同步数字体系

光纤通信系统中的数字通信体系

同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）是一种光纤通信系统中的数字通信体系。它是一套新的国际标准化协议，使用由发光二极管发出的激光或高相关光束，通过光纤同步传输复用数字码流。

基本概念

SDH技术与光纤技术或微波技术结合起来形成的同步数字传输网是一个融复接、线路传输及交换功能于一体由统一网管系统管理操作的综和信息网络，可实现网络有效管理、动态网络维护、业务运行时的功能监视等，有效地提高了网络资源的利用率，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。

发展历史

SDH技术的诞生有其必然性，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。

美国贝尔通信研究所于1985年提出同步光网络（Synchronous Optical Network, SONET）的概念和相应的标准，并于1986年成为美国数字体系的·新标准。国际电信联盟标准部（ITU-TS）的前身国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念并与美国国家标准化协会（ANSI）的T1委员会达成协议，将SONET修订后重新命名为同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH），使之适应于欧美两种数字体系，并统一于一个传输架构之中。这就是由准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH）发展到同步数字体系的过程。

SDH技术自从90年代引入以来，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。

主要原理

SDH帧结构

SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（Synchronous Transport，N=1，4， 16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个 STM－4同步复用构成STM－16。

SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向 270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（Section OverHead，SOH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AU PTR）区三个区域。

帧传输速率

SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1/125×1000000帧，对STM－1而言每帧字节为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。如下表所示：

复用过程

SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：

技术特点

优点

缺点

主要应用

由于以上所述的SDH的众多特性，使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。中国移动、电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于SDH的骨干光传输网络。利用大容量的SDH环路承载IP业务、ATM业务或直接以租用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了SDH技术，架设系统内部的SDH光环路，以承载各种业务。比如电力系统，就利用SDH环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。

而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用SDH环路的单位，很多都采用了租用电信运营商电路的方式。由于SDH基于物理层的特点，单位可在租用电路上承载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种，可以是利用基于TDM技术的综合复用设备实现多业务的复用，也可以利用基于IP的设备实现多业务的分组交换。SDH技术可真正实现租用电路的带宽保证，安全性方面也优于VPN等方式。在政府机关和对安全性非常注重的企业，SDH租用线路得到了广泛的应用。一般来说，SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-5等接口，完全可以满足各种带宽要求。同时在价格方面，也已经为大部分单位所接受。

发展前景

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。迄今，SDH得到了空前的应用与发展。在标准化方面，已建立和即将建立的一系列建议已基本上覆盖了SDH的方方面面。在干线网和长途网、中继网、接入网中它开始广泛应用。且在光纤通信、微波通信、卫星通信中也积极地开展研究与应用。

近些年，点播电视、多媒体业务和其他宽带业务如雨后春笋般纷纷出现，为SDH应用在接入网中提供了广阔的空间。SDH技术应用于接入网的好处是：

从技术上来看，接入层的相对带宽需求较小，需要提供IP、TDM，可能还有ATM等综合业务传送。以SDH 系统为基础并能够提供IP 、ATM 传送与处理的系统（包括TDM、IP与ATM接口，甚至包括IP 和ATM 交换模块）将是解决接入层传送的主要方法，这种方式可廉价地在一个业务提供点（POP）上提供高质量专线、ATM 、IP 等业务的接入、传送和保护。

随着骨干传输容量不断增大，城域传输网络的接入能力也多样化。但以IP为主的网络业务仍然是不可预知的，这需要传输网络具有更好的自适应能力，而这种自适应能力不仅仅是网络接口或网络容量的适应能力，而且要求网络连接的自适应能力。总的来说，低成本、灵活快速的完成运营商端局到用户端的业务接入和业务收敛是对未来城域网接入系统的主要需求。

简单地讲，这种采用SDH传输以太网等多种业务的方式就是将不同的网络层次的业务通过VC级联的方式映射到SDH电路的各个时隙中，由SDH网络提供完全透明的传输通道，从物理层的设备角度上看是一个集成的整体。这种解决方案可以大幅度地降低投资规模，减少设备占地面积，降低功耗，进而降低网络运营商的运营成本。同时，提供多业务的能力还可以使网络运营商能够快速地部署网络业务，提高业务收入，增强市场竞争能力。

综上所述，SDH以其明显的优越性已成为传输网发展的主流。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（IP over SDH）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。

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