SDH传输技术及网络

SDH传输技术及网络主要内容两种数字光纤通信系统传输系列：PDH和SDHSDH技术城域光网络光接入网技术SDH光接口的测试§6.1两种数字光纤通信传输系列：PDH和SDH“同步”：在数字光纤通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列，这些数字信号流在传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误。两种传输系列：PDH和SDH

准同步数字体系（PlesiochronousDigitalHierarchyPDH）：很好地适应传统的点对点通信要求同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchySDH）：适应动态联网的要求，支持新业务的开发和现代网络管理分级复用、分散的网络部件、背靠背结构、人工交叉连接、非标准的光接口解复用解复用...光/电复用复用...电/光140/34Mb/s34/8/2Mb/s34/8/2Mb/s140/34Mb/s140M34M2M34M140M专用光接口专用光接口DFPDH分插/复用信号接口标准不统一没有国际统一的速率标准

2M系列：（欧洲）2M、8M、34M、140M、565M；1.5M系列：（北美）1.5M、6.3M、45M、274M；（日本）1.5M、6.3M、32M、100M；

没有国际统一的光接口规范（多种码型变换方案）复用结构复杂上下电路需大量硬件进行逐级复用与解复用（背靠背）、结构复杂、传输性能劣化。缺乏有效的网络管理功能网络的OAM能力差，无足够的开销字节。准同步数字系列(PDH)存在的问题最初由贝尔实验室提出同步光网络(SONET)，在光上实现标准化、让不同厂家的光设备兼容之后1988年,CCIT(ITU-T)提出了同步数字体系(SDH)。它主要规定速率等级、信号格式、复用方式、网络接点接口参数等。SDH的主要内容在于规定了信号复用方式。用一些标准化的等级结构——STM-N矩形帧结构来复用低速信号，原后在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接。SDH在更大程度上是属于电路复用层上的操作。SDH的产生§6.2SDH技术接口方面

纵向兼容性：同步复用及映射方法，使现存的PDH业务都能进入其帧结构，还可容纳各种新的数字业务信号。

横向兼容性：有全世界统一的网络节点接口，任何网络单元在光路上得以互通。复用方式

信号采用同步复用方式和灵活的映射结构，位置是可预见的。支持一次复用/解复用，节省了大量的复接/分接设备，减少了信号损伤、设备成本等，业务的上、下更加简便。数字交叉连接(DXC)

使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实时业务调配运行维护方面安排了丰富的用于运行、管理和维护（OAM）功能的开销比特，使网络的监控功能大大加强SDH的优点光/电光信号分接分接分接140/34Mb/s34/8Mb/s8/2Mb/s复接复接复接电/光光信号2/8Mb/s8/34Mb/s34/140Mb/s2Mb/s(电信号)SDHADM155Mb/s光接口155Mb/s光接口2Mb/s(电信号)PDH

采用SDH分插复用器(ADM)，可以直接分出和插入2Mb/s支路信号，节省了大量的复接/分接设备，减少了信号损伤。

PDH和SDH分插信号流程的比较SDH传输速率STM-4/STM-1兼容型SDH设备SDH设备9×270×N字节13459RSOHSTM-N净负荷(含POH)传输方向9×N261×N270×N列MSOHT=125sSDH的帧结构AUPTR段开销SOH：为保证信息、正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，可分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)两部部分净负荷:可真正用于电信业务的比特，包括少量可用于通道维护管理的通道开销(POH)字节管理单元指针(AU-PTR)

:用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净负荷传统的复用原理

将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种传统方法：比特塞入法和固定位置映射法。

正码速调整法的优点：容许被复接的支路信号有较大的频率误差；缺点：复接与分接相当困难。PDH的复用方式比特塞入法的优点：复接和分接容易实现，但由于低速信号可能是属于PDH的或由于SDH网络的故障，低速信号与高速信号的相对相位不可能对准，并会随时间而变化。SDH的复用结构和步骤两种复用方式缺陷比特塞入法无法从高速信号中上/下低速支路信号；固定位置映射法引入的信号时延过大。SDH复用特点字节间插复用

各支路信号按字节顺序进行间插排列以形成更高速率的信号；各支路信号在帧中的位置固定，可直接提取/接入。净负荷指针技术用软件指针指示净负荷在帧中的位置；允许支路信号速率有差异（可进行速率调整）；不使用125

s缓存器，避免滑动损伤。

SDH的复用结构和步骤SDH的复用结构和步骤C－容器、VC－虚容器、TU－支路单元、TUG－支路单元组、AU－管理单元、AUG－管理单元组SDH的一般复用映射结构映射在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器(VC)的过程。即各种速率的PDH信号分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销（POH）形成虚容器负荷的过程。如：把2Mb/s信号适配进VC-12；

把34(或45)Mb/s信号适配进VC-3；

把140Mb/s信号适配进VC-4。

SDH的复用结构和步骤定位将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程2b12313123cacbaTU-12aTU-12bTU-12cTUG-2444TU-12aSDH的复用结构和步骤复用多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者多个高阶通道信号适配进复用层的过程，即以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或者把AU组织进STM-N的过程字节间插复用

各支路信号按字节顺序进行间插排列，形成更高速率信号。1.信息容器C用于装载各种速率业务信号的信息结构，国际规范了5种信息容器，我国使用其中的三种：种类C-12C-3C-4装载信号种类2Mb/s34/45Mb/s140Mb/s结构9行×4列–29行×84列9行×260列速率（Mb/s）2.17648.384149.760参与复用与映射的单元：2.虚容器VC用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息容器C加上通道开销POH构成。国际规范了5种虚容器，我国使用其中的三种：种类VC-12VC-3VC-4装载信号种类2Mb/s34/45Mb/s2/34/45/140Mb/s结构9行×4列–19行×85列9行×261列速率（Mb/s）2.24048.960150.336SDH的复用结构和步骤POHC-3(34/45Mb/s)

C-4

(140Mb/s)POH

VC-12VC-385列261列9行POHC-12(2Mb/s)4列

3×TUG-3

(2/34/45M)POH261列9行VC-4(a)VC-4(b)R2R19行参与复用与映射的单元：3.支路单元TU是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构，TU是由低阶VC加上支路单元指针TUPTR构成。种类TU-12TU-3构成VC12+TU-PTRVC3+TU-PTR结构9行×4列9行×85列+3速率（Mb/s）2.30449.152参与复用与映射的单元：H1H2H3TUPTRVC-12

VC-39行TU-34列85列9行TU-124.支路单元组TUG由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。种类TUG-3构成3×TU-127×TUG-2结构9行×12列9行×(84×2)列

速率（Mb/s）6.91249.536TUG-23×TU-12

7×TUG-29行TUG-3

R为填充字节12列86列9行RRTUG-2参与复用与映射的单元：5.管理单元AU-4是在高阶VC与复用段之间进行适配的信息结构，是由高阶VC加上管理单元指针AU-PTR构成。VC-49行261列AU-PTR9列参与复用与映射的单元：SDH的传输网结构和自愈能力SDH传输网的分层模型电路层网络为用户提供交换业务，包括64kbit/s电路交换网、分组交换网、ATM交换及租用线电路网通道层网络用于支持不同类型的电路层网络，可分为低阶通道层网络和高阶通道层网络，具有管理控制通道层网络中连接性的潜力是SDH网络的关键特征之一传输媒质层网络分为段层网络和物理媒质层网络，段层网络包括复用段层网络和再生段层网络，传输媒质层网络是指光缆或无线传输媒质

SDH传送网可分为电路层、通道层和传输媒质层分插复用器ADM：设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。

SDH设备（1）SDH的传输网结构和自愈能力PDH支路信号SDH支路信号OAM东侧线路信号STM-NSTM-NADMPDH支路信号SDH支路信号线路信号STM-NTMOAM终端复用器TM：在线形网的端站，把PDH/SDH支路信号复用成SDH线路信号，或反之。西侧线路信号再生器REG：设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下电路。

SDH设备（2）SDH的传输网结构和自愈能力西侧线路信号OAM东侧线路信号STM-NSTM-NREGPDH支路信号STM-NSTM-NSDH支路信号DXC数字交叉连接设备DXC：兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能的SDH设备。SDH基本网络拓扑结构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。SDH基本网络拓扑结构

线形网：网络中的所有节点一一相连，并且首尾开放，又称链型网。结构简单、经济。星型网：网络中的某一点（枢纽）与其它个节点直接相连，而其它各点之间不再直接相连。优点是除枢纽点外，所有节点都可配成终端；缺点是安全问题是瓶颈。树形网：可视为线形网与星型网的结合。环形网：把线形网的首尾相接,从而使任何一点都不对外开放。环形网结构在SDH传送网中应用非常广泛，因它具有自愈能力，使网络具有很强的生存性。

网格型网：网络中的任何二个节点都能直接相连。能为二点间的通信提供多种路由可选，因而网络的可靠性高；但结构复杂、成本较高。SDH环网的自愈

对业务信号的传送路径进行保护，它既可以在复用段层进行，也可以在通道层进行。

线路系统的复用段保护（MSP）

业务保护以复用段为基础（复用段信号质量），它可以分为二种方式：1+1与1N。

1+1：STM-N信号永久性地被连接在工作通路与保护通路上，二个通路皆传送业务信号；收端择优选用。

1N：N个工作通路共用一个保护通路，保护通路可传额外业务。

复用段保护倒换要使用APS协议，倒换要在50ms时间内完成。复用段保护环可分为二纤环与四纤环。根据业务传送方向又可分单向保护环与双向保护环。

通道保护（PP）

业务保护以通道为基础（通道信号质量优劣），通道保护一般采用1+1方式。通道环一般由二纤组成，根据业务传送方向又可分单向通道环与双向通道环。通道环的保护一般不使用APS协议，倒换时间小于30ms。

几个概念

自愈：当网络发生故障时，不需要人为的干预，网络本身能在极短的时间内自动恢复传送业务。

单向：环上二节点间的往来业务，沿着环的同一方向（同为顺时针或同为逆时针）传送。

双向：环上二节点间的往来业务，沿着环的不同方向传送。SDH环网的自愈二纤双向通道专用保护环(OCh-DRPing)：采用双发选收工作方式，W1为主纤，P1为备纤。AC与CA组成双向业务。正常情况下，接收端选择主纤信号。当发生断纤事件时，受影响的业务AC倒换到备纤选择，具有恢复与非恢复两种工作方式。SDH环网的自愈二纤双向复用段共享保护环(OMS-SPRing)：每纤波长数被一分为二，一半用于工作，一半用于保护，两纤互为备份。此种工作方式需要自动保护倒换(APS)协议协调两端进行倒换。相对于前面保护方式，其优势为容量大，尤其适于节点数多的SDH环网的自愈二纤双向通道共享保护环(OCh-SPRing)：通道共享保护环保护机理与复用段保护环基本相同，区别在于倒换发生在业务受影响的节点而不象光复用段保护环发生在光路中断的相邻节点。优点在于它减少了倒换后的光信号传输距离，减少了光信号的衰减变型和噪声积累，这种方式需要更复杂的倒换协议来支持。SDH环网的自愈五种自愈环的特性比较与应用项目单向通道环单向复用段环二纤复用段环四纤复用段环节点数线路速率环传输容量APS协议倒换时间节点成本抗多点失效系统复杂性kkkkSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-Nk/2*STM-Nk*STM-N不用用用用30ms30ms50-200ms50-200ms低低中高无无无有简单简单复杂复杂接入网、中继网（集中型业务）接入网、中继网。中继网、长途网（分散型业务）中继网、长途网（分散型业务）主要应用场合城域光网络是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其郊区范围的、可提供丰富业务并支持多种通信协议的本地公共网络，它可以提供语音、数据、图像、视频等多媒体综合业务，其中以数据业务为主。§6.3城域光网络与局域网的主要区别网络性质的不同传输距离的扩展业务范围的扩展与长途传送网络区别，长途传送网络要求的是高速安全地传送各种业务，而城域光网则是有效地接入、疏导和汇聚各种业务。典型的城域光网可以分为核心层、汇接层和接入层城域光网的发展SDH/WDMRINGSDH-16/64RINGSDH-1/4RING核心层汇接层接入层GEPOSSTM-64STM-16/CSTM-4/CSTM-110M/100MESCOMFSCOMPOSSTM-4/CSTM-110M/100M2M/34/45MPOSSTM-4/CSTM-110M/100M2M/34/45M综合业务平台TDMATMIPEthernetPON/APON2M/10M/100M行业集团大企业集团智能小区移动传输网业务类型业务类型业务类型典型的城域光网可以分为核心层、汇接层和接入层城域光网的发展核心层：完成整个网络的高速信息交互并与省际传输网的互联互通，提供大容量的业务调度能力和多业务传输能力。宽频带、大容量、可靠性高、生存力强，易升级扩容，可持续发展的要求接入层：主要完成各种类型用户和业务的接入，有容量小，接入用户分散的特点，通常采用小容量SDH环网或PON构成链形、环形、星形或树型网络。汇接层：负责汇集分散的接入点，完成一定区域内业务的汇聚和疏导，提供强大的业务汇聚能力，使网络具有良好的可扩展Next-generationSONET/MSPPOC-48/192OC-3/12ATMswitchesAccessrouterstelephonyswitchesOC-3Layer2/3processingRPR

100EthWDMPON’sLambdaEsconnodesFiberchannelhubs200Mb/s1.0Gb/sLong-haulinterconnection(OC-48/192,GbE,lambda)OADMOpticalMetroCore(80-100km,40–80

)COlocationsOXC+DCSEricsson

(MetroOpticalNetworkSolutions)TDM(sub-rateaggregation)OADM,OXC引入－>多波长全光环网

RPR技术吸收GE的经济性和SDH系统环网保护特性，承载突发性的IP业务，支持语音MSPP技术集成ADM和2/3层数据交换，支持信号QoS分级、动态调整带宽LUCENT可选分层带宽管理（SLBM）技术WBM设备集成所有的接入和局内传输设备到单一网元的模块化的网络系统，融合了TDM、IP和ATM设备特点，可降低60%的成本和70%运行空间。支持0×1或1×N（共享保护）方式

CISCO

动态分组传送（DPT）技术结合了IPROUTER的带宽使用效率高、多业务接入的能力和光纤网络带宽大，自愈的能力，使得该技术具有低成本，多功能的特点。

城域光网的发展多业务传送平台（MSTP）：主要是为了适应数据业务和电路业务共同发展的需要，更加关注于以数据业务为主的多业务的接入、承载和汇聚能力。MSTP在一套设备中集成SDH的ADM和2/3层的数据交换技术，同时支持传统的TDM业务以及IP、ATM和以太网业务的接入。MSTP主要技术包括虚级联(VC)、链路容量调整机制(LCAS)。

虚级联技术：将若干个虚容器级联起来组成一个更大的VC来传输相当速率的数据业务。

链路容量调整机制：是一种在虚级联技术基础上实现的调整虚容器的虚级联数目的机制，通过动态地增加或减少虚容器的个数（改变总的映射容量）来实现。基于SDH的多业务传送平台弹性分组环技术（RPR）吸收了千兆以太网（GE）的经济性和SDH系统快速环网保护特性。

RPR技术采用类似以太网的帧格式，结合MPLS的标记，同时具有空间复用机制。RPR技术可以支持更细小的带宽颗粒，网络成本较低，能够承载具有突发性的IP业务，同时支持传统的语音传送，有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。容易实现全局的公平机制。RPR技术既可支持IP业务，又可支持TDM语音和数据化的图像业务。

RPR技术综合了传统SDH和计算机以太网的优点，同时具有和SDH相当的可靠性（弹性）、面向分组而不是面向电路、带宽利用率更高的光纤传输技术。RPR技术可用于城域网的核心层、汇聚层、接入层，实现弹性分配带宽传送IP数据包。结合MPLS协议定义业务等级字节，RPR技术可以提供不同的业务支持。弹性分组环技术特点光接入网(OAN)：采用光纤传输技术的接入网，是指从本地交换机或远端模块到用户之间的馈线、配线段乃至引入线段部分或全部以光纤实现的接入手段。光纤接入设备主要有光网络单元(ONU)和光线路终端(OLT)。OLT和ONU在整个接入网中主要完成从SNI到UNI之间有关信令协议的转换。

OLT和ONU还具备组网能力以及本地维护和远程集中监控功能。§6.4光接入网技术光线路终端(OLT)为接入网提供在网络侧与本地交换机之间的接口，并且通过光传输与用户侧的光网络单元通信。将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。提供对自身和用户侧的维护和监控。光线路终端OAM系统管理实现对接入系统的远程集中监控和本地维护管理。提供各种业务接口来支持多种不同业务。信令处理功能实现与各种业务相关的信令处理交换矩阵实现数字交叉连接功能以及完成必要的集线(业务集中)功能。光纤接口提供一系列物理光接口功能，控制部分实现OLT各部分协调工作。光网络单元(ONU)为接入网提供用户侧的接口。终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU具有光／电和电／光转换功能，数／模和模／数转换功能光网络单元传输复用功能对来自／发至传输线的相关信号进行提取、分配和输入。用户接口接收／发送不同的用户信息。监控功能用来对接入网设备的外部运行环境进行监控。测试功能主要完成对各个用户的内线和外线的测试。光纤接口提供一系列物理光接口功能，包括光／电和电／光转换功能。控制部分协调ONU各部分工作。光接入网的特点主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能；提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接；光纤化程度高，有利于减少投资，也有利于宽带业务的引入；能提供各种综合业务，光接入网除接入交换业务外，还可接入数据业务、视像业务以及租用线业务等；组网能力强，光接入网可以根据实际情况提供环型、星型、链型、树型等灵活多样的组网方式，且环型网具有自愈功能，也可带分支，有利于网络结构的优化；光接入网提供了功能较为全面的网管系统，实现对光接入网内所有设备的集中维护以及环境监控等功能，并可通过相应的协议接入本地网网管中心。光接入网的特点和传输技术时分复用／时分多址：是将通信时间等价分成一系列间隙，每一间隙只传播特定信号，各信号按时间顺序轮流传播。

SDH系列即采用这种复用方式，目前的ITU-T标准以TDM方式为基础。波分复用／频分复用：不同波长的信号只要有一定间隔就可以在同一根光纤上独立地进行传输而不会发生相互干扰。波分复用／频分复用技术能有效地挖掘光纤的带宽潜力，在一个系统可以用不同方式传输不同的业务，易于网络升级扩容。码分复用／码分多址：用不同的编码区分不同的信号。各用户可共用一个射频频段(较宽)，但各自都有互不相同的编码信号。

CDM／CDMA系统的全部带宽随时可用，还可有效防止非法用户进入，具有较强的保密性。相干多信道技术对提高接收机灵敏度和带宽利用率特别有效，但技术难度大,此技术仅在研究中。光纤接入网的传输技术在OAN中内置SDH设备主要有以下优势：兼容性强。完善的自愈保护能力，增加网络可靠性。可承载GSM基站、交换机中断等其他业务，降低网络的投资。面向网络发展的升级能力。网络操作、维护、管理功能(OAM)大大加强。有利于向宽带接入发展。基于SDH的光接入网OLT和ONU内部都包含一个SDH分插复用器(ADM)，完成网络的光接口和复用功能；OLT处的ADM和相应的处理单元还用于处理V5.2协议并提供网络侧的业务接入；ONU的处理单元用于处理内部协议，同时UNI用于提供各种不同的用户侧的业务接口。光接口的主要测试指标:平均发送