接收到sdh帧格式后如何处理

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华为SDH光传输设备帧结构及其原理
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& & & & &是以字节为单位进行传输,它的帧结构是一种以字节为基础的矩形块状帧结构,由270xN列和9行8bit字节组成。
华为SDH设备中的矩形帧在光纤上传输时是逐行传输的的,在光发送端经并/串转换后逐行进行传输,在光接收端经串/并转换后还原成矩形帧进行处理。
在SDH帧中,字节的传输时从左到右按行进行的。先由每一帧左上角第一个字节开始,从左向右按顺序传送,直至整个9X270XN个字节都传送完在开始传送下一帧,就这样一帧一帧的传送,每秒可达到8000帧,帧长恒定为125&s。也就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送8000 次,那么该字节的比特速率是8000&8bit=64kbit/s,也即是一路数字电话的传输速率。 以STM-1 等级为例,其速率为270(每帧270 列)&9(共9 行)&64kbit/s(每个字节的比特速率 为64kit/s)=155520kbit/s=155.520Mbit/s。
SDH 的帧结构由三部分组成:
  1.段开销(SOH)区:段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活地传送所必须的附加字节,主要用于网络的运行、管理和维护。SDH 帧中的第1 ~9&N 列中,第1~3 行和第5~9 行分配给段开销。段开销还可以进一步划分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)。第1 行至第 3 行分给RSOH,而第5 行至第9 行分给MSOH。RSOH 既可在再生器接入,又可在终端设备接入, 而MSOH 将透明地通过再生器,只能在终端设备处终结。
  2.信息净负荷(Payload)区:信息净负荷区域是SDH 帧结构中用于存放各种业务信息的地方。横向第10&N ~270&N列,纵向第1~9 行都属于信息净负荷区域,此区域里面还含有通道开销字节(POH),也作为净负荷的一部分并与之一齐在网络中传送,用于通道性能的监视、管理和控制。
  3.管理单元指针(AU-PTR)区域 AU-PTR 是一种指示符,主要用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N 内的准确位置,以便在接收端正确地进行信息分解。它位于STM-N 帧结构中1 ~9&N 列中的第4行。采用指针方式 是 的重要创新,可使之在准同步环境中完成复用同步和STM-N 信号的帧定位。SDH信号的帧结构和复用步骤_图文_百度文库
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SDH信号的帧结构和复用步骤
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SDH告警事件和性能事件的产生与检测原理
2010年第41期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
  摘要:在SDH的帧结构中有着丰富的开销字节,包括再生段开销(ROSH)、复用段开销(MOSH)、通道开销(POH)。正是借助于这些开销字节传递的告警,使得SDH设备具有强大的在线告警及误码检测能力。如果对这些告警及性能事件的产生原因不能很好地掌握,要排除故障是非常困难的。所以,对这些告警事件的有效分析是解决问题的关键,要找到问题的根源,首先要从告警或性能事件产生的原因开始,在查清问题所在之后,运用有效的处理方法将故障排除。本文主要讨论了这些告警事件信息的产生和检测机理,以便大家在维护SDH设备过程中可以作到对故障的快速定位。 中国论文网 /1/view-242456.htm  关键词:再生段复用段 管理单元高阶通道 低阶通道      SDH光同步传输系统相对于PDH,很大的一个优点,就是其帧结构里定义了丰富的、包含系统告警和性能信息的开销字节。因此,当SDH系统发生故障时,一般会伴随有大量的告警和性能事件的产生,通过对这些信息的分析,可大概判断出所发生故障的类型和位置。   使用告警、性能分析法,最关键的问题是如何及时、方便、全面、真实地获取故障信息。故障信息的来源一般有两个:一个是通过网管查询传输系统当前或历史发生的告警事件和性能数据;另一个是使用仪表测试并结合观察设备机柜和单板的运行、告警灯的状况来了解设备当前的运行情况。通过网管获取告警或性能信息时,应注意保证网络中各网元的当前网元运行设置正确,倘若网元设置错误,将会导致告警、性能信息上报错误或根本不上报。通过仪表监测获取告警或性能信息时,应注意仪表的当前设置,保证正确的设置是获取准确数据的前提条件。   1、告警、性能产生的原理   在SDH的帧结构中有着丰富的开销字节,包括再生段开销、复用段开销、通道开销。正是借助于这些开销字节传递的告警、性能信息、使得SDH系统具有很强的在线告警和误码监测能力。通过对这些告警信息的产生方式和监测方式的了解,可以做到对故障的快速定位。   SDH接口与交叉单元间产生的告警、性能信息是我们在维护过程中应首先关心的焦点,因为在通常情况下,正是这段高阶部分产生的告警、性能数据引起了低阶告警、性能数据的上报。这段路由中信号流如下图示:   2、再生段告警信号、性能事件的产生和监测   这部分处理的与告警、性能相关的再生段开销有:帧定位字节(A1、A2)、再生段跟踪字节(J0)、误码校验字节(B1)。其信号流程及告警、性能事件产生流程如下:   (1)R-LOS、R-LOF、R-OOF告警的产生和检测   STM-N光信号进入线路板光接收模块,经光电转换被恢复成电信号送往帧同步处理器和扰码处理器处理。当输入信号无光、光功率超限、输入信号的码型不匹配,将上报R-LOS告警。帧同步处理器接收STM-N信号,根据该信号中的A1、A2字节来完成对帧定位信号的捕捉,同时提取线路参考同步定时源发给时钟板进行时钟锁定。当检测到A1、A2字节不匹配,将上报R-OOF告警,如果此告警持续3ms将上报R-LOF告警,并下插全“1”码。在R-LOF告警状态下,若持续1ms以上定帧状态,则设备R-LOF告警消失,设备回到正常状态。   (2)B1误码告警的产生和检测   在上行信号处理过程中,将STM-N帧进行BIP-8误码计算,将计算结果置入下一帧的B1字节。在下行信号流处理过程中,如果从STM-N信号中恢复出来的B1字节和接收到的前一个STM-N帧的BIP-8计算结果不一致,则上报B1误码告警。   3、复用段告警事件的产生和检测   这部分与告警、性能相关的开销字节有:自动保护倒换字节(K1、K2)、复用段误码监视字节(B2)。其信号流程及告警事件产生流程如下:   (1)MS-AIS、MS-RDI告警的产生和检测   在上行信号处理过程中,主控单元和开销单元将一些网管信息、公务信息分别置入D4~D12、S1、E2字节;当下行信号流中检测到R-LOS、R-LOF、MS-AIS告警,则在上行信号中置K2=110,回告MS-RDI给远端。在下行信号处理过程中,复用段开销处理器提取STM-N信号中的复用段开销字节,将D4~D12、S1、E2送往主控单元和开销单元,同时通过K1,K2字节和主控单元、交叉单元共同实现复用段保护倒换功能。如果检测到K2=111,将上报MS-AIS告警,并下插全“1”码;如果检测到K2=110,将上报MS-RDI告警。   (2)B2误码、MS-REI告警的产生和检测   在上行信号处理过程中,将STM-N帧(除再生段开销外的所有比特)的BIP-24计算结果置入下一帧的B2字节中。如果在下行信号处理过程中检测到从STM-N信号中恢复出来的B2字节与前一个STM-N帧(除再生段开销外的所有比特)的BIP-24计算结果不一致,则上报B2误码告警,同时往远端发MS-REI告警。   4、高阶通道告警、性能事件的产生和检测   这部分主要处理的是高阶指针调整及高阶通道开销,与指针调整有关的字节是H1、H2、H3,而与告警、误码相关的字节有高阶通道跟踪字节(J1)、信号标记字节(C2)、高阶通道误码监测字节(B3)、通道状态字节(G1)、复帧位置指示字节(H4)。其告警信号的产生流程如下:   (1)AU-AIS、AU-LOP告警的产生和检测   在上行信号处理过程中,从交叉板送来的N路STM-1净负荷信号首先送往高阶通道开销处理器,高阶通道开销处理器产生N路高阶通道开销字节,沿上行方向完成高阶通道开销字节的设置功能(包括J1、C2、B3、G1、F2、F3和N1)。然后同N路净负荷一起送往指针处理器。指针处理器产生N路AU-4指针,将VC-4适配为AU-4,其中AU-4指针由H1、H2、H3字节表示,然后由复用段处理器将N路AU-4复接成STM-N信号送往复用段开销处理器。在下行信号处理过程中,指针处理器根据每一路AU-4的H1、H2、H3字节进行指针解释和指针调整,完成频率和相位校准以及容纳网络中的相位抖动和漂移的功能,同时定位每一路VC-4并送到相应高阶通道开销处理器。如果检测到AU指针H1、H2、H3字节代表的指针植非法,连续8帧收到非法指针,则上报AU-LOP告警,并下插全“1”信号。   (2)B3误码告警的产生和检测   在上行信号处理过程中,将VC-4的数据进行BIP-8计算,并将计算结果置入下一帧的B3字节中。如果在下行信号处理过程中检测到从VC-4信号中恢复出来的B3字节与前一个帧的VC-4数据的BIP-8计算结果不一致,则上报B3误码告警,同时送往远端发HP-REI告警。   5、结语:   对告警及性能事件的有效分析是解决传输障碍的关键,要找到问题的根源,就要从告警、性能事件产生的原因开始,运用有效的处理方法排除故障。
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下一代SDH传送网的关键技术
马鸿渊,陆扬,胡卫生
下一代SDH传送网的关键技术
马鸿渊 陆扬 胡卫生
摘要 介绍支持数据业务的下一代同步数字体系(SDH)所用关键技术(通用成帧规程(GFP)、虚级联(VC)和链路容量调整方案(LCAS))的主要技术特点,比较了使用VC技术前后的带宽利用率;重点阐述LCAS帧结构各字节的含义及其表示方法,介绍LCAS的实现方式和链路容量调整的详细过程;最后分析LCAS技术在自动交换光网络(A-SON)中的作用及商用实例。LCAS与VC、GFP结合,能使新一代SDH网络更好地支持二层交换业务,全面适应数据业务的需求,在现有传输网上实现ASON的某些功能,逐渐过渡到智能光网络。
关键词 同步数字体系 同步光网络/同步数字体系上的数据传输 通用成帧规程 虚级联 链路容量调整方案 自动交换光网络
  在当今城域网内,呈现出流量和业务快速增长而又很难预测的现象,这给规划和建设网络带来很大困难,最好的解决方法是使网络具有支持多业务、多协议和智能化的特点,从现在的传统网络结构向语音与数据网络融合的方向发展。在这种情况下,产生了两种综合传送平台方案,一种是以数据为中心向以太网升级的方案,它具有低成本、应用广泛和容易使用的优势,但同时存在明显的缺陷,即有限的服务质量(QoS)保证,为此IEEE802.17定义了弹性分组环(RPR)标准,目的是在提供综合业务传送平台的同时,提高包交换网络的可靠性,利用环网的概念提供保护,达到同步数字体系(SDH)50ms的保护水平[1];另一种是以传统SDH技术为中心向下一代SDH升级的方案,实现各种类型的数据在同步光网络(SONET)/SDH上灵活可靠地传输(DoS―Data over SONET/SDH)[2]。DoS是一种传输机制,它使各种数据接口(如以太网、光纤通道、企业系统连接体系结构/光纤连接(FICON)通道等)能高效地接入SONET/SDH,尤其是支持现在广泛用于广域网(WAN)的吉比特以太网。DoS的实现主要基于3种关键技术:通用成帧规程(GFP――generic
framing procedure)、虚级联(VC――virtual concatenation)和链路容量调整方案(LCAS――link capacity adjustment scheme)。
1、通用成帧规程(GFP)
  在SDH上传输数据包一般采用PoS(packet-over-SDH)协议,原有以点对点协议(PPP)为基础的PoS技术已不符合应用要求,因为PoS仅把数据包或帧用PPP、帧中继(FR)或高级数据链路控制(HDLC)协议封装,再映射到SDH中。PoS不能区别不同的数据包流,因此也不能对每个流的流量工程、保护和带宽进行管理,不能提供许多用户需要的1Mbit/s-10Mbit/s以太网带宽颗粒,它实际上是靠高层的路由器等设备来实现流量工程和业务生成功能。因此,在SDH上采用新的封装格式GFP传送数据包,是下一代SDH的发展重点。
  ITU-T把GFP定义为G.7041,GFP具有数据头纠错和把通道标识符用于端口复用(把多个物理端口复用成一个网络通道)的功能[3]。最重要的一点是GFP可支持成帧映射(frame-mapped)和透明传送(transparent-mapped)两种工作方式,这样便可支持更多应用。成帧映射方式是把已成帧用户端数据信号的帧封装进GFP帧中,以子速率级别支持速率调整和复用。透明传送方式则完全不同,它接收原数字信号,只在SDH的帧内用低开销和低时延数字封装的方式来实现。从原理上讲,GFP可封装任何协议数据,保证简单的协议在光层上融合,并保证灵活性和更细的带宽颗粒。
  2001年11月,ITU-TG.7042通过了VC和LCAS,它们都是下一代SDH中的关键技术,尤其是支持GFP时[4]。在传送网中,VC和LCAS提供一种更灵活的通道容量组织方式,以更好地满足数据业务的传输特点,把任意带宽的以太网数据流映射到任意数量的VCl2或VC3通道中,最大程度地减少带宽浪费。VC和LCAS一起创造可微调的SDH容量,以适应数据业务的QoS和服务等级协议(SLA)需求。VC还允许新的更有效的共享保护机制,把流量分成不同部分,然后通过不同路径发送。在网络正常工作情况下,不需要配置额外的保护通道,例如当其中一条路由出现故障时,LCAS可以把出现故障的VC4通道从虚级联组(VCG)中自动删除,此时VCG的带宽会减少,但可确保链路故障时业务不中断。LCAS技术的复杂性在于,VC把不同的VC/同步传输模块(STM)连接起来运送载荷,而在VCG中,不同的VC/STM将走不同路径,在接收端会产生不同时延,因此必须具备能纠正这种偏差的功能。另外,LCAS为双向信令协议,能保证网管系统中改变通道带宽的命令不影响用户流量。
2、虚级联(VC)技术
  虚级联(VC)是指用来组成SDH通道的多个虚容器VC-n之间并没有实质的级联关系,它们在网络中被分别处理并独立传送,只是因为它们所传的数据具有级联关系。这种数据的级联关系在数据进入容器之前即做好标签,待各个VC-n的数据到达目的终端后,再按原定的级联关系重新组合。SDH级联传送要求每个SDH网元都具有级联处理功能,而虚级联传送只要求终端设备具有相应功能即可,因此易于实现[5]。
  利用VC技术可把一个完整的用户带宽分割开,映射到多个独立的VC-n中传输,然后由目的终端把这些VC-n重新组合成完整的用户带宽。这样做对网络影响小,能合理地分配各种业务带宽,提高网络带宽利用率。例如,用户要传输1Gbit/s的以太网数据,由于传统SDH的速率等级固定,所以要用16个VC4即一个2.5Gbit/s(16×150Mbit/s=2.4Gbit/s)的信道来传输1Gbit/s数据,带宽利用率仅为42%;若使用VC技术,则可把7个VC4级联起来(共1.05Gbit/s)传输1Gbit/s数据,带宽利用率高达95%。
3、链路容量调整方案(LCAS)帧结构
  作为基于SDH的协议,链路容量调整方案(LCAS)也是通过定义SDH帧结构中的空闲开销字节来实现的。对于高阶VC和低阶VC[6],LCAS分别利用VC4通道开销的H4字节和VCl2通道开销的K4字节,其位置如图1所示。
图1 H4和K4字节在SDH中的位置
  LCAS技术是建立在VC基础上的,与VC相同的是,它们的信息都定义在同样的开销字节中;与VC不同的是,LCAS是一个双向握手协议。在传送净荷前,发送端和接收端通过交换控制信息,保持双方动作一致。显然,LCAS需要定义更多开销来完成其较复杂的控制[7]。
  表l介绍LCAS帧结构各字节的含义。
表l LCAS帧结构各字节的含义
bit1~bit4
复帧指示器(MFI)2 (1~4位)
复帧指示器(MFI)2 (5~8位)
控制字段(CTRL)
组识别符(GID)
保留(“0000”)
保留(“0000”)
循环冗余校验(CRC)-8
循环冗余校验(CRC)-8
成员状态字(MST)
成员状态字(MST)
保留(“0000”)
保留(“0000”)
保留(“0000”)
保留(“0000”)
序列指示器(SQ)(1~4位)
序列指示器(SQ)(5~8位)
  如表1所示,LCAS除了定义MFI和SQ之外,还定义了CTRL、GID、CRC、MST和RS-Ack等5个字段。
  a)MFI:是一个帧计数器,某一帧的MFI值总是上一帧的值加1。对于像SDH这样的同步系统,每帧所占的时隙都相同。MFI标识了帧序列的先后顺序,即标识了时间的先后顺序。接收端通过MFI之间值的差别,判断从不同路径传来的帧之间时延差多少,计算出时延后,就可把不同时延的帧再次同步。高阶VC和低阶VC可容忍的最大时延差均为±256ms。
  b)SQ:与VC定义相同。
  c)CTRL:主要有两个作用,一是表示当前成员的状态,例如,最后一个成员的控制字段为EOS(0011),空闲的成员控制字段为IDLE(0101);二是通过ADD(0001)和DNU(1111)表明当前成员需加入或移出VCG,用FIXED(0000)和NORM(0010)表示不支持LCAS和正常传送状态。
  d)GID:是一个伪随机数,同一组中的所有成员都拥有相同的GID,这样就可标识来自同一发送端的成员。
  e)CRC:对整个控制包进行校验。
  f)MST:标识组中每个成员的状态。OK=O,FAIL=1。
  g)重排序确认位(RS-Ack):容量调整后,接收端通过把RS-Ack取反来表示调整过程结束。
4、链路容量调整过程
  LCAS的最大优点是具有动态调整链路容量的功能[8]。作为一个双向握手协议,当某一端向对端传输数据时若增加或删除成员,对端也要在反方向重复这些动作,发给源端,其中对端的相应动作不必与源端同步。调整分为增加或减少成员,需要调整VCG中成员的序列号,其中控制域EOS是指VCG序列号的最后一个。下面介绍不同情况下的调整方法:
  a)带宽减少,暂时删除成员。当VC成员失效时,VCG链路的末端节点首先检测出故障,并向首端节点发送成员失效的消息,指出失效成员;首端节点把该成员的控制字段设置为“不可用(DNU)”,发往末端节点;末端节点把仍能正常传送的VC重组VCG(即把失效的VC从VCG中暂时删除),此时首端节点也把失效的VC从VCG中暂时删除,仅采用正常的VC发送数据;然后,首端节点把动作信息上报给网管系统。
  b)业务量增大,新加入成员。当VC成员恢复时,VCG链路的末端节点首先检测出失效VC已恢复,向首端节点发送成员恢复消息;首端节点把该成员的控制字段设置为“正常(NORM)”,并发往末端节点;首端节点把恢复正常的VC重新纳入VCG,末端节点也把恢复正常的VC纳入VCG;最后,首端节点把动作信息上报给网管系统。
  如前所述,LCAS是对VC技术的有效补充,可根据业务流量模式提供动态灵活的带宽分配和保护机制。按需带宽分配(BOD)业务是未来智能光网络的杀手级应用,LCAS实现VC带宽动态调整,为实现端到端的带宽智能化分配提供了有效的手段。在突发性数据业务增多的应用环境下,VC和LCAS是衡量带宽是否有效利用的重要指标。
5、LCAS技术的实现
  LCAS是对SDH能力的一项重要改进,它能让SDH网络更加健壮灵活。LCAS是建立在VC基础上、连续运行在两端点节点之间的信令协议,运营商可动态调整通道容量,当VCG中部分成员失效时,它剔除这些成员,保证正常成员继续顺利传输。当失效的成员被修复时,它能自动恢复VCG的带宽,这一过程远快于手动配置,从而加强对业务的保护能力。另外,实际使用中,某些企业对网络带宽的需求因时段不同而有差异,例如上班时仅需1Ombit/s带宽就足以完成日常工作,但在下班之前半小时,则需100Mbit/s带宽才能完成当天数据的备份。以往,这些企业为了保证数据备份顺利进行,不得不租用100Mbit/s带宽,造成巨大浪费。这一普遍现象使光网络智能化和自动化的需求日趋紧迫,但是以自动交换光网络(ASON)技术为核心的下一代智能光网络技术尚需一段时间才能成熟,作为ASON自动调整带宽的基础协议之一,LCAS技术能在一定程度上满足上述需求。
  LCAS技术的实现一般分两步走。首先在核心网没有实现控制平面时,可由网管手工解决动态调整通道容量的问题[9];随着用户―网络接口(UNI)标准的不断完善,在不中断业务的前提下动态调整带宽,满足用户需求。当带宽需求增加时,保证链路的容量;当带宽需求减少时,多余的带宽可挪作他用。这样,既可节省企业开支,又可提高运营商的服务质量。
  ASON的智能网元通过信令协议处理,采取网络拓扑结构自动识别或自动邻接发现等机制,迅捷地建立连接通道,为业务层网络快速建立承载通路,并根据实际需要,随时释放和拆除已建立的通道,或倒换到新的连接通道。同时,LCAS提供的不损伤业务容量调整机制也给ASON线路保护/恢复提供了新的途径,利用ASON中基于网状网(mesh)保护/恢复算法的扩展这一特性,自动解决部分线路的故障,提供新的Qos保证。ASON中链路容量调整的发起,可以由用户的带宽请求触发,也可以由网络中的流量监督自动进行。前者应用于快速专线业务,后者运用于数据网接入业务。总之,ASON将使原来基于人工操作的静态网络,升级为交换式的可直接租赁带宽和直接营利的智能光网络。
  LCAS与VC、GFP结合,使新一代SDH网络能更好地支持二层交换业务,全面适应数据业务的需求,而且具有灵活的带宽、自动选路和指配功能,从而提高带宽利用率,并把核心智能光网络的智能扩展到网络边缘,快速响应业务层的带宽实时需求,为带宽出租、光虚拟专网(OVPN)和SLA等业务运营提供支撑。如前所述,LCAS技术的实现是利用通道开销中的某些字节,电信运营商无须大规模投资,只要在链路两端的SDH设备中加入支持LCAS功能的机盘,就可低成本完成升级工作,在现有设备基础上获得最大收益。LCAS技术在国内已逐步走向商用,烽火通信公司的Metro FONST系列城域网设备能支持包括LCAS在内的多种新技术标准;朗讯科技公司为上海轨道交通构建多业务通信传输平台,其TransLAN技术也采用了LCAS。以上各种应用的LCAS进程无须网管系统干预,但LCAS不能自动发起业务容量请求,即VCG的初始带宽仍需网管系统指定,这在一定程度上降低了LCAS的智能化程度。如果结合ASON控制平面的流量监控功能,对VCG的总带宽任意指配,就能真正实现智能传输网。
  参考文献
  1 许志海,刘伟平,黄红斌,等实现下一代SONET/SDH 业务关键技术.电信科学,):21~24
  2 ITU-T Rec G.707.Network Node Interface for the Synchronous Digital Hierarch 2000
  3 ITU-T Rec G.7041.Generic Framing Procedure(GFP).2001
  4 Cavendish D, Murakami K, Yun s H, etal.New Transport Services for Next Generation SDH/SONET Systems.IEEE Communications Magazine,)80~87
  5 陈铁.相邻级联和虚级联技术.华为技术报,
  6 ITU-T Rec G.7042 Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) for Virtual Concatenation 2001
  7 韩翼.LCAS技术.烽火通信科技股份有限公司,2003
  8 刘妍.LCAS链路容量调整方案.华为技术报,
  9 张春蕾.金耀辉,胡卫生.ASON技术及其发展趋势.电信技术,2003,(9):22~28
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历史上的今天
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问:SDH设备是如何从STM-1的帧结构中提取时钟的?
答:由于经过处理(全占空码NRZ变成半占空码RZ——注:但SDH教材上说SDH线路信号编码为加扰的NRZ码,信号的加扰也是为了便于提取时钟)后的STM-1信号中含有155.520MHz的离散频率分量,因此通过窄带滤波器(例如声表面滤波器)就可以提取155.520MHz信号了。通过网元设备内部的时钟单元,可以将155.520MHz变换2.048MHz时钟信号了。问:为什么不能从SDH分下的2M中提取呢?
答:至于“为什么不能从SDH分下的2M中提',
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