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SDH时分基本原理与时隙的最佳配置

SDH时分基本原理与时隙的最佳配置
——本部用服部 刘春华

一、与时分相关的一些基本概念
1、信号板：
指群路板和支路板。
2、群路板：
收AUG1 发AUG1
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收AUG2 发 AUG2
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收AUGN 发AUGN
AUG时隙流
STM-N群路板时隙流示意图

向其它网元收发时隙信号或从本地网元接收本地时隙信号并将时隙信号发向其它网元的的光接口板和电接口板。
群路板承载群路信号。群路信号是指来自群路板的时隙信号，包括AU4、AU3、TU3、TU12、TU11时隙信号。一个网元有若干个群路板。群路是针对群路板中STM-N速率的(N=1，2，3..)电端口或光端口信号而言。
速率级别为STM-N的群路板端口的信号容量是N个AUG信号时隙（一般我们考虑信号的双向流动，下面的含尖头线表示AUG时隙流的走向）。其中收AUGN是来自传输网上其它网元的时隙信号或本网元的本地时隙业务信号。而发AUGN是发送到传输网上其它网元的时隙信号或在本网元下发到本地的时隙信号。在本地时隙信号业务的上下要通过支路板来完成。
3、支路板：
收AUG1 发AUG1
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收AUG2 .
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收AUGM 发AUGN
1 2 3 4 5 ……….P
AUG时隙流
支路口时隙流
支路板信号图

负责从群路接收信号并将时隙信号下载到本地业务接收单元，或将本地业务信号传送到群路板的业务处理板。
支路板承载支路信号。支路是针对支路板支路口信号而言。
支路信号是来自支路板的时隙信号，包括VC3、VC12、VC11信号。它是通过支路板AUG级总线从群路接受的信号或向群路发送的信号。支路板接收AUG总线数目与发送AUG总线数目可以不相等。
4、入时隙和出时隙：
信号板的信号时隙A经交叉板被交换到另一信号板的信号时隙B，则时隙A称为入时隙，时隙B称为出时隙。对B而言，我们也把A称为收时隙，对A而言，我们把B称为目的地时隙。
5、时隙流：
入时隙到出时隙形成一个时隙流。它包括入时隙和出时隙的位置。时隙流有5种：（1）AU4时隙流；（2）AU3时隙流；（3）TU3时隙流；（4）TU12时隙流；（5）TU11时隙流。时隙流出时隙数一定是1，但入时隙数可以是大于1且入时隙级别小于或等于出时隙级别（级别指的是：AU4、AU3、TU3、TU12、TU11）。来自NCP的每条时隙交叉命令是特殊的时隙流，它要求入时隙数不大于2（为2时是保护类型的时隙交叉命令），且入时隙和出时隙有相同的交叉级别。
6、AU时隙流：
若干入时隙信号交叉到出AU时隙位置（AU3或AU4）构成AU时隙流。
7、时分AU时隙流：
若AU时隙流的入时隙信号须进时分才能完成交叉，则该AU时隙流称为时分AU时隙流（包含时分AU4时隙流、时分AU3时隙流）。
8、AU级时隙命令：
AU4_AU4级时隙命令、AU4_AU4_nC（级联）、AU3_AU3级时隙命令、AU3_AU3_nC级联时隙命令统称为AU时隙命令。
9、AU4时隙命令：
AU4_AU4级时隙命令、AU4_AU4_nC（级联）统称为AU4时隙命令。
10、AU3时隙命令：
AU3_AU3级时隙命令、AU3_AU3_nC（级联）统称为AU3时隙命令。
11、空分交叉矩阵：
空分交叉矩阵用来表示AU级信号的空分交叉关系。所谓AU级交叉矩阵就是：可以进行任意AU4间的空分交叉、任意AU3间的空分交叉。空分交叉矩阵的容量用N*N表示，允许N路入AUG信号，N路出AUG信号。它即可实现AU信号从任意一路入AU位置交叉到任意一路出AU位置。交叉板完成空分交叉矩阵的AU空分交叉关系所确定的空分交叉功能。
12、时分模块：
一个网元允许有多个时分模块。在硬件构造上，时分模块通常安插在交叉板上。一个时分模块的容量用N*N描述。N*N指的是：N路AUG总线信号的收，N路AUG总线信号发。时分模块内部可以进行低于AU级别的任何信号的交叉。时分模块的功能可以概括为：将来自不同AU（即时分模块的入AU）以级别低于AU的信号封装到一个AU（即时分模块的出AU）中。时分模块不同收（或发）AUG可以采用不同的映射结构。同一AUG的收映射结构可以和发映射结构不同。
以下是时分模块的时隙流向和功能示意图。

N*N时分模块的时隙流向和功能示意图
AU时隙流
低于AUG级别的时隙流

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收AUG1（AU4映射）
收AU4
发AUG1（AU4映射）
发AU4
发AUG2（AU3映射）
发AU3_1
发AU3_2
发AU3_3
收AUG2（AU3映射）
收AU3_1
收AU3_2
收AU3_3
收AUG3（AU4映射）
收AU4
收AUGN（AU3映射）
收AU3_1
收AU3_2
收AU3_3
发AUG3（AU3映射）
发AU3_1
发AU3_2
发AU3_3
发AUGN（AU4映射）
发AU4

注：上图中，任一收AU和任一发AU可以进行时隙信号的交叉，由于为避免图形过于复杂，上图中并未绘制所有连接关系线。

二、时分基本原理
1、 群路板、支路板、时分模块之间的关系：
群路板、支路板间（包括同种板之间，比如群路板之间）可以进行信号交流。目前的硬件技术水平决定了在它们之间的AU级时隙信号可以通过AU级空分交叉矩阵实现，而低于AU级级别的时隙信号若不能跟随它所在的AU 利用空分交叉完成该级别的时隙交叉，它们就只能间接通过时分模块完成交叉。为了信号板间低于AU级别的信号交流，时分模块与信号板之间可通过AU级空分交叉矩阵和板之间的AUG总线的连接进行AU级信号时隙交换，而在时分模块内部可进行低于AU级别的时隙交叉。当然，虽然时分模块可以完成低于AUG级别信号的任意交叉，但由于时分模块容量的限制，我们仍不能借助时分模块来完成信号板之间所有任意级别信号的交叉，所以我们需要寻找时隙的最佳配置方案，以达到节省时分模块的目的。
以下是群路板、支路板、时分模块的关联示意图。
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空分交叉矩

NχN
群路板

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群路板

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时分模块

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时分模块

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支路板

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支路板
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AU级信号流（可进行双向AU级时隙流交换）

群路板、支路板、时分模块的关联示意图

2、 时分基本原理：
一个网元要完成它在传输网中的任务，就必须承载3种时隙流：（1）信号从一群路中的收位置到交叉到另一群路的某发位置；（2）信号从一群路中的某收位置到交叉到某支路板的某一支路口，完成业务在本地的下；（3）某支路板的某支路口信号交叉到一群路中的某一出位置，来完成本地业务的上。
为了支持网元在传输网中的功能，这3种时隙流转化成一个个时隙命令下达给时隙交叉算法模块，时隙交叉算法的功能便是：通过对这些时隙流的分析和计算，确定它们在硬件实现中的路径。确定时隙流路径的基本原理和方法是：对出时隙在群路板位置，若是AU级时隙交叉，或到该AU的所有时隙流来自同一个同等级入AU（和出AU同是AU4或同是AU3），且所有时隙流出时隙号未发发生变化，则到该出AU的所有时隙流通过入AU到出AU 的空分完成交叉，否则，所有时隙流的入时隙信号经它所在的AU空分交叉到某一时分模块入AU位置，然后利用时分模块的全交叉功能，将所有入时隙合并到时分模块的某一出AU时隙位置，再将时分模块出AU空分交叉到群路出AU位置，从而实现所有到群路出AU时隙流的交叉。对支路板的时隙算法类似，但须先确定时隙流出时隙在支路板上总线的AU位置。
时隙算法对时隙流分析和计算后，形成了如下4种连接关系：（1）信号板和时分模块之间的AU空分连接、信号板之间的AU空分连接；（2）时分模块内部的信号连接关系，即时分模块出AU与时分模块入AU中的更低级别的时隙信号的连接关系。（3）支路板下AUG总线中信号和支路口的连接关系；（4）支路板支路口和上AUG总线中信号的连接关系。时隙交叉算法会把这些连接关系通知交叉板，以使交叉板完成时隙流的流动。

三、时隙的最佳配置方法
在进行时隙配置时，由于时分模块的容量有限，对于大型组网，业务较多较复杂时，如不合理分配时隙，很可能出现时分不够的情况。但由于只有NCP在位时，下发时隙配置命令才会提示时分是否够用。如果出现时分不够的提示，不仅会造成人为的业务中断，而且还必须重新进行时隙分配，这就加大了工作的难度。因此，在最初进行配置时，合理分配时隙，尽可能少占用时分容量，是很重要的。
从上面讲述的时分基本原理，我们不难看出：涉及到时隙的调配才进时分，否则不进时分。所以我们在配置时隙时，应尽可能减少时隙的调配。
合理利用时分，在很大程度上利用了2M支路板EP1的特点：
EP1有A、B两组总线。上支路板的每个2M支路信号向两条发送总线中相同时隙并发数据，交叉板来的两路收数据总线中的两个时隙进行二选一下2M支路。如下图所示。

交叉板

EP1支路板

延时叠加
A总线

B总线

2M映射接口模块

32*2M PDH信号
1、两个光方向的两个AU下一块2M板，不进时分。
这是由于2M支路板有两组总线，两个光方向的两个AU分别下支路板的A、B总线。

空分交叉

光方向1 光方向1

光方向2 光方向2
2M支路板
2M映射
接口模块
A总线

B总线

A总线

B总线

2、同一AU又下2M又直通，直通的时隙不变，不进时分。
C
B
A

1 2

如上图，A、B、C三个网元组成的链。A-B有10*2M，A-C有10*2M。A-B的10*2M占光方向1的1#AU的1~10时隙，A-C的10*2M占光方向1、光方向2的1#AU的11~20时隙。不存在时隙调配，B点不进时分。

空分交叉
光方向1 光方向1

光方向2 光方向2 2M支路板

A总线 下2M

B总线

延时叠加

A总线

B总线 上2M

3、 同一AU又下2M又直通，直通的时隙改变，即存在时隙调配，要进时分。
同上图，A-B的10*2M占光方向1的1#AU的1~10时隙，A-C的10*2M占光方向1的1#AU的11~20时隙、占光方向2的1#AU的1~10时隙。存在时隙调配，B点进时分。

空分交叉

光方向1 光方向1

光方向2 光方向2

去EP1

时分交叉
1~10 1~10

1~20 1~10

11~20

来至EP1

4、一个AU既直通，又下光支路，且直通和下光支路的时隙不变，要进时分。主要在于光支路上业务时，是2个AU合进一个AU。

空分交叉
光方向1 光方向1

光方向2 光方向2

下光支路

时分交叉

光支路上

5、1块2M支路板的业务上2个AU，或1个AU上2个AU。是否进时分要考虑是否有并发/并收冲突。即：若不存在TU12调配，即上2个AU的TU12不变，可在空分交叉并发，不进时分。若存在TU12调配，即上2个AU的TU12改变，要进时分。
典型举例如下：
二纤通道保护环，若工作通路时隙和保护通路时隙相同，1个AU上2个AU（工作和保护）在空分交叉并发，不进时分。2个AU（工作和保护）下1个AU，在空分交叉进行二选一优收。这种情况用得很多。

空分交叉

并发

优收

二纤单向通道保护环，一块2M支路板上下工作和保护通道的时隙不同，要进时分进行调配。这种情况用得极少。

空分交叉
工作通道 工作通道

保护通道 保护通道

2M支路板

时分交叉

进行时隙调配
2M支路板

6、1个AU下2、3块2M支路板（而且考虑了34M板的情况）不进时分，下3块以上2M支路板要进时分。
空分交叉出来的AU，可以有3级级连。

空分交叉
延时
叠加

2M映射
接口

EP1

2M PDH信号

延时
叠加

EP1
2M映射
接口

2M PDH信号

延时
叠加
2M映射
接口

EP1

2M PDH信号

7、环带链组网。链到环上的AU只在环上一个点上下业务，在交叉点可以配置为整个AU交叉，不进时分；链到环上的AU在环上两个以上点（含两个点）上下业务，在交叉点必须配成TU12级交叉，进时分。否则该链到环的业务不能保护。
II型机AU4级AIS（告警指示信号）可以直通。具体为：断纤等引起AU4的AIS，在配有该AU4直通的网元直通，在该AU4上下业务的网元终结。
如下图所示二纤通道保护环组网，链上E、F用了一个AU，若此AU只在环上A点上下业务，则C点2#光方向的该AU整个交叉进1#、3#光方向的某一AU。环上断纤后，此AU的业务可以保护。若此AU在环上A、B两个点上下业务，则在C点要配成TU12级交叉，进时分，环上断纤后，业务才可以保护。说明如下：
假设该AU在环上占1#AU。C、D之间断纤后，1#AU的AIS在G站直通，A站1#光板有1#AU的AIS。1#AU在A站上下业务，其AIS在A站终结，A站2#光板无1#AU的AIS告警，B站收不到1#AU的AIS。因此，C站若配成整个AU交叉，而链上E、F在B站还要上下业务，因B站无该AU的AIS告警，到B站上下的业务不能倒换。C站配成TU12级交叉后，B站可以收到TU12级告警，到B站上下的业务可以倒换。
G
D

1
C
F
E
2
3
1
A

B
2

8、某网元8个光方向的业务下到2块2M支路板。可以分开处理。
第一、 4个光方向的业务各下1块2M板。
由于2M板有A、B两组总线，所下业务经A、B两组总线后再二选一，因此，交叉板
在进行时隙分配时，其中一个光方向会选择一组总线下，剩下三个光方向再向另一组总线交叉。说明如下：
交叉板

空分交叉
光方向1 光方向1

光方向2 光方向2

光方向3 光方向3

光方向4 光方向4 2M支路板

A总线

B总线

2M接口映射
模块
延时叠加

B总线 A总线
…

时分交叉

这样4个光方向就用了4*4交叉，另外4个光方向同样用了4*4个交叉。8个光方向用了4X4+4X4共8X8交叉。
第二、如果业务允许，1、2光方向下1块支路板，其余6个光方向下1块支路板。
因两个光方向下1块2M板分别进A、B总线，不进时分，实际是其余6个光方向进时分。6个光方向进时分的原理同上：其中一个光方向选择2M支路板一组总线下，剩下5个光方向再向另一组总线交叉。这样就用了6*6时分。8个光方向下2块2M支路板共用6*6时分交叉，这样就节省了2X2的时分容量。

时隙交叉算法的几种限制：
1、算法不支持支路板级联后的VC-4总线再进时空分。
2、如果支路板存在并发冲突，则算法不允许支路板级联（但实际情况是可以级联的）。
3、如果支路板存在并发冲突，则只能占用个支路板的上行总线进时分交叉。
4、 时分出总线不允许再空分并发。

小结：
1、2M支路板EP1线路侧有两组总线，如图所示如下，分别称为上游总线和下游总线；
上游总线

2.048M

下游总线

[图1]
正是因为支路板有2组总线，所以才能够在通道保护环中实现独具的优点“并发优收”。
2、2M支路板空分不并发，光板空分能并发（可以省时分）；
EP1板的总线信号若要发往多组（大于2组）总线，则必须进时分实现；如果是光板的总线信号发往多组总线则只需空分即可实现。
3、2M支路板的级联可以省时分；
ZXSM(II)设备算法上可实现2M支路板的3级级联，也可以有一块34M板的情况，当1个AUG的业务下1个34M的支路，余下的2个TUG3共42个TU12需要2块EP1板才能下完。所以可以看出，实际是因为1个AUG包含了3个TUG3，故算法上只实现了3级级联，这样即考虑了2M板的级联又考虑了34M板的级联，还考虑了二者的混合级联。
4、2M支路的优收只能在支路板上实现，交叉板的优收只对光板实现了算法；
在2M通道保护环中，交叉板把2组总线信号同时送给EP1板，由EP1板优收；
在带保护光支路的通道保护环中，如果时隙交叉是TU12级的交叉，交叉板把2组总线中的无告警TU12时隙合并在1组总线中送给光支路板；如果时隙交叉是AU4级的交叉，交叉板把2组总线中的无AU4告警的1组总线信号送给光支路板。无论是TU12级的优收还是AU4级的优收都是在交叉板上实现。