基本介紹
- 中文名：同步數字系列
- 外文名：synchronous digital hierarchy, SDH
簡史,主要缺點,主要優點,信號等級,幀結構,段開銷,信息淨負荷,管理單元指針,復用原理,映射,定位,復用,SDH網元,標準接口,SDH傳送網,電路層,通道層,傳輸媒質層,網路管理,
簡史
最初為實現光纖網中光接口的標準化，以便於不同廠商的產品在光路上互通，從1985年起，美國國家標準協會(ANSI)根據貝爾研究所提出的全同步網構想，著手起草同步光網路(SONET)標準。國際電信聯盟電信標準部門(ITU-T)的前身——國際電報電話諮詢委員會(CCITT)從1986年開始研究以SONET概念為基礎、但重新命名為SDH的同步數字型系全球統一標準，並於1988年通過了第一批SDH建議，相關建議涉及復用速率、網路節點接口、復用結構、復用設備、網路管理、線路系統、光接口、信息模型、網路結構等，對其速率系列、信號格式和復用結構等基本內容做出了規定。隨後又陸續通過了一系列建議，對SDH的各個方面逐步加以規範，形成了一套完整的全球統一的同步數字傳輸網標準，使之成為不僅適用於光纖，而且也適用於微波和衛星傳輸的通用技術體制，命名為同步數字系列(SDH)。。目前，SDH已經確立了在數字傳輸方面的主導地位。中國郵電部門從1994年起在幹線上逐步引入SDH系統，電力通信部門也在其之後不久開始採用SDH並逐漸作為主幹線路的首選。
SDH是為了克服PDH的固有缺點而研究和發展起來的。它是以同步方式實現數位訊號復用和構建傳輸網路的一種通信體制。與準同步數字型系(ple-siochronous digital hierarchy，PDH)相比，SDH具有一系列優點。它不僅是一種全新的復用方式，而且是一種先進的傳輸網路體制。基於SDH的同步數字傳輸網(簡稱SDH網)已經成為現代通信網的重要基礎之一。
SDH克服了PDH的弱點，使1544Kb/s和2048Kb/s兩種PDH系列在STM-1等級上得到統一，網路節點接口有了世界性標準。SDH採用同步復用方式和靈活的復用映射結構，可利用軟體從高速數字流中一次直接分插出低速支路的信號，上下業務方便，也簡化了DXC的實現。SDH塊狀幀結構中有占5%的開銷比特，使網路的運行管理、維護能力大大增強，也有利於通信網效率和可靠性的提高。SDH網還具有信息淨荷和定時透明性，可簡化網路管理和適應在準同步環境下工作，SDH與PDH網兼容，且容納ATM信元和其他各種業務信號。SDH將取代PDH，並為實現寬頻通信提供條件。
主要缺點
PDH的主要缺點是：①以準同步方式逐級復接，結構複雜，支路信號上、下困難;②幀結構中開銷比特較少，運行、管理和維護(OAM)能力差，只能靠人工交叉連線和停業務測試;③雖然電接口是標準的，但光接口未標準化，光路不能互通;④全世界存在三種不兼容的區域性標準，不利於國際互通。
主要優點
SDH的主要優點：①以同步方式按位元組復用，結構簡潔明了，支路信號上、下方便，設備減少，功能增強;②具有強大的運行、管理和維護(OAM)能力，較方便地組織自愈網，便於提高效率、降低成本和增強可靠性;③高度標準化的光接口，加上強大的管理能力，容易實現光、電端機合一，簡化設備，加強互通性;④開放性好，既能傳送現有的大部分PDH信號，又能承載ATM等分組格式的信號，具有雙向兼容性。
信號等級
信號速率， ITU-T已規定了四個等級的SDH信號，記為STM-N(N= 1，4，16，64)，見表。STM-1是最基本的第1級同步傳送模組，更高等級的STM-N信號的速率為STM-1的N倍，每個等級之間相差4倍。
幀結構
STM-N信號幀一般用二維矩陣表示，由(270×N)列×9行共2430×N個位元組組成，每位元組8比特。信號傳送時從左上角開始，從左到右，自上而下，按順序傳送，每秒傳送8000幀。STM-N幀的基本結構見圖。
段開銷
段開銷(section overhead，SOH)，是 STM幀結構中為了保證信息淨負荷正常靈活傳送所必需的附加位元組，主要是供網路運行、管理和維護使用的位元組，包括再生段開銷(3×9N位元組)和復用段開銷(5×9N位元組)。對於STM-1而言，每幀有72個位元組(72×8bit)可用於段開銷，也即可用於網路運行、管理和維護目的，信息速率為4.608Mbit/s。
信息淨負荷
信息淨負荷 (pay load)，是幀結構中存放承載信息的區域。但要指出的是，淨負荷區域中還包含有用於通道性能監視、管理和控制的通道開銷位元組(pathoverhead，POH)。
管理單元指針
管理單元指針 (AU PTR)，是一種指示符，主要用來指示信息淨負荷的第1個位元組在STM-N幀內的準確位置，以便在接收端正確地分解。
復用原理
SDH復用原理， 由基本模組信號STM-1至STM-N的復用，採取同步復用並按位元組間插(交織)的方式。SDH復用的難點是如何將現有的PDH信號納入同步傳送模組。其基本方法是通過映射、定位和復用三個步驟，如圖2所示。
映射
映射，指將PDH信號送入容器C-n，經過變換處理，將PDH信號元素(比特)變為容器中位置唯一的元素(比特)，並進行必要的碼速調整和加入通道開銷等，構成虛容器VC-n。這一過程稱為映射。映射分異步映射和同步映射兩大類。SDH中，前者採用正碼速調整和正/零/負碼速調整兩種方式;後者無需速率適配，分比特同步和位元組同步兩種方式。按淨負荷在高階VC內的定位方式，同步映射中又分浮動模式和鎖定模式，異步映射則僅有浮動模式。實際使用方式為：2048 kbit/s可用正/零/負碼速調整異步映射及浮動或鎖定的位元組同步映射;34368 kbit/s可用正/零/負碼速調整異步映射，同步映射方式待定;139264 kbit/s只用正碼速調整的異步映射。
定位
定位，指經過映射後，VC之間已經是同步的，但是VC、TU、AU之間仍可能存在瞬時的相位或頻率差別，需要進行校準。SDH中採用指針調整技術，其基本原理是通過指針指示淨負荷在STM-N幀內的第一個位元組的位置，因而淨負荷在STM-N幀內是浮動的，其相位可通過設定指針來調整或通過閱讀指針來確認。若同步映射採用鎖定模式，則無需指針定位。
復用
復用，指經過定位處理的TU可按照圖2所示的路徑，經過1～4次復用組合和AUG開銷處理，形成完全的STM-N幀。
圖2 SDH一般復用結構
SDH網元
SDH網元，構成SDH網路的基本單元(networkelement)，簡稱網元(NE)。關於網元的種類，ITU-T有詳細的分類和規定。總的來看，分四大類：同步數字交叉連線設備(SDXC)、分/插復用設備(ADM)、同步復用設備(MUX)和同步再生設備(REG)。除此之外，所有網元都應能與傳輸網管理系統相連，共同發揮作用，實現網管功能。
同步數字交叉連線設備
同步數字交叉連線設備(SDXC) 允許接入不同等級的速率的數位訊號，並對其全部或一部分進行交叉連線(半永久的交換)，或從高階信號中分出和插入低階信號。
分/插復用設備
分/插復用設備(ADM) 連線兩個工作線路連線埠和若干個用戶連線埠，能從線路信號中分出和插入低階信號。
同步復用設備
同步復用設備(MUX) 又稱終端復用器(TM)，完成將PDH信號復用進入SDH，以及SDH低階信號和高階信號之間的復接和分接。
同步再生設備
同步再生設備(REG) 完成光纖線路信號的再生中繼、再生段開銷處理以及傳輸性能監視。
標準接口
SDH接口主要是光接口，也有電接口。電接口只適用於STM-1，採用同軸電纜連線，最大距離約70m。光接口則能適應從低速到高速，從短途到長途等廣泛的套用場合。由於SDH的開放性要求，ITU-T已對SDH光接口做出了較為完整和嚴格的規範，以保證不同廠家生產的網元也能在光路上互通。
SDH傳送網
由於SDH具有同步復接、支路分出及插入靈活、OAM能力強等優點，可以用SDXC及ADM等作為網路節點設備，非常靈活地組成各種形式的SDH傳輸網(或SDH傳送網)。嚴格地講，傳輸網是指實體設備組成的物理網路，而傳送網則是傳輸網信息傳送邏輯功能的集合(即邏輯意義上的網)。如不加嚴格區分，傳輸網(或傳送網)則泛指由傳輸鏈路、交叉節點以及它們的功能組合構成的整體，包括實體網和邏輯網。
基於SDH的傳送網功能體系可以分解為三層：電路層、通道層和傳輸媒質層。
電路層
為用戶提供64kbit/s、2Mbit/s等速率的通信電路組成的網路。電路層中的某一條電路可能通過通道層網路中的幾個通道和傳輸媒質層網路中的幾個段。
通道層
為一個或多個電路層網路提供信息傳送通道的邏輯網，可進一步劃分為高階通道層(VC-3、VC-4)網路和低階通道層(VC-11，VC-12，VC-2和VC-3)網路。SDH網的一個重要特點是能夠對通道層網路的連線進行管理和控制。
傳輸媒質層
SDH傳送網功能體系分層模型對於理解SDH自愈網原理、分類和特點，做好通信網規劃、通信網組織和分層管理等具有指導意義。
網路管理
SDH網路管理系統主要分為三層：最上層即第一層為網路管理層(NC)，又稱網路控制層，負責對所轄SDH全網進行監視與控制，在SDH網內可以包含多個子網，網路管理層應具備通信管理網(TMN)所要求的主要管理套用功能;第二層為網元管理層(EM)，直接對網路中的設備進行集中監視和操作控制，能提供諸如配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和計費管理等功能，此外還能提供一些附加管理軟體來支持財務、設備資源和維護分析等;第三層為網路單元層(NE)，SDH的網路單元(SNE)本身也具有一些管理功能，其基本功能包括單個網元的配置修改、故障、性能等管理功能。在實現分散式管理的情況下，網路管理系統通過軟體下載可使單個網元具有很強的管理功能。
