SONET原理讲座《NE特性之复用和开销处理》

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5 SONET网元特性

5.1 复用过程
5.1.1 间插
一个STS-N可以直接构成，例如STS-12的设备直接把ATM业务直接映射到STS-12C的净荷；也可以通过低速STS信号，如STS-1、STS-3字节间插而成。
如果通过低速的STS信号构成STS-N，在字节间插之前，所有这些低速的STS信号应该按照帧格式对齐。帧的对齐是通过调整净荷指针来完成的。
【注】如果一个网元要构造STS-N(N > 3)信号，首先要对连续的3个STS-1进行间插构成 STS-3，然后再将这个STS-3和其他STS-M(M < N)信号进行间插构成STS-N。现在，没有关于SONET网元内部复用体系结构的要求，网元可以直接根据适当的顺序间插STS-1来形成 STS-N。但是，输出信号的字节顺序必须如图5-1所示。
从STS-1构造STS-3的时候，3个STS-1进行字节交插。STS-3的第一个字节是第一个 STS-1的A1，第二个字节是第二个STS-1的A1，第三个字节是第三个STS-1的A1字节，剩余字节以此类推。
从STS-M（3 ＝< M < N）构造 STS-N（N > 3）的时候，STS-M在与其他STS信号间插的时候，每次应该插入M / 3字节，输出的字节序列应该如图5-1所示。
在OC-N信号中传输STS-M净荷的时候，考虑到STS-M是一个单独的实体，因此可以认为输入是STS-M，输出是STS-N信号。为此，STS-M必须根据M个连续的STS-1来分配字节位置。如图5-1所示，每个STS-M都必须起始于编号[X+1，1]的STS-1的字节位置上，其中0 ≤ X≤（N - M）/ 3 。
在STS-M复用进STS-N的时候，每个被STS-N传送的STS-M都要被完整的包含在Y组P 个STS-1中，其中Y =（N÷P），P是满足M =< P =< N的3，12，48的最小数。根据这个限制，表5-1列出了STS-Mc净荷在OC-48里允许的所有起始位置。因此，能够终结或者穿通STS-Mc 净荷的SONET网元必须支撑表5-1的所有允许的STS-Mc净荷起始位置。
如果网元提供了对某个特定大小的STS-Mc净荷的终结或者穿通能力，那么它就应该能够对起始于任何允许位置的STS-Mc净荷进行终结或者穿通，允许起始位置如表5-1所示。
【说明】表格的第一列是采用的#STS-3 / #STS-1的编号方案。
表格的第二列采用的是绝对编号方案。
Y 表示：STS-Mc 净荷可以从那个编号的STS－1开始。
NO 表示：STS-Mc 净荷不能从那个编号的STS－1开始。
.. 表示：Y 或者 NO，不确定，依赖于具体的M取值。
图5-2 表示了 9 个 STS-1 ，一个 STS-3c ，一个 STS-12c 和其他的 STS-1、STS-Mc 来形成一个 STS-48 的复用过程。
【注】在图5-2这个例子中，“first 4 bytes of STS-12c”的意思是，如果用 OC-12 信号来传输该 STS-12 ，首先被传输的 4 个字节。同样，“first byte of STS-3c”的意思是，用 OC-3 信号传输 STS-3 时，最先被传输的字节。
在形成 STS-N 的时候，输入的 STS-1 可以按照 STS-3 # / STS-1 # 两级标号的方式，也可以按照表5-1 所示的绝对标号。如果采取绝对编号，那么输出的顺序是  1 ， 4， 7， 10， 2， 5， 8， 11， 3， 6， 9， 12 。
5.1.2 级联
在STS-Nc的使用定义中，也包含承载一个整的STS-Nc净荷的映射。例如把ATM映射到STS-12c里，这样一个STS-12c就包含了一个STS-12净荷。
5.1.3 扰码
SONET光接口信号使用二进制线路编码，因此必须通过扰码来确保线路上有足够多的由0到1、1到0的变化，便于接收端从接收的信号中恢复线路时钟信号。SONET的电接口使用线路码，以确保有足够的0、1变化，比如B3ZS和CMI等（参见xxx）。但是，为了使电接口和光接口保持一致，电接口信号也采用了扰码。扰码都是通过在发端和收端使用相同的帧同步扰码器实现的。
SONET接口信号必须扰码，即在发端进行扰码，在收进行解码，使用序列长度为127的帧同步扰码器。扰码后线速不变。扰码的多项式是 1 + x6 + x7，如图5－3。扰码器从每一帧的最后一个Z0字节后的那个字节最高位开始，将会复位为‘1111111，从该bit开始一直到该帧结束的所有bit，将以2为模与扰码器在x7位置的输出相加，得到扰码后的bit输出。
【注】定帧字节A1、A2，段踪迹字节J0和段生长字节Z0是不能被扰码的。
5.1.4 STS-1和OC-N信号构成的实例
图5-4描述了在形成 STS-1 和 OC-N 信号时，可能出现的复用步骤。在这个例子当中，网元具有 STE、LTE 和 PTE 的功能，也能够对非终结的 STS 净荷进行穿通。
其中，STS-1 净荷是 DS3 信号映射形成的。STS-1 净荷包括 9 个字节的通道开销 STS POH。超大速率的信号映射成的 STS-Nc 净荷，也包括 9 个字节的通道开销 STS POH。B3 字节是通过对整个 STS 净荷进行计算得出的，并且放在下一个的 STS 净荷的 B3 位置处。
如果被终结的通道没有输入信号，即处于“未装载”状态，则插入全 0 。
如果发现非终结通道的 STS 净荷丢失，例如由于信号输入失效引起信号丢失，则 STS 净荷将被插入全 1，也就是通道 AIS，同时该通道相应的 H1、H2、H3 也为全 1。
B2 字节、净荷指针 H1、H2，指针动作字节 H3，生长字节 Z1、Z2，提供给 STS-N 的每个 STS-1。线路层的 B2 和净荷指针处理实际上是对每个 STS-1 分别处理的，尽管这个 STS-1 可能是传送 STS-Mc 净荷的 STS-M 的一部分。
其他的线路开销字节只是对 OC-N 的一个 STS-1 信号进行了定义。例如，S1 字节只存在于第一个 STS-1，M1 字节只存在于第三个 STS-1。对于其他 STS-1，这些未定义字节全为 0。 STS-1 和 STS-M 通过字节间插构成 STS-N。
在扰码之前，B1、E1、F1、D1、D2、D3字节，提供给 OC-N 的第一个 STS-1。其他STS-1 ，这些字节全为 0。STS-N 扰码之后，定帧字节 A1、A2，段踪迹字节 J0，生长字节 Z0 加入到每个 STS-1。然后，对扰码后的 STS-N 信号计算 B1，并把结果作为下一个扰码前的 STS-N 帧的 B1 值。最后，STS-N 信号被转换成光脉冲信号在光纤上传送出去。

5.2 开销处理
5.2.1 生成和处理开销
表5-2 归纳了SONET网元产生和处理开销字节的标准。产生开销字是指对于发送的 SONET 信号，需要网元构造开销位或开销字节；开销处理是指对接收到的 SONET 信号的开销位或开销字节进行说明。
通常，表5-2 这些标准仅仅应用在终结相应层次信号的设备上。例如，STE、LTE、PTE 和 VT PTE 标准都可应用到两个有 DS1低速接口、产生和终结 OC-N 信号的 ADM 上，然而，只有 STE 规程适用于再生 OC-N 信号的 STE 再生器。值得注意的是，在有些情况下，比如由于性能监视的需要，一个网元可能在相应的层次进行开销处理，但并不终结该层次的信号。
表 5-2的状态 R 表示是该标准必须遵守，CR 表示在某种条件是必须的，O 表示只是为了某种应用，对其他应用是没有定义的，要按照未定义字节的处理办法进行处理（参见xxx）。
产生的开销字节必须是建议规定的合法字节，处理开销字节也需要遵循相关建议。
另外，SONET 网元必须具有一定的频偏容限。当输入信号频偏为 ±20 ppm 之内时，SONET 网元必须能够正确接收和处理 SONET 信号。
5.2.2 公务
维护人员可以在网络出现故障的时候，使用公务电话在不同站点间进行通话。公务电话也用来在维护人员进行网络维护的时候，互相协调配合工作。SONET开销提供了两路公务电话通道。
a.  Local Orderwire (LOW)：使用段开销的 E1 字节。
b.  Express Orderwire (EOW)：使能线路层开销的 E2 字节。
两者的速率都是 64 kb/s，而且都是使用 OC-N 的第一个 STS-1 的开销字节。SONET 网元线路侧可以提供 OW 功能，没有必要在局内侧（支路侧）支撑 OW 。LOW 和 EOW 的区别是 LOW 可以被 STE 设备以及所有的 LTE 设备访问， 而 EOW 只能被 LTE 设备访问。因此在没有再生功能的系统同时支撑 LOW 和 EOW 是没有必要的。为了使只提供一路 OW 网元之间能够很好的协作，有如下规程：
a. 如果只有一路 OW 信道被提供，那么只能是 LOW；如果一个网元不支撑 LOW 或者 EOW，那么 E1 ，E2 字节根据未定义字节处理规程来处理（参见xxx）。
5.2.2.1  OW 访问
当使用 OW 功能时，须遵循如下 OW 访问规程：
a. 访问 OW 电路时必须使用 4-wire 0 dBm 模拟接口，输入的电阻是 600 欧姆（± 5%）, 并且语音编码应是 u-律的 Pulse Code Modulation （PCM）。
b. 如果不提供 4-wire 模拟接口，必须提供 2-wire 的模拟接口[0 dBm， 900 欧姆 （±5%）,  u-law  PCM] ，或者提供一个数字接口。
无论是 SONET 网元进行数字编码（使用 4-wire 或者 2-wire 的模拟接口时），还是外部设备进行数字编码 （使用数字接口时）, OC-N 的 8-bit PCM 信号采样须遵循如下规程：
a. 8-bit PCM 采样必须和 STS-N 帧同步，并且 PCM 比特必须赋值为图 3-2 所示的 E1、E2 相应的比特。
b. 如果网元支撑 OW ，它必须提供 PCM 静音编码  01111111。
5.2.2.2  OW系统通信
LOW 用来在 SONET 线路上的两个 STE 网元间进行语音通信，因此所有的STE必须能够访问 E1 字节。也就是说，一个具备 STE 功能但不具备 LTE 功能的网元必须提供 LOW 信道。
EOW 用来在 SONET 线路上的 LTE 间进行语音通信。SONET 线路的每个 LTE 必须能访问 E2 字节来完成终端到终端的通信。而且，在有多个光纤终结的网元上可以对不同线路的 EOW 信道进行互联。在某些应用中，对 OW 信道进行保护是有用的，SONET网元应可以支撑 OW 信道的保护。如果支撑OW 信道保护，那么 OW 信道和对应的业务一起保护。（参见xxx)。
5.2.2.3  OW 的操作
对 OW 的监视和控制，用来帮助用户建立 OW 连接方面的内容，有待进一步研究。
5.2.3 使用者通路字节
SONET 信号的开销字节中有一部分是网络提供者使用的。作为 STE 的网元可以允许用户在线路侧访问段层使者用通路字节 F1，作为 STE 的网元，比如 STE 再生器，可以在同一线路上，将输入的  F1 字节穿通到输出端。在局内侧（支路信号侧）没有必要提供段层使用者通路。一个作为 PTE 的网元可以允许用户访问通道层的使用者通路字节 F2 。