同步数字体系(SDH)技术的基本传输原理

一、引言
国际电信联盟标准部(ITU-T)的前身国际电报电话咨询委员会(CCITT)在1988年与美国国家标准化协会(ANSI)的T1委员会达成协议,将美国贝尔通信研究所1985年提出的同步光网络(Synchronous Optical Network ,缩写为SONET)概念和标准修订后重新命名为同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,缩写为SDH),称为SDH技术。

光纤传输具有传输频带宽、传输容量大、传输损耗低、传输信息不受电磁干扰等优点,用光纤传输的广播电视信号不仅传输质量好且信号稳定因而光纤已成为传输广播电视信号的新媒介,SDH技术与光纤技术相结合而构成的同步数字传输网是一个融复接、线路传输及交换功能于一体由统一网管系统管理操作的综合信息网络,可实现网络有效管理、动态网络维护、开业务时的性能监视等功能,有效地提高了网络资源的利用率,满足了广播电视传输网的信息传输和交换的要求,SDH技术目前已成为广播电视领域传输技术方面的发展和应用热点。

二、SDH技术的基本传输原理
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N(Synchronous Transport Module的缩写,N=1,4,16,64),最基本的模块为STM-1,四个STM-1同步复用构成STM-4,16个STM-1或四个STM-4同步复用构成STM-16；SDH采用块状的帧结构来承载信息,每帧由纵向9行和横向270*N列字节组成,每个字节含8比特,整个帧结构分成段开销(Section Over Head,缩写为SOH)区、STM-N净负荷区和管理单元指针(AU PTR)区三个区域,其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活的传送,它又分为再生段开销(Regenerator Section Over Head,缩写为RSOH)和复用段开销(Multiplex Section Over Head,缩写为MSOH)；管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷；净负荷区域用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节。

SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输,每帧传输时间为125微秒, 每秒传输1/125*10(-6)=8000帧,对STM-1而言每帧字节为8比特/字节*(9*270*1)字节=19440比特,则STM-1的传输速率为19440*8000=155.520Mb/s；而STM-4的传输速率为4*155.520Mb/s=622.080Mb/s；STM-16的传输速率为16*155.520(或4*622.080) =2488.320Mb/s。

SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C),再加入通道开销(POH)形成虚容器(VC)的过程,帧相位发生偏差称为帧偏移,定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程,它通过支路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程；
以139.24Mb/s信号到STM-1的形成过程为例,139.264Mb/s信号首先进入容器VC-4,速率调整后输出149.76Mb/s的数字信号,进入虚容器VC-4中加入通道开销(POH)576Kb/s后输出150.336Mb/s的信号,在管理单元AU-4内加入管理单元指针(AU PTR)576Kb/s后输出150.912Mb/s的信号,因STM-N中的N=1故由一个管理单元组AUG加入段开销(SOH)4.608Mb/s 后输出155.520Mb/s的STM-1信号。

SDH网络设备有交换设备,包括配有SDH标准光接口和电接口的交换机,传送设备包括终
端复用器、分插复用器和数字交叉连接设备及再生器,接入设备包括数字环路载波、光纤环路系统等；其中分插复用器(Add/Drop Multiplexer 缩写为ADM)是SDH网络中应用最广泛的设备,它利用时隙交换实现宽带管理即允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互连,并具有无需分接和终接整体信号即可将各种G703《数字体系接口物理/电气特性》规定的STM-N 信号接入STM-M(M＞N)内作任何支路的能力,ADM在环形网中应用时还具有独特的自愈能力,即网络发生故障时无需人为干预就可在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务,也就是说使网络具备发现故障的能力并能找到替代路由在时限内重新建立通信线路。