同步數字型系:基本概念,發展歷史,主要原理,SDH幀結構,幀傳輸速率,復用過程,技

同步數字型系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）是一種光纖通信系統中的數字通信體系。它是一套新的國際標準化協定，使用由發光二極體發出的雷射或高相關光束，通過光纖同步傳輸復用數字碼流。

基本介紹

中文名：同步數字型系
外文名：Synchronous Digital Hierarchy
性質：數字型系
時間：20世紀80年代

基本概念,發展歷史,主要原理,SDH幀結構,幀傳輸速率,復用過程,技術特點,優點,缺點,主要套用,發展前景,

基本概念

SDH技術與光纖技術或微波技術結合起來形成的同步數字傳輸網是一個融復接、線路傳輸及交換功能於一體由統一網管系統管理操作的中和信息網路，可實現網路有效管理、動態網路維護、業務運行時的功能監視等，有效地提高了網路資源的利用率，因此是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發展和套用的熱點，受到人們的廣泛重視。

發展歷史

SDH技術的誕生有其必然性，隨著通信的發展，要求傳送的信息不僅是話音，還有文字、數據、圖像和視頻等。加之數字通信和計算機技術的發展，在70至80年代，陸續出現了T1(DS1)/E1載波系統(1.544/2.048Mbps)、X.25幀中繼、ISDN(綜合業務數字網) 和FDDI(光纖分散式數據接口)等多種網路技術。隨著信息社會的到來，人們希望現代信息傳輸網路能快速、經濟、有效地提供各種電路和業務，而上述網路技術由於其業務的單調性，擴展的複雜性，頻寬的局限性，僅在原有框架內修改或完善已無濟於事。SDH就是在這種背景下發展起來的。

美國貝爾通信研究所於1985年提出同步光網路（Synchronous Optical Network, SONET）的概念和相應的標準，並於1986年成為美國數字型系的·新標準。國際電信聯盟標準部（ITU-TS）的前身國際電報電話諮詢委員會（CCITT）於1988年接受SONET概念並與美國國家標準化協會（ANSI）的T1委員會達成協定，將SONET修訂後重新命名為同步數字型系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH），使之適應於歐美兩種數字型系，並統一於一個傳輸架構之中。這就是由準同步數字型系（Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH）發展到同步數字型系的過程。

SDH技術自從90年代引入以來，至今已經是一種成熟、標準的技術，在骨幹網中被廣泛採用，且價格越來越低，在接入網中套用可以將SDH技術在核心網中的巨大頻寬優勢和技術優勢帶入接入網領域，充分利用SDH同步復用、標準化的光接口、強大的網管能力、靈活網路拓撲能力和高可靠性帶來好處，在接入網的建設發展中長期受益。

主要原理

SDH幀結構

SDH採用的信息結構等級稱為同步傳送模組STM－N（Synchronous Transport，N=1，4， 16，64），最基本的模組為STM－1，四個STM－1同步復用構成STM－4，16個STM－1或四個 STM－4同步復用構成STM－16。

SDH採用塊狀的幀結構來承載信息，每幀由縱向9行和橫向 270×N列位元組組成，每個位元組含8bit，整個幀結構分成段開銷（Section OverHead，SOH）區、STM－N淨負荷區和管理單元指針（AU PTR）區三個區域。

段開銷區：主要用於網路的運行、管理、維護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 Section OverHead, RSOH）和復用段開銷（Multiplex Section OverHead, MSOH）；
淨負荷區：用於存放真正用於信息業務的比特和少量的用於通道維護管理的通道開銷位元組；
管理單元指針區：用來指示淨負荷區內的信息首位元組在STM－N幀內的準確位置以便接收時能正確分離淨負荷。

幀傳輸速率

SDH的幀傳輸時按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，每幀傳輸時間為125μs，每秒傳輸1/125×1000000幀，對STM－1而言每幀位元組為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。如下表所示：

SDH幀等級	負載頻寬 (Kbit/s)	傳輸速率 (kbit/s)
STM-0	50112	51,840
STM-1	150336	155,520
STM-4	601344	622,080
STM-16	2405376	2,488,320
STM-64	9621504	9,953,280
STM-256	38486016	39,813,120

復用過程

SDH傳輸業務信號時各種業務信號要進入SDH的幀都要經過映射、定位和復用三個步驟：

映射：是指將各種速率的信號先經過碼速調整裝入相應的標準容器（C），再加入通道開銷（POH）形成虛容器（VC）的過程，幀相位發生偏差稱為幀偏移；
定位：是指將幀偏移信息收進支路單元（TU）或管理單元（AU）的過程，它通過支路單元指針（TU PTR）或管理單元指針（AU PTR）的功能來實現；
復用：是指將多個低價通道層信號通過碼速調整使之進入高價通道或將多個高價通道層信號通過碼速調整使之進入復用層的過程。

技術特點

優點

國際統一的數字傳輸標準STM-N
採用同步復用方式和靈活的復用映射結構，具有廣泛的適應性
安排有豐富的開銷比特用於網路的操作管理和維護
統一的標準光接口
採用軟體進行網路配置管理和控制，便於擴展

缺點

系統的有效性低
指針調整機理複雜
軟體的大量使用對系統安全性的影響

主要套用

由於以上所述的SDH的眾多特性，使其在廣域網領域和專用網領域得到了巨大的發展。中國移動、電信、聯通、廣電等電信運營商都已經大規模建設了基於SDH的骨幹光傳輸網路。利用大容量的SDH環路承載IP業務、ATM業務或直接以租用電路的方式出租給企、事業單位。而一些大型的專用網路也採用了SDH技術，架設系統內部的SDH光環路，以承載各種業務。比如電力系統，就利用SDH環路承載內部的數據、遠控、視頻、語音等業務。

而對於組網更加迫切、而又沒有可能架設專用SDH環路的單位，很多都採用了租用電信運營商電路的方式。由於SDH基於物理層的特點，單位可在租用電路上承載各種業務而不受傳輸的限制。承載方式有很多種，可以是利用基於TDM技術的綜合復用設備實現多業務的復用，也可以利用基於IP的設備實現多業務的分組交換。SDH技術可真正實現租用電路的頻寬保證，安全性方面也優於VPN等方式。在政府機關和對安全性非常注重的企業，SDH租用線路得到了廣泛的套用。一般來說，SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-5等接口，完全可以滿足各種頻寬要求。同時在價格方面，也已經為大部分單位所接受。

發展前景

SDH作為新一代理想的傳輸體系，具有路由自動選擇能力，上下電路方便，維護、控制、管理功能強，標準統一，便於傳輸更高速率的業務等優點，能很好地適應通信網飛速發展的需要。迄今，SDH得到了空前的套用與發展。在標準化方面，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。在幹線網和長途網、中繼網、接入網中它開始廣泛套用。且在光纖通信、微波通信、衛星通信中也積極地開展研究與套用。

近些年，點播電視、多媒體業務和其他寬頻業務如雨後春筍般紛紛出現，為SDH套用在接入網中提供了廣闊的空間。SDH技術套用於接入網的好處是：

對於要求高可靠、高質量業務的大型企事業用戶，SDH可以提供較為理想的網路性能和業務可靠性。
可以將網管範圍擴展至用戶端，簡化維護工作。
利用SDH固有靈活性，可使網路運營者更快、更有效地提供用戶所需的長期和短期業務需求。

從技術上來看，接入層的相對頻寬需求較小，需要提供IP、TDM，可能還有ATM等綜合業務傳送。以SDH 系統為基礎並能夠提供IP 、ATM 傳送與處理的系統（包括TDM、IP與ATM接口，甚至包括IP 和ATM 交換模組）將是解決接入層傳送的主要方法，這種方式可廉價地在一個業務提供點（POP）上提供高質量專線、ATM 、IP 等業務的接入、傳送和保護。

隨著骨幹傳輸容量不斷增大，城域傳輸網路的接入能力也多樣化。但以IP為主的網路業務仍然是不可預知的，這需要傳輸網路具有更好的自適應能力，而這種自適應能力不僅僅是網路接口或網路容量的適應能力，而且要求網路連線的自適應能力。總的來說，低成本、靈活快速的完成運營商端局到用戶端的業務接入和業務收斂是對未來城域網接入系統的主要需求。

簡單地講，這種採用SDH傳輸乙太網等多種業務的方式就是將不同的網路層次的業務通過VC級聯的方式映射到SDH電路的各個時隙中，由SDH網路提供完全透明的傳輸通道，從物理層的設備角度上看是一個集成的整體。這種解決方案可以大幅度地降低投資規模，減少設備占地面積，降低功耗，進而降低網路運營商的運營成本。同時，提供多業務的能力還可以使網路運營商能夠快速地部署網路業務，提高業務收入，增強市場競爭能力。

綜上所述，SDH以其明顯的優越性已成為傳輸網發展的主流。SDH技術與一些先進技術相結合，如光波分復用（WDM）、ATM技術、Internet技術（IP over SDH）等，使SDH網路的作用越來越大。SDH已被各國列入21世紀高速通信網的套用項目，是電信界公認的數字傳輸網的發展方向，具有遠大的商用前景。

同步數字型系