【正文】 既然 PDH 采用異步復(fù)用方式，那么從 PDH 的高速信號中就不能直接的分 /插出低速信號，例如：不能從 140Mbit/s 的信號中直接分 /插出 2Mbit/s 的信號。這就會引起兩個問題： (1) 從高速信號中分 /插出低速信號要一級一級的進行。例如 從140Mbit/s 的信號中分 /插出 2Mbit/s 低速信號要經(jīng)過如下過程。如圖 22 所示。 圖 22 140Mbit/s 信號分 /插出 2Mbit/s 信號示意圖 從圖中看出，在將 140Mbit/s 信號分 /插出 2Mbit/s 信號過程中，使用了大量的“背靠背”設(shè)備。通過三級解復(fù)用設(shè)備從 140Mbit/s 的信號中分出 2Mbit/s 低速信號；再通過三級復(fù)用設(shè)備將 2Mbit/s的低速信號復(fù)用到 140Mbit/s信號中。一個 140Mbit/s信號可復(fù)用進 64個 2Mbit/s信號，若在此處僅僅從 140Mbit/s 信號中上下一個 2Mbit/s 的信號，也需要全套的三級復(fù)用和解復(fù)用設(shè)備。這樣不僅增加了設(shè)備的體積、成本、功耗，還增加了設(shè)備的復(fù)雜性，降低了設(shè)備的可靠 性。 (2) 由于低速信號分 /插到高速信號要通過層層的復(fù)用和解復(fù)用過程，這樣就會使信號在復(fù)用 /解復(fù)用過程中產(chǎn)生的損傷加大，使傳輸性能劣化，在大容量傳輸時，此種缺點是不能容忍的。這也就是為什么PDH 體制傳輸信號的速率沒有更進一步提高的原因。 3. 運行維護 PDH 信號的幀結(jié)構(gòu)里用于運行維護工作（ OAM）的開銷字節(jié)不多，這也就是為什么在設(shè)備進行光路上的線路編碼時，要通過增加冗余編碼來完成線路性能監(jiān)控功能。由于 PDH 信號運行維護工作的開銷字節(jié)少，這對完成傳輸網(wǎng)的分層管理、性能監(jiān)控、業(yè)務(wù)的實時調(diào)度、傳輸 帶寬的控制、告警的分析定位是很不利的。 4. 網(wǎng)管接口 由于沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口，這就使你買一套某廠家的設(shè)備，就需買一套該廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)。容易形成網(wǎng)絡(luò)的七國八制的局面，不利于形成統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)。 由于以上這種種缺陷，使 PDH 傳輸體制越來越不適應(yīng)傳輸網(wǎng)的發(fā)展，于是美國貝爾通信研究所首先提出了用一整套分等級的標準數(shù)字傳遞結(jié)構(gòu)組成的同步網(wǎng)絡(luò)（ SONET）體制，CCITT 于 1988 年接受了 SONET 概念，并重命名為同步數(shù)字體系（ SDH），使其成為不僅適用于光纖傳輸，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)體制。本課程主要講 述 SDH 體制在光纖傳輸網(wǎng)上的應(yīng)用。 SDH相對 PDH的優(yōu)勢 由于 SDH傳輸體制是 PDH傳輸體制進化而來的，因此它具有 PDH 體制所無可比擬的優(yōu)點，它是不同于 PDH體制的全新的一代傳輸體制，與 PDH相比在技術(shù)體制上進行了根本的變革。 SDH 概念的核心是從統(tǒng)一的國家電信網(wǎng)和國際互通的高度來組建數(shù)字通信網(wǎng)，是構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ ISDN），特別是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ BISDN）的重要組成部分。那么怎樣理解這個概念呢？因為與傳統(tǒng)的 PDH體制不同，按 SDH 組建的網(wǎng)是一個高度統(tǒng)一的、標準化的、智能化的網(wǎng)絡(luò)，它 采用全球統(tǒng)一的接口以實現(xiàn)設(shè)備多廠家環(huán)境的兼容，在全程全網(wǎng)范圍實現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)一致的管理和操作，實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)與業(yè)務(wù)調(diào)度，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自愈功能，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，由于維護功能的加強大大降低了設(shè)備的運行維護費用。 1. 業(yè)務(wù)接口 (1) 電接口方面 接口的規(guī)范化與否是決定不同廠家的設(shè)備能否互連的關(guān)鍵。 SDH體制對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（ NNI）作了統(tǒng)一的規(guī)范。規(guī)范的內(nèi)容有數(shù)字信號速率等級、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)接方法、線路接口、監(jiān)控管理等。于是這就使 SDH 設(shè)備容易實現(xiàn)多廠家互連，也就是說在同一傳輸線路上可以安裝不同廠家的設(shè)備 ，體現(xiàn)了橫向兼容性。 SDH 體制有一套標準的信息結(jié)構(gòu)等級，即有一套標準的速率等級?；镜男盘杺鬏斀Y(jié)構(gòu)等級是同步傳輸模塊 —— STM1，相應(yīng)的速率是155Mbit/s。高等級的數(shù)字信號系列例如： 622Mbit/s（ STM4）、 （ STM16）等，可 通過將低速率等級的信息模塊（例如 STM1）通過字節(jié)間插同步復(fù)接而成，復(fù)接的個數(shù)是 4的倍數(shù)，例如： STM4＝ 4 STM1， STM16＝ 4 STM4。 (2) 光接口方面 線路接口（這里指光口）采用世界性統(tǒng)一標準規(guī)范， SDH 信號的 線路編碼僅對信號進行擾碼，不再進行冗余碼的插入。擾碼的標準是世界統(tǒng)一的，這樣對端設(shè)備僅需通過標準的解碼器就可與不同廠家 SDH設(shè)備進行光口互連。擾碼的目的是抑制線路碼中的長連“ 0”和長連“ 1”，便于從線路信號中提取時鐘信號。由于線路信號僅通過擾碼，所以 SDH 的線路信號速率與 SDH 電口標準信號速率相一致，這樣就不會增加發(fā)端激光器的光功率代價。 2. 復(fù)用方式 由于低速 SDH 信號是以字節(jié)間插方式復(fù)用進高速 SDH 信號的幀結(jié)構(gòu)中的，這樣就使低速SDH 信號在高速 SDH信號的幀中的位置是固定的、有規(guī)律性的，也就是說是 可預(yù)見的。這樣就能從高速 SDH信號例如 （ STM16）中直接分 /插出低速 SDH信號例如 155Mbit/s（ STM1），這樣就簡化了信號的復(fù)接和分接，使 SDH體制特別適合于高速大容量的光纖通信系統(tǒng)。另外，由于采用了同步復(fù)用方式和靈活的映射結(jié)構(gòu)，可將 PDH 低速支路信號（例如 2Mbit/s）復(fù)用進 SDH 信號的幀中去（ STMN），這樣使低速支路信號在 STMN 幀中的位置也是可預(yù)見的，于是可以從 STMN 信號中直接分 /插出低速支路信號。注意此處不同于前面所說的從高速 SDH信號中直接分插出低速 SDH 信號，此處是指從 SDH 信號中直接分 /插出低速支路信號，例如 2Mbit/s， 34Mbit/s 與 140Mbit/s 等低速信號。于是節(jié)省了大量的復(fù)接 /分接設(shè)備（背靠背設(shè)備），增加了可靠性，減少了信號損傷、設(shè)備成本、功耗、復(fù)雜性等，使業(yè)務(wù)的上、下更加簡便。 SDH的這種復(fù)用方式使數(shù)字交叉連接（ DXC）功能更易于實現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)具有了很強的自愈功能，便于用戶按需動態(tài)組網(wǎng)，實時靈活的業(yè)務(wù)調(diào)配。 3. 運行維護 SDH 信號的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運行維護（ OAM）功能的開銷字節(jié)，使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控功能大大加強，也就是說維護的自動 化程度大大加強。 PDH 的信號中開銷字節(jié)不多，以致于在對線路進行性能監(jiān)控時，還要通過在線路編碼時加入冗余比特來完成。以 PCM30/32 信號為例，其幀結(jié)構(gòu)中僅有 TS0 時隙和 TS16 時隙中的比特是用于 OAM 功能。 SDH信號豐富的開銷占用整個幀所有比特的 1/20，大大加強了 OAM 功能。這樣就使系統(tǒng)的維護費用大大降低，而在通信設(shè)備的綜合成本中，維護費用占相當大的一部分，于是 SDH 系統(tǒng)的綜合成本要比 PDH 系統(tǒng)的綜合成本低，據(jù)估算僅為 PDH 系統(tǒng)的 %。 4. 兼容性 SDH 有很強的兼容性，這也就意味著當組建 SDH傳 輸網(wǎng)時，原有的 PDH傳輸網(wǎng)不會作廢，兩種傳輸網(wǎng)可以共同存在。也就是說可以用 SDH 網(wǎng)傳送 PDH業(yè)務(wù)，另外，異步轉(zhuǎn)移模式的信號（ ATM）、 FDDI 信號等其他體制的信號也可用 SDH 網(wǎng)來傳輸。那么 SDH 傳輸網(wǎng)是怎樣實現(xiàn)這種兼容性的呢？ SDH 網(wǎng)中用 SDH 信號的基本傳輸模塊（ STM1）可以容納 PDH的三個數(shù)字信號系列和其它的各種體制的數(shù)字信號系列 —— ATM、 FDDI、 DQDB 等，從而 體現(xiàn)了 SDH 的前向兼容性和后向兼容性，確保了 PDH網(wǎng)向 SDH網(wǎng)和 SDH 向 ATM 的順利過渡。 SDH 是怎樣容納各種體制的信號呢？很簡單， SDH 把各種體制的低速信號在網(wǎng)絡(luò)邊界處（例如： SDH/PDH 起點）復(fù)用進 STM1 信號的幀結(jié)構(gòu)中，在網(wǎng)絡(luò)邊界處（終點）再將它們拆分出來即可，這樣就可以在 SDH 傳輸網(wǎng)上傳輸各種體制的數(shù)字信號了。 SDH的不足 凡事有利就有弊， SDH 的這些優(yōu)點是以犧牲其他方面為代價的。 1. 頻帶利用率低 我們知道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(yīng)的使有效性降低。例如，收音機的選擇性增加，可選的電臺就增多，這樣就提高了選擇性。但是由于這時通頻帶相應(yīng)的會變窄，必然會使音質(zhì)下降，也就 是可靠性下降。相應(yīng)的， SDH的一個很大的優(yōu)勢是系統(tǒng)的可靠性大大的增強了（運行維護的自動化程度高），這是由于在SDH 的信號－－ STMN 幀中加入了大量的用于 OAM 功能的開銷字節(jié)，這樣必然會使在傳輸同樣多有效信息的情況下， PDH信號所占用的頻帶（傳輸速率）要比 SDH信號所占用的頻帶（傳輸速率）窄，即 PDH 信號所用的速率低。例如： SDH 的 STM1 信號可復(fù)用進 63個 2Mbit/s 或 3 個 34Mbit/s（相當于 48 2Mbit/s）或 1 個 140Mbit/s（相當于 64 2Mbit/s）的 PDH 信號。只有當 PDH 信號 是以 140Mbit/s 的信號復(fù)用進 STM1 信號的幀時， STM1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，速率要高于 PDH同樣信息容量的 E4 信號（ 140Mbit/s），也就是說 STM1 所占用的傳輸頻帶要大于 PDH E4信號的傳輸頻帶（二者的信息容量是一樣的）。 2. 指針調(diào)整機理復(fù)雜 SDH 體制可從高速信號（例如 STM1）中直接下低速信號（例如 2Mbit/s），省去了多級復(fù)用 /解復(fù)用過程。而這種功能的實現(xiàn)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(xiàn)?？梢哉f指針是 SDH 的一大特色。但是指針功能的實現(xiàn)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。最重要的是使系統(tǒng)產(chǎn)生 SDH 的一種特有抖動－－由指針調(diào)整引起的結(jié)合抖動。這種抖動多發(fā)于網(wǎng)絡(luò)邊界處（ SDH/PDH），其頻率低，幅度大，會導(dǎo)致低速信號在拆出后性能劣化，這種抖動的濾除會相當困難。 3. 軟件的大量使用對系統(tǒng)安全性的影響 SDH 的一大特點是 OAM 的自動化程度高，這也意味軟件在系統(tǒng)中占用相當大的比重，這就使系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)層上人為的錯誤操作、軟件故障，對系統(tǒng)的影響也是致命的。這樣系統(tǒng)的安全性就成了很重要的一個方面。 SDH 體制是一種新生事物，盡管還有這樣那樣的缺陷，但它已在傳輸網(wǎng)的發(fā)展中，顯露出了強大的生命力，傳輸網(wǎng)從 PDH 過渡到 SDH 已是一個必然的趨勢。 第 3 章 SDH 幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用和映射 SDH的幀結(jié)構(gòu) ITUT 規(guī)定了 STMN 的幀是以字節(jié)（ 8 位）為單位的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，如圖 31 所示。 圖 31 STMN 幀結(jié)構(gòu)圖 ? 訣竅： 塊狀幀是什么呢？ 為了便于對信號進行分析，往往將信號的幀結(jié)構(gòu)等效為塊狀幀結(jié)構(gòu)。這 不是 SDH信號所特有的， PDH信號、 ATM信號、分組交換的數(shù)據(jù)包，它們的幀結(jié)構(gòu)都算是塊狀幀。例如， E1信號的幀是 32個字節(jié)組成的 1行 32列的塊狀幀， ATM信號是 53個字節(jié)構(gòu)成的塊狀幀。將信號的幀結(jié)構(gòu)等效為塊狀，僅僅是為了分析的方便。 從上圖看出 STMN的信號是 9 行 270 N列的幀結(jié)構(gòu)。此處的 N 與 STMN 的 N相一致，取值范圍： 1， 4， 16， 64??。表示此信號由 N 個 STM1 信號通過字節(jié)間插復(fù)用而成。由此可知， STM1信號的幀結(jié)構(gòu)是 9 行 270列的塊狀幀。由上圖看出，當 N 個 STM1信號通過字節(jié) 間插復(fù)用成 STMN信號時，僅僅是將 STM1信號的列按字節(jié)間插復(fù)用，行數(shù)恒定為 9 行。 STMN 信號的傳輸也遵循按比特的傳輸方式，信號幀傳輸?shù)脑瓌t是：幀結(jié)構(gòu)中的字節(jié)（ 8 位）從左到右，從上到下一個字節(jié)一個字節(jié)（一個比特一個比特）的傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。 ITUT 規(guī)定對于任何的 STM 等級，幀頻是 8000 幀 /秒，也就是幀長或幀周期為恒定的 125μ s。 E1 PDH 信號的幀頻也是 8000 幀 /秒。 需要注意的是，對于任何 STM級別幀頻都是 8000 幀 /秒，幀周期的恒定是 SDH 信號的一大特點。由于幀周 期的恒定使 STMN 信號的速率有其規(guī)律性。例如 STM4 的傳輸數(shù)速恒定的等于STM1 信號傳輸數(shù)速的 4 倍， STM16 恒定等于 STM4 的 4 倍，等于 STM1 的 16 倍。而PDH 中的 ≠ 。 SDH信號的這種規(guī)律性使高速 SDH 信號直接分出低速 SDH信號成為可能，特別適用于大容量的傳輸情況。從圖 31 中可以看出， STMN的幀結(jié)構(gòu)由 3 部分組成：段開銷，包括再生段開銷（ RSOH）和復(fù)用段開銷（ MSOH）；管理單元指針（ AUPTR）；信息凈負荷（ payload）。 1. 信息凈負荷（ payload） 信息凈負荷由 STMN 幀傳送的各種業(yè)務(wù)信號組成。為了實時監(jiān)測低速業(yè)務(wù)信號在傳輸過程 中是否出錯，在裝載低速信號的過程中加入了監(jiān)控開銷字節(jié) —— 通道開銷（ POH）字節(jié)。POH 作為信息凈負荷的一部分與業(yè)務(wù)信號一起裝載在 STMN