同步數字系列SDH的原理及應用研究

張誠程，劉佩奇

（中國人民解放軍31401部隊，吉林 長春 130000）

0 引 言

同步數字系列SDH的傳輸網絡是一種同步傳輸技術，具有較強的傳輸能力，近年來在網絡結構和可靠性方面都有較大的發展。在接入網的應用過程中，它主要采用同步復用方式和相對靈活的復用映射結構，實際上是一種低階信號和高階信號復用的一次到位，能夠簡化設備的處理過程。

1 同步數字系列SDH的基本原理

1.1 網絡節點接口

SDH基本原理中，網絡節點接口位置的安排比較重要，直接關系到SDH系統的使用效果。在同步數字系列SDH傳輸網絡中，CCITT建議書中對SDH網絡的節點接口位置進行了詳細規定，以便于傳輸數字信號，位置如圖1所示。其中，TR為支流信號，SM為同步復用設備，NNI為網絡節點接口，line/radio system為有線/無線系統，DXC/EA為數字交叉連接設備/擴展通路設備。

圖1 同步數字系列SDH網絡節點接口位置

1.2 SDH的復用等級

根據CCITT建議書中的相關規范內容，SDH基礎數字比特率為155.520 Mb/s，同時為同步運輸模塊第1層的STM-1。當多個STM-1信號通過字節交錯同步復用進行處理后，可以匯集成為較為高速的STM-N信號。此時，數字比特率呈現整倍于基礎數字的比特率，可保障SDH的信號具有相對較強的傳輸能力，從而更快速地傳輸數字信號[1]。

1.3 SDH的復用結構

復用結構是數字通信網中的重要組成部分。同步數字系列SDH的復用結構具有多種復用單元，如虛容器、支流單元群以及支流單元TU等，與數字信號傳輸的公共網絡速率具有較大聯系。其中，在網絡節點結構中，通過安排和復用相應的單元成為STM-N信號的幀結構格式。如圖2所示，即同步數字系列的SDH復用結構，描述與容器C-X有關的準同步數字信號PDH，經過匯集后成為STM-N信號的復用結構。這種復用結構比較適用于ATM，在數字信號傳輸過程中能夠發揮重要作用[2]。圖2中，AU為管理單元，AUG為管理單元群，C為容器，STM為同步轉移模塊，TU為支流單元，TUG為支流單元群，VG為虛容器。

圖2 同步數字系列SDH復用結構

1.4 STM-1信號的幀結構

在CCITT建議書中對STM-1信號和其他高階STM-N信號的幀結構進行了定義，規范了STM-1信號的幀長，并且規范全幀共由9行270列的矩陣組成。在該矩陣中，每個單元都由一個8 bit組成的字節。傳輸過程中，大多字節按照從左到右、從上到下的順序進行傳輸。幀結構如圖3所示，對幀結構的描述有開銷SOH、管理單元指針AU以及STM-1有效凈荷3個主要區域。其中，開銷SOH的作用是為SDH系統提供性能監視功能，如幀調整和誤碼性能檢測等；管理單元一般具有維護和其他運行功能，如提供服務字節，在輔助數據信道中發揮作用；有效凈荷的結構由虛容器決定，每個虛容器都包含與支流相關的容器，能夠對通道性能進行監測、維護以及告警狀態警示等。這一過程中，支流不僅可以是較為低階的虛容器，也可以是其他同步數字系列PDH中定義的數字信號[3]。

圖3 STM-1幀結構示意圖

2 同步數字系列SDH的功能

同步數字系列SDH系統作為全球性的數字網絡傳輸標準，具有較為全面的功能優勢。

（1）SDH設備在光接口、開銷功能以及單元功能上，相比于PDH系統具有較明顯的優勢。SDH的開銷功能協議層可以支持不同廠家的設備組合，打破地域因素的限制，有效促使各個國家的網絡設備實現互連，還具有原網絡的各種通信服務功能，確保全球通信網絡更加靈活地連接。

（2）應用SDH設備構成的數字網絡可以充分滿足網絡生存的相關性能，有利于形成高效的自愈網。在無需人為干預下，傳輸網絡能夠在相對較短的時間內，對系統出現的失效故障實現業務傳輸能力的自動恢復，而不會影響用戶的正常網絡傳輸和操作行為，在很大程度上保障了數字通信網絡的安全性和穩定性。

（3）為保障SDH設備的同步數字通信網絡在比較復雜的網絡管理方面的有效性和可靠性，SDH設備能夠提供相應的操作、管理、維護以及防護功能，從而有利于傳輸網絡的操作者、管理者以及維護者開展實時和全面的監視活動，為用戶提供便于了解傳輸網絡性能的主要參數值，盡可能地提高網絡診斷能力[4]。

（4）SDH設備能夠根據操作用戶的變更需求和要求，及時有效地做出快速反應，從而保障其能夠滿足用戶對網絡服務增加的要求。比較常見的網絡要求包括虛擬電路網絡和動態帶寬分配等服務。實現數字傳輸通信網絡應用的動態化，更符合用戶的實際需求。

（5）SDH數字同步網絡傳輸體系，是當前各種通信網絡寬帶綜合業務數字網絡過渡的最佳途徑，也是未來BISDN數字光纖網絡技術發展和異步轉移模式發展必須的基礎和核心技術，能夠進一步推進數字網絡通信技術的創新發展，為現代化數字通信技術革新和研發奠定基礎。

3 同步數字系列SDH的具體應用

同步數字系列SDH在當前數字通信行業中有非常廣泛的應用前景，既能夠應用在現有的同步數字傳輸網絡中，也能夠應用在未來的同步中繼網絡和接入網絡。

3.1 準同步數字網絡中的應用

當在現有準同步數字網絡中應用SDH系統時，它的同步設備可以替代原有的線路系統。但是，在該配置條件下，SDH設備的潛在優勢發揮受到了一定的限制。這是由于同步數字傳輸網絡中含有的段與通道是相同的，很容易導致SOH和POH的信息相互冗余，出現開銷浪費的情況。而在未來發展的同步數字傳輸網絡中，應用SDH系統則能夠有效連接數字交叉系統，發揮SDH設備的潛在優勢。例如，可以實現設備的良好兼容性和傳輸端到接收端的質量控制等，使帶寬動態管理更具靈活性，充分實現網絡資源的有效利用[5]。

3.2 同步中繼網絡和接入網絡的應用

SDH傳輸網絡與PDH網絡是一種并存關系，其兼容性往往只是當前發展SDH網絡的一個過渡。基于高速光纖技術的發展和超大規模集成電路的創新發展，SDH系統將會在未來的中繼網絡和接入網絡中得到普遍應用。它將在中繼網絡中積極采用具有靈活性的數字交叉連接系統，更好地實現傳輸、交換、管理以及控制功能。另外，在接入網絡中應用SDH系統，可以使用ADM設備和相對靈活的復用設備，滿足用戶對服務的變更和增加的需求。在傳輸網絡中使用性價比相對較好的網絡單元和可擴展功能，有利于改善通信傳輸網絡的經濟性[6]。

在實際應用過程中，SDH技術能夠為大企事業單位用戶提供比較理想的網絡性能，進一步提高通信業務的可靠性。應用SDH網絡能夠有效增加傳輸帶寬，改善網絡管理能力，提高維護工作效率和效果。應用時，SDH的固有靈活性能夠幫助網絡運營人員滿足用戶的業務需求，將網絡管理的范圍擴展到用戶端，從而更好地將SDH設備與中間結構進行組合優化，最大限度地節省投資成本。

4 結 論

隨著現代化數字通信的快速發展，新應用和新的網絡單元不斷涌現，極大地改進了現有的傳輸網絡，促使其能夠更有效地開展各項數字通信傳輸業務。這種形勢下，SDH標準成為被全球普遍接受的新式網絡標準。因此，數字通信行業和企業要充分認識到SDH作為新一代傳輸網絡體系的重要性，在準同步數字傳輸網絡、中繼網絡以及接入網絡中的應用充分發揮其優勢，通過合理應用有效推動SDH網絡的發展和標準化的進程，促進數字通信的發展。