隨著信息社會(huì)的到來(lái)，人們希望現(xiàn)代信息傳輸網(wǎng)絡(luò)能快速、經(jīng)濟(jì)、有效地提供各種電路和業(yè)務(wù)，而上述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其業(yè)務(wù)的單調(diào)性，擴(kuò)展的復(fù)雜性，帶寬的局限性，僅在原有框架內(nèi)修改或完善已無(wú)濟(jì)于事， 此時(shí)SDH的產(chǎn)生并憑借其眾多特性，使其在廣域網(wǎng)領(lǐng)域和專用網(wǎng)領(lǐng)域得到了巨大的發(fā)展。

本文從SDH幀的詳細(xì)論述了SDH的工作原理，SDH的常用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)機(jī)理。在這些基礎(chǔ)上介紹了SDH網(wǎng)絡(luò)中常用設(shè)備的功能。最后舉例說(shuō)明了其在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用和如何構(gòu)建一個(gè)SDH網(wǎng)絡(luò)。

近年來(lái)，SDH作為新一代理想的傳輸體系，具有路由自動(dòng)選擇能力，上下電路方便，維護(hù)、控制、管理功能強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于傳輸更高速率的業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，能很好地適應(yīng)通信網(wǎng)飛速發(fā)展的需要。SDH技術(shù)與一些先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，如光波分復(fù)用(WDM)、ATM技術(shù)、Internet技術(shù)(IP over SDH)等，使SDH網(wǎng)絡(luò)的作用越來(lái)越大。SDH已被各國(guó)列入21世紀(jì)高速通信網(wǎng)的應(yīng)用項(xiàng)目，是電信界公認(rèn)的數(shù)字傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，具有遠(yuǎn)大的商用前景。

SDH的概念

SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系)光端機(jī)容量較大，一般是16E1到4032E1。SDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，是美國(guó)貝爾通信技術(shù)研究所提出來(lái)的同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)。國(guó)際電話電報(bào)咨詢委員會(huì)(CCITT)(現(xiàn)ITU-T)于1988年接受了SONET 概念并重新命名為SDH，使其成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)體制。它可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、不同廠商設(shè)備間的互通等多項(xiàng)功能，能大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、降低管理及維護(hù)費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)靈活

SDH技術(shù)的誕生有其必然性，隨著通信的發(fā)展，要求傳送的信息不僅是話音，還有文字、數(shù)據(jù)、圖像 SDH技術(shù)

和視頻等。加之?dāng)?shù)字通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在70至80年代，陸續(xù)出現(xiàn)了T1(DS1)/E1載波系統(tǒng)(1.544/2.048Mbps)、X.25幀中繼、ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)) 和FDDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著信息社會(huì)的到來(lái)，人們希望現(xiàn)代信息傳輸網(wǎng)絡(luò)能快速、經(jīng)濟(jì)、有效地提供各種電路和業(yè)務(wù)，而上述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其業(yè)務(wù)的單調(diào)性，擴(kuò)展的復(fù)雜性，帶寬的局限性，僅在原有框架內(nèi)修改或完善已無(wú)濟(jì)于事。SDH就是在這種背景下發(fā)展起來(lái)的。在各種寬帶光纖接入網(wǎng)技術(shù)中，采用了SDH技術(shù)的接入網(wǎng)系統(tǒng)是應(yīng)用最普遍的。SDH的誕生解決了由于入戶媒質(zhì)的帶寬限制而跟不上骨干網(wǎng)和用戶業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，而產(chǎn)生了用戶與核心網(wǎng)之間的接入“瓶頸”的問(wèn)題，同時(shí)提高了傳輸網(wǎng)上大量帶寬的利用率。SDH技術(shù)自從90年代引入以來(lái)，至今已經(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，且價(jià)格越來(lái)越低，在接入網(wǎng)中應(yīng)用可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰透呖煽啃詭?lái)好處，在接入網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中長(zhǎng)期受益。

基本傳輸原理

SDH采用的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)稱為同步傳送模塊STM-N(Synchronous Transport，N=1，4， 16 流程，64)，最基本的模塊為STM-1，四個(gè)STM-1同步復(fù)用構(gòu)成STM-4，16個(gè)STM-1或四個(gè) STM-4同步復(fù)用構(gòu)成STM-16;SDH采用塊狀的幀結(jié)構(gòu)來(lái)承載信息，每幀由縱向9行和橫向 270&mes;N列字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)含8bit，整個(gè)幀結(jié)構(gòu)分成段開銷(Secon OverHead，SOH)區(qū)、STM-N凈負(fù)荷區(qū)和管理單元指針(AU PTR)區(qū)三個(gè)區(qū)域，其中段開銷區(qū)主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)及指配以保證信息能夠正常靈活地傳送，它又分為再生段開銷(Rege nerator Secon OverHead，RSOH)和復(fù)用段開銷(Mulplex Section OverHead， MSOH);凈負(fù)荷區(qū)用于存放真正用于信息業(yè)務(wù)的比特和少量的用于通道維護(hù)管理的通道開銷字節(jié);管理單元指針用來(lái)指示凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置以便接收時(shí)能正確分離凈負(fù)荷。SDH的幀傳輸時(shí)按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，每幀傳輸時(shí)間為125μs，每秒傳輸1/125×1000000幀，對(duì)STM-1而言每幀字節(jié)為8bit×(9×270×1)=19440bit，則STM-1的傳輸速率為19440×8000=155.520Mbit/s;而STM-4的傳輸速率為4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s;STM-16的傳輸速率為16×155.520(或4×622.080)=2488.320Mbit/s。

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：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)，再加入通道開銷 (POH)形成虛容器(VC)的過(guò)程，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移;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);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)用復(fù)用原理與數(shù)據(jù)的串并變換相類似。

SDH之所以能夠快速發(fā)展這是與它自身的特點(diǎn)是分不開的，其具體特點(diǎn)如下特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

(1)SDH傳輸系統(tǒng)在國(guó)際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，使網(wǎng)管系統(tǒng)互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現(xiàn)有的PDH完全兼容，并容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

(2)SDH接入系統(tǒng)的不同等級(jí)的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的排列非常有規(guī)律，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號(hào)一次直接分插出低速支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，克服了PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對(duì)全部高速信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)分解然后再生復(fù)用的過(guò)程，由于大大簡(jiǎn)化了DXC，減少了背靠背的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送透明性。

(3)由于采用了較先進(jìn)的分插復(fù)用器(ADM)、數(shù)字交叉連接(DXC)、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。因SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號(hào)的5%開銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強(qiáng)大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費(fèi)和生存能力起到了積極作用。

(4)由于SDH多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，它能增強(qiáng)網(wǎng)監(jiān)，運(yùn)行管理和自動(dòng)配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能有，同時(shí)也使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活、安全、可靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全和多樣化。

(5)SDH有傳輸和交換的性能它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過(guò)功能塊的自由組合，實(shí)現(xiàn)了不同層次和各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活。

(6)SDH并不專屬于某種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率則需用光纖。這一特點(diǎn)表明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。例如，我國(guó)的國(guó)家與省級(jí)有線電視干線網(wǎng)就是采用SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網(wǎng)(HFC)相兼容。

(7)從OSI模型的觀點(diǎn)來(lái)看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對(duì)其高層有嚴(yán)格的限制，便于在SDH上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持ATM或IP傳輸。

(8)SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整。

(9)標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)成本。

缺點(diǎn)

有效性和可靠性是一對(duì)矛盾，增加了有效性必將降低可靠性，增加可靠性也會(huì)相應(yīng)的使有效性降低。SDH的一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)的可靠性大大的增強(qiáng)了(運(yùn)行維護(hù)的自動(dòng)化程度高)，這是由于在SDH的信號(hào)--STM-N幀中加入了大量的用于OAM功能的開銷字節(jié)，這樣必然會(huì)使在傳輸同樣多有效信息的情況下，PDH信號(hào)所占用的頻帶(傳輸速率)要比SDH信號(hào)所占用的頻帶(傳輸速率)窄，即PDH信號(hào)所用的速率低。例如：SDH的STM-1信號(hào)可復(fù)用進(jìn)63個(gè)2Mbit/s或3個(gè)34Mbit/s(相當(dāng)于48×2Mbit/s)或1個(gè)140Mbit/s(相當(dāng)于64×2Mbit/s)的PDH信號(hào)。只有當(dāng)PDH信號(hào)是以140Mbit/s的信號(hào)復(fù)用進(jìn)STM-1信號(hào)的幀時(shí)，STM-1信號(hào)才能容納64×2Mbit/s的信息量，但此時(shí)它的信號(hào)速率是155Mbit/s，速率要高于PDH同樣信息容量的E4信號(hào)(140Mbit/s)，也就是說(shuō)STM-1所占用的傳輸頻帶要大于PDH E4信號(hào)的傳輸頻帶。

2. 指針調(diào)整機(jī)理復(fù)雜

SDH體制可從高速信號(hào)中直接下低速信號(hào)，省去了多級(jí)復(fù)用/解復(fù)用過(guò)程。而這種功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)指針機(jī)理來(lái)完成的，指針的作用就是時(shí)刻指示低速信號(hào)的位置，以便在“拆包”時(shí)能正確地拆分出所需的低速信號(hào)，保證了SDH從高速信號(hào)中直接下低速信號(hào)的功能的實(shí)現(xiàn)?？梢哉f(shuō)指針是SDH的一大特色。但是指針功能的實(shí)現(xiàn)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。最重要的是使系統(tǒng)產(chǎn)生SDH的一種特有抖動(dòng)--由指針調(diào)整引起的結(jié)合抖動(dòng)。這種抖動(dòng)多發(fā)于網(wǎng)絡(luò)邊界處，其頻率低，幅度大，會(huì)導(dǎo)致低速信號(hào)在拆出后性能劣化，這種抖動(dòng)的濾除會(huì)相當(dāng)困難。

3. 軟件的大量使用對(duì)系統(tǒng)安全性的影響

SDH的一大特點(diǎn)是OAM的自動(dòng)化程度高，這也意味軟件在系統(tǒng)中占用相當(dāng)大的比重，這就使系統(tǒng)很容易受到計(jì)算機(jī)病毒的侵害，特別是在計(jì)算機(jī)病毒無(wú)處不在的今天。另外，在網(wǎng)絡(luò)層上人為的錯(cuò)誤操作、軟件故障，對(duì)系統(tǒng)的影響也是致命的。這樣系統(tǒng)的安全性就成了很重要的一個(gè)方面。所以設(shè)備的維護(hù)人員必須熟悉軟件，選用可靠性較高的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

應(yīng)用

由于以上所述的SDH的眾多特性，使其在廣域網(wǎng)領(lǐng)域和專用網(wǎng)領(lǐng)域得到了巨大的發(fā)展。中國(guó)移動(dòng)、電信、聯(lián)通、廣電等電信運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)大規(guī)模建設(shè)了基于SDH的骨干光傳輸網(wǎng)絡(luò)。利用大容量的SDH環(huán)路承載IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)或直接以租用電路的方式出租給企、事業(yè)單位。而一些大型的專用網(wǎng)絡(luò)也采用了SDH技術(shù)，架設(shè)系統(tǒng)內(nèi)部的SDH光環(huán)路，以承載各種業(yè)務(wù)。比如電力系統(tǒng)，就利用SDH環(huán)路承載內(nèi)部的數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)控、視頻、語(yǔ)音等業(yè)務(wù)。

而對(duì)于組網(wǎng)更加迫切、而又沒(méi)有可能架設(shè)專用SDH環(huán)路的單位，很多都采用了租用電信運(yùn)營(yíng)商電路的方式。由于SDH基于物理層的特點(diǎn)，單位可在租用電路上承載各種業(yè)務(wù)而不受傳輸?shù)南拗啤３休d方式有很多種，可以是利用基于TDM技術(shù)的綜合復(fù)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的復(fù)用，也可以利用基于IP的設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的分組交換。SDH技術(shù)可真正實(shí)現(xiàn)租用電路的帶寬保證，安全性方面也優(yōu)于VPN等方式。在政府機(jī)關(guān)和對(duì)安全性非常注重的企業(yè)，SDH租用線路得到了廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-4等接口，完全可以滿足各種帶寬要求。同時(shí)在價(jià)格方面，也已經(jīng)為大部分單位所接受。

發(fā)展趨勢(shì)

SDH作為新一代理想的傳輸體系，具有路由自動(dòng)選擇能力，上下電路方便，維護(hù)、控制、管理功能強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于傳輸更高速率的業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，能很好地適應(yīng)通信網(wǎng)飛速發(fā)展的需要。迄今，SDH得到了空前的應(yīng)用與發(fā)展。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，已建立和即將建立的一系列建議已基本上覆蓋了SDH的方方面面。在干線網(wǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)、中繼網(wǎng)、接入網(wǎng)中它開始廣泛應(yīng)用。且在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信中也積極地開展研究與應(yīng)用。

近些年，點(diǎn)播電視、多媒體業(yè)務(wù)和其他寬帶業(yè)務(wù)如雨后春筍般紛紛出現(xiàn)，為SDH應(yīng)用在接入網(wǎng)中提供了廣闊的空間。

SDH技術(shù)應(yīng)用于接入網(wǎng)的好處是：

1)對(duì)于要求高可靠、高質(zhì)量業(yè)務(wù)的大型企事業(yè)用戶，SDH可以提供較為理想的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)可靠性。

2)可以將網(wǎng)管范圍擴(kuò)展至用戶端，簡(jiǎn)化維護(hù)工作。

3)利用SDH固有靈活性，可使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者更快、更有效地提供用戶所需的長(zhǎng)期和短期業(yè)務(wù)需求。從技術(shù)上來(lái)看，接入層的相對(duì)帶寬需求較小，需要提供IP、TDM，可能還有ATM等綜合業(yè)務(wù)傳送。以SDH 系統(tǒng)為基礎(chǔ)并能夠提供IP 、ATM 傳送與處理的系統(tǒng)(包括TDM、IP與ATM接口，甚至包括IP 和ATM 交換模塊)將是解決接入層傳送的主要方法，這種方式可廉價(jià)地在一個(gè)業(yè)務(wù)提供點(diǎn)(POP)上提供高質(zhì)量專線、ATM 、IP 等業(yè)務(wù)的接入、傳送和保護(hù)。

隨著骨干傳輸容量不斷增大，城域傳輸網(wǎng)絡(luò)的接入能力也多樣化。但以IP為主的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)仍然是不可預(yù)知的，這需要傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更好的自適應(yīng)能力，而這種自適應(yīng)能力不僅僅是網(wǎng)絡(luò)接口或網(wǎng)絡(luò)容量的適應(yīng)能力，而且要求網(wǎng)絡(luò)連接的自適應(yīng)能力?？偟膩?lái)說(shuō)，低成本、靈活快速的完成運(yùn)營(yíng)商端局到用戶端的業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)收斂是對(duì)未來(lái)城域網(wǎng)接入系統(tǒng)的主要需求。

簡(jiǎn)單地講，這種采用SDH傳輸以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)的方式就是將不同的網(wǎng)絡(luò)層次的業(yè)務(wù)通過(guò)VC級(jí)聯(lián)的方式映射到SDH電路的各個(gè)時(shí)隙中，由SDH網(wǎng)絡(luò)提供完全透明的傳輸通道，從物理層的設(shè)備角度上看是一個(gè)集成的整體。這種解決方案可以大幅度地降低投資規(guī)模，減少設(shè)備占地面積，降低功耗，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，提供多業(yè)務(wù)的能力還可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商能夠快速地部署網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，提高業(yè)務(wù)收入，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

綜上所述，SDH以其明顯的優(yōu)越性已成為傳輸網(wǎng)發(fā)展的主流。SDH技術(shù)與一些先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，如光波分復(fù)用(WDM)、ATM技術(shù)、Internet技術(shù)(IP over SDH)等，使SDH網(wǎng)絡(luò)的作用越來(lái)越大。SDH已被各國(guó)列入21世紀(jì)高速通信網(wǎng)的應(yīng)用項(xiàng)目，是電信界公認(rèn)的數(shù)字傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，具有遠(yuǎn)大的商用前景。