现代通信网络技术第五章1
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第五章 SDH传送网及技术
★5.1 SDH/SONET概述 ★5.2 SDH体系结构 ★5.3 SDH复用 ★5.4 SDH网元与网络结构 ★5.5 SDH支撑网 ★5.6 SDH设备简介
5.1 SDH/SONET概述
5.1.1 SDH/SONET发展背景
随着通信技术与 业务的发展，传 统的PDH传输体 制无法满足信号 大容量传输的要 求。 PDH体制 的区域性 规范也使 网络互连 增加了难 度 美国贝尔研究所 (Bellcore) 首先提出了同步光网络（Sy nchronous Optical Networ k，SONET），美国国家标准 协会(ANSI)于20世纪80年代 制定了有关SONET的国家标 准。1988年CCITT在SONET的 基础上，进行了一些修改和 扩充，重新命名为同步数字 体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)，并制定 了一系列的国际标准。
5.2.4 SDH网元类型与网络配臵 (X)
一、SDH网元类型 ★用户端接设备：一般是终端适配器、交换机或终端复用器
（TM），负责把用户有效负荷映射成标准SDH帧格式。 ★交叉连接设备：一般是同步数字交叉连接设备，例如：数 字交叉连接器（DXC），提供数字交叉连接、自动保护倒换等 服功能。 ★分复接设备：一般是线路复用设备，例如：分插复用器 （ADM），提供线路端接、分复接、同步等功能。 ★再生中继设备：一般是再生中继器（REG），负责信号的 接收和再生转发，具有帧校验、加密和差错监控等功能。
开销：在通信网络中，为了保证信息的正常、准确和灵活地传送，
在传输业务信息之外，需要传输一些用于网络运行、管理和维护使 用的附加字节．称之为开销。 指针：用来指示低速信号在高速信号中位臵的一组数值，也应属于 一种开销，指针技术可以保证SDH复用时各支路信号的同步。
5.2.2 SONET/SDH信号体系结构
4）具有一种块状帧结构，在帧结构中安排了丰富的管理比特，大 大增加了网络的维护管理能力。 5）具有一套特殊的复用结构，可以兼容PDH的不同传输速率，而 且还可以容纳B-ISDN信号，因而它具有广泛的适应性。 6）具有自愈保护能力，在SDH设备还可组成带有自愈保护能力的 环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止 的情况。
三、Bellcore部分技术参考
★SONET分插复用设备(SONET ADM)通用标准：TR—TSY—000496， Bellcore，第2期，1989.9 ★综合数字环路载波系统的总体要求、目标和接口：TR—TSY— 000303，Bellcore，第1期，1986.9（修订本和增刊） ★数字同步网络规划：TA—NPL—000436，Bellcore，第1，1986.11 ★同步光纤网(SONET)传输系统：公共通用标准：TR—TSY—000253， Bellcor，第1期，1989.9 ★传输系统总体要求(TSGR)：公共要求：TR—TSY—000499， Bellcore，第3期，1989.2
三、SDH/SONET与PDH的主要区别
1）PDH时钟采用准同步方式，无统一时钟，各传输设备各自提取 定时实现同步，采用异步复接方式。 2）SDH/SONET时钟采用同步方式，具有统一的中央时钟，实现所 有传输设备的全部同步操作，采用同步复接方式。 3）PDH上／下话路需要背靠背方式，操作复杂。 4）SDH/SONET采用块状帧结构，上／下话路操作简单。
信息结构 光接口信 号 网管功能 网络结构 兼容性
5.1.3 SDH/SONET技术标准
一、SONET部分技术标准
1985年ANSI颁布SONET系列标准，例如： ANSI T1.101：数字网络的同步接口标准 ANSI T1.102：数字层次结构—电接口 ANSI Tl.106：数字层次结构—光接口规范(单模)
5.2.5 SDH帧结构
一、SDH帧的结构特点
SDH的重要特点之一是希望各支路 信号在一帧内的分布是均匀的，而且 要便于装入或取出，并要求能对支路 信号进行同步数字复用、交叉连接和 交换等。为了适应所有这些功能， ITU—T采纳了一种以字节结构为基础 的矩形块状帧结构，如图5-6所示。 由图可见，STM-N信号是9行×270 ×N列的块状帧结构，共有9行，270× N列，每个字节8比特，帧周期为125u s。其中，N取值与STM-N的N相一致， 范围为1，4，16，64，…，表示此信 图5-6 矩形块状帧结构 号由N个STM-1信号通过字节间插复用 而成。当N个STM-1信号通过字节间插 字节的传输顺序是：从第一行开始 复用成STM-N信号时，仅仅是将STM由左向右，由上至下传输，在125us 1信号的列按字节间插复用，行数恒定 时间内传完一帧的全部字节数为9×2 为9行。 70×N。
★光纤传输系统的总体可靠性保证要求：TA—NWT—000418， Bellcore，第3期
5.1.4 SDH/SONET应用领域
SDH/SONET在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展， 早期电信运营商大规模建设了基于SDH/SONET的骨干光传输网 络，提供各种网络应用所需的骨干传输通道，利用大容量的SDH /SONET环路承载IP业务、ATM业务或直接以租用电路的方式出 租给企、事业单位。而电力、广电等系统所建设的大型的专用网 络也采用了SDH/SONET技术，架设系统内部的SDH/SONET光 环路，以承载数据、远控、视频、语音等各种业务。 在SDH/SONET主干传输网络中，许多优点可得到充分利用， 特别是在综合业务的情况下，通过使用单一光纤基础结构除了传 送语音、数据和传真业务，还传送视频和图像等要求很大带宽的 信息流，从而可节省相当多的成本。目前，SDH/SONET正逐渐 延伸到大型端用户组织所在的用户区，并继续延伸到住宅用户区。
☆⑥ SDH的传输媒介可以是光纤、微波和卫星，而SONET的传输 媒介只能是光纤； ☆⑦ SONET主要应用于北美地区通信网，而我国和其它地区主要采用 SDH来构建通信网。
5.1.2 SDH/SONET主要特点
一、PDH技术的主要缺陷
•1）无统一的电接口规范和光接口规范。 •2）上下话路方式复杂。 •3）无强大的网管支持。
电路层 通道层 低阶通道层 高阶通道层 复用段层 传输媒 介层 再生段层 物理媒介层 再生中继器 再生段层 物理媒介层 SDH分层参考模型 电路层 低阶通道层 高阶通道层 复用段层 再生段层 物理媒介层 传输媒 介层 通道层
信道
信道
图5-3 SDH分层结构
★ 电路层（Circuit Layers）：直接为用户提供通信服务，面向 电路交换业务、分组交换业务、IP业务、租用线业务和宽带综合 业务等，主要面向交换机、IP路由器等设备，可快速实现电路的 建立和释放。 ★ 通道层（Channel Layer）：又分为低阶通道层（lowchannel layer）和高阶通道层（high-channel layer），分别 提供不同等级的信息结构。 ★ 传输媒介层（Transmission Media Layer）：又分为物理媒 介层和段层，段层则由复用段层和再生段层组成。 这里应该注意的是SDH再生中继器只有两层，由再生段子层和 物理媒介子层组成，实现信号的再生中继功能。
二、SDH/SONET的主要特点
SDH/SONET的主要特点是同步复用、标准光接口和强大的网管功 能，具体体现在如下几个方面： 1）SDH/SONET网是由一系列网元(NE)组成的，是一个可在光纤 上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。 2）具有全世界统一的网络节点接口(NNI)。 3）具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM—N。
SONET基本传输率STS-1是51.840M，而SDH基本传输率STM-1 为155.52M，与 STS-3 相当。目前常用SONET/SDH信号传输速率等 级参见表5-2，其中STM–0主要用于微波传输。
5.2.3 SDH分层结构Leabharlann Baidu
SDH的物理层分成三个子层：电路层、通道层和传输媒介层，其结 构如图5-3所示。
SDH和SONET的工作原理完全相同，但是传输体系略有差别。两者 的主要差别： ☆① 速率等级数不同，SDH目前有4种，SONET有10种；
☆② 帧结构格式一致，但指针安排和处理方法略有不同； ☆③ 净负荷类型安排略有不同；
☆④ 少数字节的用法、规定和参数推则不尽相同；
☆⑤ 时钟规范目前不能兼容；
5.2 SDH体系结构
5.2.1 SDH/SONET术语
1）光载波(Optical Carrier，OC)：SONET光信号层的定义，当 从电信号转换成光信号时，比特流则称光载波。 2）同步传递信号 (Synchronous Transport Signal，STS)：SO NET电信号层的定义，是对应光信号(OC)的等价电信号。 3）同步传递模块(Synchronous Transport Module，STM)：SD H电信号层的定义，与SONET中STS定义相同。
电路层网络
用户端接设备 （交换机）
通道层网络
BTS DXC
交叉连接设备 （数字交叉连接器DXC）
BTS
DXC
段层网络
再生中继器 REG
线路分复接器 传输端局设备 LT-MUX MD5500 LT-MUX or REG LT-MUX or REG
MD5500
传输媒质层网络
光纤
图5-4 SDH网络传输功能层次结构
表5-1 SDH/SONET与PDH的比较
比较项目 上下话路 PDH 不方便，不能直接从高 速信号中分离出低速支 路信号 全球不统一，欧洲和中 国：E系列，北美地区： T系列，日本：J系列 各厂家不同，无法横向 兼容 开销比特少，网管能力 不强 简单，点对点传输 不好 SDH/SONET 方便，能从高速信号中直接分 插出低速支路信号 全球统一，具有标准的信息结 构等级，称同步传送模块STM 具有国际标准光接口信号和协 议，可实现横向兼容 开销比特丰富，网管能力强 多种形态，具有高可靠性的自 愈环形网结构 具有后向和前向兼容性，可兼 容各种速率PDH信号，也可兼 容，ATM等各种新业务信号
二、SDH网络传输功能层次结构
SDH网络传输功能层次结 构如图5-4所示的四个层次， 电路层网络定义了交换机等 业务处理设备构成的提供传 输电路的网络；通道层网络 定义了由数字交叉设备构成 的，对电路以及传输媒质独 立的传输通道网络；段层网 络定义了由包括线路复用器 和再生中继器等传输端局设 备构成的，独立于传输媒质 的复用通道网络；传输媒质 层网络定义了由包括光纤和 无线媒质的传输媒质网络。
二、SDH部分技术标准
1988年ITU-T颁布SDH系列标准，例如： G.700：G.700、G.800和G.900系列建议的框架结构 G.701：数字传输和多路复用词汇以及脉码调制(PCM)术语 G.702：数字层次结构比特率 G.703：分层数字接口的物理／电特性 G.704：用于第一级和第二级的同步帧结构 G.705：数字交换中，终止数字链路的特性要求 ……
三、SDH网络配臵
用户端 接设备 终端或 交换机 交叉连 接设备 交叉连接器 分复接 设备 复用器或分 插复用器 再生段 再生式中继器 再生段 复用段 通道 电路 分复接 设备 复用器或分 插复用器 再生段 交叉连 接设备 交叉连接器 用户端 接设备 终端或 交换机
图5-5 SDH设备配臵 SDH设备配臵如图5-5所示。电路指用户端接设备之间端到端的链 路，为用户端业务提供透明的传输路径，主要完成业务适配操作。通道 指交叉设备之间的传输链路，为电路层网络提供透明的传输通道，主要 完成电路交叉以及通道开销POH的终结与产生。复用段指分复接设备 之间的传输链路，主要完成复用段开销MSOH的终结与产生以及对净荷 的复接与分接。再生段指再生中继设备之间或中继设备与分复接设备之 间的再生中继链路，主要完成再生段功能，实现段开销RSOH的终结与 产生以及帧定位和扰码等。
★5.1 SDH/SONET概述 ★5.2 SDH体系结构 ★5.3 SDH复用 ★5.4 SDH网元与网络结构 ★5.5 SDH支撑网 ★5.6 SDH设备简介
5.1 SDH/SONET概述
5.1.1 SDH/SONET发展背景
随着通信技术与 业务的发展，传 统的PDH传输体 制无法满足信号 大容量传输的要 求。 PDH体制 的区域性 规范也使 网络互连 增加了难 度 美国贝尔研究所 (Bellcore) 首先提出了同步光网络（Sy nchronous Optical Networ k，SONET），美国国家标准 协会(ANSI)于20世纪80年代 制定了有关SONET的国家标 准。1988年CCITT在SONET的 基础上，进行了一些修改和 扩充，重新命名为同步数字 体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)，并制定 了一系列的国际标准。
5.2.4 SDH网元类型与网络配臵 (X)
一、SDH网元类型 ★用户端接设备：一般是终端适配器、交换机或终端复用器
（TM），负责把用户有效负荷映射成标准SDH帧格式。 ★交叉连接设备：一般是同步数字交叉连接设备，例如：数 字交叉连接器（DXC），提供数字交叉连接、自动保护倒换等 服功能。 ★分复接设备：一般是线路复用设备，例如：分插复用器 （ADM），提供线路端接、分复接、同步等功能。 ★再生中继设备：一般是再生中继器（REG），负责信号的 接收和再生转发，具有帧校验、加密和差错监控等功能。
开销：在通信网络中，为了保证信息的正常、准确和灵活地传送，
在传输业务信息之外，需要传输一些用于网络运行、管理和维护使 用的附加字节．称之为开销。 指针：用来指示低速信号在高速信号中位臵的一组数值，也应属于 一种开销，指针技术可以保证SDH复用时各支路信号的同步。
5.2.2 SONET/SDH信号体系结构
4）具有一种块状帧结构，在帧结构中安排了丰富的管理比特，大 大增加了网络的维护管理能力。 5）具有一套特殊的复用结构，可以兼容PDH的不同传输速率，而 且还可以容纳B-ISDN信号，因而它具有广泛的适应性。 6）具有自愈保护能力，在SDH设备还可组成带有自愈保护能力的 环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止 的情况。
三、Bellcore部分技术参考
★SONET分插复用设备(SONET ADM)通用标准：TR—TSY—000496， Bellcore，第2期，1989.9 ★综合数字环路载波系统的总体要求、目标和接口：TR—TSY— 000303，Bellcore，第1期，1986.9（修订本和增刊） ★数字同步网络规划：TA—NPL—000436，Bellcore，第1，1986.11 ★同步光纤网(SONET)传输系统：公共通用标准：TR—TSY—000253， Bellcor，第1期，1989.9 ★传输系统总体要求(TSGR)：公共要求：TR—TSY—000499， Bellcore，第3期，1989.2
三、SDH/SONET与PDH的主要区别
1）PDH时钟采用准同步方式，无统一时钟，各传输设备各自提取 定时实现同步，采用异步复接方式。 2）SDH/SONET时钟采用同步方式，具有统一的中央时钟，实现所 有传输设备的全部同步操作，采用同步复接方式。 3）PDH上／下话路需要背靠背方式，操作复杂。 4）SDH/SONET采用块状帧结构，上／下话路操作简单。
信息结构 光接口信 号 网管功能 网络结构 兼容性
5.1.3 SDH/SONET技术标准
一、SONET部分技术标准
1985年ANSI颁布SONET系列标准，例如： ANSI T1.101：数字网络的同步接口标准 ANSI T1.102：数字层次结构—电接口 ANSI Tl.106：数字层次结构—光接口规范(单模)
5.2.5 SDH帧结构
一、SDH帧的结构特点
SDH的重要特点之一是希望各支路 信号在一帧内的分布是均匀的，而且 要便于装入或取出，并要求能对支路 信号进行同步数字复用、交叉连接和 交换等。为了适应所有这些功能， ITU—T采纳了一种以字节结构为基础 的矩形块状帧结构，如图5-6所示。 由图可见，STM-N信号是9行×270 ×N列的块状帧结构，共有9行，270× N列，每个字节8比特，帧周期为125u s。其中，N取值与STM-N的N相一致， 范围为1，4，16，64，…，表示此信 图5-6 矩形块状帧结构 号由N个STM-1信号通过字节间插复用 而成。当N个STM-1信号通过字节间插 字节的传输顺序是：从第一行开始 复用成STM-N信号时，仅仅是将STM由左向右，由上至下传输，在125us 1信号的列按字节间插复用，行数恒定 时间内传完一帧的全部字节数为9×2 为9行。 70×N。
★光纤传输系统的总体可靠性保证要求：TA—NWT—000418， Bellcore，第3期
5.1.4 SDH/SONET应用领域
SDH/SONET在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展， 早期电信运营商大规模建设了基于SDH/SONET的骨干光传输网 络，提供各种网络应用所需的骨干传输通道，利用大容量的SDH /SONET环路承载IP业务、ATM业务或直接以租用电路的方式出 租给企、事业单位。而电力、广电等系统所建设的大型的专用网 络也采用了SDH/SONET技术，架设系统内部的SDH/SONET光 环路，以承载数据、远控、视频、语音等各种业务。 在SDH/SONET主干传输网络中，许多优点可得到充分利用， 特别是在综合业务的情况下，通过使用单一光纤基础结构除了传 送语音、数据和传真业务，还传送视频和图像等要求很大带宽的 信息流，从而可节省相当多的成本。目前，SDH/SONET正逐渐 延伸到大型端用户组织所在的用户区，并继续延伸到住宅用户区。
☆⑥ SDH的传输媒介可以是光纤、微波和卫星，而SONET的传输 媒介只能是光纤； ☆⑦ SONET主要应用于北美地区通信网，而我国和其它地区主要采用 SDH来构建通信网。
5.1.2 SDH/SONET主要特点
一、PDH技术的主要缺陷
•1）无统一的电接口规范和光接口规范。 •2）上下话路方式复杂。 •3）无强大的网管支持。
电路层 通道层 低阶通道层 高阶通道层 复用段层 传输媒 介层 再生段层 物理媒介层 再生中继器 再生段层 物理媒介层 SDH分层参考模型 电路层 低阶通道层 高阶通道层 复用段层 再生段层 物理媒介层 传输媒 介层 通道层
信道
信道
图5-3 SDH分层结构
★ 电路层（Circuit Layers）：直接为用户提供通信服务，面向 电路交换业务、分组交换业务、IP业务、租用线业务和宽带综合 业务等，主要面向交换机、IP路由器等设备，可快速实现电路的 建立和释放。 ★ 通道层（Channel Layer）：又分为低阶通道层（lowchannel layer）和高阶通道层（high-channel layer），分别 提供不同等级的信息结构。 ★ 传输媒介层（Transmission Media Layer）：又分为物理媒 介层和段层，段层则由复用段层和再生段层组成。 这里应该注意的是SDH再生中继器只有两层，由再生段子层和 物理媒介子层组成，实现信号的再生中继功能。
二、SDH/SONET的主要特点
SDH/SONET的主要特点是同步复用、标准光接口和强大的网管功 能，具体体现在如下几个方面： 1）SDH/SONET网是由一系列网元(NE)组成的，是一个可在光纤 上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。 2）具有全世界统一的网络节点接口(NNI)。 3）具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM—N。
SONET基本传输率STS-1是51.840M，而SDH基本传输率STM-1 为155.52M，与 STS-3 相当。目前常用SONET/SDH信号传输速率等 级参见表5-2，其中STM–0主要用于微波传输。
5.2.3 SDH分层结构Leabharlann Baidu
SDH的物理层分成三个子层：电路层、通道层和传输媒介层，其结 构如图5-3所示。
SDH和SONET的工作原理完全相同，但是传输体系略有差别。两者 的主要差别： ☆① 速率等级数不同，SDH目前有4种，SONET有10种；
☆② 帧结构格式一致，但指针安排和处理方法略有不同； ☆③ 净负荷类型安排略有不同；
☆④ 少数字节的用法、规定和参数推则不尽相同；
☆⑤ 时钟规范目前不能兼容；
5.2 SDH体系结构
5.2.1 SDH/SONET术语
1）光载波(Optical Carrier，OC)：SONET光信号层的定义，当 从电信号转换成光信号时，比特流则称光载波。 2）同步传递信号 (Synchronous Transport Signal，STS)：SO NET电信号层的定义，是对应光信号(OC)的等价电信号。 3）同步传递模块(Synchronous Transport Module，STM)：SD H电信号层的定义，与SONET中STS定义相同。
电路层网络
用户端接设备 （交换机）
通道层网络
BTS DXC
交叉连接设备 （数字交叉连接器DXC）
BTS
DXC
段层网络
再生中继器 REG
线路分复接器 传输端局设备 LT-MUX MD5500 LT-MUX or REG LT-MUX or REG
MD5500
传输媒质层网络
光纤
图5-4 SDH网络传输功能层次结构
表5-1 SDH/SONET与PDH的比较
比较项目 上下话路 PDH 不方便，不能直接从高 速信号中分离出低速支 路信号 全球不统一，欧洲和中 国：E系列，北美地区： T系列，日本：J系列 各厂家不同，无法横向 兼容 开销比特少，网管能力 不强 简单，点对点传输 不好 SDH/SONET 方便，能从高速信号中直接分 插出低速支路信号 全球统一，具有标准的信息结 构等级，称同步传送模块STM 具有国际标准光接口信号和协 议，可实现横向兼容 开销比特丰富，网管能力强 多种形态，具有高可靠性的自 愈环形网结构 具有后向和前向兼容性，可兼 容各种速率PDH信号，也可兼 容，ATM等各种新业务信号
二、SDH网络传输功能层次结构
SDH网络传输功能层次结 构如图5-4所示的四个层次， 电路层网络定义了交换机等 业务处理设备构成的提供传 输电路的网络；通道层网络 定义了由数字交叉设备构成 的，对电路以及传输媒质独 立的传输通道网络；段层网 络定义了由包括线路复用器 和再生中继器等传输端局设 备构成的，独立于传输媒质 的复用通道网络；传输媒质 层网络定义了由包括光纤和 无线媒质的传输媒质网络。
二、SDH部分技术标准
1988年ITU-T颁布SDH系列标准，例如： G.700：G.700、G.800和G.900系列建议的框架结构 G.701：数字传输和多路复用词汇以及脉码调制(PCM)术语 G.702：数字层次结构比特率 G.703：分层数字接口的物理／电特性 G.704：用于第一级和第二级的同步帧结构 G.705：数字交换中，终止数字链路的特性要求 ……
三、SDH网络配臵
用户端 接设备 终端或 交换机 交叉连 接设备 交叉连接器 分复接 设备 复用器或分 插复用器 再生段 再生式中继器 再生段 复用段 通道 电路 分复接 设备 复用器或分 插复用器 再生段 交叉连 接设备 交叉连接器 用户端 接设备 终端或 交换机
图5-5 SDH设备配臵 SDH设备配臵如图5-5所示。电路指用户端接设备之间端到端的链 路，为用户端业务提供透明的传输路径，主要完成业务适配操作。通道 指交叉设备之间的传输链路，为电路层网络提供透明的传输通道，主要 完成电路交叉以及通道开销POH的终结与产生。复用段指分复接设备 之间的传输链路，主要完成复用段开销MSOH的终结与产生以及对净荷 的复接与分接。再生段指再生中继设备之间或中继设备与分复接设备之 间的再生中继链路，主要完成再生段功能，实现段开销RSOH的终结与 产生以及帧定位和扰码等。