邓永红
随着全球互联网（Internet）的迅猛发展，上网人数正以几何级数快速增长，以因特网技术为主导的数据通信在通信业务总量中的比列迅速上升，因特网业务已成为多媒体通信业中发展最为迅速、竞争最为激烈的领域。同时，无论是从数据传输的用户数量还是从单个用户需要的带宽来讲，都比过去大很多。特别是后者，它的增长将直接需要系统的带宽以数量级形式增长。因此如何提高通信系统的性能，增加系统带宽，以满足不断增长的业务需求成为大家关心的焦点。
光纤具有高带宽、传输距离远等优点，已成为宽带综合数字业务网的主要物理连接媒介，不过，如果仅凭单纯的光缆连接，并不能构成担负各种复杂应用的传输网。骨干传输需要由复杂的传输协议来支撑，并借助光纤作为物理媒介。
SDH传送网的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出，称之为同步光网络（Synchronous Optical NETwork,SONET）。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷（即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分）在物理媒质如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部（ITU—T）的前身国际电报电话资询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念，并与美国标准协会（ANSI）达成协议，将SONET修改后重新命名为同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy,SDH）,使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。
SDH网是对原有PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy准同步系列）网的一次革命。PDH是异步复接，在任一网络节点上接入接出低速支路信号都要在该节点上进行复接、码变换、码速调整、定时、扰码、解扰码等过程，并且PDH只规定了电接口，对线路系统和光接口没有统一规定，无法实现全球信息网的建立。随着SDH技术引入，传输系统不仅具有提供信号传播的物理过程的功能，而且提供对信号的处理、监控等过程的功能。SDH 通过多种容器C和虚容器VC以及级联的复帧结构的定义，使其可支持多种电路层的业务，如各种速率的异步数字系列、DQDB、FDDI、ATM等，以及将来可能出现的各种新业务。段开销中大量的备用通道增强了SDH网的可扩展性。通过软件控制使原来PDH中人工更改配线的方法实现了交叉连接和分插复用连接，提供了灵活的上/下电路的能力，并使网络拓扑动态可变，增强了网络适应业务发展的灵活性和安全性，可在更大几何范围内实现电路的保护、高度和通信能力的优化利用，从而为增强组网能力奠定基础，只需几秒就可以重新组网。特别是SDH自愈环，可以在电路出现故障后，几十毫秒内迅速恢复。SDH的这些优势使它成为宽带业务数字网的基础传输网。
原广播电影电视部在1995年研究制定全国有线电视联网规划时已明确规定，国家部级和省级干线全部采用SDH传输技术，数据流的传输码率为2.5Gb/s，即STM-16。现在我国的有线电视网络在省内和省外均采用了SDH传输体制，有线电视网络的SDH网起着公共物理传输平台的作用，在此平台上，一部分带宽用来传输广播电视节目，另一部分用来直接传输用户数据或从ATM、IP交换机汇聚来的数据流等。本文仅讨论利用有线电视网络的SDH网传输IP数据流。
一、SDH传输网的基本构成
SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的，在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送，融复接、传输、交换功能于一体，由统一网络管理操作的综合信息网。可实现网络有效管理、动态网络维护、对业务性能监视等功能，能有效地提高网络资源的利用率。
SDH有全世界统一的网络节点(NNI)，从而简化了信号的互通以及信号的传送、复用、交叉连接和交换过程，它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块(Synchronous Transport Module)，STM-N。当n=1、4、16时，其最基本的模块为 STM-1、STM-4和STM-16，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特(即在网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分)用于网络的运行、管理和维护(OAM)。它的基本网络单元有同步光纤线路系统或SDH微波传送系统、同步复用器(SM)、分插复用器(ADM)和同步数字交叉连接设备(SDXC)等等。
SDH传送网最重要的两个网络单元是终端复用器和分插复用器。以STM-1为例，终端复用器的主要任务是将低速支路信号和155Mb/s电信号纳入STM-1帧结构，再经CMI(符号反转码)变换后进入微波传送系统，其逆程正好相反。分插复用器，将同步复用与数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活的分插任意支路信号的能力，在网络设计上有很大的灵活性。由这两种基本网络单元组成的典型网络应用有多种形式，有点到点应用、线型应用、构成枢纽网、构成环形网、构成双环形网和网孔形应用。
二、SDH技术的传输原理
SDH用来承载信息的是一种块状帧结构，块状帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8b(bit)。整个帧结构由段开销区、净负荷区和管理单元指针区三部分组成。其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配，以保证信息能够正常灵活地传送，管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净负荷。净负荷区域用来存放用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节。
SDH的帧传输时，按由左向右，由小到大的顺序排成串型码流依次进行。每帧传输时间为125μS，每秒传输1/125×106 =8000帧。对STM-1而言，每帧能传输的比特数为8×(270×9×1)=19940b，STM-1的传输速率为19440×8000=155.52Mb/s，而STM-4为622.080Mb/s、STM-16为2488.320Mb/s。
各种业务信号进入SDH的帧结构都要经过三个步骤，即映射、定位和复用。映射就是将各种进来的速率不等的信号先经过码速调整，再装入相应的标准容器C中，同时加入通道开销POH形成虚容器VC。定位就是将帧相位发生偏差的(称帧偏移)的信息收进支路单元或管理单元，它通过支路单元指针或管理单元指针的功能来实现。复用就是将多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。以139.264Mb/s信号到STM-1的形成为例来说明这三个步骤。139.264Mb/s信号首先进入标准容器，速率调整后输出149.76Mb/s数字信号，进入虚拟容器，加入通道开销576kb/s后输出150.336Mb/s的信号，在管理单元内加入管理单元指针576kb/s，输出150.336Mb/s的信号，因N=1，故由一个单元组加人段开销4.608Mb/s后，输出155.520Mb/s的STM-1信号。（待续）
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摘自《广电在线》
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