SDH與PDH優勢與缺陷分析

摘要:SDH全稱叫做同步數字傳輸體制，由此可見SDH是一種傳輸的體制(協議)，就像PDH——準同步數字傳輸體制一樣，SDH相比較PDH這種傳輸體制規范了數字信號的幀結構、復用方式、傳輸速率等級，接口碼型等。

關鍵詞:SDH;PDH;優勢;缺陷

中圖分類號:TP

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)15-0328-02

1 SDH產生的技術背景

當今社會是信息社會，高度發達的信息社會要求通信網能提供多種多樣的電信業務，通過通信網傳輸、交換、處理的信息量將不斷增大，這就要求現代化的通信網向數字化、綜合化、智能化和個人化方向發展。傳輸系統是通信網的重要組成部分，傳輸系統的好壞直接制約著通信網的發展。其中一個重點就是組建大容量的傳輸光纖網絡，不斷提高傳輸線路上的信號速率，擴寬傳輸頻帶。同時用戶希望傳輸網能有世界范圍的接口標準，能實現每一個用戶隨時隨地便捷地通信。

傳統的由PDH傳輸體制組建的傳輸網，由于其復用的方式很明顯的不能滿足信號大容量傳輸的要求，另外PDH體制的地區性規范也使網絡互連增加了難度，因此在通信網向大容量、標準化發展的今天，PDH的傳輸體制已經愈來愈成為現代通信網的瓶頸，制約了傳輸網向更高的速率發展。

2 傳統的PDH傳輸體制的缺陷在鶴煤信息傳輸中體現在以下幾個方面

2.1 接口方面

(1)只有地區性的電接口規范，不存在世界性標準。現有的PDH數字信號序列有三種信號速率等級:歐洲系列、北美系列和日本系列。各種信號系列的電接口速率等級、信號的幀結構以及復用方式均不相同，這種局面造成了國際互通的困難，不適應當前隨時隨地便捷通信的發展趨勢。

(2)沒有世界性標準的光接口規范。為了完成設備對光路上的傳輸性能進行監控，各廠家各自采用自行開發的線路碼型。典型的例子是mBnB碼。其中mB為信息碼，nB是冗余碼，冗余碼的作用是實現設備對線路傳輸性能的監控功能。由于冗余碼的接入使同一速率等級上光接口的信號速率大于電接口的標準信號速率，不僅增加了發光器的光功率代價，而且由于各廠家在進行線路編碼時，為完成不同的線路監控功能，在信息碼后加上不同的冗余碼，導致不同廠家同一速率等級的光接口碼型和速率也不一樣，致使不同廠家的設備無法實現橫向兼容。這樣在同一傳輸路線兩端必須采用同一廠家的設備，給鶴煤集團信息中心組網、管理及網絡互通帶來困難。

2.2 復用方式

(1)現在的PDH體制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信號(包括日本系列6.3Mbit/s速率的信號)是同步的，其他速率的信號都是異步的，需要通過碼速的調整來匹配和容納時鐘的差異。由于PDH采用異步復用方式，那么就導致當低速信號復用到高速信號時，其在高速信號的幀結構中的位置沒規律性和固定性。也就是說在高速信號中不能確認低速信號的位置，而這一點正是能否從高速信號中直接分/插出低速信號的關鍵所在。

(2)從高速信號中分/插出低速信號要一級一級的進行。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”設備。通過三級解復用設備從140Mbit/s的信號中分出2Mbit/s低速信號;通過三級解復用設備從140Mbit/s的信號中分出2Mbit/s低速信號;再通過三級復用設備將2Mbit/s的低速信號復用到140Mbit/s信號中。一個140Mbit/s信號可復用進64個2Mbit/s信號，但是若在此僅僅從140Mbit/s信號中上下一個2Mbit/s的信號，也需要全套的三級復用和解復用設備。這樣不僅增加了設備的體積、成本、功耗，還增加了設備的復雜性，降低了設備的可靠性與集團公司的發展理念是相違背的。

(3)由于低速信號分/插到高速信號要通過層層的復用和解復用過程，這樣就會使信號在復用/解復用過程中產生的損傷加大，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。

2.3 運行維護方面

PDH信號的幀結構里用于運行維護工作(OAM)的開銷字節不多，這也就是為什么在設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控功能。由于PDH信號運行維護工作的開銷字節少，因此對完成傳輸網的分層管理、性能監控、業務的實時調度、傳輸帶寬的控制、告警的分析定位是很不利的。

3 SDH與PDH相比有哪些優勢

3.1 接口

3.1.1 電接口

接口的規范化與否是決定不同廠家的設備能否互連的關鍵。SDH體制對網絡節點接口(NNI)作了統一的規范。規范的內容有數字信號速率等級、幀結構、復接方法、線路接口、監控管理等。這就使SDH設備容易實現多廠家互連，也就是說在同一傳輸線路上可以安裝不同廠家的設備，體現了橫向兼容性。例如鶴煤集團信息中心可以在通訊一站使用華為SDH設備，通訊二站使用中興SDH設備進行信息傳輸不必受制于某一個廠家。

3.1.2 光接口

擾碼的標準是世界統一的，這樣對端設備僅需通過標準的解碼器就可與不同廠家SDH設備進行光口互連。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，這樣就不會增加發端激光器的光功率代價。

3.2 復用方式

由于低速SDH信號是以字節間插方式復用進高速SDH信號的幀結構中的，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、有規律的，也就是說是可預見的。這樣就能從高速SDH信號例如2.5Gbit/s(STM-16)中直接分/插出低速SDH信號例如155Mbit/s(STM-1)，從而簡化了信號的復接和分接，使SDH體制特別適合于高速大容量的光纖通信系統。

另外，由于采用了同步復用方式和靈活的映射結構，可將PDH低速支路信號(例如2Mbit/s)復用進SDH信號的幀中去(STM-N)，這樣使低速支路信號在STM-N幀中的位置也是可預見的，于是可以從STM-N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。于是節省了大量的復接/分接設備(背靠背設備)，增加了可靠性，減少了信號損傷、設備成本、功耗、復雜性等，使業務的上、下更加簡便。SDH的這種復用方式使數字交叉連接(DXC)功能更易于實現，使網絡具有了很強的自愈功能，便于用戶按需動態組網，實現靈活的業務調配。

3.3 運行維護方面

SDH信號的幀結構中安排了豐富的用于運行維護(OAM)功能的開銷字節，使網絡的監控功能大大加強，也就是說維護的自動化程度大大加強。PDH的信號中開銷字節不多，以致于在對線路進行性能監控時，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，其幀結構中僅有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。這樣就使系統的維護費用大大降低，而在通信設備的綜合成本中，維護費用占相當大的一部分，于是SDH系統的綜合成本要比PDH系統的綜合成本低，據估算僅為PDH系統的65.8%。

3.4 兼容性

SDH有很強的兼容性，這也就意味著當組建SDH傳輸網時，原有的PDH傳輸網不會作廢，兩種傳輸網可以共同存在。也就是說可以用SDH網傳送PDH業務，另外，異步轉移模式的信號(ATM)、FDDI信號等其他體制的信號也可用SDH網來傳輸。

4 SDH有哪些缺陷

4.1 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的使有效性降低。相應的，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)，這是由于在SDH的信號——STM-N幀中加入了大量的用于OAM功能的開銷字節，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STM-1信號可復用進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，速率要高于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于PDH E4信號的傳輸頻帶(二者的信息容量是一樣的)。

4.2 指針調整機理復雜

SDH體制可從高速信號(例如STM-1)中直接下低速信號(例如2Mbit/s)，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復雜性。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。這種抖動多發于網絡邊界處(SDH/PDH)，其頻率低、幅度大，會導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。

4.3 軟件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，這也意味著軟件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，在網絡層上人為的錯誤操作、軟件故障，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。

SDH體制是一種在發展中不斷成熟的體制，盡管還有這樣那樣的缺陷，但它已在傳輸網的發展中，顯露出了強大的生命力，傳輸網從PDH過渡到SDH是一個不爭的事實。

參考文獻

[1]林達權.數字光纖通信設備[M].西安:西安電子科技大學出版社，

[2]孫學軍，張述軍.PDH光數字傳輸設備障礙處理及流程[M].北京:人民郵電出版社.