映射技术：将E4信号适配成C-4信号并装入容器

1.E4信号到STM-N的封装过程

我国的光同步传输网技术规定了以2Mb/s信号为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，选用AU-4的复用路线，下面分别讲述140Mb/s、34Mb/s以及2Mb/s的PDH信号的复用过程。

（1）140Mb/s的PDH信号经过正码速调整（比特塞入法）适配进C-4，C-4是用来装载140Mb/s的PDH信号的标准信息结构。经SDH复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速调整适配装进一个与信号速率级别相对应的标准容器：2Mb/s—C-12、34M b/s—C-3、140Mb/s—C-4。容器的主要作用就是进行速率调整。140Mb/s的信号装入C-4也就相当于将其打了个包封，使139.264Mb/s信号的速率调整为标准的C-4速率。C-4的帧结构是以字节为单位的块状帧，帧频是8000帧/秒，也就是说经过速率适配，139.264Mb/s的信号在适配成C-4信号后就已经与SDH传输网同步了。这个过程也就是将异步的139.264Mb/s信号装入C-4。C-4的帧结构如图4-1所示。

C-4信号的帧有260列×9行（PDH信号在复用进STM-N中时，其块状帧总是保持是9行），那么E4信号适配速率后的信号速率（也就是C-4信号的速率）为：

图4-1　C4的结构

8000帧/秒×9行×260列×8bit=149.760Mb/s

所谓对异步信号进行速率适配，其实际含义就是指当异步信号的速率在一定范围内变动时，通过码速调整可将其速率转换为标准速率。在这里，E4信号的速率范围是139.264Mb/s±15ppm（G.703规范标准）＝（139.261～139.266）Mb/s，那么通过速率适配可将这个速率范围的E4信号，调整成标准的C-4速率149.760Mb/s，也就是说能够装入C-4容器。

（2）为了能够对140Mb/s的通道信号进行监控，在复用过程中要在C-4的块状帧前加上一列通道开销字节（高阶通道开销VC-4POH），此时信号构成VC-4信息结构，如图4-2所示。VC-4是与140Mb/s PDH信号相对应的标准虚容器，此过程相当于对C-4信号再次封装，将对通道进行监控管理的开销（POH）添加上，以实现对通道信号的实时监控和管理

图4-2　VC4结构

虚容器（VC）的包封速率也是与SDH网络同步的，不同级别的VC（例如与2Mb/s相对应的VC-12、与34Mb/s相对应的VC-3）是相互同步的，而虚容器内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。VC这种信息结构在SDH网络传输中保持其完整性不变，也就是可将其看成独立的单位（信息包），十分灵活和方便地在通道中任一点插入或分出，或进行同步复用和交叉连接处理。

其实，从高速信号中直接定位上/下的是相应信号的VC这个信息包，然后通过打包/拆包来上/下低速支路（PDH）信号。

在将C-4打包成VC-4时，要加入9个开销字节，它们位于VC-4帧的第一列，这时VC-4的帧结构为9行×261列。STM-N的帧结构中，信息净负荷为9行×261×N列，当为STM-1时，即为9行×261列，VC-4其实就是STM-1帧的信息净负荷。将PDH信号经打包形成C（容器），再加上相应的通道开销而形成VC（虚容器）这种信息结构，整个这个过程即是“映射”。

（3）信息被“映射”进入VC之后，便可装载进STM-N。装载的位置是其信息净负荷区。在装载VC的时，当被装载的VC-4速率和装载它的载体STM-1帧的速率不一致时，就会使VC-4在STM-1帧净荷区内的位置“浮动”，SDH采用在VC-4前附加一个管理单元指针（AU-PTR）指示VC-4首字节的位置。信号包由VC-4变成了管理单元AU-4这种信息结构，如图4-3所示。

图4-3　AU-4结构

AU-4帧结构与STM-1帧结构相比，缺少了段开销（SOH）。AU-4再加上段开销就形成STM-1帧结构。管理单元（AU）为高阶通道层和复用段层提供适配功能，它由高阶VC和AU指针组成。AU指针的作用是指明高阶VC在STM-N帧中的位置。通过指针的定位功能，允许高阶VC在STM-N帧内浮动，即允许VC-4和AU-4有一定的频差和相差，VC-4的速率和AU-4装载速率不需要严格同步，允许一定差异。这种差异性不会影响收端正确的辨认和分离VC-4。尽管VC-4在信息净负荷区内“浮动”，但是AU-PTR本身在STM-N帧内的位置是固定的，AU-PTR不在净负荷区，而是在段开销的中间。这就保证了接收端能准确地找到AU-PTR，进而通过AU指针定位VC-4的位置，进而从STM-N帧信号中分离出VC-4。一个或多个在STM-N帧内占用固定位置的AU-4组成1个AUG（管理单元组）。

（4）将AU-4加上相应的再生段RSOH和复用段开销MSOH，构成STM-1帧信号。N个STM-1信号通过字节间插复用形成STM-N帧信号。

2.34Mb/s复用进STM-N信号

（1）PDH的34Mb/s的支路信号先经过码速调整将其适配到标准容器C-3中，然后加上相应的通道开销，形成VC-3，此时的帧结构是9行×85列。为了便于接收端辨认VC-3，以便能将它从高速信号中直接拆离出来，在VC-3的帧前面加了3个字节（H1～H3）的指针——TU-PTR（支路单元指针）。注意AU-PTR是9个字节，而TU-3的指针仅占H1、H2、H3三个字节。

此时的信息结构是支路单元TU-3（与VC-3相应的信息结构），它提供低阶通道层（例如VC3）和高阶通道层之间的桥梁，也就是说，它是高阶通道（高阶VC）拆分成低阶通道（低阶VC），或低阶通道复用成高阶通道的中间过渡信息结构。支路单元指针TU-PTR用以指示低阶VC的首字节在支路单元TU中的具体位置。这与AU-PTR的作用很相似，AU-PTR是指示VC-4起点在STM-N帧中的具体位置。实际上二者的工作机理是一样的。TU-3的帧结构如图4-4所示。

（2）图4-4中的TU-3的帧结构有残缺，应将其缺口补齐。将其第1列中H1～H3下的6个字节都是用填充字节（R）补齐，即形成如图4-5所示的帧结构，它就是TUG-3——支路单元组。

图4-4　TU3结构

图4-5　TUG-3结构

（3）三个TUG-3通过字节间插复用方式，复合成C-4信号结构，复合的结果如图4-6所示。

TUG3是9行×86列的信息结构，3个TUG3通过字节间插复用方式复合后的信息结构是9行×258列的块状帧结构，而C-4是9行×260列的块状帧结构。于是在3×TUG3的合成结构前面加2列塞入比特，使其成为C-4的信息结构。

（4）剩下的工作就是将C-4装入STM-N中去了，过程同前面所讲的将140Mb/s信号复用进STM-N信号的过程类似：C-4→VC-4→AU-4→AUG→STM-N，在此就不再复述了。

图4-6　TUG-3复用进C-4结构

3.2Mb/s复用进STM-N信号

2M b/s速率的支路信号映射复用进STM-N的映射方式有三种，我国采用其中的两种方式。其中，当前运用得最多的是异步映射方式，与34M/140M相比，也是PDH信号映射复用进STM-N最复杂的一种方式。

（1）将异步的2Mb/s PDH信号经过正/零/负速率调整装载到标准容器C-12中，为了便于速率的适配采用了复帧的概念，即将4个C-12基帧组成一个复帧。C-12的基帧帧频也是8000帧/秒，其复帧的帧频就成了2000帧/秒。在此，C-12采用复帧不仅是为了码速调整，更重要的是为了适应低阶通道（VC-12）开销的安排。

若E1信号的速率是标准的2.048Mb/s，那么装入C-12时正好是每个基帧装入32个字节（256比特）的有效信息。但当E1信号的速率不是标准速率2.048Mb/s时，那么装入每个C-12的平均比特数就不是整数。例如：E1速率是2.046Mb/s时，将此信号装入C12基帧时平均每帧装入的比特数是(www.xing528.com)

（2.046×106 b/s）/（8000帧/秒）＝255.75bit

比特数不是整数，因此无法进行装入。若此时取4个基帧为一个复帧，那么正好一个复帧装入的比特数为：

（2.046×106 b/s）/（2000帧/秒）＝1023bit

可在前三个基帧每帧装入256bit（32字节）有效信息，在第4帧装入255个bit的有效信息，这样就可将此速率的E1信号完整的适配进C-12中去。其中第4帧中所缺少的1个比特是填充比特。C-12基帧结构是34个字节的带缺口的块状帧，4个基帧组成一个复帧，C-12复帧结构和字节安排如图4-7所示，一个C-12复帧共有

4×（9×4-2）＝136字节

＝127W+5Y+2G+1M+1N

＝(1023I+S1+S2)+3C1+49R+80＝1088bit

其中，C1、C2分别为负、正调整控制比特，而S1、S2分别为负、正调整机会比特。当C1C1C1＝000时，S1为信息比特I；而C1C1C1＝111时，S1为填充塞入比特R。同样，当C2C2C2＝000时，S2＝I；而C2C2C2＝111时，S2＝R，由此实现了速率的正/零/负调整。

C-12复帧可容纳有效信息负荷的允许速率范围是

C-12复帧max＝（1024+1）×2000＝2.050Mb/s

C-12复帧m in＝（1024-1）×2000＝2.046Mb/s

当E1信号适配进C-12时，只要E1信号的速率在2.046～2.050Mb/s内，就可以将其装载进标准的C-12容器中，即可以经过码速调整将其速率调整成标准的C-12速率2.176Mb/s。

图4-7　C-12复帧结构和字节安排

每格为一个字节（8bit），各字节的比特类别：

W＝II IIII II　　Y＝R R R R R R R R　　G＝C1C2OOOORR

M＝C1C2RRRRRS1　　N＝S2IIIIIII

I：信息比特　　R：塞入比特　　O：开销比特

C1：负调整控制比特　　S1：负调整位置

C1＝0　　S1＝I；C1＝1S1＝R*

C2：正调整控制比特　　S2：正调整位置

C2＝0　　S2＝I；C2＝1S2＝R*

R*表示调整比特，在接收端去映射时，应忽略调整比特的值

复帧周期为125×4=500μs

（2）为了在SDH网的传输中能实时监测任一个2Mb/s通道信号的性能，需将C-12再加上相应的通道开销（低阶），使其成为VC-12（虚容器）的信息结构。此处LP-POH（低阶通道开销）是加在每个基帧左上角的缺口上的，一个复帧有一组低阶通道开销，共4个字节：V 5、J2、N2、K 4，它们分别加在上述4个缺口处。因为VC在SDH传输系统中是一个独立的实体，因此我们对2Mb/s的业务的调配都是以VC-12为单位的。

一组通道开销监测的是整个一个复帧在网络上传输的状态，一个C1-2复帧循环装载的是4帧PCM 30/32的信号，因此，一组LP-POH监控和管理的是4帧PCM 30/32信号的传输。

（3）为了使接收端能正确定位VC-12的帧，在VC-12复帧的4个缺口上再加上4个字节（V1～V 4）的开销，这就形成了TU-12信息结构（完整的9行×4列）。V 1～V 4就是TU-PTR，它指示复帧中第一个VC-12的首字节在TU-12复帧中的具体位置。

（4）3个TU-12经过字节间插复用合成TUG-2，此时的帧结构是9行×12列。

（5）7个TUG-2经过字节间插复用合成TUG-的信息结构。请注意7个TUG-2合成的信息结构是9行×84列，为满足TUG-3的信息结构9行×86列，则需在7个TUG-2合成的信息结构前加入2列固定塞入比特，如图4-8所示。

（6）TUG-3信息结构再复用进STM-N中的步骤与前面所讲的一样，此处不再复述。

从2Mb/s复用进STM-N信号的复用步骤可以看出3个TU-12复用成一个TUG-2，7个TUG-2复用成1个TUG-3，3个TUG-3复用进1个VC-4，1个VC-4复用进1个STM-1，也就是说2M b/s的复用结构是3×7×3结构，如图4-9所示。

图4-8　TUG-2复用成TUG-3的信息结构

图4-9　VC-4中TUG-3、TUG-2、TU-12的排列结构