光纤通信系统第章SDH技术

第6章同步数字体系（SDH）高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，且通过通信网进行传输、交换和处理的信息量不断增大，现代化的通信网正朝着数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。传统的准同步数字体系（PDH）已经不能适应现代通信网发展的要求，不断暴露出一些难以克服的缺点，随之而产生的同步数字体系（SDH）是完全不同于准同步数字体系的新一代的传送网体系。本章将介绍其产生的技术背景、基本概念、主要特点和基本原理。6.1SDH基本概念6.1.1SDH的产生80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了大规模的应用。其应用场合已经逐步从长途通信、市话局间中继通信转向接入网。光纤通信的廉价、优良的带宽特性正使之成为电信网的主要传输手段。然而，随着电信网的发展和用户的要求，传统的基于点对点传输的准同步（PDH）系统暴露出一些固有的、难以克服的弱点：只有地区性的数字信号速率和帧结构标准（PDH系列有北美和欧洲两个体系和三个地区性标准），不存在世界性标准。不同地区的速率标准不一致导致相互补兼容，国际互通十分困难。没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家自行开发的专用光接口大量滋生。这些专用光接口无法在光路上互通，唯有通过光／电变换转变成标准的电接口（G.703接口）才能互通，限制了联网应用的灵活性，也增加了网络的复杂性和运营成本。准同步系统的复用结构，除了几个低速率等级的信号采用同步复用外，其他多数等级的信号采用异步复用，即靠塞入一些额外比特使各支路信号与复用设备同步并复用成高速信号。这种方式很难从高速信号中识别和提取低速支路信号。为了上下电路，唯一的办法就是将整个高速线路信号一步一步地解复用到所要取出的低速支路信号等级；上下支路后，再一步一步地复用至高速线路信号进行传输。可见复用结构不仅复杂，也缺乏灵活性，硬件数量大，上下业务费用高，数字交叉连接（DXC）的实现十分复杂。传统的准同步系统的网络运行、管理和维护（OAM）主要依靠人工的数字交叉连接和停业务测试，因而复用信号帧结构中不需要安排很多用于网络OAM的比特。而今天，这种辅助比特的严重缺乏已经成了进一步改进网络OAM能力的重要障碍，使传统的准同步系统无法适应不断演变的电信网要求，更难以很好支持新一代的网络。由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使得数字通道设备的利用率很低，非最短的通道路由占了业务流量的大部分。为了解决上述的传统的PDH体制的弊病，美国贝尔通信研究所提出来一种新体制，称为同步光网络（SONET）。继而由国际电信联盟标准化部门（ITU-T）的前身国际电报咨询委员会（CCITT）于1988年接受了SONET的概念，并重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤也适于微波和卫星传输的通用技术体制。为了建立起世界性的统一标准，ITU-T自1988年至1998年期间陆续完成了有关SDH的30多个标准，涉及比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和光接口、SDH信息模型、网络结构和抖动性能、误码性能和网络保护结构等。6.1.2SDH的基本概念和特点光同步数字传送网是由一些SDH网元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传送、复用和交叉连接的网络。它具有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程；它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-1、STM-4、STM-16……，并具有一种块状帧机构，允许安排丰富的开销比特（即网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM；它的基本网元有终端复用器TM、分插复用器ADM和同步数字交叉连接设备SDXC等等，其功能各异，但都有统一的光接口，能够在基本光缆段上实现横向兼容性，即允许不同厂家设备在光路上互通；它有一套特殊的复用结构，允许现存准同步系统、同步数字体系和B-ISDN信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性；它大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适于将来的不断发展。作为一种全新的传送网体制，光同步数字传送网主要有下列特点：使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字系统（3个地区性标准）在STM-1等级上获得统一。今后，数字信号在跨越国界通信时，不再需要转换成另一种标准，实现了数字传输体制上的世界性标准。采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。因而只需要软件就可以使高速信号一次直接分插出低速支路信号，这样既不影响别的支路信号，又不需要对全部高速信号进行解复用，省去了全套背靠背复用设备，使网络结构得以简化，上下业务十分容易，也使数字交叉连接（DXC）功能的实现大大简化。利用同步分插能力还可以实现自愈环形结构，改进网络的生存性。此外，背靠背接口的减少还可以改善网络的业务透明性，便于端到端的业务管理，使网络易于容纳和加速各种新的宽带业务的引入。SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（大约占信号的5％），因而使网络的OAM能力（诸如故障检测、区段定位、端到端性能监视等）大大加强。此外，由于SDH中的DXC和ADM等一类网元是智能化的，通过嵌入在SOH中的控制通路可以使部分网络光路功能分配到网元，实现分布式光路和单端维护，减少了物理链路和安装运行成本，还使新特性和新功能的开发比较容易。由于将标准光接口综合进各种不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线拥挤。此外还可以减少光纤网络的成本。姥SD帅H网送具有解信息傅净负论荷的戒透明才性。发即网浙络可眠以传鹊送各蒸种净谷负荷纠及其报混合昨体而撇不管动其具斯体信撕息结丘构如振何。曲净负棕荷与乐SD密H网舱的接成口仅浑仅在惊边界案上才局有，岩一旦听净负宴荷装暗入虚考容器申后，阀网络更内部蚕所有弯设备者只需锅处理坝虚容思器即兼可，恒从而尿减少绵了光赛路实牌体数纹量，智简化赔了网盖络管郑理。喷SD病H网煎还具腹有定侨时透仍明性蛇。从贝理论挣上说狸，S路DH阳是作孩为同箱步网踏工作淹的，瓶网元皱连接搂至高调精度寄基准痕时钟她，这耳样可之减少天调整钳频率枕和改根善网庙络性甚能。玻各种梅互通执的网触元可伶能属化于不浑同的半业务苹提供段者，太这样赔尽管仗在每付一业盏务提趣供者捉范围派内（跨同步邮岛）粉是同确步的渗，但斧不同掘范围漠内却漂是伪姓同步虾的。侧SD级H采玉取了听指针停调整摩技术斑使得保净负派荷可怎以在倡不同解同步应岛之骆间传宜送而页不影录响业包务质示量。挺换言信之，燃SD客H网烟的这拳种定爷时透炊明性树使其倍能在限伪同惯步状宴态下参很好采地工酱作，境并有华能力劫经受宅定时朱基准久的丢挖失。嫩由于瘦用一穿个光裤接口匆代替止了大夸量电技接口葵，因西而S拌DH痒网中参所传言输的郑业务艳信息旋，可溪以不彼必经辈由常姨规准掘同步酬系统茄所具党有的三一些群中间罚背靠锣背电绪接口货而直清接经摔光接畜口通翁过中耀间节续点，胡省去暑了大帮量相隶关电笑路单种元和漫跳线绞光缆芦，使执网络兼可用耗性和脏误码陡性能蔬都得堡到改绕善。保而且起，由疑于电阻接口词数量腹锐减览导致怠运行就操作迎任务古的简躲化及僵备件险种类蜘和数膝量的尽减少沉，使瑞运营阳成本齿大大文减少何。确SD榜H信模号结涌构的芳设计四，已请经考逐虑了盗网络达传输嚼和交益换应绣用的以最佳迁性，套因而拾在电胸信网盛的各廉个部屡分（疫长途才、中污继和抽接入占网）嫁中都集能通删过简金单、堤灵活顽和经惨济的贴信号呢互连队和管师理，封使得歇传统抛电信督网各猜个部旦分的程差别其正在悟渐渐殃消失效，彼唇此的述直接垄互连共变得欢十分邀简单律和有岁效，镜从而丑在电句信网半中可努能出活现一顶个单筋一的撞SD招H／附SO吐NE袭T基淘本网馒络设暂施。逮此外滩，由睛于有到了唯谈一的凝网络园节点宜接口次标准址，因虎此各顿个厂阵家的符产品痰可以户直接脑互连劝互通铺，从石而可芦能使脏电信执网最兽终工且作于惜多厂暂家产损品并灭实现料互操鼓作。案SD壁H／盏SO据NE蛇T网冲与现择有网鼓络能纱完全没兼容择，即爸可兼前容现思有准免同步末体系调的各蛮种速馅率。叨同时肝，S容DH嫂网还御能容丢纳各堵种新瓶的业逢务信振号，汉如F锐DD迟I、誉AT既M、蹲TC旷P／疯IP镜等。辞简言绒之，锋SD劣H／构SO昏NE凑T网裁具有击完全艘的前易向和席后向却兼容飞性。慎上述蠢特点酬中最财核心残的有薯3条战，阿即同笨步复量用、疫标准颠光接音口和夫强大弯的网醒管能药力。鸡当然认，作痛为一偏种新鄙的技通术体室制不嘉可能倒尽善贫尽美押，也悉必然正会有扣它的运不足钟之处广，例制如：雪频带碧利用韵率不哨如传厌统的吩PD盯H系神统。桨以2挨.0刻48匹Mb尺it勺/s喜为例登，P用DH巴的1角39贴.2轻64讨Mb昆it章/s假可以纤收容虚64喇个2吓.0岂48凶Mb张it剩/s恰系统狠，而摆SD未H的泻15猾5.御52亭0M打bi令t/猛s只悉能收借容6伪3个榨2.墨04痕8M砍bi辉t/桂s系浮统，俱频带拒利用斑率从靠PD丸H的踪94术％下隐降到敌83猜％；纱以3地4.料36坑8M管bi猜t/框s为绒例，瑞PD搬H的至13叨9.坦26扛4M梳bi痕t/份s可裁以收怒容4弹个系罪统，味而S限DH相的1绩55项.5株20兼Mb懂it难/s难只能悟收容肉3个性，频瑞带利肃用率肯从P拦DH黄的9饺9％牲下降奔到6因6％个。当奶然，径上述涉安排斩可以钳换来燃网络饿运用深上的房一些琴灵活尘性，延但毕神竟使嚷频带误利用值率降里低了布。钓采用雀指针抚调整播机理料增加欢了设泥备的页复杂犯性。晴以一钳个复作用映棒射支纽路为覆例，站容器肢和虚法容器挣电路窝加上动指针丙调整茧电路姻，以晒及P奖OH战和S粱OH辜的插哗入功侵能，兄大约攻需要武6～搭7万说个等牙效门党电路穗，好侨在采辫用超韵大规靠模集坝成电仰路技逗术后奉，成淘本代这价不谣算太甲高。程在从承PD凭H向鸡SD擦H的翠过渡闭时期之，会伴形成枪多个鼻SD及H“毁同步诚岛”抄经由拜PD轰H互盘连的密局面境。这曲样，循由于庸指针示调整条产生伴的相忠位跃违变使车经过露多次肠PD戴H／内SD秩H变挨换的厨信号麦在低倦频抖仰动和港漂移悬特性惭上会奔遭受涝比纯雹粹S役DH选或P拳DH贪信号跃更严贵重的影损伤测，需荡要采架取有周效的扰相位框平滑膜措施吊才能期满足傻抖动琴和漂钻移性赢能要喊求，状也为欣同步刊网的晒规划阶带来鲁了复继杂性泛。诉由于盲大规急模地贼采用台软件支控制鞋和将雹业务同量集容中在断少数惨几个秒高速饰链路走和交涛叉连摸接点烫上，止软件扁几乎赖可以周控制波网络粘中所建有的托交叉叉连接悟设备协和复片用设税备。雹这样手，在约网络竿层上纤的人勺为错纵误、著软件熟故障床，乃宜至计太算机己病毒章的入腐侵可户能会扎导致脸网络任的重埋大故敏障，卵甚至垮会造帅成全辉网的恩瘫痪阀。为榴此必链须仔覆细地苍测试沙软件名，选绣用可界靠性教较高退的网诚络拓谱扑。么综上鸣所述超，光症同步逮传送言网尽孕管也伤有其那不足注之处舌，但因毕竟央比传丛统的贡准同拣步传胖输有引着明混显得歼优越垒性。朋毫无虫疑问倦，发拖展方惨向应脆该是劣这种翼高度他灵活么和规芽范化筋的S上DH镰／S略ON伶ET痰网，帆它必朽将会汽最终圈取代兰PD糟H传固输体查制，比并为豪未来痒的国眉家信症息基唉础设壤施（狠NI瘦I）万的发世展铺友平道洒路。群NG炉N-券AS愚ON陆6.唇2绕SD扁H的破速率博等级桶和帧魄结构辫建立救一个友统一口的网召络节碌点接猾口（财NN诸I）解是实扔现S山DH思网的珠关键宜，而凡规定黑一套暂必须般遵守蛋的速僻率和残数据赠传送宪格式脏是N侨NI棉标准填化的掉首要爆任务虏。本犬节中粪将首煌先介哭绍N左NI祥的概裳念和漠要求秒，然翠后分念别介白绍受SD乏H的先速率移等级谣和帧族结构列规范冷。稠6故.2灶.1槽网绝络节猎点接益口拼一个盏电信比传输裳网是奔由两水种基弓本设倦备构痰成的填，即向传送艇设备劫和网背络节限点。容传输亭设备纪可以匪是光撞缆线询路系酿统，删也可宏以是鹿微波异接力响系统象或卫腾星通味信系赶统桥。网允络节岭点能是浊指可班以进转行交树换或吉选路丘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