技術基礎篇導引

關于同步光網絡與同步數字體系（SONET/SDH）

瀏覽：12430 來源：通信人在線日期：2018-11-11

在早期的數字通信網中，多使用準同步數字體系（PDH）設備。這種體系對傳統的點到點通信有較好的適應性。而隨著數字通信的迅速發展，點到點的直接傳輸越來越少，而大部分數字傳輸都要經過轉接，因而PDH系列便不能適合現代電信業務開發的需要，以及現代化電信網管理的需要。SDH技術就是適應這種新的需要而出現的傳輸體系。

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一、SDH技術的由來

最早提出同步數字體系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）概念的是美國貝爾通信研究所，當時稱為同步光網絡（SONET，Synchronous Optical Network）。它是高速、大容量光纖傳輸技術和高度靈活、又便于管理控制的智能網絡技術的有機結合。最初的目的是在光路上實現標準化，便于不同廠家的產品能在光路上互通，從而提高網絡的靈活性。

國際電信聯盟標準化部（ITU-T）的前身國際電報電話咨詢委員會（CCITT）于1988年接受了SONET的概念，并重新命名為同步數字體系（SDH），使之成為不僅適合光纖也適合微波和衛星傳輸的通用技術體制。為了建立世界性的統一標準，ITU-T在光電接口、設備功能和性能、管理控制以及協議和信令方面進行了重要修改和擴展，已經在世界范圍內就SDH的基本軟硬件問題達成了一致協議。如ITU-T 在1993年3月第一次發布了建議書G.803《基于同步數字體系(SDH)的傳送網結構》，若要詳細了解該建議書具體內容的請查閱下附件1。

附件1：G.803（03/2000）《基于同步數字體系(SDH)的傳送網結構》

SDH技術與PDH技術相比，有如下表1-1所示的4大顯著的優點。由于SDH具有上述顯著優點，它將成為實現信息高速公路的基礎技術之一。但是在與信息高速公路相連接的支路和叉路上，PDH設備仍將有用武之地。

表1-1：SDH技術與PDH技術相比的優勢

從SONET到SDH，其實質內容和主要規范并沒有很大變化，而且隨著國際標準化工作的不斷進行，兩者也越來越趨于一致，因此一般統稱為（光）同步數字傳輸網，或SDH/SONET網。但由于歷史的原因，在少數細節的規定上仍有一些差別，主要表現匯列在下表1-2所示的5個方面；由于是在速率等級上的差別詳見下表1-3。如此等等，都導致兩者尚不能完全互通兼容，但其基本原理和主要規范是一致的。

表1-2：SONET與SDH的差別

表1-3：SDH與SONET速率等級比較

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二、SDH的相關基本概念

1、SDH與STM的概念

ITU-T建議書G.780《SDH的術語和定義》對SDH的相關基本概念做出了定義。其中，同步數字體系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）和同步傳送模塊（STM，Synchronous Transport Module）的定義詳見下表2-1。

表2-1：同步數字體系（SDH）和同步傳送模塊（STM）的定義

2、SDH信號的幀結構與基本復用結構

SDH信號由不同階的同步傳送模塊（STM-N）信號組成。STM-N幀可表示成二維的塊狀幀結構，它由段開銷（SOH）、管理單元指針（AU PTR或AU Pointer）和信息凈負荷（可簡稱凈負荷或凈荷）三個區域組成。SDH信號的幀結構是由ITU-T建議G.707規范的，在我國是由國家標準GB/T 15409規范的。

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SDH復用是指多個低階通道層信號適配進高階通道或多個高階通道層信號適配進復用段層的過程。為此，SDH信號由基本的復用方法和相應的復用結構。SDH信號的復用結構是由ITU-T建議G.707規范的，在我國是由國家標準GB/T 15940規范的。

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三、SDH網絡與網元組成

1、SDH網絡

SDH網絡由相應的網元（NE）組成，有全世界統一的網絡節點接口（NNI），在光纖上進行同步信息的傳輸、復用、分插和交叉連接的網絡。它從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復用、交叉連接和交換過程；它有一套標準化的信息結構等級（稱為STM-N），并具有一種塊狀幀結構，允許安排豐富的開銷比特（即網絡節點接口比特流中扣除凈負荷后的剩余部分）用于網絡的OAM。ITU-T建議G.780為SDH網絡節點接口（NNI，Network Node Interface）的定義是：網絡節點上用來與另一個網絡節點互連的接口。ITU-T建議G.707中，給出了一個可能的SDH網絡配置，以說明NNI的位置，如下圖3-1所示。

圖3-1：ITU-T G.707建議NNI的位置

SDH網絡的物理拓撲結構可采用線形、星形、樹形、環形及格形5種基本形式。根據網絡組織的需要，可設置長途傳輸網絡和本地傳輸網絡。本地傳輸網絡宜采用分層的結構進行組網，可分為核心層、匯聚層和接入層。

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由于SDH的體制和網絡的固有特性，SDH網絡有一整套保護架構，組成不同的保護方案及相應的保護方式，使得SDH網絡的運行更加安全可靠。

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2、SDH的網元

由此，它的基本網元設備有終端復用器（TM，Terminal Multiplexer）、再生中繼器（REG，Regenerator）、分插復用器（ADM，Add and Drop Multiplexer）和同步數字交叉連接設備（SDXC，Synchronous Digital Cross Connector）等等。其功能各異，但都有統一的標準光接口，能夠在基本光纜段上實現橫向兼容性，即允許不同廠家設備在光路上互通；它有一套特殊的復用結構，允許現存準同步數字體系、同步數字體系和B-ISDN信號都能進入其幀結構，因而具有廣泛的適應性；它大量采用軟件進行網絡配置和控制，使得新功能和新特性的增加比較方便，適于將來的發展。

光同步數字傳輸網早期應用時最重要的兩個網元是TM和ADM。以STM-1等級為例，TM和ADM網元的功能作用詳見下表3-2-1。由表中兩個基本網元組成的典型網絡應用有多種形式，諸如點到點傳輸、線形、樞紐網和環形網，實際應用時，還可能出現別的形式或者各種組合形式。

表3-2-1：TM和ADM網元的功能作用

長距離SDH傳輸網絡還需要REG。光傳輸網的再生中繼器有兩種，一種是純光學的再生中繼器，主要進行光功率放大以延長光傳輸距離；另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換(O/E)、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換(E/O)等處理，以達到不積累線路噪聲、保證傳送信號波形完好的目的。此處指的是后一種再生中繼器，REG只有兩個線路端口。REG的作用是將接收的光信號經O/E、抽樣、判決、再生整形、E/O后在對側發出。

適用于SDH的DXC（即SDXC）則能進一步在接口間提供可控的虛通道（VC）透明連接和再連接，這些接口信號既可以是SDH速率，也可以是PDH速率。此外，SDXC還能支持G.784建議所規定的控制和管理功能。可見，SDXC只是DXC中的一類，兩者的差別在于下表3-2-2所示的3個方面。而后來開發的DXC設備都是既能工作于PDH環境，又能工作于SDH環境的同步系統。