS SPE
的区别是,它们不包括固定插入字节。为了达到SDH与SONET互通的目的,
要求每个AU-3中固定插入的两行(第30行与第59行)的每一列的字节对应
相同,即SONET的偶校验结果与SDH一样,但由于SONET的B3所覆盖
的对象较SDH多两行(固定插入的两行),因此SONET中B3检出误码的概
率要比SDH大一些。
  3.Z3字节
  Z3属高阶POH,在SONET中被称为增长字节,可用于将IEEE 8
02.6的市域网分布队列双总线(MAN DQDB)映射进SONET。 在S
DH中,Z3被称为通道使用者通路(相当于F2),被分配用于通道元之间的使
用者通信,它与净荷类型有关。
  4.Z4字节
  Z4是高阶POH中的一个字节。在SONET中Z4是备用字节,在SDH
中Z4原来也是备用字节,但在1994年5月ITU-T第15组已建议将Z4
重新命名为K3,其中前4比特用于传送高阶通道保护用的APS指令,后4比特
暂作备用。
  5.Z5字节
  Z5也是高阶POH字节。在SONET中,规定Z5用于串联连接监视,其
中前4比特用于传送输入误码计数值(IEC),后4比特作为通信通路。在SD
H中,将Z5称为网络操作者字节,可用于特定维护目的。当将Z5用于串联连接
监视时,被称为串联连接开销(TCOH),其前4比特与SONET中Z5用途
相同,在串联连接的第1个VC中Z5的后4比特用作端对端数据链路,可采用L
APD规程,其余VC的Z5中后4比特则作为备用。
  6.J2字节
  J2字节位于低阶POH。在SDH中,称J2为低阶VC的通道轨迹识别符,
就象J1那样,建议采用E.164编号格式对低阶通道接入点编号。在SONE
T中尚未规范J2字节的用途。
  7.Z6字节
  在SDH中,规定Z6作为低阶通道串联连接监视,类似于高阶POH中的Z
5。在SONET中,Z6作为备用字节。
  8.Z7字节
  Z7原为低阶POH的备用字节。在1994年5月ITU-T SG15建
议将Z7重新命名为K4,其中前4比特传送低阶通道保护用APS指令,后4比
特备用。在SONET中,整个Z7用途待定。
  9.V5字节
  在SDH与SONET中,都将V5作为低阶通道POH,其中第1、2比特
作为比特交错奇偶校验(BIP-2),第3比特向对端指示误码块(REI),
第4比特为远端故障指示(RFI),第5~7比特作为信号标签,第8比特为远
端缺陷指示(RDI)。
  BIP-2共2比特,其第1、2比特分别是前一帧低阶通道所有字节的奇数
比特和偶数比特的偶校验结果,校验的对象包括Z6字节。由于SDH使用
Z6字节作为IEC,即当串联连接时远端通过BIP-2检到输入通道有误码时,
将改写Z6字节(用Z6来传送IEC),为了不影响BIP-2所实现的端对端
性能监视,在Z6被写入IEC后,相应地要修改V5前两比特中所载的BIP-
2值。SONET中不使用Z6作为IEC,即SONET无需改写BIP-2值。
  
维护告警判据   
  
  1.帧定位与失位判据
  在SONET中,定义了严重误码帧(SEF)。如果帧定位码语(A1、A
2字节)上连续4帧均出现误码,则从这第1帧开始就进入SEF。只有当连续两
帧在帧定位码语上不再检到误码才离开SEF。如果SEF持续3ms,则认为发
生“失步(OOF)”,如果OOF持续2.5±0.5s(除了信号丢失或故障
外),则进入“帧丢失(LOF)”状态。在LOF期间如果持续10±0.5s
不再出现OOF,则退出LOF。
  在SDH中,规定在5帧(625μs)内如检不到帧定位信号就认为是OO
F。但在正常有帧定位的情况下,10-3的(泊松型)误码率也不应造成每6分钟
多于一次误判OOF。当系统处于OOF时,随机的非定帧信号导致误退出OOF
的概率在250μs间隔内不应大于10-5;但一旦出现正确帧定位信号且没有假
冒定帧信号时,退出OOF的时间不应长于250μs。
显然SONET判定OOF的时间比SDH长,SONET中规定了从OOF进入
/退出LOF的时间,而SDH中从OOF到LOF或从LOF到OOF的时间尚
待规定(已提议0~3ms的OOF持续时间或没有OOF的持续时间作为进入或
离开LOF的判据)。
  2.丢失指针(LOP)告警
  在SONET中,区分了LOP缺陷事件与LOP故障。LOP缺陷的发生是
指连续8帧检不到有效的指针或连续8帧检到NDF为“1001”但没有有效的
级联指示(CI),收到通道告警指示信号(AIS)时不作为LOP缺陷。LO
P缺陷的终止是指收到有效的指针且正常的NDF(“0110”)或连续3帧收
到有效的CI。当LOP缺陷持续2.5±0.5s时就定义为LOP故障,只有
当LOP缺陷在以后的持续10s内部不再出现才宣布退出LOP故障。
  在SDH中,不区分LOP缺陷与LOP故障,当连续8~10次收到无效指
针或连续8~10次收到NDF为使能状态(“1001”)就认为进入LOP状
态,只有当指针解释器处于收到3次连续相同的正常指针或3次连续AIS指示之
后才退出LOP状态。
  3.告警指示信号(AIS)
  有通道AIS与线路AIS之分。
  (1)对于通道AIS:SONET中将连续3帧指针字节(H1与H2)为
全“1”定义为通道AIS(即AIS-P)事件。当单帧检到NDF为使能状态
(“1001”)且有有效指针时或连续3帧检到有效指针且NDF为正常状态(
“0110”)时,则退出AIS-P事件。若AIS-P事件持续2.5±0.
5s,则称为AIS-P故障。只有持续10±0.5s不再出现AIS-P事件
之后才认为退出AIS-P故障状态。SDH中不分AIS-P事件与AIS-P
故障,只要连续3帧均检到AIS,就进入AIS-P故障状态;一旦收到一次N
DF使能状态(“1001”)和有效指针则退出AIS-P故障状态。
  (2)对于线路AIS(AIS-L或MS-AIS):K2字节的后3比特
(即第6~8比特)为“111”时称为线路AIS。SONET中一旦检到K2
的后3比特为“111”时则认为出现AIS-L事件。当这一事件持续2.5±
0.5s时就认为是AIS-L故障,当在其后10±0.5s内不再出现AIS
-L事件就认为退出AIS-L故障。SDH中只要连续3帧检到K2后3比特为
“111”,则认为MS-AIS;如果连续3帧在K2后3比特收到与“111”
不同的任何码组均认为已退出了MS-AIS。
  4.对告
  (1)通道远端缺陷指示(RDI-P):高阶通道POH中G1字节第5比
特称为高阶RDI-P,低阶通道POH中V5字节第8比特称为低阶RDI-P。
当这一比特为“1”时指示通道远端接收故障(FERF)。在SDH中一旦检到
这一比特为“1”就认为发生RDI-P。在SONET中还规定了时间要求,即
发生AIS-P或LOP-P之后的100ms内必须送出RDI-P,连续5帧
收到RDI-P才认为发生RDI-P缺陷事件。如果以后连续5帧再也不出现R
DI比特为“1”,则退出RDI-P缺陷状态。当RDI-P缺陷状态持续2.
5±0.5s时就定义为远端故障指示(RFI-P),只有当其后10±0.5
s内不再出现RDI-P缺陷状态才认为退出RFI-P。
  (2)复用段RDI:K2字节后3比特为“110”,表示复用段对告(在
SONET中称为RDI-L,在SDH中称为MS-FERF)。在SONET
中,一旦检到K2的后3比特为“110”,就认为检到RDI-L码。若持续5
帧,便认为发生RDI-L缺陷事件。只有当K2的后3比特连续5帧不再是“1
10”时才退出这一缺陷事件。在SDH中,当接收信号出现故障时,应在250
μs内发送MS-FERF。当连续3帧收到K2的6~8比特为“110”时就
认为收到MS-FERF;只有在连续3帧内K2的第6~8比特不再是“110”
,才宣布退出MS-FERF。
  
从钟定时性能   
  
  SDH和SONET设备从钟有几种工作模式:接受外参考时钟输入的锁定模
式,其中又分为理想锁定和输入参考信号有损伤时的锁定两种;短期丢失输入参考
时钟时的保持模式和自由振荡模式。
  1.理想锁定模式
  采用此模式时,设备从钟输出仍然有漂移,可用时间间隔误差的最大值(MT
IE)和均方值(TDEV)来衡量。对SDH已暂定如下规范:MTIE≤40
ns(0.1~1s),40×t0.1ns(1<t≤100s),25. 25×
t0.2ns(100<t≤1000s);TDEV≤3.2ns(0. 1~25
s),0.64×t0.5ns(25<t<100s),6. 4ns(100<t
<1000s)。对SONET则尚未有规范。当输入参考时钟无抖动时,从钟输
出仍有抖动:SDH要求2048kHz口峰-峰抖动≤0.05UIpp(20H
z~100kHz);对STM-1~STM-16口规范为0.5UIpp(高频
段为0.1UIpp),SONET要求MTIE≤20ns(0.1~1s),6
0ns(10~1000s)。
  2.有损伤时的锁定模式
  SDH规定了外参考时钟入口可容忍的漂移量(用MTIE、TDEV和漂移
幅度三者来规范,见G.815),而SONET只用TDEV规范。SDH还规
范了参考时钟入口的抖动容限,例如Jpp≥250ns(1Hz~19Hz),≥
4750f-1ns(19Hz<f<49Hz),≥100ns(49Hz~1M
Hz)。SONET尚未有规范。关于从外时钟输入抖动至从钟输出抖动的转移特
性,SDH要求增益≤0.2dB(1Hz~10Hz),SONET仅要求带宽
≤0.1Hz,但相位增益未定。
  3.由于输入定时基准丢失的短期相位变化
  SDH的要求是:≤7.5×10-6tns(t<0.016s),≤(12
0+5×10-8t)ns(t<15s)。SONET的要求是MTIE≤100
0ns,且MTIE的变化率在任何14ms内≤20ns。
  4.保持模式时的相位变化
  当丢失外参考时钟时,从钟将进入记忆保持状态,由于温度影响和劣化等原因
从钟输出相位将发生变化,这种变化可用MTIE来衡量。SDH要求恒温时MT
IE≤(500t+0.58×10-4t2+120)ns, 温度影响将增加(2
000t)ns。SONET要求在进入保持模式的第1个24小时内任何一秒测
得的精度不劣于±4.6ppm。
  5.自由振荡时频偏
  SDH规定设备内从钟自由振荡时相对G.811时钟的频偏≤±4.6pp
m(暂定1月或1年),SONET标准则是±20ppm。
  
SDH与SONET互通需注意的问题   
  
  上面说明了SDH与SONET的差异,其中一些差异例如开销等虽然可以通
过软件来调整,但因SDH与SONET的软件量很大,要完成这一修改并非易事。
因此尽管SDH与SONET有很多共性,但要将两者兼容是困难的,上述差异使
SDH与SONET不能直接互通,更不能互换使用。通常一个国家的传输系统若
采用SDH就不会同时采用SONET,反之亦然。但在国际通信中SONET与
SDH的互通问题难以避免。注意到ATM交换机的UNI与NNI的物理层标准
是基于SDH而不是基于SONET,在采用SONET传输系统的国家当要用S
ONET链路和ATM交换机互连时,SDH与SONET的互通也是必不可少的。
  ITU-T建议G.708规定当基于AU-3的SDH与基于AU-4的S
DH国际互通时,应采用AU-4复用结构;同理,基于AU-4的SDH与SO
NET互通时,需采用AU-4结构,即要将SONET的AU-3路线(STS
-1 SPE→STS-1)变换为AU-4复用路线(即STS-3C路线),
这可通过AU-3/AU-4复用转换器来实现。不过还需注意在SONET的S
TS-3C中,指针调整字节H1中SS比特的规范不同于基于AU-4的SDH
设备,为了互通,SDH与SONET设备都应具有通过软件控制可以不理睬收到
的SS比特内容的能力,即当收到的SS比特与规范值不同时不应视为故障或告警。
  当基于AU-4或AU-3的SDH与SONET的STS-3C或STS-
1互通时,高阶POH中通道轨迹字节J1所载的高阶API的格式是不同的,I
TU-T规定在国际边界上应采用建议E.164规范的编号方式,而SONET
则采用以64字节为周期的自由格式,为此需将E.164格式重复四次以便在6
4字节周期中传输,终端则需按E.164编号格式来识别。此外就高阶POH中
误码监视用字节B3所覆盖的对象而言,SONET与SDH有所不同,后者比前
者少包含两行固定插入,为了互通时B3仍有兼容的误码计数值,这两行固定插入
的每一列字节应对应相同。
  就象数字交叉连接设备(DXC)可作为SDH与PDH的信关那样,一些公
司已开发出可以作为SDH与SONET信关的DXC,它们可在VC12或VC
3上实现互通。随着SDH与SONET的发展和国际通信需求的增加以及ATM
交换机的引入,SDH与SONET互通方案将会逐步完善。

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