SDH:產生背景,基本原理,拓撲結構,維護測試,業務功能性,傳輸性能,抖動漂移,特

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字型系），根據ITU-T的建議定義，是不同速率的數位訊號的傳輸提供相應等級的信息結構，包括復用方法和映射方法，以及相關的同步方法組成的一個技術體制。

光端機容量較大，一般是16E1到4032E1。SDH是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、並由統一網管系統操作的綜合信息傳送網路，是美國貝爾通信技術研究所提出來的同步光網路（SONET）。國際電報電話諮詢委員會（CCITT）（現ITU-T）於1988年接受了SONET 概念並重新命名為SDH，使其成為不僅適用於光纖也適用於微波和衛星傳輸的通用技術體制。它可實現網路有效管理、實時業務監控、動態網路維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網路資源利用率、降低管理及維護費用、實現靈活可靠和高效的網路運行與維護，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。

基本介紹

中文名：SDH
外文名：Synchronous Digital Hierarchy
解釋：同步數字型系
產生背景：文字、數據、圖像和視頻

產生背景,基本原理,拓撲結構,維護測試,業務功能性,傳輸性能,抖動漂移,特點,優點,缺點,套用,發展趨勢,其他相關,與SONET的關係,與MSTP的區別,

產生背景

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絡能快速、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。在各種寬頻光纖接入網技術中，採用了SDH技術的接入網系統是套用最普遍的。SDH的誕生解決了由於入戶媒質的頻寬限制而跟不上骨幹網和用戶業務需求的發展，而產生了用戶與核心網之間的接入"瓶頸"的問題，同時提高了傳輸網上大量頻寬的利用率。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SDH技術可以將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。

基本原理

SDH採用的信息結構等級稱為同步傳送模組STM－N（Synchronous Transport Mode，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－16，四個STM－16同步復用構成STM－64，甚至四個STM－64同步復用構成STM－256；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，其中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（Regenerator 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。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而言每幀比特數為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。

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。ITU-T G.707標準建議的復用映射結構如圖所示。

映射是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。

定位即是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。

復用的概念比較簡單，復用是一種使多個低階通道層的信號適配進高階通道層，或把多個高階通道層信號適配進復用層的過程。復用也就是通過位元組交錯間插方式把TU組織進高階VC或把AU組織進STM-N的過程，由於經過TU和AU指針處理後的各VC支路信號已相位同步，因此該復用過程是同步復用原理與數據的串並變換相類似。

拓撲結構

SDH網路具有鏈型、星型、環型、樹型和網孔型等結構形式，其中雙環結構是一種常用的形式，因為其具有自愈功能，能提供較高的可靠性。較常用的有雙纖單向通道保護環和雙纖雙向復用段保護環，其結構如下圖所示。

維護測試

當前的SDH網路在開通業務之前，要進行各種各樣的傳輸性能測試和特性驗證，主要進行以下幾點的測試驗證。

業務功能性

包括開銷位元組的傳送及解碼。

傳輸性能

BERT誤碼測試，就是在各種速率下，傳輸誤碼性能的測試。

抖動漂移

對設備及網路進行抖動性能分析（包括：固有抖動、抖動轉移特性、抖動傳函等）和漂移測試。

特點

SDH之所以能夠快速發展這是與它自身的特點是分不開的，其具體特點如下：

優點

（1）SDH傳輸系統在國際上有統一的幀結構數字傳輸標準速率和標準的光路接口，使網管系統互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現有的PDH完全兼容，並容納各種新的業務信號，形成了全球統一的數字傳輸體制標準，提高了網路的可靠性。

（2）SDH接入系統的不同等級的碼流在幀結構淨負荷區內的排列非常有規律，而淨負荷與網路是同步的，它利用軟體能將高速信號一次直接分插出低速支路信號，實現了一次復用的特性，克服了PDH準同步復用方式對全部高速信號進行逐級分解然後再生復用的過程，由於大大簡化了DXC，減少了背靠背的接口復用設備，改善了網路的業務傳送透明性。

（3）由於採用了較先進的分插復用器（ADM）、數字交叉連線（DXC）、網路的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。因SDH幀結構中安排了信號的5%開銷比特，它的網管功能顯得特彆強大，並能統一形成網路管理系統，為網路的自動化、智慧型化、信道的利用率以及降低網路的維管費和生存能力起到了積極作用。

（4）由於SDH多種網路拓撲結構，它所組成的網路非常靈活，它能增強網監，運行管理和自動配置功能，最佳化了網路性能，同時也使網路運行靈活、安全、可靠，使網路的功能非常齊全和多樣化。

（5）SDH有傳輸和交換的性能它的系列設備的構成能通過功能塊的自由組合，實現了不同層次和各種拓撲結構的網路，十分靈活。

（6）SDH並不專屬於某種傳輸介質，它可用於雙絞線、同軸電纜，但SDH用於傳輸高數據率則需用光纖。這一特點表明，SDH既適合用作幹線通道，也可作支線通道。例如，我國的國家與省級有線電視幹線網就是採用SDH，而且它也便於與光纖電纜混合網(HFC)相兼容。

（7）從OSI模型的觀點來看，SDH屬於其最底層的物理層，並未對其高層有嚴格的限制，便於在SDH上採用各種網路技術，支持ATM或IP傳輸。

（8）SDH是嚴格同步的，從而保證了整個網路穩定可靠，誤碼少，且便於復用和調整。

（9）標準的開放型光接口可以在基本光纜段上實現橫向兼容，降低了聯網成本。

缺點

有效性和可靠性是一對矛盾，增加了有效性必將降低可靠性，增加可靠性也會相應的使有效性降低。SDH的一個很大的優勢是系統的可靠性大大的增強了（運行維護的自動化程度高），這是由於在SDH的信號－－STM-N幀中加入了大量的用於OAM功能的開銷位元組，這樣必然會使在傳輸同樣多有效信息的情況下，只有當PDH信號是以140Mbit/s的信號復用進STM-1信號的幀時，STM-1信號才能容納64×2Mbit/s的信息量，但此時它的信號速率是155Mbit/s，速率要高於PDH同樣信息容量的E4信號（140Mbit/s），也就是說STM-1所占用的傳輸頻帶要大於PDH E4信號的傳輸頻帶。

2. 指針調整機理複雜

SDH體制可從高速信號中直接下低速信號，省去了多級復用/解復用過程。而這種功能的實現是通過指針機理來完成的，指針的作用就是時刻指示低速信號的位置，以便在“拆包”時能正確地拆分出所需的低速信號，保證了SDH從高速信號中直接下低速信號的功能的實現。可以說指針是SDH的一大特色。但是指針功能的實現增加了系統的複雜性。最重要的是使系統產生SDH的一種特有抖動－－由指針調整引起的結合抖動。這種抖動多發於網路邊界處，其頻率低，幅度大，會導致低速信號在拆出後性能劣化，這種抖動的濾除會相當困難。

3. 軟體的大量使用對系統安全性的影響

SDH的一大特點是OAM的自動化程度高，這也意味軟體在系統中占用相當大的比重，這就使系統很容易受到計算機病毒的侵害，特別是在計算機病毒無處不在的今天。另外，在網路層上人為的錯誤操作、軟體故障，對系統的影響也是致命的。這樣系統的安全性就成了很重要的一個方面。所以設備的維護人員必須熟悉軟體，選用可靠性較高的網路拓撲。

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。

發展趨勢

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：1）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。2）可以將網管範圍擴展至用戶端，簡化維護工作。3）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Ethernet、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Ethernet 、ATM 傳送與處理的系統（包括TDM、Ethernet與ATM接口，甚至包括Ethernet 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 、Ethernet 等業務的接入、傳送和保護。

隨著骨幹傳輸容量不斷增大，城域傳輸網絡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，這需要傳輸網絡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（Packet 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。

其他相關

與SONET的關係

0.SONET與SDH是什麼關係

1985年,Bellcore提出SONET(Synchronous Optical Network同步光纖網)標準，美國國家標準協會（ANSI）通過一系列有關SONET標準.1989年,國際電報電話諮詢委員會CCITT接受SONET概念制定了SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步數字系列)標準，使之成為不僅適於光纖也適於微波和衛星傳輸的通用技術體制,與SONET有細微差別，SDH/SONET定義了一組在光纖上傳輸光信號的速率和格式,通常統稱為光同步數字傳輸網，是寬頻綜合數字網B-ISDN的基礎之一.SDH/SONET採用TDM技術，是同步系統,由主時鐘控制，精度10^-9).兩者都用於骨幹網傳輸.是對沿襲套用的準同步數字系列PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)的一次革命.

SONET多用於北美和日本,SDH多用於中國和歐洲.

1.STM-1/4/16/64是不是一種速率級別標準?

是，由CCITT制定的SDH optical速率級別

2.SDH信號標準速率等級：STM-1為155.52M,STM-4為622.08M,STM-16為2488.32M,STM-64為9553.28M,STM-256為40G,還有別的STM標準嗎?

有，STM-1,3,4,6,8,12,16,64,256……以STM-1的倍數遞增.

3.OC-192是什麼東西的速率標準?對應具體速率是多少?還有其他什麼OC速率標準?

OC-192是SONET的optical速率標準，相當於SONET的Electrical STS-192或SDH的optical STM-64,即10Gbps.其他oc標準還有oc-1,oc-3,oc-9,oc-12,oc-18,oc-24,oc-36,oc-48,oc-192等，以oc-1的倍數遞增.

4.SONET速率為51.84M-9.953G,也像SDH一樣按某種標準分級嗎?,PDH與WDM的速率上下限分別是多少，像SDH一樣按某種標準分級嗎?

SDH進行速率分級,有Optical STM-1標準

SONET也進行速率分級，分Electrical STS-1和Optical OC-1標準

PDH速率小於565Mbps,具體速率等級如下:

PDH復接等級：

基群： 2.048Mb/s 含30路數字電話

二次群: 8.448Mb/s 含4個基群

三次群： 32.368Mb/s 含4個二次群

四次群: 139.264Mb/s 含4個三次群

WDM系統使用不同的波長(在1550nm附近)，可以承載多個通路的信息，每條通路速率可以高達2.5Gbps或10Gbps。

第一代WDM系統支持4到16個波長，每個波長通路的速率為2.5Gbps；第二代WDM系統能支持32到40個波長，預計能達到100個波長；能支持1Tbps容量(100個10Gbps通路)的WDM實驗系統在進行演示

DWDM實驗室水平為：100*10Gb/s(100波，每波10Gb/s),中繼距離400km；30*40Gb/s(30波，每波40Gb/s),中繼距離85km；64*5Gb/s(64波，每波5Gb/s),中繼距離720km。商用水平為320Gb/s，商用系統的傳輸能力僅是單根光纖可能傳輸容量（數+Tb/s）的1/100

5.廣域網發展PDH----SDH/SONET----WDM對嗎，這些都是使用光纖通信技術嗎?PDH/SDH/WDM到底是指一種協定,還是一種傳輸介質，還是一種傳輸技術,還是一種傳輸設備，還是一種….?(工作在7層協定的哪一層?)

PDH--SDH/SONET--WDM是對的,基本上使用光纖通信技術，但不是全部,如SDH還可使用微波和衛星傳送.

PDH/SDH/WDM規定了光信號在光纖上傳輸的速率和格式，其不是一種協定(光纖上可以跑協定嗎?),不是一種傳輸介質(介質是光纖),它是一種傳輸技術，也通指PDH/SDH/WDM上所使用的各種設備.

6. 同步數字序列SDH

是由一些SDH網元（NE）組成，在光纖上進行同步信息傳輸、復用和交叉連線的網路

SDH有四個網元：終端復用器TM、再生中繼器REG、分纖復用器ADM、和同步數字交叉連線設備DXC,(是一種兼有復用、配線、保護/恢復、監控和網管多種功能的設備，其常用配置：DXC4/4速率為140Mb/s或155.52Mb/s，DXC4/1速率為2Mb/s)

注意：SDH是一種物理傳輸方式、 IP網路是一種網路連線模式、 IP ON SDH 即POS是讓IP在SDH的網上跑，這三者的概念要分清。

與MSTP的區別

MSTP是SDH為了適應傳輸乙太網數據而在SDH基礎上改進後的傳送平台標準，主要改進是在接口單元增加了ETH/ATM等業務單元，基礎傳送層主要還是沿用SDH傳輸；MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（多業務傳輸平台）是從SDH 平台延伸出來的同時實現TDM、ATM、乙太網等業務的接入、處理和傳送，提供統一網管的業務平台體系。

SDH