SDH原理

　　导读：SCH对搞电子的来说简直是必备知识，但提起SDH，对于不是专业搞通信的同学想必都是一头雾水。SDH说白了就是一种通信传输体制，该技术自从90年代引入以来，已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，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。本文详细介绍SDH技术的技术特点、网络拓扑以及工作原理等，不涉及通讯编码及帧格式等过于高大上知识，通信小白也能轻松了解SDH技术。。。

1. SDH原理—简介

　　SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字体系。即是一种传输的体制，就像PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字传输体制)一样，SDH传输体制也规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。

　　将信息高速公路同目前交通上用的高速公路做一个类比：公路将是SDH传输系统(主要采用光纤作为传输媒介，还可采用微波及卫星来传输SDH)信号，立交桥将是大型ATM交换机SDH系列中的上下话量复用器(ADM)就是一些小的立交桥或叉路口，而在“SDH高速公路”上跑的“车”，就将是各种电信业务(语音、图像、数据等)。

2. SDH原理—工作原理

　　SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。

　　1) 映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C)，再加入通道开销 (POH)形成虚容器(VC)的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移。

　　2) 定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程，它通过支路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现。

　　3) 复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。复用也就是通过字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程，由于经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用原理与数据的串并变换相类似。

3. SDH原理—拓扑结构

　　SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形，如下图所示。

　　当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。本节主要讲述链网的组成和特点和环网的几种主要的自愈形式(自愈环)的工作机理及特点。

4. SDH原理—技术特点

　　SDH传输体制是由PDH传输体制进化而来的，因此它具有PDH体制所无可比拟的优点，它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制，与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。下面就SDH所具有的优势，从几个方面进一步说明。

　　1) 接口方面

　　l 电接口方面

　　接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。SDH体制对网络节点接口(NNI)作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。这就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。

　　SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。基本的信号传输结构等级是同步传输模块——STM-1，相应的速率是155Mbit/s。高等级的数字信号系列例如：622Mbit/s(STM-4)、2.5Gbit/s(STM-16)等，是通过将低速率等级的信息模块(例如STM-1)通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如：STM-4=4×STM-1，STM-16=4×STM-4。

　　2 光接口方面

　　线路接口(这里指光口)采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。想想看，为什么会这样?

　　扰码的标准是世界统一的，这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。

　　2) 复用方式

　　由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律的，也就是说是可预见的。这样就能从高速SDH信号例如2.5Gbit/s(STM-16)中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/s(STM-1)，从而简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。

　　另外，由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号(例如2Mbit/s)复用进SDH信号的帧中去(STM-N)，这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM-N信号中直接分/插出低速支路信号。注意此处不同于前面所说的从高速SDH信号中直接分插出低速SDH信号，此处是指从SDH信号中直接分/插出低速支路信号，例如2Mbit/s，34Mbit/s与140Mbit/s等低速信号。于是节省了大量的复接/分接设备(背靠背设备)，增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。

　　SDH的这种复用方式使数字交叉连接(DXC)功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实现灵活的业务调配。

　　3) 运行维护方面

　　SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护(OAM)功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。PDH的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。以PCM30/32信号为例，其帧结构中仅有TS0时隙和TS16时隙中的比特是用于OAM功能。

　　SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20，大大加强了OAM功能。这样就使系统的维护费用大大降低，而在通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分，于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据估算仅为PDH系统的65.8%。

　　4) 兼容性

　　SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。也就是说可以用SDH网传送PDH业务，另外，异步转移模式的信号(ATM)、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。

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