级联介绍
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3 第三章 SONET 和 SDH进阶
3.1 引言
前一章中，我们描述了时分复用以及其在SONET和SDH标准中的应用。SONET和
SDH标准在制定之初，主要是用来承载语音业务。当时没人预计到因特网的发展会带来
急剧增长的数据业务。如今，在大多数网络中，数据业务已经超越了语音业务，并且仍
以稳定的速度在不断增长。为了更有效地处理大量的数据业务，SONET和SDH中引入了
很多的新特性。
在本章中，我们将谈到SONET和SDH的一些高级特性。归纳来说，我们将讨论不同
的级联SONET和SDH信号的方法，以及把分组数据映射到SONET和SDH连接上的各种不
同机制，我们还将描述为运营商的“运营商服务”所提供的透传功能，以及业务的故障
管理与性能检测。本章涵盖的主要内容将作为在后续章节讨论光控制平面时的参考。然
而，在学习控制平面内容时，并不要求一定要对本章内容有深刻的理解。
3.2 级联
SONET和SDH中有三种可能的级联机制。它们是：
z 标准级联（Standard contiguous concatenation）
z 任意级联（Arbitrary contiguous concatenation）
z 虚级联（Virtual concatenation）
以下详细介绍这些级联机制。 3.2.1 标准级联
SONET和SDH网络为了支持相邻级连而定义了一些标准化了的“级联”信号，而每
一种级联信号可作为一个独立实体在网络上传输。[ANSI95a，ITU-T00a]。这已在前一章
中进行了简述。
级联信号是通过把基本信号的净荷“粘合”起来而得到的大小固定的信号，在SONET
中，它们被称为STS-Nc同步净荷封装(SPE)，这里的 N = 3X 并且 X 限于值1，4，16，
64或是256。在SDH中，它们被称为VC-4(相当于STS-3c SPE)，以及 VC-4-Xc，这里的 X
限于值1，4，16，64或是256。
SONET(SDH)的复用过程对组成STS-Nc SPE (VC-4-Xc) 的STS-1 SPE(VC-4s)的位置
有附加约束。标准级联信号的布局规则是[ANSI95a]:
1. 三个STS-1在一个STS-3c中的级联：级联的STS-1中的字节在STS-3层应该是
相邻的，但是当间插到高层信号时就不是相邻的了。当STS-3c信号被复用到更
高速率时，每一个STS-3c应该被完全包含在一个STS-3中（也就是说，必须沿
着支路输入1-3，4-6，7-9等等的边界存放）。此规则不适用于SDH。
2. 多个STS-1在一个STS-Nc (N=3X，这里的X=1，4，16，64，或是256) 中的级
联:这样的级联应该把STS-Nc信号作为一个单一实体对待。级联后的STS-1中的
字节在STS-N层应该是相邻的，但是当复用到高层信号时就不相邻了。此规则也
适用于SDH，对应STS-Nc的SDH术语是AU-4-Xc，其中X = N/3。
3. 当STS-Nc信号被复用到更高速率时，这些信号应该完全被包含在STS-M范围内，
这里的M可以是3，12，48，192或是768，并最接近，但是大于或等于N（举例
来说，如果N=12，则STS-12c必须沿着1-12，13-24，25-36等等的边界存放）。
除了被包含在STS-M范围之中，所有的STS-Nc信号都必须紧贴着STS-3信号的
边界存放。
制定这些规则的主要目的是为了减轻硬件设计人员的开发负担，但是却在很大程度
上影响了SONET/SDH链路的带宽利用率。
在图3-1(a)中，一个STM-16(OC-48)信号被表示为由16个时隙组成的集合，每一个时
隙都可以包含一个VC-4（STS-3c SPE）。根据以上规则，我们来看一下VC-4以及VC-4-4c
（STS-3c和STS-12c SPE）信号在这个结构中的放置。举例来说，任何一个VC-4-4c
（STS-12c SPE）都必须起始在模4的边界上。图3-1(b)描述了一个STM-16如何被两个
VC-4-4c(STS-12c)和七个VC-4信号所填充。在图3-1(c)中，有三个VC-4被闲置，即不再被
使用。然而，根据放置规则限制，这些空余空间中就不能被放置一个VC4-4c了。在图3-1(d)
中，这个STM-16被”重整”了，也就是说，编号为5和7的VC-4 被移至新的时隙中。图3-1(e)
显示了如何放置第三个VC-4-4c。
1 2 34 5 67
89
10111213 14 1516
VC-4 #1 VC-4#2VC-4#3VC-4#612VC-4-4c #1VC-4#5VC-4#4VC-4#7VC-4-4c #2
VC-4 #1 VC-4#312VC-4-4c #1VC-4#5VC-4-4c #268
VC-4 #1 VC-4#312VC-4-4c #1VC-4#5VC-4-4c #210
91110
VC-4 #1 VC-4-4c #1VC-4-4c #2VC-4-4c #3(a) 空闲的STM-16 (OC-48)信号
(b) 含有2个VC-4-4c (STS-12c)和7个VC-4 (STS-3c)的STM-16 (OC-48)信号
(c) 含有2个VC-4-4c (STS-12c)和4个VC-4(STS-3c)的STM-16 (OC-48)的信号
(d) 经过重新调度后的含有2个VC-4-4c(STS-12c)和4个VC-4(STS-3c)的STM-16 (OC-48)信号
(e) 含有3个VC-4-4c(STS-12c)和4个VC-4 (STS-3c)的STM-16 (OC-48)信号 VC-4#7
VC-4#7
VC-4#3VC-4#5VC-4#7
图 3-1 时隙约束和含有标准级连的重新调度
3.2.2 任意级联
上一个例子中，如果在使用标准级联规则时无法放置某个信号，则需要通过“重新调
度”操作来为此信号腾出空间。使用重新调度操作所导致的问题是它会影响业务，也就是
说，当进行重新调度操作时，业务会中断。由于我们极力不想看到业务受到影响的情况，
所以并不是经常使用重新调度操作，因此带宽也没有得到充分的利用。
为了避免这些限制，一些分帧器(framer)——也就是用于处理SDH复用段层(SONET
线路层)的硬件——的制造商，提供了一种被称为”灵活”或是任意级联的功能。有了这种
功能，就不用对STS-Nc (VC-4-Xc)大小或是级联信号所使用的起始时隙进行限制了。同
时，对用以承载它的STS-1(VC-4-Xc)时隙也没有邻接性限制了，也就是说，信号可以使
用任意可用时隙的组合。图3-2描述了设备具有任意级联能力时，如何无需重整而能容纳
下图3-1中由STM-16承载的信号序列。
1 2 3 4 5 678910111213 14 15
16
VC-4 #1 VC-4#2VC-4#3VC-4#612VC-4-4c #1 VC-4#5VC-4#4VC-4#7VC-4-4c #2
VC-4 #1 VC-4#312VC-4-4c #1 VC-4#5VC-4-4c #2 68
VC-4 #1 VC-4#3VC-4-4c #1 VC-4#5VC-4-4c #2 10
VC-4-4c #3a(a) 空闲的STM-16 (OC-48) 信号
(b) 含有2个VC-4-4c (STS-12c)和7个VC-4(STS-3c)的STM-16 (OC-48)信号
(c) 含有2个VC-4-4c (STS-12c) 和4个VC-4 (STS-3c)的STM-16 (OC-48)信号
(d) 该STM-16 (OC-48)信号包含2个VC-4-4c (STS-12c)，4个VC-4 (STS-3c)和为了避免重 新调度而使用了任意级联的VC-4-4c#3 VC-4#7
VC-4#7VC-4-4c #3bVC-4-4c #3cVC-4-4c #3d
图 3-2 任意级联的时隙使用
3.2.3 虚级联
如前所述，通过去除对级联信号中成员信号数量和放置位置的限制，任意级联解决
了标准级联中带宽利用率低的问题。标准级联与任意级联都是由网络提供的业务，也就
是说，网络设备必须支持这些功能。ITU-T与ANSI T1委员会对一种被称为虚级联的替代
方案进行了标准化。如果使用该机制，SONET与SDH的PTE就能够把离散的用于传送基
本信号的VC或者SPE“粘合”起来。而不再需要网络用单个级联单元来承载信号。
3.2.3.1 高阶虚级联
SONET与SDH中的高阶虚级联（Higher-order virtual concatenation, HOVC）通过PTE
实现，它可以将多个离散的STS-1/STS-3c SPE，或是VC-3/VC-4(SDH)组合起来进行传送。
回忆一下，除了VC-3没有STS-1 SPE中第30、59列上的固定填充字节之外，VC-3和STS-1
SPE信号几乎相同。同时，SONET STS-3c SPE等价于SDH VC-4。
当数据被存放入成员信号后，VC-3或是VC-4 (STS-1 SPE或是STS-3c SPE)就会在网
络中独立进行传送，互不相干，并在终端系统处重新组合。由于这些信号可能在网络中
沿着不同的路径传送，所以可能会有不同的传送延迟。除了这些信号间固定的延迟差
（differential delay）之外，不同类型的信号处理设备以及光纤本身的动态变化也会引入
不同的延迟。特别是冷热变化会影响光在光纤中的传播速度，这将会导致传送延迟的实
际测量误差。
图3-3描述了将级联容器信号（待传送的原始数据）映射入虚级联信号的过程。在发
送端，净荷被放入X个VC-4中，就好像这些VC-4是相邻的一样。然后这些VC-4会在网络
中被分别传送到接收端。现在的问题是，如果各个成员信号的延迟互不相同，我们如何
在接收端区分它们并将其按照正确的顺序重新排列起来。
