51CTO下载SDH基础原理讲解
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数字信号的帧结构 复用方式 传输速率等级 接口码型等特性。
3
1984年，贝尔 通信研究所， 全同步网构想 （SYSTRAN）
SDH背景
1985年ANSI， 同步光网络 （SONET）
1989年 CCITT（现ITU-T） 同步数字体系
SDH
图1 SDH体系产生背景
4
SDH的产生背景
SDH技术的诞生是随着通信的快速发展离不开的。 现代通信的发展，要求传送的信息不仅是话音， 而且还有文字、数据、图像和视频等。
表1 SDH标准速率等级
等 级 速率（Mb/s） 含2M数量
STM-1 155.520
63
STM-4 622.080
252
STM-16 2488.320
1008
STM-64 9953.280
4032
13
SDH复用步骤
❖ 复用的概念： 将低阶通道层信号适配进高阶通道，或将多个高阶通
道层信号适配进复用段的过程。 字节间插复用（BIDM）
24
SDH复用步骤
261列
P
C-4
9
O
行
H
( 140 Mb/s )
261列
PR O
R
3×TUG-3 9
行
H 1 2 ( 2/34/45 M )
VC-4 (a)
VC-4 (b)
注：TUG3 = 7 TUG -2= 21 TU-12（21 VC12 ）
TUG3 = TU - 3（ VC-3 ）
图6 容器C与虚容器VC的关系
此种情况用得最多的就是将PDH信号复用进 STM-N信号中去。
16
SDH复用步骤
传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种：
❖比特塞入法，又叫做码速调整法。（异步复用）
这种方法利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的 比特是否载有信号数据，允许被复用的净负荷有较大的频率 差异（异步复用）。因为存在一个比特塞入和去塞入的过程 （码速调整），而不能将支路信号直接接入高速复用信号， 或从高速信号中分出低速支路信号，即不能直接从高速信号 中上/下低速支路信号，要一级一级的进行这也就是PDH的 复用方式。
送的各种信息码块的地方。 信息净负荷中加入POH（通道开销），
实现对低速信号进行通道性能监视管理和 控制。
9
SDH信号的帧结构
❖管理单元指针（AU-PTR）： 管理单元指针是用来指示信息净负荷的
第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指 示符，以便收端能根据这个位置指示符的 指针值正确分离信息净负荷。
5
SDH信号的帧结构
关于帧的概念：
帧：数据在网络上是以很小的称为帧（Frame）的单位传 输，帧由几部分组成，不同的部分执行不同的功能。帧通 过特定的称为网络驱动程序的软件进行成型，然后通过网 卡发送到网线上，通过网线到达它们的目的机器，在目的 机器的一端执行相反的过程。接收端机器的以太网卡捕获 到这些帧，并告诉操作系统帧已到达，然后对其进行存储。 就是在这个传输和接收的过程中，嗅探器会带来安全方面 的问题 。
注意！：指针有高低阶的分类，高阶指针类是AU-PTR， 低阶指针类是TUPTR。TU-PTR（支路单元指针）的作用类似于AU-PTR ，只不过所指向的是 净负荷区的低阶速率的单元。
10
SDH信号的帧结构
❖ 段开销（SOH:Section Overhead ）： 段开销包括：复用段开销(MSOH:Multiplex Section )
SDH复用步骤
TU-12 b
1 23 4
TU-12 c
1234
ab c
ab c
TUG-2
图3 字节间插复用
15
SDH复用步骤
SDH复用的两种情况：
第一种：低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号。 此种情况主要通过字节间插复用方式来完成，
复用的个数是4合一即4×STM-1→ STM-4 ，4× STM-4→STM-16。 第二种：低速支路信号（例如2Mbit/s ，34Mbit/s， 140Mbit/s ）复用成SDH信号STM-N 。
和再生段开销(RSOH:Regenerator section )。
功能：主要完成对保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加 的，供网络运行、管理和维护OAM 使用的字节。
小提示：OAM 是（Operation Administration and Maintenance） 意为： 操作（Operation）管理（Administration）、维护（Maintenance）
结构 9行*12列 9行*86列
速率（Mb/s） 6.912 49.536
28
SDH复用步骤
12列 9
行 3×TU - 12
86列
7×TUG-2 9
RR
行
（1×TU- 3）
TUG-2
TUG-3
R 为填充字节
图8 支路单元TU与支路单元组TUG的关系
29
SDH复用步骤
❖管理单元 AU - 4
是在高阶VC与复用段之间进行适配的信息结构。 AU是由高阶VC加上管理单元指针AU PTR构成。
❖ 字节间插复用（BIDM，Byte Intertexture Division
Multiplexing），是各支路信号按字节顺序进行间插排列
以形成更高速率的信号，是SDH中低级别的同步传送模块 向高级别同步传送模块复用的一种方式，高级别的STM是 低级别STM的4倍。
14
TU-12 a
1 23 4
18
SDH复用步骤
SDH网的兼容性要求 ：
❖满足异步复用 ❖满足同步复用 ❖ 能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号 ❖不造成较大的信号时延和滑动损伤
19
SDH复用步骤
各种业务信号复用进STM-N帧的过程 ：
第一步：映射（相当于信号打包） 第二步：定位（相当于指针调整） 第三步：复用（相当于字节间插复用）
复用结构包括以下几种基本单元：
❖信息容器 C
用于装载各种速率业务信号的信息结构。 国际规范了5种信息容器，我国使用其中的三种：
表2 我国使用的3种信息容器
种类 装载信号种类 结 构 速率（Mb/s）
C-12 2 Mb/s
9行*4列–2
2.176
C-3 34 / 45 Mb/s 9行*84列
C-4
140 Mb/s
9行*4列–1
34 / 45 Mb/s 9行*85列
2/34/45/140 Mb/s 9行*261列
速率（Mb/s） 2.240 48.960
150.336
23
SDH复用步骤
4列
POH
9
C-12
行
( 2Mb/s )
VC-12
85列
P C-3 O H ( 34/45Mb/s )
VC-3
图5 容器C与虚容器VC的关系
33
SDH复用步骤
❖ SDH信号标准速率等级:
表6 SDH标准速率等级
等 级 速率（Mb/s） 含2M数量
STM-1 155.520
63
STM-4 622.080
252
STM-16 2488.320
1008
STM-64 9953.280
4032
34
SDH设备
终端复用器 TM
在线形网的端站，把PDH / SDH 支路信号复用成 SDH线路信号，或反之。
25
SDH复用步骤
❖支路单元 T U
是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构。 TU是由低阶VC加上支路单元指针TU PTR构成。
表4 我国使用的2种支路单元
种类
构成
TU-12 VC12+ TU PTR
TU- 3 VC3+ TU PTR
结构 9行*4列
9行*85列+3
速率（Mb/s） 2.304 49.152
ITU-T对OAM功能进行了定义： 1）性能监控并产生维护信息，根据这些信息评估网络的稳定性； 2）通过定期查询的方式检测网络故障，产生各种维护和告警信息； 3）通过调度或者切换到其它的实体，旁路失效实体，保证网络的正常运行； 4）将故障信息传递给管理实体。
11
SDH信号的帧结构
❖ SDH信号的帧结构的传送方式： STM-N信号的传输也遵循按比特的传输方式，SDH信号帧
20
SDH复用步骤
图4 ITU-T规定的复用路线图
N
1
AUG AU-4 VC-4
C-4
3
1
3
TUG-3
TU-3 VC-3
AU-3 VC-3
指针处理
映射 定位、校准 复用
7 7 1
TUG-2 TU-2
3
VC-2
TU-12 VC-12
4
TU-11 VC-11
C-3 C-2 C-12 C-11
21
SDH复用步骤
17
SDH复用步骤
❖固定位置映射法 （同步复用）
这种方法利用低速信号在高速信号中的特殊位置来 携带低速同步信号，要求低速信号与高速信号同步，即帧 频相一致，可方便的从高速信号中直接上/下低速支路信 号，但当高速信号和低速信号间出现频差和相差，不同步 时，要用125 μs（ 8000帧/秒）缓存器来进行频率校正和 相位对准，导致信号较大延时和滑动损伤。
26
SDH复用步骤
4列
TU PTR
9
行
VC-12
85列
H1
H2
9
H3
VC-3 行
TU-12
TU-3
图7 虚容器VC与支路单元TU的关系
27
SDH复用步骤
❖支路单元组 T UG
由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。
种类 TUG- 2 TUG- 3
表5 我国使用的2种支路单元组
构成 3 TU-12 7 TUG-12
3
TU-12
2048kb/s
VC-12
C-12
+TU PTR +LPOH
32
SDH复用步骤
由上图可看出所谓的3-7-3结构就是2M （VC12）信号复用为155M(VC4)信号的一个 过程所呈现的逻辑结构。即
3个TU-12复用为一个TUG-2 7个TUG-2复用为一个TUG-3 3个TUG-3复用为一个VC4
9行*260列
48.384 149.760
22
SDH复用步骤
❖虚容器 VC
是用来支持SDH通道层连接的信息结构。 VC 是由信息容器C加上通道开销POH构成。 国际规范了5种虚容器，我国使用其中的三种：
种类 VC-12 VC- 3 VC- 4
表3 我国使用的3种虚容器
装载信号种类 结 构
2 Mb/s
261列
9列
AU-PTR
VC - 4
9 行
图9 AU-4的结构
30
SDH复用步骤
❖通道开销POH分为两类：
高阶通道开销和低阶通道开销。 高阶通道开销HPOH： VC-4 / VC-3 POH 低阶通道开销LPOH： VC-12 POH
❖净负荷指针
作用
种类 管理单元指针：AU-PTR 支路单元指针：TU3-PTR TU-12PTR
31
SDH复用步骤
图10 我国的SDH基本复用结构
STM-1 1 AUG 1 AU-4
VC-4
3
+RSOH MSOH
+AU PTR TUG-3 +HPOH
指针处理
1
7
TUG-2
映射 定位、校准 复用
AUG
STM-1
139264kb/s
C-4
TU-3 VC-3
44736kb/s 34368kb/s
C-3
6
SDH信号的帧结构
STM-N 信号帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络 可靠有效运行的关键。
图2 STM-N 帧结构图
7
SDH信号的帧结构
SMT-N帧结构包括：
1 PAYLOAD
信息净负荷
2 AU-PTR
管理单元指针
3 SOH
段开销
8
SDH信号的帧结构
❖信息净负荷 在STM-N帧结构中存放将由STM-N传
疑问？
❖什么是SDH？ ❖什么是通道？ ❖什么是时隙？ ❖什么是电路？ ❖什么是373结构？ ❖什么是光缆段？ ❖什么是复用段？ ❖什么是再生段？
1
❖SDH概念 ❖SDH的产生背景 ❖SDH帧结构 ❖SDH复用步骤 ❖SDH设备 ❖SDH网络拓扑
内容提要
2
SDH概念
英文名：Synchronous Digital Hierarchy 中文名：同步数字体系（或者同步数字体制） SDH这种传输体制规范了一下内容:
分叉复用器ADM
设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能
再生器REG
设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能 上、下电路。
数字交叉连接设备DXC
兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动 恢复与保护等多项功能的SDH 设备。
传输的原则是： 帧结构中的字节（8bit）从左到右，从上到下一个字节一
个字节，一个比特一个比特的传输，传完一行再传下一行，传 完一帧再传下一帧。
❖ STM-N信号的帧频： 8000帧/秒，即帧周期为：125μs 。
帧周期的恒定是SDH信号的一大特点。
12
SDH信号的帧结构
❖ SDH信号标准速率等级:
在数字通信和计算机技术的迅速发展下，在 70至80年代，陆续出现了T1(DS1)／E1载波系统 (1.544／2.048Mbps)、X.25帧中继、ISDN(综合 业务数字网) 和FDDI(光纤分布式数据接口)等多种 网络技术，而上述网络技术由于其业务的单调性， 扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有PDH体 系框架内修改或完善已无济于事。在这种情况下， SDH技术的出现就使现代信息传输网络可以快速、 经济、有效地提供各种电路和业务。
3
1984年，贝尔 通信研究所， 全同步网构想 （SYSTRAN）
SDH背景
1985年ANSI， 同步光网络 （SONET）
1989年 CCITT（现ITU-T） 同步数字体系
SDH
图1 SDH体系产生背景
4
SDH的产生背景
SDH技术的诞生是随着通信的快速发展离不开的。 现代通信的发展，要求传送的信息不仅是话音， 而且还有文字、数据、图像和视频等。
表1 SDH标准速率等级
等 级 速率（Mb/s） 含2M数量
STM-1 155.520
63
STM-4 622.080
252
STM-16 2488.320
1008
STM-64 9953.280
4032
13
SDH复用步骤
❖ 复用的概念： 将低阶通道层信号适配进高阶通道，或将多个高阶通
道层信号适配进复用段的过程。 字节间插复用（BIDM）
24
SDH复用步骤
261列
P
C-4
9
O
行
H
( 140 Mb/s )
261列
PR O
R
3×TUG-3 9
行
H 1 2 ( 2/34/45 M )
VC-4 (a)
VC-4 (b)
注：TUG3 = 7 TUG -2= 21 TU-12（21 VC12 ）
TUG3 = TU - 3（ VC-3 ）
图6 容器C与虚容器VC的关系
此种情况用得最多的就是将PDH信号复用进 STM-N信号中去。
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SDH复用步骤
传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种：
❖比特塞入法，又叫做码速调整法。（异步复用）
这种方法利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的 比特是否载有信号数据，允许被复用的净负荷有较大的频率 差异（异步复用）。因为存在一个比特塞入和去塞入的过程 （码速调整），而不能将支路信号直接接入高速复用信号， 或从高速信号中分出低速支路信号，即不能直接从高速信号 中上/下低速支路信号，要一级一级的进行这也就是PDH的 复用方式。
送的各种信息码块的地方。 信息净负荷中加入POH（通道开销），
实现对低速信号进行通道性能监视管理和 控制。
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SDH信号的帧结构
❖管理单元指针（AU-PTR）： 管理单元指针是用来指示信息净负荷的
第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指 示符，以便收端能根据这个位置指示符的 指针值正确分离信息净负荷。
5
SDH信号的帧结构
关于帧的概念：
帧：数据在网络上是以很小的称为帧（Frame）的单位传 输，帧由几部分组成，不同的部分执行不同的功能。帧通 过特定的称为网络驱动程序的软件进行成型，然后通过网 卡发送到网线上，通过网线到达它们的目的机器，在目的 机器的一端执行相反的过程。接收端机器的以太网卡捕获 到这些帧，并告诉操作系统帧已到达，然后对其进行存储。 就是在这个传输和接收的过程中，嗅探器会带来安全方面 的问题 。
注意！：指针有高低阶的分类，高阶指针类是AU-PTR， 低阶指针类是TUPTR。TU-PTR（支路单元指针）的作用类似于AU-PTR ，只不过所指向的是 净负荷区的低阶速率的单元。
10
SDH信号的帧结构
❖ 段开销（SOH:Section Overhead ）： 段开销包括：复用段开销(MSOH:Multiplex Section )
SDH复用步骤
TU-12 b
1 23 4
TU-12 c
1234
ab c
ab c
TUG-2
图3 字节间插复用
15
SDH复用步骤
SDH复用的两种情况：
第一种：低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号。 此种情况主要通过字节间插复用方式来完成，
复用的个数是4合一即4×STM-1→ STM-4 ，4× STM-4→STM-16。 第二种：低速支路信号（例如2Mbit/s ，34Mbit/s， 140Mbit/s ）复用成SDH信号STM-N 。
和再生段开销(RSOH:Regenerator section )。
功能：主要完成对保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加 的，供网络运行、管理和维护OAM 使用的字节。
小提示：OAM 是（Operation Administration and Maintenance） 意为： 操作（Operation）管理（Administration）、维护（Maintenance）
结构 9行*12列 9行*86列
速率（Mb/s） 6.912 49.536
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SDH复用步骤
12列 9
行 3×TU - 12
86列
7×TUG-2 9
RR
行
（1×TU- 3）
TUG-2
TUG-3
R 为填充字节
图8 支路单元TU与支路单元组TUG的关系
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SDH复用步骤
❖管理单元 AU - 4
是在高阶VC与复用段之间进行适配的信息结构。 AU是由高阶VC加上管理单元指针AU PTR构成。
❖ 字节间插复用（BIDM，Byte Intertexture Division
Multiplexing），是各支路信号按字节顺序进行间插排列
以形成更高速率的信号，是SDH中低级别的同步传送模块 向高级别同步传送模块复用的一种方式，高级别的STM是 低级别STM的4倍。
14
TU-12 a
1 23 4
18
SDH复用步骤
SDH网的兼容性要求 ：
❖满足异步复用 ❖满足同步复用 ❖ 能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号 ❖不造成较大的信号时延和滑动损伤
19
SDH复用步骤
各种业务信号复用进STM-N帧的过程 ：
第一步：映射（相当于信号打包） 第二步：定位（相当于指针调整） 第三步：复用（相当于字节间插复用）
复用结构包括以下几种基本单元：
❖信息容器 C
用于装载各种速率业务信号的信息结构。 国际规范了5种信息容器，我国使用其中的三种：
表2 我国使用的3种信息容器
种类 装载信号种类 结 构 速率（Mb/s）
C-12 2 Mb/s
9行*4列–2
2.176
C-3 34 / 45 Mb/s 9行*84列
C-4
140 Mb/s
9行*4列–1
34 / 45 Mb/s 9行*85列
2/34/45/140 Mb/s 9行*261列
速率（Mb/s） 2.240 48.960
150.336
23
SDH复用步骤
4列
POH
9
C-12
行
( 2Mb/s )
VC-12
85列
P C-3 O H ( 34/45Mb/s )
VC-3
图5 容器C与虚容器VC的关系
33
SDH复用步骤
❖ SDH信号标准速率等级:
表6 SDH标准速率等级
等 级 速率（Mb/s） 含2M数量
STM-1 155.520
63
STM-4 622.080
252
STM-16 2488.320
1008
STM-64 9953.280
4032
34
SDH设备
终端复用器 TM
在线形网的端站，把PDH / SDH 支路信号复用成 SDH线路信号，或反之。
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SDH复用步骤
❖支路单元 T U
是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构。 TU是由低阶VC加上支路单元指针TU PTR构成。
表4 我国使用的2种支路单元
种类
构成
TU-12 VC12+ TU PTR
TU- 3 VC3+ TU PTR
结构 9行*4列
9行*85列+3
速率（Mb/s） 2.304 49.152
ITU-T对OAM功能进行了定义： 1）性能监控并产生维护信息，根据这些信息评估网络的稳定性； 2）通过定期查询的方式检测网络故障，产生各种维护和告警信息； 3）通过调度或者切换到其它的实体，旁路失效实体，保证网络的正常运行； 4）将故障信息传递给管理实体。
11
SDH信号的帧结构
❖ SDH信号的帧结构的传送方式： STM-N信号的传输也遵循按比特的传输方式，SDH信号帧
20
SDH复用步骤
图4 ITU-T规定的复用路线图
N
1
AUG AU-4 VC-4
C-4
3
1
3
TUG-3
TU-3 VC-3
AU-3 VC-3
指针处理
映射 定位、校准 复用
7 7 1
TUG-2 TU-2
3
VC-2
TU-12 VC-12
4
TU-11 VC-11
C-3 C-2 C-12 C-11
21
SDH复用步骤
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SDH复用步骤
❖固定位置映射法 （同步复用）
这种方法利用低速信号在高速信号中的特殊位置来 携带低速同步信号，要求低速信号与高速信号同步，即帧 频相一致，可方便的从高速信号中直接上/下低速支路信 号，但当高速信号和低速信号间出现频差和相差，不同步 时，要用125 μs（ 8000帧/秒）缓存器来进行频率校正和 相位对准，导致信号较大延时和滑动损伤。
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SDH复用步骤
4列
TU PTR
9
行
VC-12
85列
H1
H2
9
H3
VC-3 行
TU-12
TU-3
图7 虚容器VC与支路单元TU的关系
27
SDH复用步骤
❖支路单元组 T UG
由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。
种类 TUG- 2 TUG- 3
表5 我国使用的2种支路单元组
构成 3 TU-12 7 TUG-12
3
TU-12
2048kb/s
VC-12
C-12
+TU PTR +LPOH
32
SDH复用步骤
由上图可看出所谓的3-7-3结构就是2M （VC12）信号复用为155M(VC4)信号的一个 过程所呈现的逻辑结构。即
3个TU-12复用为一个TUG-2 7个TUG-2复用为一个TUG-3 3个TUG-3复用为一个VC4
9行*260列
48.384 149.760
22
SDH复用步骤
❖虚容器 VC
是用来支持SDH通道层连接的信息结构。 VC 是由信息容器C加上通道开销POH构成。 国际规范了5种虚容器，我国使用其中的三种：
种类 VC-12 VC- 3 VC- 4
表3 我国使用的3种虚容器
装载信号种类 结 构
2 Mb/s
261列
9列
AU-PTR
VC - 4
9 行
图9 AU-4的结构
30
SDH复用步骤
❖通道开销POH分为两类：
高阶通道开销和低阶通道开销。 高阶通道开销HPOH： VC-4 / VC-3 POH 低阶通道开销LPOH： VC-12 POH
❖净负荷指针
作用
种类 管理单元指针：AU-PTR 支路单元指针：TU3-PTR TU-12PTR
31
SDH复用步骤
图10 我国的SDH基本复用结构
STM-1 1 AUG 1 AU-4
VC-4
3
+RSOH MSOH
+AU PTR TUG-3 +HPOH
指针处理
1
7
TUG-2
映射 定位、校准 复用
AUG
STM-1
139264kb/s
C-4
TU-3 VC-3
44736kb/s 34368kb/s
C-3
6
SDH信号的帧结构
STM-N 信号帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络 可靠有效运行的关键。
图2 STM-N 帧结构图
7
SDH信号的帧结构
SMT-N帧结构包括：
1 PAYLOAD
信息净负荷
2 AU-PTR
管理单元指针
3 SOH
段开销
8
SDH信号的帧结构
❖信息净负荷 在STM-N帧结构中存放将由STM-N传
疑问？
❖什么是SDH？ ❖什么是通道？ ❖什么是时隙？ ❖什么是电路？ ❖什么是373结构？ ❖什么是光缆段？ ❖什么是复用段？ ❖什么是再生段？
1
❖SDH概念 ❖SDH的产生背景 ❖SDH帧结构 ❖SDH复用步骤 ❖SDH设备 ❖SDH网络拓扑
内容提要
2
SDH概念
英文名：Synchronous Digital Hierarchy 中文名：同步数字体系（或者同步数字体制） SDH这种传输体制规范了一下内容:
分叉复用器ADM
设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能
再生器REG
设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能 上、下电路。
数字交叉连接设备DXC
兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动 恢复与保护等多项功能的SDH 设备。
传输的原则是： 帧结构中的字节（8bit）从左到右，从上到下一个字节一
个字节，一个比特一个比特的传输，传完一行再传下一行，传 完一帧再传下一帧。
❖ STM-N信号的帧频： 8000帧/秒，即帧周期为：125μs 。
帧周期的恒定是SDH信号的一大特点。
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SDH信号的帧结构
❖ SDH信号标准速率等级:
在数字通信和计算机技术的迅速发展下，在 70至80年代，陆续出现了T1(DS1)／E1载波系统 (1.544／2.048Mbps)、X.25帧中继、ISDN(综合 业务数字网) 和FDDI(光纤分布式数据接口)等多种 网络技术，而上述网络技术由于其业务的单调性， 扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有PDH体 系框架内修改或完善已无济于事。在这种情况下， SDH技术的出现就使现代信息传输网络可以快速、 经济、有效地提供各种电路和业务。