浅谈SDH技术及其应用

（吉首大学届本科本毕业论文）1目录摘要.............................................................................................................4第1章SDH概述........................................................................................51.1SDH产生的背景....................................51.2SDH的特点.......................................5第2章SDH的工作原理............................................................................62.1STM-N的帧结构.....................................62.2SDH的复用结构和步骤..............................6第3章SDH的网络结构和网络保护机理...............................................73.1基本的网络拓扑结构................................73.2链网和自愈环.......................................8第4章SDH的主要设备.........................................................................124.1SDH网络的常见网元和功能..........................13第5章SDH在电力通信专网的应用......................................................155.1电力通信专用网的特点..............................155.2电力通信专用网的构建思路.........................165.3电力系统通信专网的SDH网络拓扑....................165.4其他辅助通信系统.................................18第6章SDH的发展趋势.........................................................................20结束语.......................................................................................................21参考文献...................................................................................................22（吉首大学届本科本毕业论文）2浅谈SDH技术及其应用（吉首大学继续教育学院，湖南吉首416000）摘要：随着信息社会的到来，人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事，此时SDH的产生并凭借其众多特性，使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。本文从SDH帧的详细论述了SDH的工作原理，SDH的常用网络拓扑、网络设备以及网络的保护机理。在这些基础上介绍了SDH网络中常用设备的功能。最后举例说明了其在现实中的应用和如何构建一个SDH网络。近年来，SDH作为新一代理想的传输体系，具有路由自动选择能力，上下电路方便，维护、控制、管理功能强，标准统一，便于传输更高速率的业务等优点，能很好地适应通信网飞速发展的需要。SDH技术与一些先进技术相结合，如光波分复用（WDM）、ATM技术、Internet技术（IPoverSDH）等，使SDH网络的作用越来越大。SDH已被各国列入21世纪高速通信网的应用项目，是电信界公认的数字传输网的发展方向，具有远大的商用前景。关键词：SDH、、原理、网络、设备。（吉首大学届本科本毕业论文）3第1章SDH概述1.1SDH产生的背景同步数字系列（SynchronousDigitalHierarchy，缩写为SDH）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，这使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护。SDH出现以前，沿用的数字传输设备均属准同步数字系（PlesiochronousDigitalHierarchy，缩写为PDH）。SDH技术的诞生有着其必然性。随着通信的发展，要求传送的信息不仅是话音，还有文字、数据、图像和视频等。加之数字通信和计算机技术的发展，在70至80年代，陆续出现了T1(DS1)／E1载波系统(1.544／2.048Mbps)、X.25帧中继、ISDN(综合业务数字网)和FDDI(光纤分布式数据接口)等多种网络技术。随着信息社会的到来，人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事。SDH就是在这种背景下发展起来的。在各种宽带光纤接入网技术中，采用SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。SDH的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展,而产生了用户与核心网之间的接入瓶颈的问题，同时提高了传输网上大量带宽的利用率。SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，且价格越来越低，在接入网中应用可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。1.2SDH的特点SDH是数字传输体制上继PDH之后的一次划时代的飞跃。SDH之所以能够快速发展这是与它自身的特点是分不开的，其具体特点如下：（1）SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全（吉首大学届本科本毕业论文）4兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性；（2）SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性；（3）由于采用了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因SDH帧结构中安排了信号的5％开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用；（4）由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化；（5）SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活；（6）SDH并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是采用SDH，而且它也便于与光纤电缆混合网(HFC)相兼容。（7）从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在SDH上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输；（8）SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整；（9）标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本。第2章SDH的工作原理帧结构及相应的信息格式是SDH的核心，它的结构会直接影响到传送业务的灵活性、对外兼容性和适应性。2.1STM-N的帧结构STM-N信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀、有规律的分布，以便于从高速信号中直接上/下低速支路信号。因此，ITU-T规定了STM-N（吉首大学届本科本毕业论文）5的帧是以字节为单位的矩形块状结构，如图2.1-1所示。图2.1-1STM-N帧结构图由图看见STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64……。表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧。并且，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行不变。我们知道，信号在线路上串行传输时是逐个比特（bit）地进行的，那么这个块状帧是怎样在线路上进行传输的呢？STM-N信号的传输也遵循按比特的传输方式，SDH信号帧传输的原则是：按帧结构的顺序从左到右，从上到下逐个字节，并且逐个比特地传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。STM-N信号帧的重复频率（也就是每秒传送的帧数）是多少呢？ITU-T规定对于任何级别的STM-N帧，帧频都是8000帧/秒，也就是帧的周期为恒定的125μs，帧中每个字节提供的通道速率是64Kbit/s。由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性，例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-1的16倍。而PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。STM-N的帧结构由3部分组成：段开销（SOH），包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；1、信息净负荷（payload）。信息净负荷位于STM-N帧中第1到第9行，第9×N+1到第270×N列，共9×261×N个字节。信息净负荷是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种用户信息码块的地方。信息净负荷区相当于STM-N这辆运货车的车箱，车箱内装载的货物就是经过打包的低速信号——待运输的货物。为了实时监测货物（打包的低速信号）在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了通道开销（POH）字节。POH作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM-N这辆货车上在SDH网中传送，它负责对打包的货物（低速信号）进行通道性能监视、管理和控制。2、段开销（SOH）段，相当于一条大的传输通道，段开销是为了保证信息净负荷正常传送所必须附加的网络运行、管理和维护（OAM）字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控，而通道开销（POH）的作用是当车上有货物损坏时，通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。也就是说SOH完成对货物整体的监控，POH是完成对某一件特定的货物进行监控，当然，（吉首大学届本科本毕业论文）6SOH和POH还有一些其他管理功能。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（