SDH
目录
1.SDH概述 (1)
1.1SDH产生的背景 (1)
1.2业务接口 (1)
1.3复用方式 (2)
1.4运行维护 (2)
1.5网管接口 (3)
2.SDH相对PDH的优势 (3)
2.1业务接口 (3)
2.1.1电接口方面 (3)
2.1.2光接口方面 (3)
2.2复用方式 (4)
2.3运行维护 (4)
2.4兼容性 (4)
2.5SDH的不足 (5)
2.5.1频带利用率低 (5)
2.5.2指针调整机理复杂 (5)
2.5.3软件的大量使用对系统安全性的影响 (5)
1. SDH 概述
1.1 SDH 产生的背景
SDH 全称叫做同步数字传输体制，是一种传输的体制（协议），就象PDH ——准同步数字传输体制一样，SDH 这种传输体制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。传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的光纤传输网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户随时随地便捷地通信。目前传统的PDH 传输网，由于其复用方式不能满足信号大容量传输要求，而且PDH 体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，由此看出在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH 的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。传统PDH 的缺陷：
1.2 业务接口
(1)只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。现有的PDH 数字信号序列有三种信号速率等级：欧洲系列、日本系列和北美系列。各种信号系列的电接口速率等级以及信号的帧结构、复用方式均不相同，这种局面造成了国际互通的困难，不适应当前随时随地便捷通信的发展趋势。三种信号系列的电接口速率等级如图2-1所示。
图1 电接口速率等级图
(2)没有世界性标准的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家各自采用自行开发的线路码型。典型的例子是mBnB 码。其中mB 为信息码，nB 是冗余码，冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。由于冗余码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且由于各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导
E1/T1都是ITU-T 统一
规定的电接口速率。E1是欧
洲标准的基群速率
2.048Mbps ，T1是北美和日
本标准的基群速率
1.544Mbps 。E3/T3都是三
次群的电接口速率，E3的传
输速率是34Mbps ，T3是
44Mbps 。
致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容。这样在同一传输路线两端必须采用同一厂家的设备，给组网、管理及网络互通带来困难。
1.3 复用方式
现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信号）是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。由于PDH采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性。也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。正如你在一堆人中寻找一个没见过的人时，若这一堆人排成整齐的队列，那么你只要知道所要找的人站在这堆人中的第几排和第几列，就可以将他找了出来。若这一堆人杂乱无章的站在一起，若要找到你想找的人，就只能一个一个的按照片去寻找了。
既然PDH采用异步复用方式，那么从PDH的高速信号中就不能直接的分/插出低速信号，例如：不能从140Mbit/s的信号中直接分/插出2Mbit/s的信号。这就会引起两个问题：
(1) 从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。例如从140Mbit/s的信号中分/插出2Mbit/s低速信号要经过如下过程。如图2-2所示。
图2 140Mbit/s信号分/插出2Mbit/s信号示意图
从图中看出，在将140Mbit/s信号分/插出2Mbit/s信号过程中，使用了大量的“背靠背”设备。通过三级解复用设备从140Mbit/s的信号中分出2Mbit/s低速信号；再通过三级复用设备将2Mbit/s的低速信号复用到140Mbit/s信号中。一个140Mbit/s信号可复用进64个2Mbit/s 信号，若在此处仅仅从140Mbit/s信号中上下一个2Mbit/s的信号，也需要全套的三级复用和解复用设备。这样不仅增加了设备的体积、成本、功耗，还增加了设备的复杂性，降低了设备的可靠性。
(2)由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，在大容量传输时，此种缺点是不能容忍的。这也就是为什么PDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。
1.4 运行维护
PDH信号的帧结构里用于运行维护工作（OAM）的开销字节不多，这也就是为什么在设
备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来完成线路性能监控功能。由于PDH信号运行维护工作的开销字节少，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。
1.5 网管接口
由于没有统一的网管接口，这就使你买一套某厂家的设备，就需买一套该厂家的网管系统。容易形成网络的七国八制的局面，不利于形成统一的电信管理网。
由于以上这种种缺陷，使PDH传输体制越来越不适应传输网的发展，于是美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步网络（SONET）体制，CCITT于1988年接受了SONET概念，并重命名为同步数字体系（SDH），使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。本课程主要讲述SDH体制在光纤传输网上的应用。
2. SDH相对PDH的优势
由于SDH传输体制是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。
SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，是构成综合业务数字网（ISDN），特别是宽带综合业务数字网（B-ISDN）的重要组成部分。那么怎样理解这个概念呢？因为与传统的PDH体制不同，按SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。
2.1 业务接口
2.1.1 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。于是这就使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，可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。
2.1.2 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。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。
2.2 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、有规律性的，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），这样就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，实时灵活的业务调配。
2.3 运行维护
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%。
2.4 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。那么SDH传输网是怎样实现这种兼容性的呢？SDH网中用SDH信号的基本传输模块（STM-1）可以容纳PDH 的三个数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列——ATM、FDDI、DQDB等，从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性，确保了PDH网向SDH网和SDH向ATM的顺利过渡。SDH是怎样容纳各种体制的信号呢？很简单，SDH把各种体制的低速信号在网络边界处（例如：SDH/PDH起点）复用进STM-1信号的帧结构中，在网络边界处（终点）再将它们拆分出来即可，这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号了。
2.5 SDH的不足
凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺牲其他方面为代价的。
2.5.1 频带利用率低
我们知道有效性和可靠性是一对矛盾，增加了有效性必将降低可靠性，增加可靠性也会相应的使有效性降低。例如，收音机的选择性增加，可选的电台就增多，这样就提高了选择性。但是由于这时通频带相应的会变窄，必然会使音质下降，也就是可靠性下降。相应的，SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了（运行维护的自动化程度高），这是由于在SDH的信号－－STM-N帧中加入了大量的用于OAM功能的开销字节，这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带（传输速率）要比SDH信号所占用的频带（传输速率）窄，即PDH信号所用的速率低。例如：SDH的STM-1信号可复用进63个2Mbit/s或3个34Mbit/s（相当于48×2Mbit/s）或1个140Mbit/s（相当于64×2Mbit/s）的PDH信号。只有当PDH信号是以140Mbit/s的信号复用进STM-1信号的帧时，STM-1信号才能容纳64×2Mbit/s的信息量，但此时它的信号速率是155Mbit/s，速率要高于PDH 同样信息容量的E4信号（140Mbit/s），也就是说STM-1所占用的传输频带要大于PDH E4信号的传输频带（二者的信息容量是一样的）。
2.5.2 指针调整机理复杂
SDH体制可从高速信号（例如STM-1）中直接下低速信号（例如2Mbit/s），省去了多级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。可以说指针是SDH的一大特色。但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。最重要的是使系统产生SDH的一种特有抖动－－由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处（SDH/PDH），其频率低，幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种抖动的滤除会相当困难。
2.5.3 软件的大量使用对系统安全性的影响
SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。另外，在网络层上人为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的。这样系统的安全性就成了很重要的一个方面。SDH体制是一种新生事物，尽管还有这样那样的缺陷，但它已在传输网的发展中，显露出了强大的生命力，传输网从PDH过渡到SDH已是一个必然的趋势。
EOS技术和POS技术简介 EOS（Ethernet Over SDH）是EOT（Ethernet Over Transport）中的一部分，是ITU-T对MSTP上的以太网业务进行描述时采用的术语。EOS主要定义了将以太网帧进行封装后再映射到SDH/SONET的VC(虚容器)中的映射方法，位于以太网MAC层与物理层的SDH间作为数据链路适配层，现有主流封装映射方式有PPP/HDLC、LAPS(ITU- T标准号为X.86)和GFP(ITU- T标准号为G.7041)几种。 EoS技术包括HDLC/LAPS/GFP封装技术、VCAT（虚级连技术）、LCAS（链路容量调整技术）、以太网二层功能支持等。 POS（Packet Over SONET/SDH，SONET/SDH上的分组）是一种应用在城域网及广域网中的技术，它具有支持分组数据，如IP分组的优点。POS使用SONET作为物理层协议，在HDLC （High-level Data Link Control，高级数据链路控制）帧中封装分组业务，使用PPP作为数据链路层的链路控制，IP分组业务则运行在网络层。 POS接口在数据链路层支持PPP协 议，在网络层支持IP协议。 EOS技术从实现上来说，是将以太网的数据流通过某种封装方式来映射到SDH的通道中，SDH 的通道颗粒可以是VC12、VC4。以太网板卡可以将以太网业务，如10M、100M、1000M通过封装后映射到一个或多个VC中并由SDH系统进行传送。由一个或多个VC捆绑组成的通道带宽可以根据用户的带宽需要以VC12或VC4为单位的倍数来提供。在SDH系统中的VC类似于一块块的积木。VC4可以是由63个VC12堆积而成的，而VC4也可以是一个单独的整体. POS技术从实现上来说，是通过带POS或CPOS端口的路由器将业务数据映射到SDH中，有效的业务数据都是以SDH帧结构中的净负荷承载的，即将有效的业务数据映射到作为单一整体的VC4中并由SDH系统进行固定的点到点传送。CPOS则正如其名称的含义，路由器采用这样的接口时是将业务数据映射到多个VC12中，并将多个VC12映射到VC4中最终构成STM-1 的SDH接口。 两种技术在带宽的利用率方面有一定的差异，但情况也比较复杂。从使用的情况来看，主要和封装方式有关。所谓的封装方式是指将数据业务映射到VC中之前需要对业务数据进行封装。EOS技术有三种封装方式：PPP、GFP、LAPS，目前使用较多的是前面两种封装方式，并且逐渐趋向于统一使用GFP封装方式。POS技术的封装方式与MSTP中的PPP方式有些类似。相比而言，GFP封装方式具有更高的效率和带宽利用率。一般的IP数据包通过EOS技术进行传送，带宽利用率可以达到90%以上（该数据随着数据包的长短统计分布不同会有所变化）。在采用POS、CPOS或PPP封装方式下，带宽利用率较低。不过，如果IP数据包很短的话（如64字节以下），那么GFP封装方式将可能会略低于POS、CPOS或PPP封装方式；但实际使用中IP数据包都很短的这种几率很小。除封闭方式外，我们还可以从另一个侧面
第一章 MSTP技术简介 MSTP融合了I[P技术的灵活性、SDH技术的自愈性以及ATM的QOS技术，不但能够接入传统的TDM 2Mbit/s语音业务，而且能够接入ATM/FR业务、10/100Mbit/s以太网业务和V.35（包括n×64kbit/s）业务，使数据网和传输网在接入层面融为一体，实现了数据业务的收敛、汇聚和二层处理，灵活可靠，资源共享，可以让运营商以更低的设备成本、更低的运营成本、更简化的网络结构和更高的网络扩展性构筑新一代基础传送网络。 第一节 MSTP技术的发展状况 1.1MSTP的发展历程 MSTP完整概念首次出现于1999年10月的北京国际通信展。2002年底，华为公司主笔起草了MSTP的国家标准，该标准于2002年11月经审批之后正式发布，成为我国MSTP的行业标准。 MSTP技术的发展主要体现在对以太网业务的支持上，以太网新业务的QOS 要求推动着MSTP的发展。到目前为止，作为现代传输网络的解决方案，MSTP 技术经历了三代发展历程。 第一代MSTP以支持以太网透明传输为主要特征，包括以太网MAC帧，VLAN标记等的透明传送。这种技术是在原有的SDH设备上增加IP传送接口，将IP以一种最简单的PPP(点到点协议)方式集成到SDH设备中，即将以太网信号直接映射到SDH的虚容器(VC)中进行点到点传送，实现以太网的点到点透传。其缺点在于不提供以太网业务层保护和以太网业务的QOS区分；也不能实现流量控制；更不能提供多个业务流的统计复用和带宽共享以及业务层(MAC层)上的多用户隔离业务带宽粒度受限于SDH的虚容器，其颗粒度不能小于2Mb/s带宽。因此，第二代的MSTP技术很快就产生了。 第二代MSTP以支持以太网二层交换为主要特点。第二代MSTP是在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器(VC)的点对点链路之间实现基于以太网链路层的数据帧交换，完成对以太网业务的带宽共享以及统计复用功能。它在内部协议封装上采用LAPS(链路接入规程)或者GFP，可以提供对内多个WAN口，支持一个或多个以太网接口与一个或多个基于SDH虚容器的独立的点对点链路的端口汇聚。它在前一代的基础上增强了面向IP的优化，特别是着重改善了分组数据传输的效率以及对QOS的保证，同时对SDH的基础功能做了进一步的增强。相对于第一代MSTP，第二代MSTP能够支持完整的二层数据功能和以太环网结构；支持更多的传送协议；保证以太网业务的透明性和以太网数据帧的封装（采用GFP/LAPS或PPP协议）；可提供基于802.3x的流量控制、多用户隔离和VLAN(虚拟局域网)划分、基于STP(生成树协议)的以太网业务层保护以及基于802.3p的优先级转发等多项以太网方面的支持和改进。但是，第二代MSTP仍然存在着许多不足；不能提供良好的QOS支持；基于STP/RSTP的业务层保护倒换时间太慢；业务带宽颗粒度仍然受限于虚容器VC，最小仍然为2Mb/s；VLAN的4096地址空间使其在核心节点的扩展能力很受限制，不适合大型城域公网应用；基于802.3x的流量控制只是针对点到点链路，等等。
SDH 技术原理及应用 光纤通信的发展导致了同步数字体系（SDH）的形成。SDH网在网络的带宽、灵活性、可靠性以及带宽与资源的可管理性等方面，比传统的PDH网有了很大的提高。以SDH为基础的传送网在几年以前已成为我国以及国际上通信网建设的主导方向。它不仅将成为未来宽带网的传送平台，而且将是今后全光网络的基本技术。 在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。 1988年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)接受了SONET的概念，重新命名为“同步数字系列(SDH)”，使它不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的技术体制，并且使其网络管理功能大大增强。 SDH技术与PDH技术相比，有如下明显优点： 1、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间的互联提供了可能。附图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。 2、网络管理能力大大加强。 3、提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，自动通过自愈网恢复正常通信。 4、采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单。 SDH原理 一、SDH信号的帧结构和复用步骤 ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如下图所示。
图1 STM-N帧结构 STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64……。表示此信号由N个STM-1 信号通过字节间插复用而成。ITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs。，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。 1）信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。 2）段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N个字节；复用段开销在STM-N 帧中的位置是第5到第9行的第一到第9×N列，共5×9×N个字节。 3）管理单元指针（AU-PTR）位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节，指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针） SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。第一种情况复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合
SDH 技术原理及应用 研究生姓名：谢德达班级：Z1003422 学号：1100342051 光纤通信的发展导致了同步数字体系（SDH）的形成。SDH网在网 络的带宽、灵活性、可靠性以及带宽与资源的可管理性等方面，比传 统的PDH网有了很大的提高。以SDH为基础的传送网在几年以前已成 为我国以及国际上通信网建设的主导方向。它不仅将成为未来宽带网 的传送平台，而且将是今后全光网络的基本技术。 SDH原理 一、SDH信号的帧结构和复用步骤 ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如下图所示。 图1 STM-N帧结构 STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64……。表示此信号由N个STM-1 信号通过字节间插复用而成。ITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs。，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。 1）信息净负荷（payload）是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。2）段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N个字节；复用段开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第9×N 列，共5×9×N个字节。 3）管理单元指针（AU-PTR）位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节，指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针） SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。第一种情况复用的
式相融合，利用标准光接口，从而使不同型号的产品可以再光接口上互联互通，全面实现兼容，并且采用同步复用，仅需要利用软件便可将高速信号直接的分插出低速支路信号。SDH的结构可使网络管理功能大大加强，与PDH(准同步数字体系Plesiochronous Digital Hierarchy)相比来看，SDH更适合现代化电信业务的结构需求，可以提供多种宽带综合业务，从而更好实现全程全网智能化网管系统，并实现与不同厂家产品互联互通及与PDH的互相兼容，从而网络自愈功能更使其可靠性能得到增强，其主要性能如下： (1)统一的比特率，统一的接口标准，使得不同厂家的产品可以在光接口上实现互联，实现横向兼容，从而使网络的延伸性大大增强。(2)SDH技术提供丰富的冗余字节，从而使网络的管理能力大大加强。(3)SDH技术提出了自愈环的新概念。用SDH设备能组成带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，可以自动通过自愈环恢复正常通信，从而使网络的安全性大大提高。(4)SDH技术采用复接技术，采用一套标准化的信息结构等级，称之为同步传送模块STM―N(其中N=1、4、16、64)，在传输时按照规定将各种信息组装起来，利用传输媒质送到目的地，使网络中上下支路信号变得十分简单，从而减轻了网络的维护量，实际上也就降低了维护成本和网络成本。(5)SDH技术使传输速率大大提高，目前最高速率为10Gb／s的产品已经广泛使用，
２４０ SDH 技术原理及应用优点分析 李秀伟 （中国移动通信集团河北有限公司廊坊分公司，河北廊坊065000） 摘要：作为当前的主流数字传输技术，SDH 技术被广泛应用于网络信息传输领域，并且发挥着巨大的作用。本文主要从 两个方面展开了讨论，首先以信息传输及处理为内容分析了SDH 的主要技术原理，随后针对SDH 技术的广泛应用从四个方面分析了其技术优点。文章内容浅显易懂能够作为实际技术推广及应用分析的参考。关键词：SDH 技术；PDH 技术；技术原理；技术优点中图分类号：TN915.853文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2013）01-0240-01 1SDH 的主要技术原理 与传统的信息传输技术不同，SDH 是一个将复接、线路传输及交叉功能结合在一起并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网络技术。在结构组成上，SDH 是由终端复用器(TM )、分插复用器(ADM )、再生中继器(REG )和同步数字交叉连接设备(SDXC )基本网元组成，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接，如图1所示。 图1SDH 通信技术结构组成 在信号传输过程中，SDH 技术主要通过三个步骤开展作业。第一，信息映射。在这个过程中，原始信号经过统一的码速调整进行标准同期中，在传输通道中，经过通道开销进入虚容器中进行帧相位的加工；第二，定位过程。经过帧相位加工的信号会发生一定的信号偏差，通过定位过程将信息收进支路单元或管理单元，通过相应的单元指针进行信号的重新定位，从而保持相应的信号功能；第三，复用过程。定位完成的信号通过字节交错间插方式进行原始信号的复位，然后经过通道转化为原始的支路信号传递给用户，因此，复用过程实际上是另一种同步复用原理与数据的串并变换的结合。 2SDH 的技术应用优点 自1984年，以同步传输为标志的SDH 技术诞生以来，经过将近三十多年的发展和应用，SDH 基本已经成为数字信息传输的主流传输方式，图2为我国当前主要的SDH 基本复用映射结构。SDH 技术克服了PDH 技术的在技术标准、接口形式、连接方式等方面的缺点，形成了有效的传输模式。从宏观的应用层面，SDH 技术优点主要包括以下四个方面： 图2中国SDH 基本复用映射结构 （1）灵活、兼容的映射方式及帧结构。在信息传输结构上，SDH 采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，因而只需利用软件即可从高速信号中直接分插出低速信号，使上下业务 十分容易；而在组网方式上，采用了网同步和灵活的复用方式，大大简化了数字交叉连接功能的实现，便于根据用户的需要进行动态组网和新业务接入。与其他传输方式相比，SDH 技术帧结构更加规范，包含了段开销(SOH )、管理单元指针(AU-PTR )和信息净荷(payload )3个主要区域组成。通过各个区域的综合作用保证了信息的准确分离，正确定位，方便信息的有效管理。 （2）提供了与业务无关的灵活、兼容的传送平台。由于采用了较先进的分插复用器（ADM ）、数字交叉连接（DXC ），网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因SDH 帧结构中安排了信号的5%开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用。这种灵活的信息传递平台，使得信息在传递过程中的准确性得到了保证，同时，便于端到端管理业务。 （3）高效的信息维护能力。在结构组成上，SDH 技术采用多种网络拓扑结构，并且其智能化的管理能力将各种网络拓扑结构进行有效的整合。在实际的工作过程中，SDH 能够嵌入多种不同的信号，并且进行准确的分离，同时还能够一次性处理大量业务。在管理方面，SDH 技术自身强大的网络监控能力，方便网络业务的恢复，使得网络信息传递的准确性得到满足。 （4）传输标准的规范化。与PDH 技术相比，SDH 最大的特点是将信息传输的标准进行规范。SDH 技术对网络节点接口进行了统一的规范(速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等)，使各厂家设备横向兼容。并且，可容纳北美、日本和欧洲准同步数字系列(1.5M 、2M 、6.3M 、34M 、45M 和140M )，便于PDH 向SDH 过渡。总体而言，SDH 技术形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性。 3结语 随着SDH 技术的广泛应用，网络信息传输的准确以及能 力得到了进一步保障，这对于网络信息技术的进一步发展提供了有效的技术基础。而通过文章的分析可以看出，SDH 技术优点明显，能够有效地减少信息传递过程中的错误，能够满足当前信息技术发展的要求。参考文献： [1]李智年，肖兵，于清阳，等.SDH 光纤设备互联技术研究及 应用[J ].青海电力，2009(2)[2]孙述桂，范志刚，李朝锋.浅析SDH 技术的现状及发展趋 势[J ].中国高新技术企业，2008(6)作者简介：李秀伟（1973-），女，河北青县人。 ２０１３年第１期（总第１２３期） ２０１３ （Ｓｕｍ．Ｎｏ１２３） 信息通信 INFORMATION &COMMUNICATIONS
PDH 、SDH 、MSTP 、ASON/PTN 、OTN 技术介绍 第一部分：PDH 准同步数字系列 （1） PCM30/32路 即E1 欧洲和我国采用此标准 （2） PCM24/路 即T1 北美采用此标准 一、 E1和T1 PCM 脉冲调制，对模拟信号采样，8000个样值每S ，每个样值8bit ，所以一个话路的速率为64kbps 。E1有32个时隙，TS0用来同步，TS16用来传送信令，其中30路用来传话音信号的，32个话路的速率为2.048Mbps ，即PCM 基群，也叫一次群。…，他们的速率是四倍关系。 T1的采样与E1相同，只是有24个话路，其速率为64kbps*24 = 1.544Mbps 四个一次群复用为一个二次群，当然一个二次群的速率比四个一次群的速率总和还要多一些，用于同步的码元。四个二次群复用为一个三次群，依次类推。 E1=2.048、E2=8.448、E3=34.368Mbps …… 二、 在传送网上传送时， 现在的PDH 体制中，只有1.5Mbit/s 和2Mbit/s 速率的信号是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。 由于PDH 采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性。也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。所以在传送过程中，难于从高次群信号中直接分出低次群甚至基群的信号，也就是说四次群必须先分接为三次群，而不能直接分接为一次群，这就使得在对中继站上、下话路时，需要进行多级的复用分接，使得上下话路不方便，而且较
第三章SDH技术及其结构特点 3.1 SDH技术的帧结构 3.11 SDH的帧结构 SDH传输网的一个关键功能是要对支路信号进行同步和数字服用和交叉连接。SDH帧结构必须适应这些功能要求,同时也希望支路信号在一帧内呈现均匀地、有规律的排列。这样便于实现支路低速信号的分/插、复用和交换，说到底就为了方便的从高速SDH信号中直接上/下低速支路信号。鉴于此，ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如图3-1所示。 图3-1 STM-N 帧结构图 从图3-1看出STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64……，表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧，由上图看出，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。 SDH的矩形帧在光纤上传输时是成链传输的,在光发送端经并/串转换成链状结构进行传输,而在光接收端经串/并转换成矩形块状进行处理. SDH信号帧传输的原则是：帧结构中的字节（8bit）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。如此一帧一帧地传输,每秒可传8000帧。SDH的帧频率为8000帧/秒,那么该字节的比特速率为8000*8bit=64kb/s. 这里需要注意到的是：帧周期的恒定是SDH信号的一大特点，任何级别的STM-N帧它的帧频都是8000帧/秒。由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接分/插出低速SDH信号成为可能，特别适用于大容量的传输情况。 从图3-1中看出，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。下面我将介绍这三大部分的功能。
第1章 SDH概述 目标： 1. 了解SDH的产生背景——为什么会产生SDH传输体制。 2. 了解SDH体制的优点和不足。 3. 建立有关SDH的整体概念为以后更深入的学习打下基础。 1.1 1.1 SDH产生的技术背景——为什么会产生SDH传输体制 在讲SDH传输体制之前，我们首先要搞清楚SDH到底是什么。那么SDH是 什么呢？SDH全称叫做同步数字传输体制，由此可见SDH是一种传输的体制 （协议），就象PDH——准同步数字传输体制一样，SDH这种传输体制规范 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。 那么SDH产生的技术背景是什么呢？ 我们知道当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种 多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，这就 要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。 传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发 展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量 的传输光纤网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比 一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。同时用户希望传输网能有世界 范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户随时随地便捷地通 信。 传统的由PDH传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足 信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难 度，因此在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH的传输体制已经愈来 愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。 传统的PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面： 1. 接口方面 (1) 只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。现有的PDH数字信号序 列有三种信号速率等级：欧洲系列、北美系列和日本系列。各种信号系
POS技术介绍 由Cisco公司开发的Packet Over SDH(POS)技术将IP层直接放在SDH层之上，并且在提供服务质量保证的同时，避免了管理SDH之上的A TM及ATM之上的IP所需的间接费用。 Packet over SONET/SDH能够更好地适应迅速发展的Internet/Intranet通信流量，提供第一个创建基于IP的多服务网络的可靠方法，已被GTE Internetworking、Qwest、Sprint和UUNET等业界领先的服务供应商所采用。 IP交换速度的提高，不仅产生经济性，而且使基于IP的语音和视频的产品得到发展。Packet over SONET/SDH技术广泛采用的一个重要原因是其能适应企业、网络需求和应用的实际情况所发生的变化。 改进后的SONET/SDH传输、数字跨接和路由集成等还带来了网络第2、3层的变化。原来采用的SONET/SDH技术，由于线路专有、分配固定，致使SONET/SDH技术得不到充分利用；而采用POS技术后，使线路共享，技术优势能够得以充分利用。 SONET/SDH平台正在融入数字交叉连接中。在数据方面，低速下行已成为历史，带宽需求促使主要联网厂商移植到速率为STM-1/4/16的SDH。Cisco7500和GSR12000的Gbps 交换路由器系列还支持自动保护交换（APS）等SDH特性，并能转换和提供各种SDH附加字节功能。通过合适的光通信系统，替代功能单一的SDH的设备。 网络的边缘也发生了变化，产品及技术的优化致使IP的核心交换机、路由器和骨干网变得日益重要。尽管早先希望ATM会最终向台式机提供服务，但是网络的边缘却受到Ethernet的支配，Ethernet证明了自己是最能扩展、最节约和最易管理的LAN协议，数据速率从10Mbps到1Gbps，端口成本低到4美元，并拥有大多数网络管理员都熟悉的各种各样的网络管理工具和技术。 1.1、POS技术简介 POS全称为Packet Over SONET/SDH，又称IP Over SONET/SDH。顾名思义，POS即通过SDH提供的高速传输通道直接传送IP分组。POS定位于电信运营级（carrier scale）的数据骨干网，其网络主要由大容量的高端路由器经由高速光纤传输通道连接而成。 POS实际上并不是一种全新的模型，而是对传统IP网络概念的顺延，它完全兼容传统的IP协议体系，只是在物理通道上借助SDH提供点到点物理连接，从而使速率提高到Gbit/s。POS模型主要涉及两个基本问题：数据的封装和高速路由器。 1.2、数据的封装 SONET/SDH是物理层的协议，负责在信道上透明传送比特流；IP是网络层的协议，负责数据包由源于宿的寻址和路由。根据OSI七层模型，二者之间还需要一个链路层协议，来进行帧级的定位和纠错。由于SONE/SDH是点对点的传输通道组成的，所以采用PPP作为链路层的协议。
SDH
目录 1.SDH概述 (1) 1.1SDH产生的背景 (1) 1.2业务接口 (1) 1.3复用方式 (2) 1.4运行维护 (2) 1.5网管接口 (3) 2.SDH相对PDH的优势 (3) 2.1业务接口 (3) 2.1.1电接口方面 (3) 2.1.2光接口方面 (3) 2.2复用方式 (4) 2.3运行维护 (4) 2.4兼容性 (4) 2.5SDH的不足 (5) 2.5.1频带利用率低 (5) 2.5.2指针调整机理复杂 (5) 2.5.3软件的大量使用对系统安全性的影响 (5)
1. SDH 概述 1.1 SDH 产生的背景 SDH 全称叫做同步数字传输体制，是一种传输的体制（协议），就象PDH ——准同步数字传输体制一样，SDH 这种传输体制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。传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的光纤传输网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户随时随地便捷地通信。目前传统的PDH 传输网，由于其复用方式不能满足信号大容量传输要求，而且PDH 体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，由此看出在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH 的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。传统PDH 的缺陷： 1.2 业务接口 (1)只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。现有的PDH 数字信号序列有三种信号速率等级：欧洲系列、日本系列和北美系列。各种信号系列的电接口速率等级以及信号的帧结构、复用方式均不相同，这种局面造成了国际互通的困难，不适应当前随时随地便捷通信的发展趋势。三种信号系列的电接口速率等级如图2-1所示。 图1 电接口速率等级图 (2)没有世界性标准的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家各自采用自行开发的线路码型。典型的例子是mBnB 码。其中mB 为信息码，nB 是冗余码，冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。由于冗余码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且由于各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导 E1/T1都是ITU-T 统一 规定的电接口速率。E1是欧 洲标准的基群速率 2.048Mbps ，T1是北美和日 本标准的基群速率 1.544Mbps 。E3/T3都是三 次群的电接口速率，E3的传 输速率是34Mbps ，T3是 44Mbps 。
SDH技术的演进与发展 毛谦武汉邮电研究院总工程师 一、概述 在全球的通信网络中，光纤通信网是传输的主体网络，而其中主要是基于SDH/SONET 技术的。自20世纪80年代中期，Bellcore就提出了同步光网络（SONET）的概念，1987年SONET成为北美的标准。ITU(原CCITT)在SONET的基础上，经过各国通信专家的共同努力，于1988年提出了第一套同步数字体系（SDH）的标准。由于SDH／SONET的一系列优点，使其从90年代初“问世”以来，就得到飞快的发展。 随着社会经济的发展，对信息的需求，特别是对宽带信息的需求不断增长，于是传送网迅速扩张，建设规模空前。这时的主角依然是SDH／SONET。后来由于EDFA的成熟应用和适宜于波分复用的各种有源、无源器件技术的快速进步，DWDM系统迅速成长，特别是在核心网得到普遍应用。这时，通道设备主要仍然是基于SDH／SONET的，因此在提高传送网容量的进程中，SDH／SONET大显身手。在十多年的应用历程中，随着相关技术的不断成熟、传送业务不断拓展的需要以及与其他技术的融合，SDH技术一直在向前演进和发展，功能和性能不断完善和提高。 下面从SDH技术本身的不断完善、在波分复用技术（包括在光传送网）中的角色、对传送数据业务的适应性、基于SDH的多业务传送平台以及与IP技术的融合等儿个方面归纳出SDH技术演进和发展的情况。 二、SDH技术本身的不断完善 （一）网络节点接口速率等级的不断提高和补充 1988年发布的第一套SDH标准中，仅有2个速率等级，即STM-1(155 020kbit/s)和STM-4(622 080kbit/s)。1991年修改的标准中加进了STM—16(2 448 320kbit/s)。由于对传输容量的需求不断提高，同时微电子和光电子技术的进步为高速率电、光信号的处理打下了基础，于是更高等级的速率接口也应时而出。1996年增加了STM-64(9 953 280kbit/s)的规范，直至2000年的第5版标准中，才增加了STM-256(39 813 120kbit/s)这一目前最高的SDH标准接口速率。最近在日本召开的光通信研讨会上提出，是否需要考虑进一步增加有关STM —1024(159 252 480kbit/s)的规范。 为了便于在无线通信和接入网中应用SDH技术，在2000年还增加了STM-0(51 840kbit/s)的速率接口(原来的51 840kbit/s速率一直被使用，但从未正式规范为STM-O)。至此，形成了SDH比较完整的网络节点接口速率体系，如表1所示。 表1 SDH 体系比特率