通信工程師考試SDH光纖傳輸網(wǎng)

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13.2 SDH光纖傳輸網(wǎng)

光纖傳輸網(wǎng)主要是以同步數(shù)字體系（SynchronousDigitalHierarchy,SDH）技術(shù)為棊礎(chǔ)構(gòu)成的光纖通信網(wǎng)（PDH也是構(gòu)成光纖傳輸網(wǎng)的傳輸結(jié)構(gòu)體系之一），又稱光同步數(shù)字網(wǎng)。

SDH是為實現(xiàn)在物理的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中傳送經(jīng)適當配置的信息，而標準化的數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)體系。

13.2.1SDH概述

1.SDH的基本概念

（1）SDH應用概況

SDH是基于光纖傳輸網(wǎng)的同步數(shù)字傳輸技術(shù)，它以光纖為主要傳輸媒介。隨著光纖網(wǎng)的廣泛應用，SDH成為現(xiàn)代傳輸?shù)墓乔ЬW(wǎng)絡(luò)。SDH同步數(shù)字系列也是當前世界各國采用的主要傳輸技術(shù)，原CCITT專門制定了統(tǒng)一的SDH國際標準。我國從20世紀90年代初開始建設(shè)SDH網(wǎng)絡(luò)，1994年大多數(shù)干線巳直接采用2.5Gbit/s（STM-16）系統(tǒng)，10Gbit/s（STM-64）系統(tǒng)已開始實際應用。干線經(jīng)過所有的省會和75%的本地網(wǎng)中的城市。各省也建設(shè)了省內(nèi)SDH干線和本地SDH傳送網(wǎng)。在數(shù)字傳送網(wǎng)中SDH已成為主體。

（2）從準同步數(shù)字系列到同步數(shù)字系列

SDH是在PDH的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字傳輸技術(shù)體制。在PDH中，各級信號在復接過程中由于高階與低階之間不成4倍（歐洲/中國制式）的整倍數(shù)，各支路信號之間因時鐘不同步也存在一定的偏差，因此需在各支路信號中插入一定數(shù)景的脈沖（空比特），以實現(xiàn)各支路信號之間的同步，以及各低階信號與高階信號的同步。因此，PDH的復用結(jié)構(gòu)十分復雜，并且兩個系列、3種數(shù)字速率標準互不兼容，PDH主要面向點到點的傳輸，在本地傳輸網(wǎng)得到廣泛應用。

20世紀卯年代以前，PDH是通信網(wǎng)傳輸鏈路的主要方式。由于缺乏靈活性、復用結(jié)構(gòu)復雜、維護管理困難、很難擴大容量以及各國采用的不同系列難以兼容等多方面原因，所以自20世紀80年代末期SDH技術(shù)出現(xiàn)以來，從干線到城市本地網(wǎng)傳輸，PDH已經(jīng)漸被SDH全面取代，但在支路（155Mbit/s以下）的傳輸上PDH還具有實用價值。

（3）SDH的特點

與PDH比較，SDH有許多優(yōu)點及特點。

①SDH實現(xiàn)了統(tǒng)一的比特率，即標準的信息結(jié)構(gòu)等級--同步傳遞模塊（SynchronousTransferModule,STM）STM-N（，N=4、16、64）；上一級是下一級的4的整數(shù)倍，不存在碼速調(diào)整。

②SDH有一套特殊的復用結(jié)構(gòu)，允許現(xiàn)存的PDH和B-ISDN（ATM）等信號都能納入其幀結(jié)構(gòu)中傳輸。它提供了同現(xiàn)有的PDH技術(shù)中己有的四次群（140Mbit/s）及以下的PDH信號接口，將各種不同制式的PDH信號在STM-丨這一等級上統(tǒng)一起來。SDH具有很強的兼容性和廣泛的適應性。

③SDH的復用結(jié)構(gòu)使不同等級的凈負荷碼流在幀結(jié)構(gòu)內(nèi)有規(guī)律地排列，凈負荷又與網(wǎng)絡(luò)同步。因而利用軟件就可以從高速的信號中一次分插出低速支路信號，避免了全套背靠背復用/解復用設(shè)備。特別是SDH的各種網(wǎng)絡(luò)單元（終端復用器TM）、（分插復用器ADM）、（再生中繼器REG）和（同步數(shù)字交叉連接設(shè)備SDXC）的使用，使網(wǎng)絡(luò)傳輸與上下話路更加靈活方便。

④SDH網(wǎng)有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI），從而簡化信號的互通以及信號傳輸、復用、交叉連接等過程，標準的光接口允許不同廠家的設(shè)備在光網(wǎng)絡(luò)中互通。

⑤SDH具有很強的網(wǎng)管能力。在SDH的幀結(jié)構(gòu)中規(guī)定了豐富用于網(wǎng)絡(luò)運行、維護、管理（OperationAdministrationandMaintenance,OAM）的字段，可提供故障檢測、區(qū)段定位、性能管理、單端維護等多種能力。

⑥SDH網(wǎng)絡(luò)大量使用軟件進行網(wǎng)絡(luò)配置與控制，增加新功能和新特性非常方便，適合業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的需要。

⑦SDH可組成自愈保護環(huán)路。自愈保護環(huán)提供兩個方向和傳輸通路，作為主備用。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式可以在環(huán)路某處發(fā)生故障時及時有效地防止傳輸鏈路的中斷。確保信息安全可靠傳輸。

2.SDH的速率與幀結(jié)構(gòu)

（1）SDH的速率等級

由ITU-T的G707建議，按傳輸量定義了SDH的同步轉(zhuǎn)移模塊（STM）各級的速率。基本模塊STM-1的速率為155.520Mbit/s,其他各高階模塊是將基本模塊STM-1逐級同步復用、字節(jié)間插得到的，其速率均是相鄰低階的4倍。

ITU-T的G/707建議規(guī)范的SDH的標準速率如表13-3所示。

（2）SDH的幀結(jié)構(gòu)

SDH的幀結(jié)構(gòu)必須適應同步數(shù)字復用、交叉連接和交換的功能，同時也希望支路信號在一幀中均勻分布，有規(guī)律，以便接入和取出。ITU-T最終采納了一種以字節(jié)為單位的矩形塊狀（或稱頁狀）幀結(jié)構(gòu)，如圖13-8所示。

STM-N由NX270列X9行X8000組成，即幀長度為ATX270X9個字節(jié)或270XNX9X8個比特。幀周期為125埤（一幀的時間，即每秒傳輸l/125jis=8000幀）。

對于STM-1而言，幀長度為270X9=2430個字節(jié)，相當于19440比特，由此可算出其比特率為270X9X8X8000=155.520Mbit/s。

這種塊狀（頁狀）結(jié)構(gòu)中各字節(jié)的傳輸是從左到右、由上而下按行進行的，即從第1行最左邊字節(jié)開始，從左向右傳完第1行，再依次傳第2行、第3行等，直至整個9X270X況個字節(jié)都傳送完再轉(zhuǎn)到下一幀，如此一幀一幀地傳送，每秒共傳8000幀。

由圖13-8可見，整個幀結(jié)構(gòu)可分為3個主要區(qū)域。

①段開銷區(qū)域。SDH幀結(jié)構(gòu)中安排有兩大類開銷（開銷是“支出并用于某種目的”的意思）？

段開銷（SectionOverhead,S0H）和通道開銷（PathOverhead,POH），它們分別用于段層和通道層（傳輸屮的通路分類）的維護。

幀結(jié)構(gòu)的左邊況X9列X8行（除去第4行）屬于段開銷區(qū)。對于STM-1而言，每幀中有72字節(jié)（576bit），由于每秒傳送8000幀，因此共有4.608Mbit/s的容量用于網(wǎng)絡(luò)的運行、維護和鋅理（OAM），以保證信總凈負荷正常、靈活傳送。

②凈負荷區(qū)域。信息凈負荷（payload）區(qū)域是楨結(jié)構(gòu)中存放各種信息負載的地方，圖13-8中橫向第10XAT?270XAT,縱向第1-9行（261X9）的2349XAT個字節(jié)都屬此區(qū)域。

對于STM-1而言，它的容量約為150.336Mbit/s,其中含存少量通道開銷（POH）字節(jié)，用于監(jiān)視和控制通道性能，其余荷載業(yè)務(wù)信息。

③管理單元指針區(qū)域。宵理單元指針（AU-PTR）用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM一況幀中的準確位置，以便在接收端能正確地分解。

由于凈荷區(qū)所載的信息涉及信息本身的結(jié)構(gòu)與定界或信息通道處理過程所形成結(jié)構(gòu)（如ATM中ALL層對信息的分段--信元），其信息分組裝入凈負荷區(qū)不一定剛好裝滿，實際上很有可能在上一幀中最后一組信息未裝完，則需裝到下一幀的開始部分，然后再裝入一個新的信息組。AU-PTR就是指示這個新信息組的第一個字節(jié)在幀中的起始位置。

在閣13-8所示的幀結(jié)構(gòu)屮第4行左邊的9XAT列分配給指針用，即屬于管理單元指針區(qū)域。對于STM-1幀而言它有9個字節(jié)（8X9=72bit）。

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