同步数字系列SDH的原理及应用研究

张诚程，刘佩奇

（中国人民解放军31401部队，吉林 长春 130000）

0 引 言

同步数字系列SDH的传输网络是一种同步传输技术，具有较强的传输能力，近年来在网络结构和可靠性方面都有较大的发展。在接入网的应用过程中，它主要采用同步复用方式和相对灵活的复用映射结构，实际上是一种低阶信号和高阶信号复用的一次到位，能够简化设备的处理过程。

1 同步数字系列SDH的基本原理

1.1 网络节点接口

SDH基本原理中，网络节点接口位置的安排比较重要，直接关系到SDH系统的使用效果。在同步数字系列SDH传输网络中，CCITT建议书中对SDH网络的节点接口位置进行了详细规定，以便于传输数字信号，位置如图1所示。其中，TR为支流信号，SM为同步复用设备，NNI为网络节点接口，line/radio system为有线/无线系统，DXC/EA为数字交叉连接设备/扩展通路设备。

图1 同步数字系列SDH网络节点接口位置

1.2 SDH的复用等级

根据CCITT建议书中的相关规范内容，SDH基础数字比特率为155.520 Mb/s，同时为同步运输模块第1层的STM-1。当多个STM-1信号通过字节交错同步复用进行处理后，可以汇集成为较为高速的STM-N信号。此时，数字比特率呈现整倍于基础数字的比特率，可保障SDH的信号具有相对较强的传输能力，从而更快速地传输数字信号[1]。

1.3 SDH的复用结构

复用结构是数字通信网中的重要组成部分。同步数字系列SDH的复用结构具有多种复用单元，如虚容器、支流单元群以及支流单元TU等，与数字信号传输的公共网络速率具有较大联系。其中，在网络节点结构中，通过安排和复用相应的单元成为STM-N信号的帧结构格式。如图2所示，即同步数字系列的SDH复用结构，描述与容器C-X有关的准同步数字信号PDH，经过汇集后成为STM-N信号的复用结构。这种复用结构比较适用于ATM，在数字信号传输过程中能够发挥重要作用[2]。图2中，AU为管理单元，AUG为管理单元群，C为容器，STM为同步转移模块，TU为支流单元，TUG为支流单元群，VG为虚容器。

图2 同步数字系列SDH复用结构

1.4 STM-1信号的帧结构

在CCITT建议书中对STM-1信号和其他高阶STM-N信号的帧结构进行了定义，规范了STM-1信号的帧长，并且规范全帧共由9行270列的矩阵组成。在该矩阵中，每个单元都由一个8 bit组成的字节。传输过程中，大多字节按照从左到右、从上到下的顺序进行传输。帧结构如图3所示，对帧结构的描述有开销SOH、管理单元指针AU以及STM-1有效净荷3个主要区域。其中，开销SOH的作用是为SDH系统提供性能监视功能，如帧调整和误码性能检测等；管理单元一般具有维护和其他运行功能，如提供服务字节，在辅助数据信道中发挥作用；有效净荷的结构由虚容器决定，每个虚容器都包含与支流相关的容器，能够对通道性能进行监测、维护以及告警状态警示等。这一过程中，支流不仅可以是较为低阶的虚容器，也可以是其他同步数字系列PDH中定义的数字信号[3]。

图3 STM-1帧结构示意图

2 同步数字系列SDH的功能

同步数字系列SDH系统作为全球性的数字网络传输标准，具有较为全面的功能优势。

（1）SDH设备在光接口、开销功能以及单元功能上，相比于PDH系统具有较明显的优势。SDH的开销功能协议层可以支持不同厂家的设备组合，打破地域因素的限制，有效促使各个国家的网络设备实现互连，还具有原网络的各种通信服务功能，确保全球通信网络更加灵活地连接。

（2）应用SDH设备构成的数字网络可以充分满足网络生存的相关性能，有利于形成高效的自愈网。在无需人为干预下，传输网络能够在相对较短的时间内，对系统出现的失效故障实现业务传输能力的自动恢复，而不会影响用户的正常网络传输和操作行为，在很大程度上保障了数字通信网络的安全性和稳定性。

（3）为保障SDH设备的同步数字通信网络在比较复杂的网络管理方面的有效性和可靠性，SDH设备能够提供相应的操作、管理、维护以及防护功能，从而有利于传输网络的操作者、管理者以及维护者开展实时和全面的监视活动，为用户提供便于了解传输网络性能的主要参数值，尽可能地提高网络诊断能力[4]。

（4）SDH设备能够根据操作用户的变更需求和要求，及时有效地做出快速反应，从而保障其能够满足用户对网络服务增加的要求。比较常见的网络要求包括虚拟电路网络和动态带宽分配等服务。实现数字传输通信网络应用的动态化，更符合用户的实际需求。

（5）SDH数字同步网络传输体系，是当前各种通信网络宽带综合业务数字网络过渡的最佳途径，也是未来BISDN数字光纤网络技术发展和异步转移模式发展必须的基础和核心技术，能够进一步推进数字网络通信技术的创新发展，为现代化数字通信技术革新和研发奠定基础。

3 同步数字系列SDH的具体应用

同步数字系列SDH在当前数字通信行业中有非常广泛的应用前景，既能够应用在现有的同步数字传输网络中，也能够应用在未来的同步中继网络和接入网络。

3.1 准同步数字网络中的应用

当在现有准同步数字网络中应用SDH系统时，它的同步设备可以替代原有的线路系统。但是，在该配置条件下，SDH设备的潜在优势发挥受到了一定的限制。这是由于同步数字传输网络中含有的段与通道是相同的，很容易导致SOH和POH的信息相互冗余，出现开销浪费的情况。而在未来发展的同步数字传输网络中，应用SDH系统则能够有效连接数字交叉系统，发挥SDH设备的潜在优势。例如，可以实现设备的良好兼容性和传输端到接收端的质量控制等，使带宽动态管理更具灵活性，充分实现网络资源的有效利用[5]。

3.2 同步中继网络和接入网络的应用

SDH传输网络与PDH网络是一种并存关系，其兼容性往往只是当前发展SDH网络的一个过渡。基于高速光纤技术的发展和超大规模集成电路的创新发展，SDH系统将会在未来的中继网络和接入网络中得到普遍应用。它将在中继网络中积极采用具有灵活性的数字交叉连接系统，更好地实现传输、交换、管理以及控制功能。另外，在接入网络中应用SDH系统，可以使用ADM设备和相对灵活的复用设备，满足用户对服务的变更和增加的需求。在传输网络中使用性价比相对较好的网络单元和可扩展功能，有利于改善通信传输网络的经济性[6]。

在实际应用过程中，SDH技术能够为大企事业单位用户提供比较理想的网络性能，进一步提高通信业务的可靠性。应用SDH网络能够有效增加传输带宽，改善网络管理能力，提高维护工作效率和效果。应用时，SDH的固有灵活性能够帮助网络运营人员满足用户的业务需求，将网络管理的范围扩展到用户端，从而更好地将SDH设备与中间结构进行组合优化，最大限度地节省投资成本。

4 结 论

随着现代化数字通信的快速发展，新应用和新的网络单元不断涌现，极大地改进了现有的传输网络，促使其能够更有效地开展各项数字通信传输业务。这种形势下，SDH标准成为被全球普遍接受的新式网络标准。因此，数字通信行业和企业要充分认识到SDH作为新一代传输网络体系的重要性，在准同步数字传输网络、中继网络以及接入网络中的应用充分发挥其优势，通过合理应用有效推动SDH网络的发展和标准化的进程，促进数字通信的发展。