大話傳送網 (第一章)上

本文來自通信人家園 作者：小雨哥

?????? 記得我當初剛參加工作時有一個關于技術學習的很大的困惑：

? ? ? ?按說我也是一個好學上進的好孩子，在辦公室搜集了很多通信技術資料、書籍、設計文件拿回宿舍看，可是每次一看起來就覺得非?；逎y懂，看上幾頁就昏昏欲睡，然后每次睡醒了繼續看，就這樣看了又睡、睡了又看之間徘徊、忍受、堅持了一段時間后，收效甚微，充其量也就是達到一些專業術語眼熟的水平，后來經過我詳細的分析，學習效果不好的原因可能是睡覺時間占比偏高。

? ? ? ?直到數年前，網上很火的《大話通信》系列叢書讓我如獲至寶，醍醐灌頂，可是本人是傳輸專業，作為一個一直在技術門檻之外徘徊了十幾年的通信人，一直翹首期盼著《大話通信之傳送網》的誕生，但多年過去，連個發布會也沒有盼來。

? ? ? 于是冒出一個激進的想法，自己試著寫一點？

? ? ? 大話傳送網這個標題，分”大話”和”傳送網“兩部分，傳送網？哎，說多了都是眼淚，但一個門外漢能有這個勇氣著實可嘉，好在大話這部分，作為一個浪跡職場十數年的資深忽悠，問題不大。

? ? ? ?本文旨在通過深入淺出的介紹，讓初入傳輸的不幸的小白們能夠迅速晉升至小白+，本人主要負責淺出部分，深入部分不行就問度娘，同時也希望專家們能夠不遺余力的拍磚，只要拍不死，我就繼續修改完善，發出我的光和熱。

? ? ? ?本文就不從古代烽火臺、八百里加急講起了，本人歷史一直是60分以下水平，說多了怕露怯，咱們就從光通信的開始——PDH講起。

? ? ? ?閑言少敘。

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傳送網是什么

傳送網是什么，這個問題不同的人會有不同的答案，可能有人會直觀的理解傳送網=傳輸設備+線路，或者是很多環和鏈等等，這個問題并沒有標準答案，但作為一個剛剛進入這個領域的人，腦子里需要有個相對靠譜的理解。

? ? ? ?如果把信息比作貨物，傳送網就是一張物流網。物流網承載的是各個企業、個人之間的業務往來，傳送網承載的是各個業務網的信息往來。

? ? ? ?固話、移動、寬帶、數據、軟交換、大客戶等等都是靠傳送網實現網元間的信息交互的，也就是說，我們之所以可以遠距離的打電話、發短信、互聯網上交流、看IP電視等，都是基于這張龐大而又復雜的傳送網實現的。

? ? ? ?傳送網將遍布全球的業務層面的孤島聯成了固定電話網、移動通信網、寬帶互聯網，套用一句熟悉的廣告詞，我們不生產信息，我們只是通信系統的搬運工。

? ? ? 在我看來，傳送網就是遠距離傳送信息的可靠的網絡。

為什么說遠距離呢，你要給你的辦公室的同事或者鄰居一個東西，就沒必要叫快遞公司。同樣，信息的傳遞也不是處處都需要傳送網，一般機房內的各種互聯就可以直接對接，網線和2M同軸電纜可以傳100米左右，有的設備配置單模光模塊也可以傳個十幾甚至幾十公里，但是幾百公里甚至幾千公里呢？遠和近沒有絕對的界限，只要是業務網鞭長莫及的，就要交給傳送網了。

? ? ? ?另外一方面就是容量，業務側通過光纖直連在一定距離內固然可以實現，但是這么多專業都光纖直連，勢必要消耗大量的光纜纖芯，付出的建設成本會很高。這就好比大家都不通過快遞公司，而是自己開車、坐火車或飛機去送貨，那肯定不是十幾塊錢能搞定的。傳送網可以達到一對纖芯承載8T甚至更高的業務，傳送效率越高就意味著單比特的傳送成本越低，正所謂“因為專注，所以專業”。

? ? ? 再者就是安全，你貨物交給快遞肯定不希望弄丟了，傳送網也必須要保證信息傳遞的安全性和準確性，需要提供各種容錯機制、保護倒換作為安全性的保障。

? ? ? 其實傳送網各種技術發展了幾十年至今，無非就是這幾個關鍵點：容量、安全、長距離。

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1.1 支路到線路的復用

我們要通過快遞寄東西，要先找來快遞員填單子，將東西交給快遞公司。業務網通過傳送網承載業務，業務網和傳送網設備之間也需要一個接口?？爝f寄東西，信封和包裝箱有相應的尺寸規格，業務網和傳送網的接口也需要有一個標準，這個標準包含了接口的形狀尺寸、電平值、速率、幀結構等。

? ? ? ?如果尺寸不一致接頭根本都塞不進去就更談不上傳送；電平值定義一致是為了接收端知道你發的電平值是代表0還是1，就像古代的摔杯為號，都是事先商量好的，旁人根本傻傻搞不清楚；而速率一致才能保證一字不漏的接收信息；幀結構是規定了這一長串序列的哪幾個比特是表示什么信息，就像用標點符號來斷句一樣?？傊?，想要通過傳送網傳遞信號，就要遵循這個標準，否則就是驢唇不對馬嘴。

? ? ? ?還記得數年前，大家手機沒電了要借充電器都是這樣問：誰手機是諾基亞的，充電器借我用用，即使同一品牌，接口也不盡相同?，F在基本安卓系統的手機就不存在這個問題，因為大家接口形狀大小、充電電壓都相同，這就是標準。標準統一可以實現多廠家互通，形成良性的市場競爭，避免壟斷局面。

? ? ? ?我們知道，傳送網傳遞的是業務側的0和1組成的碼流，那么收發兩端就需要這些碼流以雙方約定好的規則發送。傳送網的發展從PDH到MSTP二十多年來，說起業務側接口提起最多的就是E1，所以我們先來了解一下E1。

? ? ? ? E1是PCM（脈沖編碼調制）標準的一部分(日本、北美采用T1，速率1.544M)，那么E1到底是什么呢？早期的固定電話網的語音信號每路是64K，E1就是為傳送64K語音信號而生的的接口，一個E1可以容納32路64K，那么E1的速率就是32*64k=2.048Mbit/s，就是我們常說的2M。1路E1里的32路64k時隙中包含了30路語音信號、1路同步信號和1路信令。

? ? ? ?語音信號的64K是如何得來的，在大學通信原理中都講過。根據奈奎斯特定律對語音信號進行每秒8000次的抽樣就可以清晰的還原出語音信號，每次抽樣的電平值用1個字節（8bit）表示，每路語音信號的速率就是8K*8bit/s=64kbit/s。

E1有3種用法:

? ? ? ?一種是成復幀，用于時隙16傳送隨路信令的情況，16個E1的第16時隙組合起來才能傳送完整的30個話路的信令，所以要捆綁起來用。

? ? ? ?一種是信道化的E1，就是時隙16不傳送信令，除時隙0之外其余31個時隙用來傳送信息。

? ? ? ?一種是非信道化的E1，就是整個E1用來封裝數據（如以太網），不區分32個時隙。

最初E1是因固定語音業務需求而生，后來這個E1也就成了傳送網的接口標準之一?，F如今，所有需要通過傳送網傳送的低速率業務，就需要遵循這個標準，如GSM、3G語音采用其他編碼方式，速率也不是每路64k，但接口都是沿用E1，其他非語音的低速信號也統統沿用這個接口。這就像我們很熟悉的5號電池，直徑14mm，高度49mm，我們不需要知道為什么是這個尺寸，是誰規定了這個尺寸，我們只知道生產廠家不按照這個尺寸生產，就一定賣不出去，這就是標準。

? ? ? ?有了E1接口，語音業務可以接入到傳送網中，可接下來業務怎么傳遞到目的地呢？快遞公司每收一個貨物，會不會裝上車就直接開往目的地？當然不會，那樣和我們自己開車去送沒什么區別，傳送網就失去了他的意義?？爝f公司一定會把貨物集中到一起，按照目的地分別裝到大的貨車中傳送，這樣高昂的運費分攤到每一個小包裹上就很少，成本就降下來了。

? ? ? ?傳送網需要在站點間建立一個可以傳送多路業務信號的大的通道，這個通道一定比業務信號的帶寬要大很多。對于傳送網來說，業務接入（收發快遞）叫做支路側，站點間傳送通道（物流運輸）叫做線路側，有了線路側把站點之間連接起來，才能稱之為網絡。

? ? ? ?把很多貨物放到一個車廂里運輸在傳送網里有個專業的詞，叫做復用，復用就是若干路信號合并到一起傳送的過程。

? ? ? 下圖就是一個最簡單的傳送網示意圖，在兩個站點之間建立一個8M的線路側通道，可以容納4個E1業務，站點間的2個E1業務通過線路側的通道傳送，其余兩個E1作為冗余，可以計算出這個8M的帶寬利用率為50%。

上圖中，支路信號通過“時分復用”的方式裝載到線路通道當中，這里有必要介紹一下各種復用方式：空分復用、時分復用、頻分復用、碼分復用。

? ? ? ?我們打個比方，在一個房間里有四個人，兩兩成對的同時一對一交流，他們互相之間有會干擾，為了解決這個問題提高交流的效率，目前有以下幾種辦法：

? ? ? 空分復用：這個簡單，讓四個人分到兩個房間里去對話，空間分離了，自然干擾就消除了，你走你的陽關道，我過我的獨木橋。對于傳送網來說，新建一個傳輸系統來提高容量就是空分復用。

? ? ? ?時分復用：就是兩組快速輪流說話。原本每組說一句話用1秒鐘，現在改為每個組說0.5秒后換另一個組說，這樣兩組說話的時間互相不重疊，就像把時間切成一片片的分給大家使用，達到了快速傳遞信息消除干擾的目的。時分復用的等級越高，就需要說話的速度越快，就像中國好聲音主持人華少那樣。傳送網的速率升級就是提高時分復用的等級，從2M到8M，信號傳送的時間不變，只是每個bit信號占有的時間窗口縮短到原來的1/4。

? ? ? 頻分復用：讓兩組分兩個聲部去說，就像女高音和男低音一同演唱那樣，兩組各自鎖定收聽各自的聲部，由于聲音之間差別較大易于分辨，也能達到消除干擾的效果。頻分復用在生活中最常見的就是收音機，不同調頻的節目都在空氣中傳播，我們通過調整收音機接收的頻率去切換頻道，只要頻率保持一定的間隔，就不會收到其他頻道的節目。傳送網的波分復用就是讓信號調制成不同的波長在一根光纖中傳送，我們物理課都學過波長和頻率是成反比的，波長不同就是頻率不同，這實際上就是光纖內的頻分復用。

? ? ? 碼分復用：大家都有這樣的經驗，我們在聊天的時候，如果旁邊有其他人說漢語，我們一定會覺得受打擾，但是如果旁邊的人在說法語，而我們又不懂法語的話，旁邊人說話對我們的干擾一定小很多，就當是背景噪聲了。碼分復用就是利用這個原理，讓兩組人分別用漢語和法語說話。碼分復用在無線專業中聽到的比較多，在傳送網專業也有對應的OCDMA（光碼分多址）的研究，但目前尚無應用。

? ? ? 了解了支路到線路的復用，那么接下來的問題是，支路側和線路側采用什么速率接口，支路側接信號如何復用到線路接口中傳送，我們又去怎樣監控系統的工作狀態等等，解決這些問題的方法需要一個完整的技術體系，比如我們接下來要說的PDH和SDH。

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1.2 PDH準同步數字體系

拿我們平時常用的交通工具來說，小汽車、中巴、大巴等等，這些交通工具提供的載客量是不盡相同的，但是也還是要有一定的規律可循，比如7座以下的小型車，一般就是2座（跑車）、5座（小型車）和7座（商務車）。關于這個問題在行業內一定是有一定的規定或共識，遵循這個規定的基礎上可以適當發揮，但是不可能亂來，而這些規定就是一個體系。

? ? ? ?傳送網也一樣，把E1當做一個乘客來看，那么采用什么規格的線路側接口（車廂）的容量就需要一個共識，如果A廠家的接口支持10、40、160路E1，B廠家支持16、64、256路，C廠家又……這里面幀結構的定義就更是百花齊放，光模塊種類也是五花八門，互通就不要想了，估計搞網絡建設就一個頭三個大，這里的必要性就不多說了。

? ? ? ?言歸正傳，PDH作為第一代光通信的標準，規定了一系列的速率等級，和等級間復用的方法，PDH在全世界范圍有兩大體系三個標準，本文僅針對我國采用的歐洲系列簡要介紹：

????????在PDH里各速率等級稱為一次群、二次群……，我國采用的體系中，高次群和低次群容納E1數量是4倍的關系，通俗點說，4個E1（一次群）被裝到8M（二次群）里，4個8M被裝到34M（三次群）里，依次類推……

????????可是為什么各次群速率不是嚴格的4倍關系呢？因為低次群要復用成高次群之前，首先要經過碼速調整。由于貨物大小略有偏差，箱子的尺寸就要足夠大，大于所有貨物，那么當貨物尺寸小于箱子的時候就要塞一些泡沫填充物。碼速調整就是讓各路準同步的信號變成完全同步，就是將標稱速率2.048Mb/s但是有一定速率偏差的信號調整到2.112Mb/s。

????????同步就是網元之間采用完全相同的速率，步調嚴格一致，你發第1比特的時候我根據時鐘信號就知道收第1比特，就像大家7點準時收看新聞聯播，7點半看天氣預報一樣，風雨無阻，年復一年。而準同步就是基本上同步，跟嚴格同步相比允許偏差那么一點點。

????????我們打電話就要求網絡是同步的，否則我這邊說話等了幾秒鐘你那邊才聽到，那通話就沒辦法進行下去，而互聯網的業務就不要求同步，我們發了郵件可能由于網絡這時比較繁忙，經過一定的延時對方才收到是可以被理解和忍受的。

????????同步之后，低次群采用按位復用的方法形成高次群。什么叫按位復用，比方需要對4路信號進行復用，4路中中每路取1個bit組成第一個4bit的序列，然后取每路第2個bit，如此循環下去。如果是每路信號取8bit就是按字節復用，每路信號取完整的一幀就是按幀復用。

????????下圖簡單展示4路一次群按位復用成二次群的過程。

????????這里需要解釋一下，線路側和支路側接口的區分是根據接口功能來區分的，和速率沒有必然的對應關系，比如線路側采用二次群，支路側一次群，也可以線路側四次群，支路側三次群，總之線路側的速率要大于支路側。

????????遵循PDH規定這些速率等級，我們就可以搭建一張PDH傳送網了。比如可以采用二次群（8M）作為線路側，采用一次群（2M）作為支路側，組成一個系統容量為8M的傳送網，如下圖所示：

????????從圖中我們可以看出，PDH設備是成對組網，一對設備組成一個點到點的鏈型系統。在需要同時連接多個方向的站點時，同機房需要放置多端設備（紅色方框內是同一站點設備），設備間的電路轉接需要靠支路口之間通過線纜互聯實現。

????????為什么PDH是成對的呢？這一點有必要詳細的解釋一下，因為后面的密集波分復用系統（DWDM）也是成對的點到點組網，理解了PDH的特點，后面PDH和SDH的區別以及DWDM和OTN的區別都不難掌握。

????????PDH設備實現的就是一個簡單的復用和解復用的功能，只能將4路2M復用成1路8M，將1路8M解復用成2M。如果需要往下一個站點傳送，就需要另一個設備將信號再復用。在傳送網這樣的設備叫做TM（終端復用器），TM只有一個線路側的接口，所以一個站點有多少個光方向，就需要有多少個PDH設備。

????????與TM相對應的是ADM（分插復用器），ADM可以支持多個光方向，所以一個SDH的站點無論有幾個光方向都只需要一端SDH設備。多個方向的電路解復用之后，可以通過交叉矩陣互相調度。交叉是一個節點技術，就相當于物流調度站有一個智能的自動調度系統，將貨物搬來搬去，而沒有這個交叉功能就需要把所有的車貨物全部卸下來，堆在地上，一些工人去進行手動的分揀，效率自然很低。支持交叉功能的站點省去了業務跳接復雜的物理連線，物理連線要靠人工完成，而交叉矩陣的電路調度可以在網管上操作，省去了人力成本。

????????其實對于語音側接口已經逐步IP化的今天來說，PDH各次群之間如何復用我們可以不必過多詳細的去了解，我們只要關注一下PDH的幾個特點，從而明白為什么PDH會被SDH替代就可以了：

????????1，準同步就是基本差不多同步，為什么要說“準”呢，就是各個網元的時鐘沒有嚴格的統一，雖然標稱的速率一致，但是總會有小范圍的誤差，進行高次群復用之前要通過碼速調整使信號完全同步，再進行同步復用；

????????PDH低次群需要逐級的復用成高次群，就是說支路信號是一次群時線路只能復用成二次群，無法直接復用成三次或四次群，如下圖所示，想要復用成更高的群，需要多個背靠背的復用解復用設備，那場面是相當的壯觀。

????????原因是這些低次群和高次群之間不是嚴格的N倍關系，中間插入的碼元需要逐級的取出還原信號。就好像大箱子里面凌亂的擺放著小箱子，需要一層一層打開才知道具體的位置：

????????2、PDH只支持點到點的網絡，無法形成環路保護；

????????3、PDH中的開銷字節非常少，很多復雜的監控、管理功能都無法實現。

????????4、PDH沒有全世界統一的標準，系統間互通困難；

????????5、PDH實際應用到四次群，系統速率偏低。

????????可能有人會說，為什么不一開始就制定一個很強大全面的同步系統呢，這就像我們不可能一畢業就買個奔馳寶馬海景大別墅一樣，技術發展也是一步一步來的，有了前面的技術和經驗的積累，才能使技術向前發展。

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1.3 SDH同步數字體系

????還記得上學的時候老師講，想當年啊，別的國家的PDH發展到了四次群，只有我們國家研究到五次群！俺們心中頓時油然而生一種民族自豪感，緊接著老師說——因為其他國家已經開始發展SDH了。哎，時間過得真快，現如今，SDH這個縱橫江湖20來年的神一樣的技術終于也要淡出歷史舞臺了。

????????下面我們開始介紹SDH，首先照搬一個標準的定義。

SDH（同步數字體系）定義：根據ITU-T的建議定義，是不同速度的數位信號的傳輸提供相應等級的信息結構，包括復用方法和映射方法，以及相關的同步方法組成的一個技術體制。 SDH采用的信息結構等級稱為同步傳送模塊STM－N 。

????????這里提到一個詞”映射”， ”映射” 就像把你要郵寄的貨物裝到快遞公司提供的箱子里，“相應等級”就是看你的貨物大小決定給你什么規格的箱子。對于SDH來說“映射”就是將業務信號裝載到各種規格容器中，SDH提供多種“C容器”來裝載各種速率的信號，例如將E1裝到C12中，將140M PDH信號裝到C4中。

????????SDH的信息等級STM-N就和PDH中的各次群的概念一樣，SDH的STM-N的速率對應如下圖所示，STM-1、STM-4、STM-16、STM-64、STM-256這些速率等級是嚴格的4倍的關系。

SDH與PDH相比較，有以下幾個優點：

????????1、嚴格同步的系統，在STM-N中可以直接上下低速信號，節省大量背靠背設備。

????????2、統一的標準方便互通，不同國家、運營商之間可以直接對接，不同廠家設備之間也可以混合組網。

????????3、單光口系統速率高達10Gb/s，容量比PDH有了大幅提高。

????????4、豐富的開銷字節能夠實現強大的網管能力，可以對STM-N、STM-1、VC12等不同等級的顆粒實現全面的監控。

????????5、具有環網自愈保護能力，在具備兩條不同路由的光纜的前提下，可以在發生故障時業務自動倒換到備用路由，保證業務不會中斷，網絡安全性高。

SDH分層結構

????????不管是SDH還是OSI七層協議模型，業務都是從上層逐漸打包層層封裝交到下層處理，直到最底層后在物理鏈路上傳送。分層的處理信息可以將各部分的功能模塊化，每一個模塊需要擴展、更改的時候不至于牽一發而動全身，比如我們的電腦，硬盤和內存不夠都可以單獨擴容，而不會因為硬盤不夠大了去更換一臺電腦。

????????對于SDH而言，從小的通道逐層封裝到大的STM-N，依次經歷了通道層、復用段層、再生段層。這個概念可能比較抽象，那我們來舉個例子：

????????從北京途經石家莊發往鄭州、西安、蘭州、重慶、呼和浩特的一個貨物集裝箱，裝箱的過程是這樣的：每個貨物被分別裝在了一個個的紙箱里。若干個紙箱被貼上標簽裝到木箱里，若干個木箱貼上標簽后再裝到集裝箱里，如此這個層層包裝的過程就分為“紙箱層”、“木箱層”、“集裝箱層”。那么貨物在每個中轉站、調度站時是怎樣打開箱子、檢查標簽、分發貨物的呢？

????????石家莊中轉站：貨車途經石家莊中轉站的時候，石家莊只負責檢查一下“集裝箱層“的標簽以及集裝箱有無破損，確認后繼續上路發往鄭州，石家莊就不處理“木箱層”和“紙箱層”。

????????鄭州調度站：鄭州方面由于有接收的貨物，需要將集裝箱打開，查看“木箱層”標簽后，取出鄭州站對應的木箱，打開木箱子查看“紙箱層”標簽，取出目的地是鄭州的紙箱，然后再將鄭州發出的紙箱貼標簽，和木箱中原來其他紙箱一起再裝回木箱，再裝回集裝箱，發往下一站——西安。

????????西安調度站：西安是一個大的貨物調度中心，但是不收發貨物，所以只要打開集裝箱查看“木箱層”標簽，將木箱子按照目的地分別裝到發往重慶、蘭州、呼和浩特的車上即可。但如果貨物不是整木箱的發往一個目的地，西安站就需要對木箱內的貨物進行整合，那么西安也需要查看紙箱的標簽，進行取出重新裝木箱。

????????以上的例子中，所有站點都處理了“集裝箱層”標簽，西安處理了“集裝箱層”和“木箱層”標簽，鄭州站處理了全部三個層的標簽。從下圖可以看出，在每個站點紅色的方框是被打開檢查、讀寫的相應層面的標簽（開銷）。

????????現在我們可以很容易的理解，SDH從下到上分為再生段層、復用段層、通道層，分別對應的顆粒為STM-N、STM-1、E1通道。再生段層就是對信號進行整形放大，不進行其他處理；復用段層就是需要打開STM-N，對里面的STM-1進行重新組合。通道層就是要把業務通道終結落地。再生段對應于每兩個站點之間，復用段對應于有業務上下的站點之間，通道對應于一條業務的兩個端點。

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1.4??SDH幀結構和開銷

????????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的幀結構，首先有必要介紹幀結構是一個什么東西：

????????設備間在發送數據的時候，雙方會按某種協議約定一個發送的順序，每一部分有約定好的意義。對于SDH而言，哪些字節告訴你這一幀的起點在哪里（定幀字節），哪些字節告訴你這整個一幀的工作狀態或者里面某一通道的工作狀態（開銷），哪些字節告訴你這里面有沒有比特串位（指針），哪些字節是真正要發送給你的數據（凈荷），這幾個就是SDH幀的組成部分。

????????對于接收端來說，也要按照這個標準去接收分析，才能將這一個長長的序列拆分開，能看懂里面的每一部分內容。就像我們的手機號碼，+86 1XX XXXX XXXX,前面+86代表國家，后面3位代表運營商，再后面4位代表地區，最后4位是卡的編號，利用這個規則，通過歸屬地查詢軟件就能夠告訴我們這個號碼是北京移動的或者上海聯通的。

????????再比如以太網幀，要先發幾個比特代表我這一幀開始（幀頭），然后告訴你我是誰、我要找誰（源宿地址），后面是長度，告訴你我這一幀有多長，你就知道收多少個bit結束，然后就是數據凈荷，最后是提供一個序列讓你計算是否有誤碼（校驗）。每一種協議有自己的工作方法，就有了自己相應的幀結構的組成部分。

????????下面我們看一下SDH的塊狀幀結構，之所以是塊狀幀，只是為了理解和分析方便，實際上傳送的時候也是一個長長的序列，按照先行后列的順序一行一行的傳送。

????????SDH幀包含了RSOH、MSOH、POH、AUPTR、凈荷幾部分，每部分的作用如下：

????????再生段開銷(RSOH)—對STM-N整體信號進行監控；

????????復用段開銷(MSOH)—對STM-N中的每一個STM-1信號進行監控；

????????指針(AUPTR)—對幀的微量偏移進行校正；

????????POH（通道開銷）—對STM-1中的VC12等通道進行監控。

????????對于中繼站點，僅對于STM-N的整體進行放大再生，所以只需要讀寫再生段開銷（RSOH），沒有必要打開幀查看每一個STM-1。而在業務有上下的站點需要根據上下業務的顆粒將STM-N拆成STM-1或者E1，查看讀寫STM-1工作狀態對應復用段開銷(MSOH)或E1對應的通道開銷（POH）進行業務的交叉，但是對于其他站點的業務(通道)沒有必要查看。通道開銷（POH）僅在該業務需要調度的站點和源宿兩端進行讀寫。

????????SDH憑借各種開銷組成層層細化的監控體制，能夠實現對每一層的信號工作狀態進行監控和管理，出現問題也能夠迅速的定位到哪個VC12。試想一下，如果沒有這些開銷，就像物流公司運輸過程發現一個大集裝箱里丟失了一個包裹，發到目的地對你說：“反正貨丟了一部分，你自己看看丟了什么吧”，讓人情何以堪。同時SDH缺點是帶寬利用率也較低（開銷占近20%），不過本人覺得這不算什么缺點，為了提高安全性付出的代價是正常的。

????????記得以前我們寄包裹寄信，只能一遍一遍的打電話問東西到沒到，現在網上就可以查到每一單貨的蹤跡，貨到哪了由誰在派送都能夠一清二楚，這個就是物流體系的發展進步，但另外一方面我們也能想到，這個查詢服務系統的背后一定有一個龐大的團隊和管理體系，勢必也會增加了不少成本，物流的這個飛躍就同從PDH到SDH的發展頗為相似。

????????前面我們介紹了幀結構的組成部分，各種開銷的監控范圍。那么開銷到底是如何工作的呢，下面再將幀結構中的開銷部分放大來看一看。

????????這張圖是SDH的段開銷的結構圖，各字節的名稱和和作用都有著詳細的定義，我們大致來了解一下：

????????A1、A2：定幀字節， A1固定是11110110，A2固定是00101000， 當接收端收到連續3*N個正確的A1和A2幀時，便知道，新的STM-N幀已經到來。

????????J0：再生段蹤跡字節,代表收發兩端在再生段這一層是保持連接的。

????????D1-D12：數據通信通路，是用來傳送網管信息的，包括網管的操作命令、管理維護信息等。其中D1-D3對應再生段，D4-D12對應復用段，SDH就是靠這768k（12*64k）的通道實現強大的網管功能。

????????E1、E2：公務聯絡字節。SDH設備上都配有一個公務電話，用于在開通設備的時候上下游站點間方便聯絡，公務聯絡字節就是傳送公務電話的語音信號的。其中E1（此E1非彼E1）對應再生段層，E2對應復用段層。如果用E2字節的話，就無法和中繼站互通公務電話了。

????????F1：使用者通路字節，也是提供一個64k的通道，可以傳送語音和數據，可以理解為給運營商備用。

????????B1、B2：比特間插奇偶校驗碼，B1對應再生段，B2對應復用段。什么是校驗呢，這個我們生活中也經常用到，比如我打電話告訴你我的銀行卡號，卡號讀完之后告訴你一共是16位數字，你數一下發現不是16位就會告訴我再重說一次，這“共16位數字”就相當于一個校驗碼，幫助你驗證是否有漏記的（比特丟失），又或者將卡號再讀一遍，第二遍讀卡號也相當于一個校驗碼，可以驗證卡號記錄是否有錯誤（收到誤碼）。奇偶校驗顧名思義，就是利用發送的所有比特中1的數量是奇數還是偶數的原理，如果是奇數就在后面加校驗碼1，是偶數就在后面加校驗碼0，這樣到了接收端，無論信息凈荷是奇數還是偶數，加上校驗碼就一定是偶數，如果中間有單個比特出現了誤碼，0變成了1或者1變成了0，收端校驗計算得出的是奇數，則判定誤碼。如果有2個比特同時誤碼則是無法判定的，但是同一幀中有2比特誤碼的概率是極低的。

????????K1、K2（b1-b5）：自動保護倒換（APS）字節，用于實現復用段倒換保護，這個保護方式后面會有詳細介紹。

????????K2（b6-b8））：復用段遠端失效指示，就是在使用復用段保護時，這3個比特告知前方有故障，信號傳不過去，需要觸發倒換保護。

????????S1:同步狀態字節，值越小代表時鐘等級越高，用于判定是否進行時鐘切換。

????????M1：復用段遠端誤碼塊指示，用于接收端告訴發送端，我接收到了誤碼。

????????保留字節：沒有明確規定用途，廠家可以自己定義，從而實現廠家的特有功能，各種專利技術。

????????這里介紹這些開銷目的是為了讓大家大致了解開銷的工作原理，至于實現的細節方面不過多解釋，通道開銷基本上也是這個思路，本文不逐一介紹，需要了解請參照相關資料。

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1.5? ?SDH復用和交叉
????????前文多次提到了映射（裝箱子）、復用（小箱子裝入大箱子），這個過程是如何實現的呢？SDH規定了一系列的映射復用的方式，下圖是我國使用的方式的示意圖。

????????圖中的各個單元對應如下：

????????C：容器，VC：虛榮器，TU：支路單元，TUG：支路單元組，AU：管理單元，AUG：管理單元組。

????????在這里我們對于E1封裝到STM-1的過程進行簡單的說明，目的是大概了解這個過程的原理，畢竟我們不是搞開發的人員。

????????還是把E1當做一個貨物來看待，首先SDH提供一個叫做C12的箱子，這個箱子尺寸（速率）略大于E1，E1裝入C12時要塞一些泡沫固定（碼速調整），C12貼上標簽（通道開銷）之后形成了帶標簽的箱子（VC12）。VC12被繩子綁在了固定的位置（指針定位）之后形成TU12。3個TU12組合在一起（復用）形成了TUG2，7個TUG-2組合在一起（復用）形成了TUG3，3個TUG3又組合（復用）在一起裝在了一個叫做C4的大的箱子里，C4貼上標簽(通道開銷)后形成VC4,VC4又被繩子固定（指針定位）后形成AU4，AU4加上車頭（SOH）后最終形成了貨車（STM-1）。N輛貨車（STM-1）組成了長長的車隊（STM-N）。

????????其他速率的信號復用的過程也大致類似，無非就是裝箱（碼速調整）、貼標簽（通道開銷）、綁定位置（指針定位）、組合（復用）、加車頭（段開銷）幾個過程，從復用的路線圖中都容易去理解。

????????SDH可以提供多種容器，包括C12、C3、C4，支路側可以支持E1、34M、45M、140M的PDH信號，同時STM-N也可以作為支路業務，如果線路側速率是STM-M，支路側速率是STM-N，只要M大于N就可以。

????????這里SDH的復用是采用字節間插的方式，和PDH的按bit間插有所區別。字節間插可以一定程度保證信號的完整性，但需要的緩存要大一些。

????????特別需要說明的是，在這些容器中，VC（虛容器）是我們工作中最耳熟能詳的一個，因為VC是作為一個獨立的單元被調度（交叉）的，從我們舉的裝車的例子也容易理解，被貼上了標簽的箱子作為調度、運輸的基本單元被搬來搬去，而沒有必要帶上繩子和車頭。

????????SDH的交叉

????????將STM-N打開，對里面VC4、VC12等顆粒進行讀寫、重新排列位置的過程稱為交叉。支持了交叉功能的系統就像我們國家現在的高速公路一樣，哪怕我們從西藏開車去東北，這一路經過很多條高速公路，但是高速之間可以通過互通立交自由的切換，而不用頻繁的下高速、上高速。

????????交叉分為高階和低階交叉，高階交叉對應的顆粒是VC4（大箱子），低階交叉對應的顆粒是VC12（小箱子）。交叉是靠交叉矩陣實現的，交叉矩陣將各個方向來的各種級別的信號進行調度。

????????交叉能力是SDH設備的一個重要指標，高階交叉能力是一個設備層次的定位，比如核心層一般對應的是300G以上，匯聚層大概100多個G，接入層一般就是幾十G。高階交叉能力一般有兩種表示方法，一種是N*VC4，一種是多少個G，兩者之間可以換算，比如128*VC4換算過來就是128*155M，大約就是20G。

????????低階交叉對應的是設備對小顆粒業務的處理能力，靠低階交叉模塊來實現，低階交叉只有在打開VC4處理E1的時候才會用到，對于不上下E1業務的匯聚點來說，只對VC4級別進行調度不需要低階交叉，高階交叉能力強的設備低階交叉能力不一定強。低階交叉能力也有兩種表示方法，一種是N*VC12，一種是多少個G，和高階交叉能力一樣可以換算，2016*VC12=32*155M=2*2.5G=5G。

????????我們從下面示例來了解一下高階交叉和低階交叉的工作，假設有A、B、C三個站點組成一個鏈型系統，B站為ADM（光分叉復用節點，包含2個以上線路接口），A、C站為TM（光終端復用節點，只有1個線路接口），站點間業務需求如下：

????????A站-B站業務需求：1*STM-1，4*E1

????????A站-C站業務需求：1*STM-1，10*E1

????????B站-C站業務需求：1*STM-1，5*E1

????????下圖可以看出從A站發往B站的STM-4幀在經過了B站的交叉矩陣后，被封裝成了新的STM-4幀發往C站。圖中在B站經過交叉矩陣調度的業務和對應的支路接口用了相同的顏色表示，可以清楚的看出業務和接口的對應關系。

????????下圖可以進一步看出高階交叉和低階交叉的區別和工作原理，其中STM-1的業務經過高階交叉直接上下業務，而左上角的STM-1幀中封裝了不同去向的E1業務，在B站需要將STM-1打開進行調度。在這個示例中，B站點占用了8*VC4的高階交叉容量和126*VC12的低階交叉容量。

????????一般來說，廠家提供的SDH設備中，定位于純核心層的大容量交叉設備一般不提供低階交叉能力，核心層設備一般都會下掛擴展子架，進行低階業務的處理。這是因為核心層設備都比較貴，核心設備的槽位也是“寸土寸金“，占用一個大容量的槽位去接入E1這樣小的業務非常浪費。就像公司的總經理日理萬機，一些端茶倒水的小事讓他去做大材小用，所以給總經理配助理或秘書。

????????運營商一般在集采的時候會對各個層面設備的交叉能力、業務接入能力等設定一個下限要求，各廠家需滿足條件才有資格參與投標。

-----------------------------------------------------------待續