SDH原理

　　導(dǎo)讀：SCH對(duì)搞電子的來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是必備知識(shí)，但提起SDH，對(duì)于不是專(zhuān)業(yè)搞通信的同學(xué)想必都是一頭霧水。SDH說(shuō)白了就是一種通信傳輸體制，該技術(shù)自從90年代引入以來(lái)，已經(jīng)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹SDH技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约肮ぷ髟淼?，不涉及通訊編碼及幀格式等過(guò)于高大上知識(shí)，通信小白也能輕松了解SDH技術(shù)。。。

1. SDH原理—簡(jiǎn)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(zhǔn)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(hào)的幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用方式、傳輸速率等級(jí)、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(gè)類(lèi)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(lái)傳輸SDH)信號(hào)，立交橋?qū)⑹谴笮虯TM交換機(jī)SDH系列中的上下話(huà)量復(fù)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(chē)”，就將是各種電信業(yè)務(wù)(語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)等)。

2. SDH原理—工作原理

　　SDH傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)各種業(yè)務(wù)信號(hào)要進(jìn)入SDH的幀都要經(jīng)過(guò)映射、定位和復(fù)用三個(gè)步驟。

　　1) 映射是將各種速率的信號(hào)先經(jīng)過(guò)碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器(C)，再加入通道開(kāi)銷(xiāo) (POH)形成虛容器(VC)的過(guò)程，幀相位發(fā)生偏差稱(chēng)為幀偏移。

　　2) 定位即是將幀偏移信息收進(jìn)支路單元(TU)或管理單元(AU)的過(guò)程，它通過(guò)支路單元指針(TU PTR)或管理單元指針(AU PTR)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　3) 復(fù)用的概念比較簡(jiǎn)單，復(fù)用是一種使多個(gè)低階通道層的信號(hào)適配進(jìn)高階通道層，或把多個(gè)高階通道層信號(hào)適配進(jìn)復(fù)用層的過(guò)程。復(fù)用也就是通過(guò)字節(jié)交錯(cuò)間插方式把TU組織進(jìn)高階VC或把AU組織進(jìn)STM-N的過(guò)程，由于經(jīng)過(guò)TU和AU指針處理后的各VC支路信號(hào)已相位同步，因此該復(fù)用過(guò)程是同步復(fù)用原理與數(shù)據(jù)的串并變換相類(lèi)似。

3. SDH原理—拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　SDH網(wǎng)是由SDH網(wǎng)元設(shè)備通過(guò)光纜互連而成的，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)元)和傳輸線(xiàn)路的幾何排列就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的有效性(信道的利用率)、可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕窘Y(jié)構(gòu)有鏈形、星形、樹(shù)形、環(huán)形和網(wǎng)孔形，如下圖所示。

　　當(dāng)前用得最多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫擎溞魏铜h(huán)形，通過(guò)它們的靈活組合，可構(gòu)成更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)主要講述鏈網(wǎng)的組成和特點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)的幾種主要的自愈形式(自愈環(huán))的工作機(jī)理及特點(diǎn)。

4. SDH原理—技術(shù)特點(diǎn)

　　SDH傳輸體制是由PDH傳輸體制進(jìn)化而來(lái)的，因此它具有PDH體制所無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(shù)體制上進(jìn)行了根本的變革。下面就SDH所具有的優(yōu)勢(shì)，從幾個(gè)方面進(jìn)一步說(shuō)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(chǎng)家的設(shè)備能否互連的關(guān)鍵。SDH體制對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(hào)速率等級(jí)、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)接方法、線(xiàn)路接口、監(jiān)控管理等。這就使SDH設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)多廠(chǎng)家互連，也就是說(shuō)在同一傳輸線(xiàn)路上可以安裝不同廠(chǎng)家的設(shè)備，體現(xiàn)了橫向兼容性。

　　SDH體制有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，即有一套標(biāo)準(zhǔn)的速率等級(jí)。基本的信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)等級(jí)是同步傳輸模塊——STM-1，相應(yīng)的速率是155Mbit/s。高等級(jí)的數(shù)字信號(hào)系列例如：622Mbit/s(STM-4)、2.5Gbit/s(STM-16)等，是通過(guò)將低速率等級(jí)的信息模塊(例如STM-1)通過(guò)字節(jié)間插同步復(fù)接而成，復(fù)接的個(gè)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(xiàn)路接口(這里指光口)采用世界性統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，SDH信號(hào)的線(xiàn)路編碼僅對(duì)信號(hào)進(jìn)行擾碼，不再進(jìn)行冗余碼的插入。想想看，為什么會(huì)這樣?

　　擾碼的標(biāo)準(zhǔn)是世界統(tǒng)一的，這樣對(duì)端設(shè)備僅需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的解碼器就可與不同廠(chǎng)家SDH設(shè)備進(jìn)行光口互連。擾碼的目的是抑制線(xiàn)路碼中的長(zhǎng)連“0”和長(zhǎng)連“1”，便于從線(xiàn)路信號(hào)中提取時(shí)鐘信號(hào)。由于線(xiàn)路信號(hào)僅通過(guò)擾碼，所以SDH的線(xiàn)路信號(hào)速率與SDH電口標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)速率相一致，這樣就不會(huì)增加發(fā)端激光器的光功率代價(jià)。

　　2) 復(fù)用方式

　　由于低速SDH信號(hào)是以字節(jié)間插方式復(fù)用進(jìn)高速SDH信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)中的，這樣就使低速SDH信號(hào)在高速SDH信號(hào)的幀中的位置是固定的、有規(guī)律的，也就是說(shuō)是可預(yù)見(jiàn)的。這樣就能從高速SDH信號(hào)例如2.5Gbit/s(STM-16)中直接分/插出低速SDH信號(hào)例如155Mbit/s(STM-1)，從而簡(jiǎn)化了信號(hào)的復(fù)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(fù)用方式和靈活的映射結(jié)構(gòu)，可將PDH低速支路信號(hào)(例如2Mbit/s)復(fù)用進(jìn)SDH信號(hào)的幀中去(STM-N)，這樣使低速支路信號(hào)在STM-N幀中的位置也是可預(yù)見(jiàn)的，于是可以從STM-N信號(hào)中直接分/插出低速支路信號(hào)。注意此處不同于前面所說(shuō)的從高速SDH信號(hào)中直接分插出低速SDH信號(hào)，此處是指從SDH信號(hào)中直接分/插出低速支路信號(hào)，例如2Mbit/s，34Mbit/s與140Mbit/s等低速信號(hào)。于是節(jié)省了大量的復(fù)接/分接設(shè)備(背靠背設(shè)備)，增加了可靠性，減少了信號(hào)損傷、設(shè)備成本、功耗、復(fù)雜性等，使業(yè)務(wù)的上、下更加簡(jiǎn)便。

　　SDH的這種復(fù)用方式使數(shù)字交叉連接(DXC)功能更易于實(shí)現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)具有了很強(qiáng)的自愈功能，便于用戶(hù)按需動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)調(diào)配。

　　3) 運(yùn)行維護(hù)方面

　　SDH信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運(yùn)行維護(hù)(OAM)功能的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)，使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控功能大大加強(qiáng)，也就是說(shuō)維護(hù)的自動(dòng)化程度大大加強(qiáng)。PDH的信號(hào)中開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)不多，以致于在對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行性能監(jiān)控時(shí)，還要通過(guò)在線(xiàn)路編碼時(shí)加入冗余比特來(lái)完成。以PCM30/32信號(hào)為例，其幀結(jié)構(gòu)中僅有TS0時(shí)隙和TS16時(shí)隙中的比特是用于OAM功能。

　　SDH信號(hào)豐富的開(kāi)銷(xiāo)占用整個(gè)幀所有比特的1/20，大大加強(qiáng)了OAM功能。這樣就使系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用大大降低，而在通信設(shè)備的綜合成本中，維護(hù)費(fèi)用占相當(dāng)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(qiáng)的兼容性，這也就意味著當(dāng)組建SDH傳輸網(wǎng)時(shí)，原有的PDH傳輸網(wǎng)不會(huì)作廢，兩種傳輸網(wǎng)可以共同存在。也就是說(shuō)可以用SDH網(wǎng)傳送PDH業(yè)務(wù)，另外，異步轉(zhuǎn)移模式的信號(hào)(ATM)、FDDI信號(hào)等其他體制的信號(hào)也可用SDH網(wǎng)來(lái)傳輸。

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