《光纤通信》SDH与数字光纤传输系统

步数字体 系
PDH各次群比特率相对于其标准值有一个规定的 容差（允许的偏差标称值），而且是异源的，这种 对比特率偏差的约束就是所称的准同步工作
一次群至四次群接口比特率早在1976年就实现了 标准化，并得到各国广泛采用
PDH主要适用于中、低速率点对点的传输
步数字体 系
PDH的复用方式很明显不能满足大容量信息传输 的要求
步数字体 系
随着光通信技术的发展，按国家组网的有关规定， 近年来，PDH系列设备只在公网中用作市话网的 中继传输系统
但是，在许多专用信息传输系统中它仍然得到广泛 应用
在我国公用电话网及数据网中，PDH系列的数字 结构主要用于数字网络接口标准，特别是2Mb/s 速率的接口，在数据、卫星、移动通信系统中普遍 采用
1．SDH 的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(1) 接口方面
电接口方面，SDH体制对网络节点接口（NNI）作了 统一的规范
线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范， SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗 余码的插入，所以SDH的线路信号速率与SDH电口标 准信号速率相一致
由于数字通信技术的应用是从市话中继传输开始的 ，为了适应点对点的应用而选择了准同步复用方式 ，以实现在同一信道上传输多路信号，从而提高信 道利用率
步数字体 系
世界各国使用的PDH设备有不同的标准
根据ITU-T的G.702建议，PDH的基群速率有两 种，即PCM 30/32路系统（E1）和PCM 24路 系统（T1或DS1）
1．SDH 的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(4) 兼容性
SDH有很强的兼容性。在网络边界处，SDH以容器的 方式将各种体制的低速信号装载进STM-1信号的帧结 构中，这样可以传输PDH数字信号系列和其它的各种 体制的数字信号系列（如ATM）
从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性
2．SDH 的不足
97.728 Mb/s
步数字体 系
PDH可以很好地适应传统的点对点通信，但这种 数字系列主要是为话音设计的
PCM技术在复接成一次群时，采用同步复接
但在复接成二、三、四次群时要采用异步复接，通 过增加额外比特（正码速调整）使各支路信号和复 接设备同步，虽然各支路的数字信号流标称值相同 ，但主时钟是彼此独立的
8.448 Mb/s
120×4 = 480路 8.448×4 + 0.576 =
34.368 Mb/s
480×4 = 1920路 34.368×4 + 1.792 =
139.264 Mb/s
24路 1.544 Mb/s
24×4 = 96路 1.544×4 + 0.136 =
6.312 Mb/s
96×7 = 672路 6.312×7 + 0.552 =
一、SDH 的特点
SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互 通的高度来组建数字通信网，组建的网络是一个高 度统一的、标准化的、智能化的网络
采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容 ，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操 作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功 能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大 大降低了设备的运行维护费用
调整，用来匹配和容纳时钟的差异 导致当低速信号复用到高速信号时，在高速信号的帧结
构中的位置没有规律性和固定性 无法直接从高次群中提取低速支路信号
体制的缺 陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(3) 运行维护方面 PDH预留的插入比特（开销字节）较少，这也就是为
什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余 编码来完成线路性能监控功能的原因
另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了 难度
不能适应现代通信网对信号宽带化、多样化的要求 制约了传输网向更高的速率发展
体制的缺 陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(1) 接口方面 只有地区性的电接口规范。我国和欧洲、北美、日本各
自有不同的PDH数字体系，这些体系互不兼容，造成 国际互通的困难
1．SDH 的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(2) 复用方式
由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH 信号的帧结构中，这样就使低速SDH信号在高速SDH 信号帧中的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可 预见的
采用同步复用方式和灵活的映射结构，将PDH低速支 路信号复用进SDH信号的帧中（STM-N），这样使低 速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的
管理单元指针（AU-PTR）是一种指示符，用来指示 信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置， 以便在接收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正 确分离信息净负荷
SDH的优点中，最核心的是同步复用、标准的光 接口和强大的网络管理功能
但是，凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺
牲其它方面为代价的
(1) 频带利用率低
如PDH的四次群（140 Mb/s信息量
Mb/s）可以容纳64×2
而同样信息量，在SDH是155 Mb/s（STM-1）
2．SDH 的不足
但ห้องสมุดไป่ตู้，凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺 牲其它方面为代价的
(2) 指针调整机理复杂
指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在拆包 时能正确地拆分出所需的低速信号，实现从高速信号中 直接分／插出低速支路信号
指针的使用是SDH的一大特色，但指针功能的实现增 加了系统的复杂性，并使系统产生SDH的一种特有抖 动－由指针调整引起的结合抖动
首先，SDH本质是数字传输，能对传输质量实现 端到端的全程监控，一旦有故障，可以很好定位；
其次，现有完善的保护和恢复机制可以实现网络自 愈；
最后，SDH有有效的网管
SDH同步 传输体系
今后独立的SDH设备发展速度可能放缓
但是SDH原理（标准）还会被其它通信领域的设 备采用
特别是在传送网的边沿，当传输速率在2.5 Gb/s 或10 Gb/s以下的场合，SDH仍然是最有效的组 网技术
一般而言，光纤通信系统最主要、最基本的功能是 完成大信息量的传输，所以也更明确地称光纤通信 系统为光纤传输系统
传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好 坏直接制约着通信网的发展
字光纤传输 系统
光纤传输系统为各个国家乃至全球的信息基础设施 建设提供了大容量、可靠的信息传输手段
尽管基于IP技术的数据通信迅猛增长，但从传输 体制上，同步数字体系（SDH）仍然占据主导地 位
《光纤通信》SDH与数字 光纤传输系统
字光纤传输 系统
在前面各章中讨论了光纤传输媒质、光源与光发送 机、光检测器与光接收机，还讨论了光纤的连接和 用于连接光缆、光源以及光检测器的连接器
将这些分立的模块组合到一起就形成一条完整的光 纤传输链路，从而构成光纤通信系统
字光纤传输 系统
从20世纪70年代光纤通信进入实用化后，迅速成 为电信传输的主要手段
1．SDH 的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(3) 运行维护方面
SDH信号的帧结构中安排了丰富的、用于运行维护（ OAM）功能的开销字节（大约占整个帧的5%），使 网络的监控功能大大加强，因此SDH不再需要线路冗 余编码（只有扰码），也使系统的维护费用大大降低
SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据 估算约为PDH系统的65.8%
44.736 Mb/s
672×2 = 1344路 44.736×2 + 0.528 =
90 Mb/s
24路 1.544 Mb/s
24×4 = 96路 1.544×4 + 0.136 =
6.312 Mb/s
96×5 = 480路 6.312×5 + 0.504 =
32.064 Mb/s
480×3 = 1440路 32.064×3 + 1.536 =
实际上，SDH也能够很好地传送IP数据包
SDH具有标准化接口、灵活的上／下业务能力和 强大的网管等特点，是目前全球最重要的传送体制
纤通信系 统
7.1 PDH准同步数字体系 7.2 SDH同步传输体系 7.3 数字光纤传输系统的设计 7.4 数字光纤系统的性能指标
步数字体 系
准同步数字体系（PDH）是20世纪60年代逐步 发展起来的一种数字复用多路技术，当时正致力于 语音信号的数字化传输与复用，如PCM 30/32 路系统
开销字节少，对完成传输网的分层管理、性能监控、业 务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位很不 利
使得网络的运行、管理和维护（OAM）较困难
体制的缺 陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(4) 没有统一的网管接口 由于没有统一的标准，各厂家提供的管理系统不兼容，
不利于形成统一的电信管理网
SDH同步 传输体系
SDH发展到今天，已经不是一种新技术，而是一 种成熟的技术
有学者认为：SDH将被以WDM为基础的光传送 网所取代
但是在今后一段时间内，SDH仍有生命力
这不仅因为大量建设的SDH系统要继续使用，还 因为WDM光传送网还没有解决SDH已经很好解 决的三个问题
SDH同步 传输体系
1．帧结 构
信息净负荷（Payload）区域
信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负荷的地方 当然，其中还有少量的用于通道性能监视、管理和控制
的通道开销（POH） 通常，POH作为净负荷的一部分与其一起在网络中传
送
它负责对低速支路信号（例如2.048 Mb/s信号）进 行通道性能监视管理和控制
我国和欧洲各国采用的是PCM 30/32路系统， 基群速率为2.048 Mb/s
美国和日本采用的是PCM 24路系统，基群速率 为1.544 Mb/s
步数字体 系
PDH各次群的标准速率
我国及欧洲
北美
日本
一次群 二次群 三次群 四次群
30/32路 2.048 Mb/s
30×4 = 120路 2.048×4 + 0.256 =
二、SDH 帧结构
SDH帧结构是实现SDH网络的基础
对它的基本要求是：
能够满足对低速支路（2/34/140 Mb/s）的同步复 用、交叉连接（DXC）和交换；
支路信号在一帧内均匀地、有规律地分布，便于分出／ 插入；
对PDH的1.544 Mb/s系列和2.048 Mb/s系列都 具有统一的方便性和实用性
2．SDH 的不足
但是，凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺 牲其它方面为代价的
(3) 软件的大量使用对系统安全性的影响 软件在系统中占有相当大的比重，这就使系统很容易受
到计算机病毒的侵害
另外，在网络层上人为的错误操作，软件故障对系统的 影响也是致命的
所以系统的安全性就成了很重要的一个方面
步数字体 系
1988年，CCITT接受了SONET的概念并重新命 名为同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）
SDH后来又经过修改和完善，成为涉及比特率、 网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、 线路系统、光接口、信息模型、网络结构等一系列 标准，成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和 卫星传输的数字通信技术体制
没有统一的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输 性能进行监控各厂家各自采用自行开发的线路码型，不 同厂家同一速率等级的光接口码型和速率不一样，致使 不同厂家的设备无法实现横向兼容
体制的缺 陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(2) 复用方式 PDH的高次群是异步复接，每次复接就进行一次码速
步数字体 系
PDH体系建立在点对点传输的基础上，网络结构 较为简单，无法提供最佳的路由选择，使得设备利 用率较低
凡此种种缺陷导致了一种新的数字体系－同步光网
络（SONET，Synchronous
Optical
Network）的产生
最初提出这个概念的是美国贝尔通信研究所。 SONET于1986年成为美国新的数字体系标准
1．帧结 构
段开销（SOH，Section OverHead）区域
段开销（SOH）是STM帧结构中为了保证信息净负荷 正常、灵活传送所必须的附加字节
是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节，详 细的安排在后面讨论
注意，SOH和POH监控、管理的对象不同
1．帧结 构
管理单元指针（AU-PTR，Administration Unit Pointer）区域