专利名称：一种同步数字系列信号的传输方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种同步数字系列信号的传输方法。
背景技术：
在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。在数字传输系统中，有 两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy，简称 PDH)；另一种叫“同步数字系列”(Synchronous Digital Hierarchy，简称 SDH)。采用准同步数字系列(PDH)的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高 精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还 是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。 因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。随着数字通信的迅速发 展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适 合现代电信业务开发以及现代化电信网管理的需要。同步数字系列(SDH)是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网 管系统操作的综合信息传输网络。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、 不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实 现灵活可靠和高效的网络运行与维护，不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输，因此是 当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N (Synchronous Transport Module, N = 1，4，16，64)，最基本的模块为STM-I,四个STM-1同步复用构成STM-4，16个 STM-I或四个STM-4同步复用构成STM-16。SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向 9行和横向270 X N列字节组成(此处的N与STM-N的N相一致，表示此信号由N个STM-I通 过字节间插复用而成)，每个字节为8bit，帧周期为125 μ s，即每秒传输8000帧。以STM-I 信号为例，如图1所示，整个STM-I帧结构分为段开销(Section OverHead，简称S0H)区、管 理单元指针(AU-PTR)区和净负荷(Payload)区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运 行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销(Regenerator Section OverHead，简称 RS0H)和复用段开销(Multiplex Section OverHead，简称 MS0H)。 再生段开销在STM-I帧中的位置是第1 3行的第1 9列，共3X9个字节，复用段开 销在STM-I帧中的位置是第5 9行的第1 9列，共5X9个字节；管理单元指针位于 STM-I帧中第4行的第1 9列，共9个字节，用来指示净负荷区内的信息首字节在STM-I 帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。STM-I帧中再生段开销(RSOH)、复用段开 销(MSOH)和管理单元指针(AU-PTR)中的字节定义如图2所示，均按照SDH的标准规范定 义。净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特，以及少量的用于通道维护管理的通道开 销字节。STM-I帧按逐行由上往下、每行先左后右的帧结构顺序进行传输，其传输速率为 9X270X8bitX8000 = 155. 520Mb/s。由于我国数字通信系统的脉冲编码采用的是欧洲El标准，因此一个STM-I模块就相当于一个多通道的El信号模块。一个El信号含32个时隙，每个时隙传送Sbit数 据，共256bit，每秒传输8000帧，因此El信号的传输速率是256bitX8000 = 2. 048Mb/ s。在传统的同步数字系列信号传输中，由于STM-I帧中段开销和管理单元指针共消 耗81个字节，实际用于承载El信号的净负荷区仅有2349个字节，加之El信号按SDH 标准虚容器打包复用后，一个STM-I帧最多只能承载63个El信号，带宽利用率仅为 (2. 048X63)/155. 520 ^ 82. 96%。传统同步数字系列信号传输中带宽利用率较低的缺陷 在一般的光纤传输媒介中表现不突出，但将SDH用于微波传输时，传输带宽的利用就显得 非常重要了。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种同步数字系列信号的传输 方法，利用多路复用技术将多个El信号复用到一个STM-I速率的传输通道，以提高带宽利用率。本发明的目的是这样实现的一种同步数字系列信号的传输方法，包括用9行270 列字节组成的块状帧承载El信号，再将多个块状帧复用为复帧发送到STM-I速率的传输通 道中传输；所述块状帧中包括管理开销字段、复用附加字段和净负荷字段；其中，所述管理 开销字段占用块状帧内27个字节，用于对传输通道进行综合监控和管理；所述复用附加字 段占用块状帧内3个字节，用于指示复帧的序列信息、码速调整位置指针、调整控制信息、 奇偶检验信息以及接收端回送的告警信息；所述净负荷字段占用块状帧内余下的2400个 字节，用于承载El信号。所述复帧由75个块状帧复用构成。具体地，所述管理开销字段中的字节定义与STM-I帧的RSOH区中的字节定义相 同，包括定帧字节Al和A2，用于块状帧的帧头指示和定位；再生段跟踪字节J0，用于保证 收、发两端的正确对接；比特间插奇偶校验字节Bi，用于再生段开销的误码监测；公务传输 字节E1，用于再生段开销的公务联络；用户通路字节F1，用于传送用户的特定使用维护信 息；数据通信通道字节Dl D3，用于传送维护管理信息。具体地，所述复用附加字段由复帧指示字节A3以及调整控制字节A4和A5构成； 所述复帧指示字节A3用于指示奇偶校验类型、复帧的序列信息和码速调整位置指针，其 中，复帧指示字节A3的最高位用于指示复帧的奇偶校验类型，其它位用于指示复帧的序列 信息和码速调整位置指针；所述调整控制字节A4用于指示第一调整控制信息和复帧的奇 偶检验信息，其中，调整控制字节A4的最高位用于指示复帧的奇偶检验信息，最低位为第 一负调整比特，其它位用于指示第一调整控制指令；所述调整控制字节A5用于指示第二调 整控制信息和接收端回送的告警信息，其中，调整控制字节A5的最高位用于指示接收端回 送的告警信息，最低位为第二负调整比特，其它位用于指示第二调整控制指令。码速调整的 正调整比特位于净负荷字段中前75个字节的最高位上，每一个块状帧中的两个正调整比 特有效，其有效的正调整比特的具体位置由码速调整位置指针指定。复帧的奇偶检验信息和接收端回送的告警信息被分配到复帧中多个块状帧的相 应字节中分别传输；其中，复帧的奇偶检验信息被分配到复帧中第1 8个块状帧的调整控 制字节A4中分别传输；接收端回送的告警信息被分配到复帧中第1 5个块状帧的调整控 制字节A5中分别传输，复帧中第1个块状帧的调整控制字节A5传输MS-RDI告警信息，复帧中第2 5个块状帧的调整控制字节A5传输MS-REI告警信息。相比于现有技术中采用STM-I帧承载El信号，本发明的同步数字系列信号的传输 方法的优势在于采用独特的块状帧结构承载El信号，块状帧内的段开销以及复用附加字 段总共仅占用帧内30个字节，实际用于承载El信号的净负荷字段可达2400个字节，且无需将El信号按照SDH标准虚容器打包，块状帧中最多可承载75个El信号，带宽利用率达 到(2. 048X 75)/155. 520 98. 77%，大幅度提高了带宽利用率，适宜于微波通信传输。
图1为STM-I帧结构示意图；图2STM-1帧中段开销和管理单元指针的字节定义示意图；图3为本发明一个实施例的块状帧结构示意图；图4为本发明一个实施例的管理开销字段的字节定义示意图；图5为复帧指示字节A3的位结构示意图；图6为调整控制字节A4的位结构示意图；图7为调整控制字节A5的位结构示意图；图8为净负荷字段中前75个字节中任一字节的位结构示意图；图9为本发明另一实施例的块状帧结构示意图；图10为本发明再一实施例的块状帧结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明如下实施例本发明提供了一种同步数字系列信号的传输方法，本方法依然采用9行270列字 节组成的块状帧承载El信号，并通过复用技术，将多个块状帧复用为复帧。但与现有的SDH 标准不同，本发明所采用的块状帧具有独特的帧内结构，并且本发明方正是借此块状帧结 构提高传输带宽的实际利用率。如图3所示，本发明所采用的块状帧中包括管理开销字段 (AS0H)、复用附加字段(A3、A4和A5)以及净负荷字段(Payload)。传输时，每75个块状帧 复用为一个复帧，由于本发明所采用的块状帧具有与STM-I帧相同的9行270列字节结构， 因此复帧的传输可采用现有的SDH信号传输方式，将复帧发送到STM-I速率的传输通道中 传输。管理开销字段(ASOH)占用块状帧内27个字节，用于对传输通道进行综合监控和 管理。这27个字节的具体定义可以按需自行定义。但具体在在本实施例中，为了设计上的 便利，管理开销字段的字节定义STM-I帧中的再生段开销RSOH的字节定义相同，并且字节 排列结构也与STM-I帧中的再生段开销RSOH保持一致，参见图4。本实施例中，管理开销 字段第1行的第1 6字节仍然是定帧字节Al和A2，用于块状帧的帧头指示和定位，Al和 A2字节各有3个；第7字节是再生段跟踪字节J0，用于保证收、发两端的正确对接。管理开 销字段第2行的Bl是比特间插奇偶校验字节，用于再生段开销的误码监测；El仍然是公务 传输字节，用于再生段开销的公务联络；Fl是用户通路字节，用于传送用户的特定使用维 护信息。管理开销字段第3行的Dl D3字节仍然是数据通信通道字节，用于传送维护管理信息。其它的字节定义也保持一致，“ χ ”为保留字节，“X*”为不扰码字节，“Δ”为与传 输媒介相关的字节，未标记的字节作为未来标准的备用字节。这些字节定义均依照SDH标 准规范定义。复用附加字段占用块状帧内3个字节，由复帧指示字节A3以及调整控制字节Α4 和Α5构成，用于指示复帧的序列信息、码速调整位置指针、调整控制信息、奇偶检验信息以 及接收端回送的告警信息。其中，复帧指示字节A3用于指示奇偶校验类型、复帧的序列信 息和码速调整位置指针，调整控制字节Α4用于指示复帧的第一调整控制信息和奇偶检验 信息，调整控制字节Α5用于指示复帧的第二调整控制信息和接收端回送的告警信息。此外，净负荷字段中前75个字节的最高位均为正调整比特，但每一个块状帧中仅有两个正调 整比特有效(第一正调整比特和第二正调整比特)，其有效正调整比特的具体位置由码速 调整位置指针指定。利用Α3、Α4、Α5字节和正调整比特，每个块状帧中可以对两个El信号 各进行1个比特的正/负码速调整。下面具体介绍A3、Α4、Α5字节的位结构。复帧指示字节A3的位结构示意图如图5所示。A3字节的8个位(bit)从低位到 高位分别为bitO bit7，其最高位bit7是BIP比特，用于指示奇偶校验类型，以确定校验 采用奇校验还是偶校验。bitO bit6是Q比特，用于指示复帧序列信息，7个Q比特以二 进制的形式表示当前帧在复帧中的序列号，表示范围为“0000000” (即十进制的“0”，表示 当前帧是复帧中的第1帧) “1001010” (即十进制的“74”，表示当前帧是复帧中的第75 帧)。同时，Q比特还作为块状中码速调整位置指针使用，每个块状帧中可以对两个相邻的 El信号各进行1个比特的正/负码速调整，码速调整位置指针指示相邻两个El信号中前 一 El信号的位置；也就是说当前帧是复帧中的第几帧，即指示当前块状帧承载的75个El 信号中对应的第几个El信号以及其后相邻的El信号进行正/负码速调整。例如，A3字节 中Q比特为“0000000”，则指示对当前帧净负荷字段中的第1和第2个El信号进行码速调 整；Q比特为“0000001”，则指示对当前帧中净负荷字段的第2和第3个El信号进行码速调 整；……以此类推，Q比特为“1001001”，则指示对当前帧净负荷字段中的第74和第75个 El信号进行码速调整；Q比特为“1001010”，则指示对当前帧净负荷字段中的第75和第1个 El信号进行码速调整(把第1个El信号看作第75个El信号的后一相邻信号)。进行码 速调整的两个El信号的调整方向分别由A4、A5字节进行控制。调整控制字节A4的位结构示意图如图6所示，从低位到高位分别为bitO bit7。 A4字节的最高位bit7是P比特，用于指示前一个复帧的奇偶校验信息。但前一复帧的奇偶 校验信息共有8位，仅用1个P比特不足以传输前一复帧的奇偶校验信息，因此采用帧分配 的传输方式，用复帧中第1 8个块状帧的P比特分别传输前一复帧的8位奇偶校验信息。 A4字节的bitl bit6用于指示第一调整控制指令，控制码速调整位置指针所指位置的El 信号进行正向或负向码速调整。其中，bitl bit3为Cl1比特，用于指示第一负调整控制 指令；bitO为Sl1比特，是作为第一负调整比特使用。当3个Cl1比特均为“1”时，指明Sl1 比特中未装载有效信息，第一负调整比特没有使用；当3个Cl1比特均为“0”时，则指明Sl1 比特中装载了有效信息，对码速调整位置指针所指位置的El信号进行了负向码速调整。A4 字节的bit4 bit6为C2i比特，用于指示第一正调整控制指令，对应该块状帧内的第一正 调整比特。当3个C2i比特均为“1”时，指明第一正调整比特中已装载有效信息，没有进行 相应的正向码速调整；当3个C2i比特均为“0”时，则指明第一正调整比特中未装载有效信息，对码速调整位置指针所指位置的El信号进行了正向码速调整。调整控制字节A5的位结构示意图如图7所示，从低位到高位分别为bitO bit7。 A5字节的最高位bit7是S比特，用于指示接收端回送的告警信息。从接收端回送的告警信 息有两种一种是MS-RDI告警信息，表示接收端检测到来话故障或复用段失效；另一种是 MS-REI告警信息，用来传送接收端所检出的误块数，以便发送端据此了解接收端的收信误 码情况。告警信息的传输依然采用帧分配的传输方式，用复帧中第1个块状帧的S比特传 输MS-RDI告警信息，用复帧中第2 5个块状帧的S比特传输MS-REI告警信息。A5字节 的bitl bit6用于指示第二调整控制指令，控制码速调整位置指针所指位置的后一相邻 El信号进行正向或负向码速调整。其中，bitl bit3为Cl2比特，用于指示第二负调整控 制指令；bitO为Sl2比特，是作为第二负调整比特使用。当3个Cl2比特均为“1”时，指明 Sl2比特中未装载有效信息，第二负调整比特没有使用；当3个Cl2比特均为“0”时，则指明 Sl2比特中装载了有效信息，对码速调整位置指针所指位置的后一相邻El信号进行了负向 码速调整。A5字节的bit4 bit6为C22比特，用于指示第二正调整控制指令，对应该块状 帧内的第二正调整比特。当3个C22比特均为“1”时，指明第二正调整比特中已装载有效 信息，没有进行相应的正向码速调整；当3个C22比特均为“0”时，则指明第二正调整比特 未装载有效信息，对码速调整位置指针所指位置的后一相邻El信号进行 了正向码速调整。除了管理开销字段和复用附加字段以外，块状帧内余下的2400个字节作为净负 荷字段使用，用于存放El信号数据。由于采用75帧复用的复帧，复帧中的每一帧需要传送 75个El信号，每个El信号含有32个时隙，每个时隙占用1个字节，因此75个El信号占 用净负荷字段中75X32 = 2400个字节。75个El信号在净负荷字段中以时隙间插的方式 排列，即净负荷字段中第1 75字节分别承载75个El信号的第1时隙，第76 150字节 分别承载75个El信号的第2时隙，……，第2326 2400字节分别承载75个El信号的 第32时隙。在净负荷字段中，前75个字节(即第1 75字节)与其它字节的结构稍有不 同，其单个字节的位结构示意图如图8所示，从低位到高位分别为bitO bit7。净负荷字 段第76 2400字节的每一位均为I比特，即El信号传送比特。而在净负荷字段的第1 75字节中，每一字节的最高位bit7为正调整比特S2/I，bitO bit6为I比特；但每一个 块状帧中对应于两个进行码速调整的El信号，仅有两个正调整比特有效，有效的正调整比 特的具体位置也相应由码速调整位置指针指定。例如，A3字节中Q比特为“0000000”，则指 示对当前块状帧中的第1和第2个El信号进行码速调整，此时，净负荷字段中第1字节的 S2/I比特为第一正调整比特，由A4字节中的C2i比特控制；净负荷字段中第2字节的S2/I 比特为第二正调整比特，由A5字节中的C22比特控制；其它El信号未进行码速调整，其对 应的S2/I比特实际上是作为I比特来使用。以此类推，A3字节中Q比特为“0000001”，则 该块状帧的净负荷字段中第2字节的S2/I比特为第一正调整比特，由A4字节中的C2i比 特控制；净负荷字段中第3字节的S2/I比特为第二正调整比特，由A5字节中的C22比特控 制。……A3字节中Q比特为“1001010”，则该块状帧的净负荷字段中第75字节的S2/I比 特为第一正调整比特，由A4字节中的C2i比特控制；净负荷字段中第1字节的S2/I比特为 第二正调整比特(把第1个El信号看作第75个El信号的后一相邻信号)，由A5字节中的 C22比特控制。整个块状帧结构具有与STM-I帧相同的9行270列字节结构，可采用SDH信号的传输方式，将块状帧中的字节从左到右、从上到下一个字节一个字节的传输，传完一行再传下 一行，传完一帧再传下一帧。由于块状帧中承载了 75个E1信号，带宽利用率达到98. 77%， 相比于STM-1帧承载E1信号带宽利用率82. 96%，带宽利用率得到了大幅度提高，适宜于微 波通信传输。本发明所采用的块状帧结构，其管理开销字段和复用附加字段的封装排列并不仅 局限于上述实施例中的封装排列方式。例如，只要保证定帧字节A1位于块状帧的帧头位 置，可以将管理开销字段封装在块状帧中第1 9行的第1 3列(如图9所示)，也可以 将管理开销字段封装在块状帧中第1行的第1 27列(如图10所示)，等等。净负荷字段 的2400个字节也并非一定全部用于承载75个E1信号，可以根据实际应用的需要承载2400 个字节以内的有效信息字节。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种同步数字系列信号的传输方法，包括用9行270列字节组成的块状帧承载E1信号，再将多个块状帧复用为复帧发送到STM-1速率的传输通道中传输，其特征在于所述块状帧中包括管理开销字段、复用附加字段和净负荷字段；其中，所述管理开销字段占用块状帧内27个字节，用于对传输通道进行综合监控和管理；所述复用附加字段占用块状帧内3个字节，用于指示复帧的序列信息、码速调整位置指针、调整控制信息、奇偶检验信息以及接收端回送的告警信息；所述净负荷字段占用块状帧内余下的2400个字节，用于承载E1信号。
2.根据权利要求1所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述复帧由75 个块状帧复用构成。
3.根据权利要求1或2所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述管理 开销字段中的字节定义与STM-1帧的RS0H区中的字节定义相同，包括定帧字节A1和A2，用于块状帧的帧头指示和定位； 再生段跟踪字节J0，用于保证收、发两端的正确对接； 比特间插奇偶校验字节B1，用于再生段开销的误码监测； 公务传输字节E1，用于再生段开销的公务联络； 用户通路字节F1，用于传送用户的特定使用维护信息； 数据通信通道字节D1 D3，用于传送维护管理信息。
4.根据权利要求1或2所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述复用 附加字段由复帧指示字节A3以及调整控制字节A4和A5构成；所述复帧指示字节A3用于指示奇偶校验类型、复帧的序列信息和码速调整位置指针； 所述调整控制字节A4用于指示第一调整控制信息和前一复帧的奇偶检验信息； 所述调整控制字节A5用于指示第二调整控制信息和接收端回送的告警信息。
5.根据权利要求4所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述前一复帧 的奇偶检验信息和接收端回送的告警信息被分配到复帧中多个块状帧的相应字节中分别 传输；其中，前一复帧的奇偶检验信息被分配到复帧中第1 8个块状帧的调整控制字节A4 中分别传输；接收端回送的告警信息被分配到复帧中第1 5个块状帧的调整控制字节A5 中分别传输，复帧中第1个块状帧的调整控制字节A5传输MS-RDI告警信息，复帧中第2 5个块状帧的调整控制字节A5传输MS-REI告警信息。
6.根据权利要求4所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述复帧指示 字节A3的最高位用于指示复帧的奇偶校验类型，其它位用于指示复帧的序列信息和码速 调整位置指针。
7.根据权利要求4所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述调整控制 字节A4的最高位用于指示前一复帧的奇偶检验信息，最低位为第一负调整比特，其它位用 于指示第一调整控制指令。
8.根据权利要求4所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述调整控制 字节A5的最高位用于指示接收端回送的告警信息，最低位为第二负调整比特，其它位用于 指示第二调整控制指令。
9.根据权利要求1或2所述的同步数字系列信号的传输方法，其特征在于所述净负荷字段的前75个字节中，每一字节的最高位为正调整比特，其中两个正调整比特有效，有 效的正调整比特的位置由码速调整位置指针指定。
全文摘要
本发明提供一种同步数字系列信号的传输方法，该方法采用9行270列字节组成的块状帧承载E1信号，其中用于通道管理和复用控制的字段仅占用块状帧内30个字节，其余2400个字节可全部用于承载E1信号；并且本发明所采用的块状帧具有与STM-1帧相同的9行270列字节结构，可采用现有的SDH信号传输方式发送到STM-1速率的传输通道中传输，带宽利用率最高可达98.77％，适用于微波通信传输。
文档编号H04J3/16GK101860408SQ20101019719
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者任永顺, 卢启洪, 肖帮洪 申请人:和记奥普泰通信技术有限公司