全稱叫做同步�(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy)簡�SDH,SDH �(guī)范了�(shù)字信號的幀�(jié)�(gòu)、復(fù)用方式、傳輸速率等級、接口碼型等特�,提供了一�(gè)在國際上得到支持的框�,在此基�(chǔ)上就可以�(fā)展并建成一種靈�、可靠、便于管理的世界電信傳輸�(wǎng)。這種未來的傳輸網(wǎng)�(kuò)展容�,適于新的電信業(yè)�(wù)的開�(fā),并且使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備之間�(jìn)行互通成為可�,這正是網(wǎng)�(luò)建設(shè)者長期以來所一直期望的�
SDH 信號的速率等級表示為STM-N,其中N 是正整數(shù)。目前SDH 只能支持一定的N �,即N只能�1�4�16 �64,其中最基本、也是最重要的模塊信號是STM-1,其速率�155.520Mbit/s,更高等級的STM-N 信號是將基本模塊信號STM-1 �(jīng)過字節(jié)間插后得�,STM-4 等級的速率�622.080Mbit/s,STM-16 等級的速率�2488.320Mbit/s,STM-64 等級的速率�9953.280Mbit/s�
SDH 幀�(jié)�(gòu)如圖所示�
SDH 以字節(jié)為單位�(jìn)行傳�,它的幀�(jié)�(gòu)是一種以字節(jié)�(jié)�(gòu)為基�(chǔ)的矩形塊狀幀�(jié)�(gòu),包�270 ×N 列和9 行字節(jié),每字節(jié)包括8 �(gè)比特。SDH 的矩形幀在光纖上傳輸�(shí)是成鏈傳�?shù)?,在光發(fā)� 端經(jīng)�/串轉(zhuǎn)換成鏈狀�(jié)�(gòu)�(jìn)行傳�,而在光接收端�(jīng)�/并轉(zhuǎn)換成矩形塊狀�(jìn)行處�。在SDH 幀�� 字節(jié)的傳輸是從左到右按行�(jìn)行的,首先由圖中左上角�(gè)字節(jié)開始,從左向右按順序傳送,� 完一行再傳下一�,直至整�(gè)9×270×N �(gè)字節(jié)都傳送完再轉(zhuǎn)入下一幀,如此一幀一幀地傳�。每 秒可�8000 幀,幀長恒定為125μs。SDH 的幀頻為8000 幀/秒,這就是說信號幀中某一特定字節(jié)� 秒被傳�8000 �,那么該字節(jié)的比特速率�8000×8bit�64kbit/s,也即是一路數(shù)字電話的傳輸速率� 以STM-1 等級為例,其速率�270(每幀270 列)×9(共9 行)×64kbit/s(每�(gè)字節(jié)的比特速率 �64kit/s�=155520kbit/s=155.520Mbit/s�
從圖中看出,STM-N 的幀�(jié)�(gòu)由三部分組成:段開銷(包括再生段開銷RSOH、復(fù)用段� 銷MSOH),信息凈負(fù)荷(Payload�,和管理單元指針(AU-PTR��
1.段開銷(SOH)區(qū)� 段開銷是指STM-N 幀�(jié)�(gòu)中為了保證信息凈�(fù)荷正常靈活地傳送所必須的附加字節(jié),主要用� �(wǎng)�(luò)的運(yùn)�、管理和維護(hù)。SDH 幀中的�1 至第9×N 列中,第1 至第3 行和�5 行至�9 行分� 給段開銷。段開銷還可以�(jìn)一步劃分為再生段開銷(RSOH)和�(fù)用段開銷(MSOH)。第1 行至� 3 行分給RSOH,而第5 行至�9 行分給MSOH。RSOH 既可在再生器接入,又可在終端�(shè)備接入, 而MSOH 將透明地通過再生�,只能在終端�(shè)備處終結(jié)�
2.信息凈�(fù)荷(Payload)區(qū)� 信息凈負(fù)荷區(qū)域是SDH 幀�(jié)�(gòu)中用于存放各種業(yè)�(wù)信息的地�。橫向第10×N 列至�270×N �,縱向第1 至第9 行都屬于信息凈負(fù)荷區(qū)域,在這里面還含有通道開銷字節(jié)(POH�,也作為凈負(fù) 荷的一部分并與之一齊在�(wǎng)�(luò)中傳送,主要用于通道性能的監(jiān)�、管理和控制�
3.管理單元指針(AU-PTR)區(qū)� AU-PTR 是一種指示符,主要用來指示信息凈�(fù)荷的�(gè)字節(jié)在STM-N �(nèi)的準(zhǔn)確位�,以� 在接收端正確地�(jìn)行信息分解。它位于STM-N 幀�(jié)�(gòu)�1 至第9×N 列中的第四行。采用指針方� 是SDH 的重�?jiǎng)?chuàng)�,可使之在準(zhǔn)同步�(huán)境中完成�(fù)用同步和STM-N 信號的幀定位�
� SDH 得到�(yīng)用前,傳輸系�(tǒng)�(yīng)用的是準(zhǔn)同步�(shù)字體系PDH。它是一種采用比特填充和碼位 交織把低速率等級的信號復(fù)合成高速信號的一種復(fù)用技�(shù),它能夠�(dú)立傳送國�(nèi)長途和市話�(wǎng)�(yè)�(wù)� 如果�(kuò)�,也只需要增加新的PDH �(shè)備就行了。但是,隨著電信�(wǎng)的發(fā)展和用戶要求的提�,PDH 逐漸暴露出其本身固有的缺�(diǎn)�
1.只有地區(qū)性的�(shù)字信號速率和幀�(jié)�(gòu)而不存在世界性的�(biāo)�(zhǔn)?,F(xiàn)在國際上通行的有三種信號 速率等級,即歐洲系列、北美系列和日本系列。北美和日本使用1.5M 體制,歐洲使�2M 體制,我 國采用的是歐洲體�。歐洲的速率�(biāo)�(zhǔn)�2Mbit/s(E1��8Mbit/s(E2��34Mbit/s(E3��140Mbit/s (E4);北美的速率�(biāo)�(zhǔn)�1.5Mbit/s(T1��6.3Mbit/s(T2��45Mbit/s(T3�;而同樣體制的日本� 速率�(biāo)�(zhǔn)�1.5Mbit/s�6.3Mbit/s�32Mbit/s。這三種通行的信號速率等級互不兼容,造成了國際互� 的困��
2.沒有世界性的�(biāo)�(zhǔn)光接口規(guī)范,�(dǎo)致各�(gè)廠家自行開發(fā)的專用光接口各不相同,并且互不兼 �,這樣就限制了�(lián)�(wǎng)的靈活�,也增加了網(wǎng)�(luò)的復(fù)雜性和�(yùn)營成��
3.PDH 是建立在�(diǎn)對點(diǎn)傳輸基礎(chǔ)上的�(fù)用結(jié)�(gòu),即它只支持�(diǎn)對點(diǎn)傳輸,組成一段一段的線狀�(wǎng),而且只能�(jìn)行區(qū)段保�(hù),無法實(shí)�(xiàn)�(tǒng)一工作的多種路由的�(huán)狀保護(hù),所以它的網(wǎng)�(luò)�?fù)淙狈?靈活�,數(shù)字設(shè)備的利用率也很低,不能提供的路由選擇�
4.傳�(tǒng)的PDH 的運(yùn)�、管理和維護(hù)主要靠人工的�(shù)字信號交叉連接和停�(yè)�(wù)測試,因而復(fù)� 信號幀�(jié)�(gòu)中未安排用于�(wǎng)�(luò)�(yùn)�、管理和維護(hù)的比特,這種開銷比特的缺乏使得難以建立集中式 的傳輸網(wǎng)�,難以滿足用戶對�(wǎng)�(luò)�(dòng)�(tài)組網(wǎng)和新�(yè)�(wù)接入的要求�
5.PDH 的復(fù)用結(jié)�(gòu)中除了象北美�1.5Mbit/s,日本的1.5Mbit/s �6.3Mbit/s 以及歐洲�2Mbit/s 這幾�(gè)低速率等級的信號采用同步復(fù)用外,其他多�(shù)等級的信號采用的是異步復(fù)�,也就是說靠� 入一些額外的比特使各支路信號和復(fù)用設(shè)備同步并�(fù)用成高速信�,這種方式難以從高速信號中� 別和提取低速支路信號。為了下話路,的辦法就是將整�(gè)高速線路信號一步步地解�(fù)用到所� 取出的低速線路信�,上話路�(shí),再一步步地復(fù)用到高速線路信號�(jìn)行傳�。例如要�140Mbit/s 碼流中分插出一�(gè)2Mbit/s 的低速支路信號,采用PDH �(shí),光信號�(jīng)�/電轉(zhuǎn)換成電信號后,需要經(jīng) �140Mbit/s�34Mbit/s�140M 解復(fù)用到34M��34Mbit/s�8Mbit/s �8Mbit/s�2Mbit/s 這三次解�(fù) 用到2Mbit/s 下話路,再經(jīng)�2Mbit/s�8Mbit/s�2M �(fù)用到8M��8Mbit/s�34Mbit/s �34Mbit/s� 140Mbit/s 三次�(fù)用到140Mbit/s 來�(jìn)行傳�,參見圖??梢奝DH 系統(tǒng)不僅�(fù)用結(jié)�(gòu)�(fù)�,也� 乏靈活�,硬件數(shù)量大,上下業(yè)�(wù)�(fèi)用高,數(shù)字交叉連接功能的實(shí)�(xiàn)也十分復(fù)��
� SDH 與PDH 分插信號的比�
要想滿足�(xiàn)代電信網(wǎng)�(luò)的發(fā)展需要和用戶的業(yè)�(wù)需求,在原有體制和技�(shù)框架�(nèi)解決上述問題 是事倍功半的,的解決途徑就是從技�(shù)體制上�(jìn)行根本的改革。SDH 作為一種結(jié)合了高速大� 量光傳輸技�(shù)和智能網(wǎng)�(luò)技�(shù)的新體制,就在這種情況下誕生了�
由于 SDH 是為克服PDH 的缺�(diǎn)而產(chǎn)生的,因此它是先有目�(biāo)再定�(guī)�,然后研制設(shè)�,這�(gè) 過程與PDH 的正好相�。顯然,這就可能限度地以最理想的方式來定義符合未來電信�(wǎng)要求� 系統(tǒng)和設(shè)�。下列的SDH 主要特點(diǎn)反映了這些要求�
1.使北美、日本和歐洲三�(gè)地區(qū)性的�(biāo)�(zhǔn)在STM-1 及以上等級獲得了�(tǒng)一。數(shù)字信號在跨越 國界通信�(shí)不再需要轉(zhuǎn)換成另一種標(biāo)�(zhǔn),因而次真正�(shí)�(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)�(zhǔn)�
2.由于有了統(tǒng)一的標(biāo)�(zhǔn)光接口,所以能夠在基本光纜段上�(shí)�(xiàn)橫向兼容,即允許不同廠家的設(shè) 備在光路上互�,滿足多廠家�(huán)境的要求�
3.SDH 采用了同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)�(gòu),各種不同等級的碼流在幀�(jié)�(gòu)凈負(fù)荷內(nèi) 的排列是有規(guī)律的,而凈�(fù)荷與�(wǎng)�(luò)是同步的,因而只需利用軟件即可使高速信號一次直接分出低 速支路信�,也就是所謂的一步復(fù)用特性。比較一下SDH 和PDH 系統(tǒng)中分插信號的� 程:要從155Mbit/s 碼流中分出一�(gè)2Mbit/s 的低速支路信�,采用了SDH 的分插復(fù)用器ADM �� 可以利用軟件直接一次分�2Mbit/s 的支路信�,避免了對全部高速信號�(jìn)行逐級分解后再重新�(fù)� 的過程,省去了全套背靠背的復(fù)用設(shè)�。所以SDH 的上下業(yè)�(wù)都十分容易,�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)和設(shè)備都大大 簡化�,而且�(shù)字交叉連接的實(shí)�(xiàn)也比較容易�
4.SDH 采用了大量的軟件�(jìn)行網(wǎng)�(luò)配置和控�,使得配置更為靈�,調(diào)度也更為方便�
5.SDH 幀�(jié)�(gòu)中安排了豐富的開銷比�,這些開銷比特大約占了整�(gè)信號�5%,可利用軟件 對開銷比特�(jìn)行處�,因而使�(wǎng)�(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)能力都大大加�(qiáng)��
6.SDH �(wǎng)與現(xiàn)有網(wǎng)�(luò)能夠完全兼容,即SDH 兼容�(xiàn)有PDH 的各種速率,使SDH 可以支持� �(jīng)建起來的PDH �(wǎng)�(luò),同�(shí)也有利于PDH 向SDH 順利過渡。同�(shí),SDH �(wǎng)還能容納象ATM 信元 等各種新�(yè)�(wù)信號,也就是說,SDH 具有完全的后向兼容性和前向兼容��
SDH 傳輸�(wǎng)是由不同類型的網(wǎng)元通過光纜線路連接組成�,通過不同的網(wǎng)元完成SDH �(wǎng)的傳 送功�,這些功能如:�/下業(yè)�(wù)、交叉連接�(yè)�(wù)、網(wǎng)�(luò)故障自愈等。SDH �(wǎng)中常見網(wǎng)元有終端�(fù)� 器TM,分插復(fù)用器ADM,再生中繼器REG,數(shù)字交叉連接�(shè)備DXC�
1 終端�(fù)用器(TM�
終端�(fù)用器用于�(wǎng)�(luò)的終端站�(diǎn)上,如圖1所��
�1終端�(fù)用器模型�
它的作用是將支路端口的低速信號復(fù)用到線路端口的高速信號STM-N �,或從STM-N 的信� 中分出低速支路信�。它的線路端口輸�/輸出一路STM-N 信號,而支路端口可以輸�/輸入多路� 速支路信�。在將低速支路信號復(fù)用�(jìn)線路信號的STM-N 幀上時(shí),支路信號在線路信號STM-N � 的位置可任意指定�
2 分插�(fù)用器(ADM�
分插�(fù)用器用于SDH 傳輸�(wǎng)�(luò)的轉(zhuǎn)接站�(diǎn)�,例如鏈的中間節(jié)�(diǎn)或環(huán)上節(jié)�(diǎn),是SDH �(wǎng)上使 用最�、最重要的一種網(wǎng)元,如圖2所��
�2 分插�(fù)用器模型�
ADM 有兩�(gè)線路端口和一�(gè)支路端口。兩�(gè)線路端口各接一�(cè)的光纜(每側(cè)�/�(fā)共兩根光纖)� 為了描述方便我們將其分為西向(W�、東向(E)兩�(gè)線路端口。ADM 的作用是將低速支路信號交 叉復(fù)用到線路上去,或從線路端口收到的線路信號中拆分出低速支路信�。另�,還可將�/西向� 路側(cè)的STM-N 信號�(jìn)行交叉連接。ADM 是SDH 最重要的一種網(wǎng)�,通過它可等效成其它網(wǎng)�,即 能完成其它網(wǎng)元的功能,例如:ADM 可等效成兩�(gè)TM�
3 再生中繼器(REG�
光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種,一種是純光�(xué)的再生中繼器,主要�(jìn)行光功率放大以延長光� 輸距�;另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼�,主要通過�/電變換(O/E�、電信號抽樣、判 �、再生整彀電/光變換(E/O)等處理,以�(dá)到不積累線路噪聲、保證傳送信號波形完好的目的� 此處指的是后一種再生中繼器,REG 只有兩�(gè)線路端口,如�3所��
�3 再生中繼器模型圖
REG 的作用是將接收的光信號經(jīng)O/E、抽�、判�、再生整彀E/O 后在對側(cè)�(fā)�� 真正� REG 只需處理STM-N 幀中的RSOH,并且不需要交叉連接功能。而ADM 和TM �?yàn)?要完成將低速支路信號插到STM-N �,所以不僅要處理RSOH,而且還要處理MSOH,另外ADM 和TM 都具有交叉連接功能�
4 �(shù)字交叉連接�(shè)備(DXC�
�(shù)字交叉連接�(shè)備主要完成STM-N 信號的交叉連接,它�(shí)際上相當(dāng)于一�(gè)交叉矩陣,完成各�(gè) 信號間的交叉連接,如�4所��
�4 �(shù)字交叉連接�(shè)備模型圖
DXC 可將輸入的M 路STM-N 信號交叉連接到輸出的N 路STM-N 信號�,DXC 的核心是交叉 矩陣,功能強(qiáng)大的DXC 能夠?qū)崿F(xiàn)高速信號在交叉矩陣�(nèi)的低級別交叉� 通常用DXCm/n 來表示一�(gè)DXC 的類型和性能(m≥n�,m 表示可接入DXC 的速率等級� n 表示在交叉矩陣中能夠�(jìn)行交叉連接的速率級別。m 越大表示DXC 的承載容量越�;n 越小 表示DXC 的交叉靈活性越�。m 和n 的相�(yīng)�(shù)值的含義見表 所示�
� DXCm/n �(shù)值速率對照�
�(wǎng)�(luò)的物理拓?fù)浞褐妇W(wǎng)�(luò)的形狀,即�(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)和傳輸線路的幾何排列,它反映了網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)在物理上的連接�。網(wǎng)�(luò)的效能、可靠�、經(jīng)�(jì)性在很大程度上都與具體的�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)有關(guān)。網(wǎng)�(luò)的簡單物理拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)�5 �,如圖所示�
?。╝)線�
將通信�(wǎng)中的所有節(jié)�(diǎn)串聯(lián)起來,并使首尾兩�(gè)節(jié)�(diǎn)開放�(shí)就形成了線形�?fù)?。在這種�?fù)浣Y(jié)�(gòu)�,為了使兩�(gè)非相鄰節(jié)�(diǎn)之間完成連接,其間的所有節(jié)�(diǎn)都應(yīng)完成連接。線形拓?fù)涫荢DH 早期�(yīng)用的比較�(jīng)�(jì)的網(wǎng)�(luò)�?fù)湫问�?/FONT>
?。╞)星形(樞紐形)
將通信�(wǎng)中的一�(gè)特殊的樞紐節(jié)�(diǎn)與其余所有節(jié)�(diǎn)相�,而其余所有節(jié)�(diǎn)之間不能直接相連時(shí),就形成了星形拓?fù)洹T谶@種拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)中除了樞紐節(jié)�(diǎn)之外的任意兩節(jié)�(diǎn)間的連接都是通過樞紐節(jié)�(diǎn)�(jìn)行的,樞紐節(jié)�(diǎn)為經(jīng)過的信息流�(jìn)行路由選擇并完成連接功能。這種�(wǎng)�(luò)�?fù)淇梢杂蓸屑~站節(jié)�(diǎn) 將多�(gè)光纖終端連接成一�(gè)�(tǒng)一的網(wǎng)�(luò),�(jìn)而實(shí)�(xiàn)綜合的帶寬管��
(c)樹�
將點(diǎn)到點(diǎn)�?fù)鋯卧哪┒斯?jié)�(diǎn)連接到幾�(gè)特殊節(jié)�(diǎn)�(shí)就形成了樹形�?fù)?。樹形拓?fù)淇梢钥闯墒蔷€形�?fù)浜托切瓮�(fù)涞慕Y(jié)合。這種�?fù)浣Y(jié)�(gòu)適合于廣播式�(yè)�(wù),但存在瓶頸問題和光功率�(yù)算限制問題,也不適于提供雙向通信�(yè)�(wù)�
(d)環(huán)�
將通信�(wǎng)中的所有節(jié)�(diǎn)串聯(lián)起來,而且首尾相�,沒有任何節(jié)�(diǎn)開放�(shí),就形成了環(huán)形網(wǎng)。將線形�(wǎng)的首尾兩�(gè)開放節(jié)�(diǎn)相連就形成了環(huán)�(wǎng)。在�(huán)形網(wǎng)中,為了完成兩�(gè)節(jié)�(diǎn)之間的連接,這兩�(gè)節(jié)�(diǎn)之間的所有節(jié)�(diǎn)都應(yīng)完成連接功能。這種�(wǎng)�(luò)�?fù)涞膬?yōu)�(diǎn)是具有很高的生存性,這對�(xiàn) 代大容量光纖�(wǎng)�(luò)是至�(guān)重要�,因而環(huán)形網(wǎng)在SDH �(wǎng)中受到特殊的重視�
?。╡)網(wǎng)孔形
將通信�(wǎng)的許多節(jié)�(diǎn)直接互連時(shí)就形成了�(wǎng)孔形�?fù)洌绻械�?jié)�(diǎn)都直接互連時(shí)則稱為理想網(wǎng)孔形。在非理想網(wǎng)孔形�?fù)�?,沒有直接相連的兩�(gè)節(jié)�(diǎn)之間需要經(jīng)由其它節(jié)�(diǎn)的連接功能才能�(shí)�(xiàn)連接。網(wǎng)孔形�(jié)�(gòu)不受節(jié)�(diǎn)瓶頸問題和失效的影響,兩節(jié)�(diǎn)間有多種路由可選,可靠性很�,但�(jié)�(gòu)�(fù)�、成本較高,適用于業(yè)�(wù)量很大的干線�(wǎng)�
綜上所�,所有這些�?fù)浣Y(jié)�(gòu)都各有特�(diǎn),在�(wǎng)中都有可能獲得不同程度的�(yīng)�。網(wǎng)�(luò)�?fù)涞倪x擇應(yīng)考慮諸多因素,如�(wǎng)�(luò)�(yīng)有高生存�、網(wǎng)�(luò)配置�(yīng)�(dāng)容易、網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)�(yīng)�(dāng)適于新業(yè)�(wù)的引�(jìn)�。實(shí)際網(wǎng)�(luò)的不同部分適用的�?fù)浣Y(jié)�(gòu)也有所不同,例如本地網(wǎng)(即接入�(wǎng)或用戶網(wǎng))中,環(huán)� 和星形拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)比較適宜,有�(shí)也可用線形拓?fù)洹T谑袃?nèi)局間中繼網(wǎng)中采用環(huán)形和線型�?fù)浔容^合適,而長途網(wǎng)則可能需要網(wǎng)孔形�?fù)�?/FONT>