第一章 SDH概述
1.1 SDH产生的技术背景——传统的PDH传输体制的缺陷 SDH全称叫做同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）关于地方政府职能转变和机构改革的意见。
传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其重点之一就是组建大容量的光纤传输网络，以SDH/WDM为主的光纤传输网络就是高速公路最基础的物理平台。
由PDH传输体制组建的传输网，其复用的方式已不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，制约了传输网向更高的速率发展。 传统的PDH传输体制的缺陷主要体现在以下四个方面。
1.1.1 接口方面
1、电接口方面：
PDH只有地区性的电接口规范，没有统一的世界性标准。现有的PDH制式共有三种不同的信号速率等级：欧洲系列、北美系列和日本系列。它们的电接口速率等级以及信号的帧结构、复用方式均不相同，这种局面造成了国际互通的困难，不适应当前通信的发展趋势。这三个系列信号的电接口速率等级如图1.1-1所示。
图1.1-1 PDH的速率等级
2、光接口方面：
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PDH 没有世界性统一的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家各自采用自行开发的线路码型。典型的例子是mBnB码。其中mB为信息码，nB是冗余码。冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。由于各厂家的设备在进行线路编码时，在信息码后加上不同的冗余码，导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容。这样在同一传输路线两端必须采用同一厂家的设备，给组网应用、网络管理及互通带来困难。
1.1.2 复用方式与谢野晶子
在PDH体制中，只有PCM设备中从64kbit/s至基速率的复用采用了同步复用方式，而其他各次 信号都采用“准同步复接”方式。因为各级PDH信号都是异步的，需要通过正码速调整来适配和容纳各级支路信号的速率差异。
由于PDH采用异步复用方式，就导致当低速信号复用到高速信号时，低速信号在高速信号帧结构中的位置规律性差，也就是说在PDH高速信号中不能便捷地确认低速信号的位置，也就不能直接分支/插入低速信号。
例如：不能从140Mbit/s的信号中直接分支/插入2Mbit/s的信号，而需要逐级地进行分支/插入。如图1.1.2-1所示。
图1.1.2-1 从140Mbit/s信号分支/插入2Mbit/s信号示意图
在将140Mbit/s信号分支出2Mbit/s信号过程中，使用了大量的“背靠背”设备。通过三级解复用设备才从140Mbit/s的信号中分出2Mbit/s低速信号；再通过三级复用设备，将2Mbit/s的低速信号复用到140Mbit/s信号中。一个140Mbit/s信号可复用进64个2Mbit/s信号，若在此处仅仅从140Mbit/s信号中上下一个2Mbit/s的信号，也需要全套的三级复用和解复用设备。这样不仅增加了设备的体积、成本和功耗，还降低了设备的可靠性。
由于低速信号分支/插入高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中带来损伤，使传输性能劣化。在大容量长距离传输时，此种缺陷是不能容忍的。
1.1.3 运行维护方面
在PDH信号的帧结构里用于运行管理维护（OAM）的开销字节不多，这也就是为什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来完成线路性能监控功能。PDH信号用于管理维护工作的开销字节少，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析和故障定位是很不利的。
1.1.4 没有统一的网管接口
由于PDH没有网管功能，更没有统一的网管接口，这就不利于形成统一的电信管理网。
由于以上这种种缺陷，使PDH传输体制越来越不适应传输网的发展，于是美国贝尔通信研
究所首先提出由一整套分等级的标准数字传送结构组成的光同步网络（SONET）体制。CCITT于1988年接受了SONET概念，并重新命名为同步数字体系（SDH），使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。
1.2 SDH有哪些优势
1.2.1 接口方面
棱镜常数
1、电接口方面：
SDH体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复用方法、线路接口、监控管理等。于是这就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。
SDH体制有一套标准的信息结构等级，也就是速率等级。基本的信号结构等级是同步传输模块—STM-1，相应的速率是155Mbit/s。高等级的数字信号系列有：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）、10Gbit/s（STM-64）等。
高等级的信息模块可以由低等级的信息模块通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数。例如：STM-4＝4×STM-1，STM-16＝4×STM-4，STM-64＝4×STM-16。
2、光接口方面：
光接口采用世界统一的标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。
扰码的标准是世界统一的，这样对终端设备仅需通过标准的解扰码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。SDH光接口的统一码型为加扰码的NRZ。
1.2.2 复用方式
低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是均匀的、有规律性的，也就是说是可预见的。这样就能从高速SDH信号例如2.5Gbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/s（STM-1），这样就简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤
通信系统。
另外，由于SDH采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号（例如2Mbit/s）复用进SDH信号的帧中去（STM-N），这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM-N信号中直接分支/插入出低速支路信号，实现了从低速PDH支路信号（如2Mb/s）至STM-N之间的“一步到位”的复用。这样就节省了大量的背靠背的复接/分接设备，增加了可靠性，减少了信号损伤、降低了设备成本和功耗等，使业务的上、下更加简便。
1.2.3 运行维护方面
SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行管理维护（OAM）功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大提高。PDH的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。以PCM30/32信号为例，其帧结构中仅有TS0时隙和TS16时隙中的比特是用于开销功能。
1.2.4 兼容性
SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH设备或系统仍可使用，这两种传输网可以共存。也就是说可以用SDH网传送PDH业务。
SDH信号的基本传输模块STM-1可以容纳多种速率的PDH支路信号，只须把各种制式的支路信号从网络界面处（始点）映射复用进STM-N信号的帧结构中，在SDH传输网络边界处（终点）再将它们解分离出来即可，这样就可以在SDH传输网上传输各种制式的数字信号了。
1.3 SDH的缺陷所在
1.3.1 频带利用率低
由于在SDH的消化系统的功能STM-N帧中加入了大量的开销字节。这样必然会增加传输速率，在传输同样有效信息的情况下，PDH信号所占用的传输速率要比SDH信号所占用的传输速率低，即PDH黑帮之地2信号所占用的带宽窄。
1.3.2 指针调整机理复杂
SDH体制可以“一步到位”地从高速信号中直接下低速信号，反之也然，省去了逐级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了SDH从高速信号中直接分支低速信号的功能的实现。可以说指针技术是SDH体系的一大特。
指针功能的实现增加了系统的复杂性，它使得系统产生SDH特有的抖动现象，即由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处（SDH/PDH），其频率低，幅度大，会导致低速信号在分支拆离后传输性能劣化，这种抖动的滤除又比较困难。
1.3.3 软件的大量使用对系统安全性的影响
SDH的一大特点是运行管理维护（OAM）的自动化程度高，这意味着软件在系统中占用相当大的比重。一方面这使系统很容易受到计算机病毒的侵害，另一方面，在网络层上的错误操作和软件故障对系统的影响也是致命的。也就是说，SDH系统对软件的依赖性很大，这样SDH系统运行的安全性就成了很重要的课题。
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