SDH原理

導讀：SCH對搞電子的來說簡直是必備知識，但提起SDH，對于不是專業(yè)搞通信的同學想必都是一頭霧水。SDH說白了就是一種通信傳輸體制，該技術自從90年代引入以來，已經(jīng)是一種成熟、標準的技術，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發(fā)展和應用的熱點。本文詳細介紹SDH技術的技術特點、網(wǎng)絡拓撲以及工作原理等，不涉及通訊編碼及幀格式等過于高大上知識，通信小白也能輕松了解SDH技術。。。

1. SDH原理—簡介

SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數(shù)字體系。即是一種傳輸?shù)捏w制，就像PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy，準同步數(shù)字傳輸體制)一樣，SDH傳輸體制也規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié)構(gòu)、復用方式、傳輸速率等級、接口碼型等特性。

將信息高速公路同目前交通上用的高速公路做一個類比：公路將是SDH傳輸系統(tǒng)(主要采用光纖作為傳輸媒介，還可采用微波及衛(wèi)星來傳輸SDH)信號，立交橋?qū)⑹谴笮虯TM交換機SDH系列中的上下話量復用器(ADM)就是一些小的立交橋或叉路口，而在“SDH高速公路”上跑的“車”，就將是各種電信業(yè)務(語音、圖像、數(shù)據(jù)等)。

2. SDH原理—工作原理

SDH傳輸業(yè)務信號時各種業(yè)務信號要進入SDH的幀都要經(jīng)過映射、定位和復用三個步驟。

1) 映射是將各種速率的信號先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應的標準容器(C)，再加入通道開銷 (POH)形成虛容器(VC)的過程，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移。

2) 定位即是將幀偏移信息收進支路單元(TU)或管理單元(AU)的過程，它通過支路單元指針(TU PTR)或管理單元指針(AU PTR)的功能來實現(xiàn)。

3) 復用的概念比較簡單，復用是一種使多個低階通道層的信號適配進高階通道層，或把多個高階通道層信號適配進復用層的過程。復用也就是通過字節(jié)交錯間插方式把TU組織進高階VC或把AU組織進STM-N的過程，由于經(jīng)過TU和AU指針處理后的各VC支路信號已相位同步，因此該復用過程是同步復用原理與數(shù)據(jù)的串并變換相類似。

3. SDH原理—拓撲結(jié)構(gòu)

SDH網(wǎng)是由SDH網(wǎng)元設備通過光纜互連而成的，網(wǎng)絡節(jié)點(網(wǎng)元)和傳輸線路的幾何排列就構(gòu)成了網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡的有效性(信道的利用率)、可靠性和經(jīng)濟性在很大程度上與其拓撲結(jié)構(gòu)有關。網(wǎng)絡拓撲的基本結(jié)構(gòu)有鏈形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔形，如下圖所示。

當前用得最多的網(wǎng)絡拓撲是鏈形和環(huán)形，通過它們的靈活組合，可構(gòu)成更加復雜的網(wǎng)絡。本節(jié)主要講述鏈網(wǎng)的組成和特點和環(huán)網(wǎng)的幾種主要的自愈形式(自愈環(huán))的工作機理及特點。

4. SDH原理—技術特點

SDH傳輸體制是由PDH傳輸體制進化而來的，因此它具有PDH體制所無可比擬的優(yōu)點，它是不同于PDH體制的全新的一代傳輸體制，與PDH相比在技術體制上進行了根本的變革。下面就SDH所具有的優(yōu)勢，從幾個方面進一步說明。

1) 接口方面

l 電接口方面

接口的規(guī)范化與否是決定不同廠家的設備能否互連的關鍵。SDH體制對網(wǎng)絡節(jié)點接口(NNI)作了統(tǒng)一的規(guī)范。規(guī)范的內(nèi)容有數(shù)字信號速率等級、幀結(jié)構(gòu)、復接方法、線路接口、監(jiān)控管理等。這就使SDH設備容易實現(xiàn)多廠家互連，也就是說在同一傳輸線路上可以安裝不同廠家的設備，體現(xiàn)了橫向兼容性。

SDH體制有一套標準的信息結(jié)構(gòu)等級，即有一套標準的速率等級?；镜男盘杺鬏斀Y(jié)構(gòu)等級是同步傳輸模塊——STM-1，相應的速率是155Mbit/s。高等級的數(shù)字信號系列例如：622Mbit/s(STM-4)、2.5Gbit/s(STM-16)等，是通過將低速率等級的信息模塊(例如STM-1)通過字節(jié)間插同步復接而成，復接的個數(shù)是4的倍數(shù)，例如：STM-4=4×STM-1，STM-16=4×STM-4。

2 光接口方面

線路接口(這里指光口)采用世界性統(tǒng)一標準規(guī)范，SDH信號的線路編碼僅對信號進行擾碼，不再進行冗余碼的插入。想想看，為什么會這樣?

擾碼的標準是世界統(tǒng)一的，這樣對端設備僅需通過標準的解碼器就可與不同廠家SDH設備進行光口互連。擾碼的目的是抑制線路碼中的長連“0”和長連“1”，便于從線路信號中提取時鐘信號。由于線路信號僅通過擾碼，所以SDH的線路信號速率與SDH電口標準信號速率相一致，這樣就不會增加發(fā)端激光器的光功率代價。

2) 復用方式

由于低速SDH信號是以字節(jié)間插方式復用進高速SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中的，這樣就使低速SDH信號在高速SDH信號的幀中的位置是固定的、有規(guī)律的，也就是說是可預見的。這樣就能從高速SDH信號例如2.5Gbit/s(STM-16)中直接分/插出低速SDH信號例如155Mbit/s(STM-1)，從而簡化了信號的復接和分接，使SDH體制特別適合于高速大容量的光纖通信系統(tǒng)。

另外，由于采用了同步復用方式和靈活的映射結(jié)構(gòu)，可將PDH低速支路信號(例如2Mbit/s)復用進SDH信號的幀中去(STM-N)，這樣使低速支路信號在STM-N幀中的位置也是可預見的，于是可以從STM-N信號中直接分/插出低速支路信號。注意此處不同于前面所說的從高速SDH信號中直接分插出低速SDH信號，此處是指從SDH信號中直接分/插出低速支路信號，例如2Mbit/s，34Mbit/s與140Mbit/s等低速信號。于是節(jié)省了大量的復接/分接設備(背靠背設備)，增加了可靠性，減少了信號損傷、設備成本、功耗、復雜性等，使業(yè)務的上、下更加簡便。

SDH的這種復用方式使數(shù)字交叉連接(DXC)功能更易于實現(xiàn)，使網(wǎng)絡具有了很強的自愈功能，便于用戶按需動態(tài)組網(wǎng)，實現(xiàn)靈活的業(yè)務調(diào)配。

3) 運行維護方面

SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運行維護(OAM)功能的開銷字節(jié)，使網(wǎng)絡的監(jiān)控功能大大加強，也就是說維護的自動化程度大大加強。PDH的信號中開銷字節(jié)不多，以致于在對線路進行性能監(jiān)控時，還要通過在線路編碼時加入冗余比特來完成。以PCM30/32信號為例，其幀結(jié)構(gòu)中僅有TS0時隙和TS16時隙中的比特是用于OAM功能。

SDH信號豐富的開銷占用整個幀所有比特的1/20，大大加強了OAM功能。這樣就使系統(tǒng)的維護費用大大降低，而在通信設備的綜合成本中，維護費用占相當大的一部分，于是SDH系統(tǒng)的綜合成本要比PDH系統(tǒng)的綜合成本低，據(jù)估算僅為PDH系統(tǒng)的65.8%。

4) 兼容性

SDH有很強的兼容性，這也就意味著當組建SDH傳輸網(wǎng)時，原有的PDH傳輸網(wǎng)不會作廢，兩種傳輸網(wǎng)可以共同存在。也就是說可以用SDH網(wǎng)傳送PDH業(yè)務，另外，異步轉(zhuǎn)移模式的信號(ATM)、FDDI信號等其他體制的信號也可用SDH網(wǎng)來傳輸。

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