同步數(shù)字體系（SDH）是一種光纖通信系統(tǒng)中的數(shù)字通信體系。
同步數(shù)字體系（SDH）是將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體，并有統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，其前身是美國貝爾通信技術(shù)研究所提出來的SONET（Synchronous Optical Network，同步網(wǎng)絡(luò)）。
SDH設(shè)備主要應(yīng)用于20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初。
基本概念
SDH技術(shù)與光纖技術(shù)或微波技術(shù)結(jié)合起來形成的同步數(shù)字傳輸網(wǎng)是一個(gè)融復(fù)接、線路傳輸及交換功能于一體由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)管理操作的中和信息網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)的功能監(jiān)視等，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，因此是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用的熱點(diǎn)，受到人們的廣泛重視。
發(fā)展歷史
SDH技術(shù)的誕生有其必然性，隨著通信的發(fā)展，要求傳送的信息不僅是話音，還有文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等。加之數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在70至80年代，陸續(xù)出現(xiàn)了T1(DS1)/E1載波系統(tǒng)(1.544/2.048Mbps)、X.25幀中繼、ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))和FDDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著信息社會(huì)的到來，人們希望現(xiàn)代信息傳輸網(wǎng)絡(luò)能快速、經(jīng)濟(jì)、有效地提供各種電路和業(yè)務(wù)，而上述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其業(yè)務(wù)的單調(diào)性，擴(kuò)展的復(fù)雜性，帶寬的局限性，僅在原有框架內(nèi)修改或完善已無濟(jì)于事。SDH就是在這種背景下發(fā)展起來的。
美國貝爾通信研究所于1985年提出同步光網(wǎng)絡(luò)（Synchronous Optical Network,SONET）的概念和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并于1986年成為美國數(shù)字體系的·新標(biāo)準(zhǔn)。國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)部（ITU-TS）的前身國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（ccitt）于1988年接受SONET概念并與美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ANSI）的T1委員會(huì)達(dá)成協(xié)議，將SONET修訂后重新命名為同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH），使之適應(yīng)于歐美兩種數(shù)字體系，并統(tǒng)一于一個(gè)傳輸架構(gòu)之中。這就是由準(zhǔn)同步數(shù)字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy, ）發(fā)展到同步數(shù)字體系的過程。
SDH技術(shù)自從90年代引入以來，至今已經(jīng)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，且價(jià)格越來越低，在接入網(wǎng)中應(yīng)用可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>能力和高可靠性帶來好處，在接入網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中長期受益。
主要原理
SDH幀結(jié)構(gòu)
SDH采用的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)稱為同步傳送模塊STM－N（Synchronous Transport，N=1，4，16，64），最基本的模塊為STM－1，四個(gè)STM－1同步復(fù)用構(gòu)成STM－4，16個(gè)STM－1或四個(gè)STM－4同步復(fù)用構(gòu)成STM－16。
SDH采用塊狀的幀結(jié)構(gòu)來承載信息，每幀由縱向9行和橫向270×N列字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)含8bit，整個(gè)幀結(jié)構(gòu)分成段開銷（Section OverHead，SOH）區(qū)、STM－N凈負(fù)荷區(qū)和管理單元指針（AU PTR）區(qū)三個(gè)區(qū)域。
??段開銷區(qū)：主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)及指配以保證信息能夠正常靈活地傳送，它又分為再生段開銷（Rege nerator Section OverHead, RSOH）和復(fù)用段開銷（Multiplex Section OverHead, MSOH）；
??凈負(fù)荷區(qū)：用于存放真正用于信息業(yè)務(wù)的比特和少量的用于通道維護(hù)管理的通道開銷字節(jié)；
??管理單元指針區(qū)：用來指示凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的信息首字節(jié)在STM－N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置以便接收時(shí)能正確分離凈負(fù)荷。
幀傳輸速率
SDH的幀傳輸時(shí)按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，每幀傳輸時(shí)間為125μs，每秒傳輸1/125×1000000幀，對(duì)STM－1而言每幀字節(jié)為8刨刀×（9×270×1）=19440bit，則STM－1的傳輸速率為19440×8000=155.520Mbit/s；而STM－4的傳輸速率為4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM－16的傳輸速率為16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。如下表所示：
復(fù)用過程
SDH傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)各種業(yè)務(wù)信號(hào)要進(jìn)入SDH的幀都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個(gè)步驟：
1.映射：是指將各種速率的信號(hào)先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器（C），再加入通道開銷（POH）形成虛容器（VC）的過程，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移；
2.定位：是指將幀偏移信息收進(jìn)支路單元（TU）或管理單元（AU）的過程，它通過支路單元指針（TU PTR）或管理單元指針（AU PTR）的功能來實(shí)現(xiàn)；
3.復(fù)用：是指將多個(gè)低價(jià)通道層信號(hào)通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入高價(jià)通道或?qū)⒍鄠€(gè)高價(jià)通道層信號(hào)通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入復(fù)用層的過程。
技術(shù)特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
國際統(tǒng)一的數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)STM-N
光SDH同步數(shù)字體系使1.5Mbit/s和2Mbit/s兩大數(shù)字體系（三個(gè)地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)）在STM-1等級(jí)以上統(tǒng)一。今后，數(shù)字信號(hào)在跨越國界通信時(shí)，不需要轉(zhuǎn)換成另一種標(biāo)準(zhǔn)，第一次真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。
采用同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，具有廣泛的適應(yīng)性
同步復(fù)用和映射方法是SDH最有特色的內(nèi)容之一，它使數(shù)字復(fù)用由PDH固定的大量硬件配置轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的軟件配置。
安排有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的操作管理和維護(hù)
SDH幀結(jié)構(gòu)中安排有豐富的段開銷比特，約占用整個(gè)幀結(jié)構(gòu)的所有容量的1/20，應(yīng)用段開銷比特，除了可完成傳輸網(wǎng)的性能監(jiān)控、分層管理、告警分析和故障定位，而且還用進(jìn)一步擴(kuò)展的余地。
統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口
由于將標(biāo)準(zhǔn)光接口綜合進(jìn)各種不同的網(wǎng)元，減少了將傳輸和復(fù)用分開的需要，從而簡化了硬件，緩解了布線的擁擠。例如網(wǎng)元有了標(biāo)準(zhǔn)光接口后，光纖可直通到dxc，省去了單獨(dú)的傳輸和復(fù)用設(shè)備，以及又貴又不可靠的人工數(shù)字配線架。此外，有了標(biāo)準(zhǔn)光接口信號(hào)和通信協(xié)議后，使光接口成為開放性接口，還可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，滿足多廠家產(chǎn)品環(huán)境要求，降低了聯(lián)網(wǎng)成本。
采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置管理和控制，便于擴(kuò)展
SDH網(wǎng)大規(guī)模采用軟件控制和將業(yè)務(wù)量集中在高速鏈路和交叉連接點(diǎn)上，軟件幾乎可以控制網(wǎng)絡(luò)中所有交叉連接設(shè)備和復(fù)用設(shè)備。
1.國際統(tǒng)一的數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)STM-N。
2.采用同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，具有廣泛的適應(yīng)性。
3.安排有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的操作管理和維護(hù)。
4.統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口。
5.采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置管理和控制，便于擴(kuò)展。
缺點(diǎn)
系統(tǒng)的有效性低
有效性和可靠性是一對(duì)矛盾，增加了有效性必將降低可靠性，增加可靠性也會(huì)相應(yīng)的使有效性降低。SDH的一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)的可靠性大大的增強(qiáng)了（運(yùn)行維護(hù)的自動(dòng)化程度高）。
指針調(diào)整機(jī)理復(fù)雜
SDH體制可從高速信號(hào)中直接下低速信號(hào)，省去了多級(jí)復(fù)用/解復(fù)用過程。而這種功能的實(shí)現(xiàn)是通過指針機(jī)理來完成的，可以說指針是SDH的一大特色。但是指針功能的實(shí)現(xiàn)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。最重要的是使系統(tǒng)產(chǎn)生SDH的一種特有抖動(dòng)－－由指針調(diào)整引起的結(jié)合抖動(dòng)。這種抖動(dòng)多發(fā)于網(wǎng)絡(luò)邊界處，其頻率低，幅度大，會(huì)導(dǎo)致低速信號(hào)在拆除后性能劣化，這種抖動(dòng)的濾除會(huì)相當(dāng)困難。
軟件的大量使用對(duì)系統(tǒng)安全性的影響
SDH的一大特點(diǎn)是OAM的自動(dòng)化程度高，這也意味軟件在系統(tǒng)中占用相當(dāng)大的比重，這就使系統(tǒng)很容易受到計(jì)算機(jī)病毒的侵害，特別是在計(jì)算機(jī)病毒無處不在的今天。另外，在網(wǎng)絡(luò)層上人為的錯(cuò)誤操作、軟件故障，對(duì)系統(tǒng)的影響也是致命的。
1.系統(tǒng)的有效性低。
2.指針調(diào)整機(jī)理復(fù)雜。
3.軟件的大量使用對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。
主要應(yīng)用
由于以上所述的SDH的眾多特性，使其在廣域網(wǎng)領(lǐng)域和專用網(wǎng)領(lǐng)域得到了巨大的發(fā)展。中國移動(dòng)通信集團(tuán)、電信、聯(lián)通、廣電等電信運(yùn)營商都已經(jīng)大規(guī)模建設(shè)了基于SDH的骨干光傳輸網(wǎng)絡(luò)。利用大容量的SDH環(huán)路承載IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)或直接以租用電路的方式出租給企、事業(yè)單位。而一些大型的專用網(wǎng)絡(luò)也采用了SDH技術(shù)，架設(shè)系統(tǒng)內(nèi)部的SDH光環(huán)路，以承載各種業(yè)務(wù)。比如電力系統(tǒng)，就利用SDH環(huán)路承載內(nèi)部的數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)控、視頻、語音等業(yè)務(wù)。
而對(duì)于組網(wǎng)更加迫切、而又沒有可能架設(shè)專用SDH環(huán)路的單位，很多都采用了租用電信運(yùn)營商電路的方式。由于SDH基于物理層的特點(diǎn)，單位可在租用電路上承載各種業(yè)務(wù)而不受傳輸?shù)南拗啤３休d方式有很多種，可以是利用基于TDM技術(shù)的綜合復(fù)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的復(fù)用，也可以利用基于IP的設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的分組交換。SDH技術(shù)可真正實(shí)現(xiàn)租用電路的帶寬保證，安全性方面也優(yōu)于VPN等方式。在政府機(jī)關(guān)和對(duì)安全性非常注重的企業(yè)，SDH租用線路得到了廣泛的應(yīng)用。一般來說，SDH可提供E1、E3、STM1或STM-5等接口，完全可以滿足各種帶寬要求。同時(shí)在價(jià)格方面，也已經(jīng)為大部分單位所接受。
發(fā)展前景
SDH作為新一代理想的傳輸體系，具有路由自動(dòng)選擇能力，上下電路方便，維護(hù)、控制、管理功能強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于傳輸更高速率的業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，能很好地適應(yīng)通信網(wǎng)飛速發(fā)展的需要。迄今，SDH得到了空前的應(yīng)用與發(fā)展。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，已建立和即將建立的一系列建議已基本上覆蓋了SDH的方方面面。在干線網(wǎng)和長途網(wǎng)、中繼網(wǎng)、接入網(wǎng)中它開始廣泛應(yīng)用。且在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信中也積極地開展研究與應(yīng)用。
近些年，點(diǎn)播電視、多媒體業(yè)務(wù)和其他寬帶業(yè)務(wù)如雨后春筍般紛紛出現(xiàn)，為SDH應(yīng)用在接入網(wǎng)中提供了廣闊的空間。SDH技術(shù)應(yīng)用于接入網(wǎng)的好處是：
對(duì)于要求高可靠、高質(zhì)量業(yè)務(wù)的大型企事業(yè)用戶，SDH可以提供較為理想的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)可靠性。
可以將網(wǎng)管范圍擴(kuò)展至用戶端，簡化維護(hù)工作。利用SDH固有靈活性，可使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者更快、更有效地提供用戶所需的長期和短期業(yè)務(wù)需求。對(duì)于要求高可靠、高質(zhì)量業(yè)務(wù)的大型企事業(yè)用戶，SDH可以提供較為理想的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)可靠性。
從技術(shù)上來看，接入層的相對(duì)帶寬需求較小，需要提供IP、TDM，可能還有ATM等綜合業(yè)務(wù)傳送。以SDH系統(tǒng)為基礎(chǔ)并能夠提供IP、ATM傳送與處理的系統(tǒng)（包括TDM、IP與ATM接口，甚至包括IP和ATM交換模塊）將是解決接入層傳送的主要方法，這種方式可廉價(jià)地在一個(gè)業(yè)務(wù)提供點(diǎn)（POP）上提供高質(zhì)量專線、ATM、IP等業(yè)務(wù)的接入、傳送和保護(hù)。隨著骨干傳輸容量不斷增大，城域傳輸網(wǎng)絡(luò)的接入能力也多樣化。但以IP為主的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)仍然是不可預(yù)知的，這需要傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更好的自適應(yīng)能力，而這種自適應(yīng)能力不僅僅是網(wǎng)絡(luò)接口或網(wǎng)絡(luò)容量的適應(yīng)能力，而且要求網(wǎng)絡(luò)連接的自適應(yīng)能力。總的來說，低成本、靈活快速地完成運(yùn)營商端局到用戶端的業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)收斂是對(duì)未來城域網(wǎng)接入系統(tǒng)的主要需求。簡單地講，這種采用SDH傳輸以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)的方式就是將不同的網(wǎng)絡(luò)層次的業(yè)務(wù)通過VC級(jí)聯(lián)的方式映射到SDH電路的各個(gè)時(shí)隙中，由SDH網(wǎng)絡(luò)提供完全透明的傳輸通道，從物理層的設(shè)備角度上看是一個(gè)集成的整體。這種解決方案可以大幅度地降低投資規(guī)模，減少設(shè)備占地面積，降低功耗，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)營成本。同時(shí)，提供多業(yè)務(wù)的能力還可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能夠快速地部署網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，提高業(yè)務(wù)收入，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭能力。
綜上所述，SDH以其明顯的優(yōu)越性已成為傳輸網(wǎng)發(fā)展的主流。SDH技術(shù)與一些先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，如光波分復(fù)用（WDM）、ATM技術(shù)、Internet技術(shù)（IP over SDH）等，使SDH網(wǎng)絡(luò)的作用越來越大。SDH已被各國列入21世紀(jì)高速通信網(wǎng)的應(yīng)用項(xiàng)目，是電信界公認(rèn)的數(shù)字傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，具有遠(yuǎn)大的商用前景。
參考資料 >