SDH技術分析

譚鏡邦

東莞市新遠高速公路發展有限公司常虎高速公路分公司，廣東東莞 523000

數字傳輸系統以數字化的脈沖序列傳輸數據流，為保證數據流傳輸的準確性，傳輸設備的速率必須保持同步。發展初期，通信系統主要以點對點通信，數據傳輸量小，對系統要求低。PDH，即準同步數字傳輸體系符合技術的需求，得到廣泛應用。PDH是原始的數字傳輸體系標準，準同步意味著不是真正的同步，數據流只是以相對準確的速率傳輸，設備間設定了一個不能超過的偏離值，數據流在偏離值內即視為準確的傳輸。隨著技術的發展，傳輸數據量的增大，傳輸系統的要求也不再是簡單的點對點數據傳輸，網絡的安全性與網管能力變得越來越重要，基于PDH技術的傳輸體系已經不再適應高端客戶的需求。

1 SDH的概念[1]

1.1 SDH定義

SDH即Synchronous Digital Hierarchy，是ITU-T定義的國際標準，指不同速度的脈沖序列以同步的速率在設備間傳輸數據流。SDH具有統一的網絡接口，不同廠家的光電設備能在同一傳輸系統中兼容；具有標準化的信息結構等級，能滿足未來數據傳輸增值業務的傳輸需求；具有增強的網絡管理能力，強大的自愈保護功能。

SDH采用的信息結構稱為同步傳送模塊STM-N。基于STM-1級別信號為基礎信號，更高速率的SDH信號由字節交叉的NxSTM-1信號形成。STM-1能提供高達155.52Mb/s的傳 輸 速 率，STM-4為 622.08Mb/s，STM-16為 2488.32Mb/s，STM-64 為 9953.28Mb/s。

1.2 幀結構

SDH通過矩形塊狀的幀來承載數據，幀長為125μs，由9行x270列xN字節組成，字節的傳輸由左至右逐行進行，每行的前9字節裝載段開銷和管理單元指針。段開銷用來維護管理網絡，包括再生段開銷和復用段開銷。管理單元指針用來指示信息凈負荷首字節在STM-N幀內的位置。后261字節裝載信息凈負荷，其中有9字節為通道維護管理的通道開銷。

1.3 幀裝載

SDH信號交叉形成STM-N信號幀的過程要經過映射、復用和指針處理：映射是信號裝載相應虛容器的過程；復用是多個低階/高階通道層信號裝載進復用層的過程；指針處理保證復用時各支路信號的同步。

2 SDH網絡結構

2.1 SDH光電設備[2]

SDH傳輸網由各種光電設備構成，通過不同的光電設備完成SDH的光電傳輸。基本的光電設備包括：1）終端復用器：將異步信號復用成同步信號，并完成電/光轉換；2）分插復用器：用于SDH傳輸網的轉接點處，將低速支路信號交叉復用到線路上，或將線路高速信號拆分到支路上，常用于線性網和環形網；3）數字交叉連接設備：用于SDH的STM-N信號交叉連接，完成各個信號間的可控連接和再連接；4）再生中繼器：將傳輸過程中衰減的信號進行放大與重組，延長傳輸距離。

2.2 SDH傳輸網

SDH傳輸網指物理意義上形成的傳輸網絡，其拓撲結構可分為：1）線形：將傳輸網上的設備以點的方式逐個連接，但首尾設備不相連，是經濟性最好的組網方案；2）星形：將傳輸網上的某一設備作為支點，其余設備只與此支點相接，是接入網較常用的組網方案；3）樹形：線形拓撲與星形拓撲交叉使用的組網方案，適用于廣播式業務；4）環形：傳輸網上的設備以串聯的方式相互連接，形成環形的閉路，適用于長途干線網、中繼網及本地網；5）網孔形：傳輸網上的每個設備均相互連接，是安全性最高的組網方案，適用于骨干網。

2.3 SDH自愈網

SDH自愈網是指傳輸網某一線路或設備出現故障時，在極短且不丟失數據地情況下自動從故障中恢復的組網方案。商用中實際的方案有：線路保護倒換，環形網保護，DXC網形保護。以最常用的環形網保護為例：自愈環利用分插復用器以環形的拓撲結構對傳輸網進行組建，其優點是當主光纖出現故障，自動切換至備用纖，當節點設備出現故障，自動切換至替換設備，是線路保護性很高且成熟的組網方案。自愈環利用了多節點設備分插復用，降低了倒換設備的成本，使環形網廣泛應用于中繼網和接入網。

3 SDH的應用與發展[3]

SDH技術漸走向成熟，許多新技術的加入，使得SDH組網方案更適應當今光纖通信傳輸的需求。SDH傳輸速率從最初的STM-1標準發展到了今天的10Gb/s標準，加上波分復用，光時分復用，孤子技術等的成熟，40Gb/s標準正慢慢走向商用。

光電學的發展，單模光纖技術的改進，色散補償和PMD補償技術的成熟，很好地解決了光信號的色散，偏振，非線性效應，同時拉曼光放大器的出現，RZ編碼技術的應用，為長距離傳輸中繼創造了條件，使長距離骨干網傳輸成為可能。

POS，即IP over SDH，也是SDH發展的另一選擇。POS是將IP數據包通過點對點協議進行封裝，經HDLC封裝幀格式后映射到SDH同步凈負荷，加上通道開銷和段開銷，復用成SDH幀，通過SDH傳輸網在光纖中傳輸，保留了IP無連接的特征，實現了基于IP多業務的高速傳輸，是未來國際骨干網建設和改造的首選方案。

MSTP，基于SDH，尚處于商用初始階段，結合TDM，ATM，以太網等技術，支持多物理接口，多協議，集成數字交叉連接交換，提供高級網絡管理，帶寬利用率高，能提供多業務支持，但有待市場的考驗。

4 結論

光通信技術變化迅速，各種新的傳輸技術相繼出現，網絡服務提供商有了更多的選擇，但網絡服務提供商還在觀望新技術，新技術組網成本較高的因素下，基于SDH發展起來的POS，MSTP等組網方案，必定是短期內可靠的傳輸網組網方案。

[1]肖萍萍，吳健學.SDH原理與應用[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]孫學康，毛京麗.SDH技術[M].2版.北京：人民郵電出版社，2009.

[3]胡慶.光纖通信系統與網絡(修訂版)[M].北京：電子工業出版社，2010.