PDH&SDH

[原创] SDH与PDH一PDH, SDHPDH, SDH以往在传输网络中普遍采用的是准同步数字体系(PDH lesiochronous Digital Hierarchy)，随着信息社会的到来，它已不能满足现代信息网络的传输要求，因此同步数字体系应运而生。

PDH存在的主要问题•PDH主要是为话音业务设计，而现代通信的趋势是宽带化、智能化和个人化。

•PDH传输线路主要是点对点连接，缺乏网络拓扑的灵活性。

•存在相互独立的两大类、三种地区性标准（日本、北美、欧洲），难以实现国际互通。

•异步复用，需逐级码速调整来实现复用/解复用。

•缺少统一的标准光接口，无法实现横向兼容。

•网络管理的通道明显不足，建立集中式传输网管困难。

•网络的调度性差，很难实现良好的自愈功能。

SDH的产生SDH的研究工作始于1986年，其目的是建立光纤通信的通用标准，通过一组网络单元提供一个经济、简单、灵活的网络应用。

美国贝尔通信研究所最先提出了光同步传输网的概念，并称之为同步光网络（SONET）。

1988年，美国国家标准协会（ANSI）通过了两个最早的SONET标准。

国际电话电报咨询委员会（CCITT），于1988年接受了SONET的概念，重新命名为同步数字系列（SDH），建立了世界性的统一标准。

什么是SDHSDH-Synchronous Digital Hierarchy,是一种传输技术体制。

它是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。

它具有世界性的统一标准，不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星通信。

SDH网络是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传输网络。

•有全世界统一的网络接口接点（NNI）作用：减少设备种类和数量，简化了操作。

•有一套标准化的信息结构等级（STM）作用：统一了现存的两个数字体系，方便了国际互连。

•具有块状帧结构作用：可以安排丰富的开销比特用于网络运行的维护和管理。

•具有广泛适应性的复用结构作用：简化了上下业务的过程，改善网络透明性。

•独特的指针调整技术作用：改善网络性能，简化网络管理。

SDH采用一套标准化的信息结构等级，称之为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64，…）其中最基本的模块为STM-1，传输速率为155.520Mbit/s。

将4个STM-1同步复用构成STM-4，传输速率为622.080Mbit/s，以此类推。

SDH的主要特点•使1.5Mbit／s和2Mbit／s两大数字体系（三个地区性标准）在STM一1等级以上获得统一。

•采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。

各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的。

•SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（大约占信号的5％），使网络的OAM能力大大加强。

•将标准光接口综合进各种不同的网络单元，简化硬件，缓解了布线拥挤。

•SDH网具有信息净负荷的透明性。

即网络可以传送各种净负荷及其混合体而不管其具体信息结构如何，简化了网络管理。

SDH应用的若干问题•频带利用率不如PDH，因为安排了许多用于网管的比特开销。

•设备复杂性有所增加，因为需要处理指针。

•人为或软件的错误容易导致网络重大故障。

帧结构与开销功能SDH的帧结构是实现SDH网络诸多功能的基础，对它的基本要求是既能满足对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换，又能使支路信号在一帧内的分布是均匀、规则和可控的，以便于接入和取出。

在本部分应该着重学习SDH的帧结构组成，以及各部分的功能，因为这是了解SDH的基础。

帧结构SDH帧结构是如何构成的帧结构的基本描述段开销（SOH）段开销字节安排段开销字节的定义、功能及应用通道开销（POH）高阶通道开销（HPOH）(VC-3／VC-4 POH)低阶通道开销（LPOH）(VC-1/VC-2 POH)帧结构与开销功能SDH帧结构是如何构成的SDH帧结构具有以下特点：(1)块状帧结构（如图2.1），并以字节为基础。

(2)纵向9行，横向270×N列。

(3)由左到右、由上到下顺序排成串行码流依次传输。

(4)传输一帧需125μs，每秒8000帧。

(5)STM-N传输速率：N×8×9×270×8000=N×155.520Mbit/s。

其中N只能取1, 4, 16, …帧结构的基本描述整个帧结构可分为段开销、STM-N净负荷和管理单元指针三个基本区域。

（1）段开销（SOH：Section Overhead）区域段开销定义：指为保证信息正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，它主要用于网络的运行、管理、维护及指配（OAM&）（如公务通信、误码监测、自动倒换信息等）。

段开销位置：可分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）两个部分。

其中RSOH 位于帧结构中的1～3行和1～9×N列，MSOH位于帧结构中的5～9行和1～9×N列。

对于STM-1而言，每帧共有576bit（8bit/字节×9字节/行×8行）可用于段开销，由于帧长定为125μs，及每秒传输8000帧，所以共有4608Mbit/s用于OAM&。

SDH丰富的开销为其实现强大的网络管理奠定了基础。

（2）STM-N净负荷（Payload）区域信息负荷定义：指真正用于电信业务的比特。

信息负荷位置：帧结构中l～9行和10×N～270×N列的2349×N个字节。

对于STM-1而言，每帧共有18792bit（8bit/字节×261字节/行×9行）位于净负荷区域，可用于业务传输。

净负荷区域内还存放了少量可用于通道维护管理的通道开销（POH）字节。

通常，POH 作为净负荷的一部分并与其一起在网络中传送。

（3）管理单元指针（AU PTR）区域AU PTR定义：一组特定的编码，其作用是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。

采用指针处理的方式是SDH的重要创新，它消除了在常规PDH系统中由于采用滑动缓存器所引起的延时和性能损伤。

段开销（SOH）段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）两个部分。

RSOH负责管理再生段，可在再生器接入，也可在终端设备接入；MSOH负责管理由若干个再生段组成的复用段，它将透明地通过每个再生段，只能在管理单元组（AUG）进行组合或分解的地方才能接入或终结。

段开销字节安排STM-N的SOH字节可利用字节间插方式构成。

安排规则如下:* 第一个STM-1的SOH被完整保留* 其余N-1个SOH中仅保留定帧字节A1，A2和BIP-N×24字节B2* 其它字节（B1，E1，E2，F1，K1，K2和D1～D12）均省去* M1字节要专门定义位置SOH字节位置的编号方法图示为SOH字节位置的编号方法段开销字节在STM-N帧内的位置可以用一个三座标矢量S(a,b,c)来表示。

a表示行数,取值为l到3，或5到9。

b表示复列数,取值为1到9。

c表示在复列数内的间插层数,取值可为1,4,16,等。

以STM一1内的K1字节为例,由于其处于第5行,第4复列,间插层数为l层，因此其矢量座标为S(5,4,l),其余也可照此类推。

行数和列数的关系及其座标可以用下面的式子来求得：行数＝a列数＝N(b一1)十c下面举一实例说明。

在STM一4帧结构中第2个STM一1的Kl字节的行数和列数按照上面两个式子为:行数＝5列数＝4(4-1)+1=13段开销字节的定义、功能及应用以STM-1为例介绍各开销字节的定义、功能及应用通道开销（POH）SDH在实现网络管理时，采用了分层结构，前面所说的SDH主要用于管理再生段和复用段，而本节所要讲的是用于通道管理的通道开销（POH：Path Overhead）。

POH根据所管对象（虚容器VC）可分为高阶通道开销（HPOH）和低阶通道开销（LPOH）。

高阶通道开销（HPOH）(VC-3／VC-4 POH)将VC-3 POH附加给C-3或者多个TUG-2的组合体便形成了VC-3将VC-4 POH附加给C-4或者多个TUG-3的组合体即形成VC-4。

高阶VC POH的主要功能有VC通道性能监视、告警状态指示、维护信号以及复用结构指示等。

对于STM-1中VC-4而言，HPOH位于帧结构中第1～9行、第10列，依次为J1，B3，C2，G1，F2，H4，F3，K3，N1。

(1)通道踪迹字节-J1J1是虚容器中第1个字节，其位置由相关的指针来指示，该字节被用来重复发送高阶通道接入点识别符，使通道接收端能据此确认与所制定的发送端是否处于连续的连接状态。

(2)通道BIP-8字节-B3该字节用作高阶通道误码检测，其误码检测原理与SOH中B1类似，只不过计算范围是对扰码前上一帧中高阶VC所有字节进行计算，并将结果置于本帧扰码前B3。

(3)信号标记字节-C2该字节用来指示VC帧内的复接结构和信息净负荷的性质。

(4)通道状态字节-G1该字节用来将通道内的状态和性能情况回送给高阶vc通道的源设备，实现双相通道的状态和性能监视。

(5)通道使用者通路字节-F2，F3这两个字节为使用者提供与净负荷有关的通道单元之间的通信。

(6)TU位置指示字节-H4为净负荷提供一般的位置指示，也可指示特殊净负荷的位置。

如作为TU-1/TU-2复帧指示字节或ATM信元净负荷进入一个VC-4时的信元边界指示器。

(7)自动保护倒换（APS）通路-K3（b1～b4）这些比特用作高阶通道级保护的APS指令。

至于K3（b5～b8）留作将来使用，尚未规定具体数字，要求接收机忽略其值。

(8)网络操作者字节-N1该字节用于高阶通道的串联连接监视功能（HP-TCM）。

低阶通道开销（LPOH）(VC-1/VC-2 POH)将低阶VC POH附加给C-1／C-2即可形成VC-1／VC-2。

其主要功能有VC通道功能监视，用于维护的信号，以及告警状态指示等。

（1）通道状态和信号标记字节-V5该字节是复帧的首字节，具有误码监测、信号标记和VC-12通道状态表示等功能。

（2）通道踪迹字节-J2该字节被用来重复发送低阶通道接入点识别符，使通道接收端能据此确认与所制定的发送端是否处于连续的连接状态。

（3）网络操作者字节-N2该字节提供低阶通道的串联连接监视功能（LO-TCM）。

（4）自动保护倒换（APS）通路-K4（b1～b4）这些比特用作低阶通道级保护的APS指令。

（5）预留比特-K4（b5～b7）K4（b5～b7）作为选项功能由产生K4字节的路径源端自行决定。

K4（b8）为备用比特，尚未规定具体数字，要求接收机忽略其值。