原標(biāo)題：SDH原理

一、SDH核心概念

1. 定義與背景

• SDH（Synchronous Digital Hierarchy）：國際電信聯(lián)盟（ITU-T）制定的全球統(tǒng)一數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，用于高速、大容量光通信網(wǎng)絡(luò)。

• 發(fā)展背景：傳統(tǒng)PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字體系）存在復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、兼容性差等問題，SDH通過統(tǒng)一幀結(jié)構(gòu)、同步復(fù)用和強(qiáng)大網(wǎng)管功能解決這些問題。

2. 核心特點(diǎn)

• 同步復(fù)用：基于時(shí)鐘同步實(shí)現(xiàn)低階信號到高階信號的直接復(fù)用，無需逐級碼速調(diào)整。

• 標(biāo)準(zhǔn)接口：定義全球統(tǒng)一的光接口（如STM-1、STM-4等），實(shí)現(xiàn)設(shè)備互連互通。

• 強(qiáng)大網(wǎng)管：支持實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障定位和性能分析，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。

二、SDH幀結(jié)構(gòu)

1. 幀結(jié)構(gòu)組成

• 段開銷（SOH）：占幀容量的5%，包含幀定位、誤碼監(jiān)測、公務(wù)通信等功能字節(jié)。

• 管理單元指針（AU-PTR）：指示高階VC（虛容器）在STM-N幀中的起始位置，實(shí)現(xiàn)靈活映射。

• 信息凈負(fù)荷（Payload）：承載用戶數(shù)據(jù)（如E1、E3信號）和通道開銷（POH），POH用于通道層監(jiān)控。

2. 幀傳輸機(jī)制

• 塊狀幀結(jié)構(gòu)：每幀9行×270×N列（N=1,4,16,64），每秒傳輸8000幀，對應(yīng)比特率為155.520Mbps×N（STM-N）。

• 逐比特傳輸：按行從左至右、從上至下順序發(fā)送，確保接收端正確解復(fù)用。

三、SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

1. 復(fù)用步驟

• 映射：將低速信號（如E1）裝入C容器（如C-12），添加通道開銷形成VC（如VC-12）。

• 定位：通過AU-PTR或TU-PTR（支路單元指針）調(diào)整VC相位，適應(yīng)STM-N幀結(jié)構(gòu)。

• 復(fù)用：多個(gè)VC組合成TUG（支路單元組），再逐級復(fù)用為高階VC（如VC-4），最終組成STM-N幀。

2. 典型復(fù)用路徑

• E1→STM-1：
  E1→C-12→VC-12→TU-12→TUG-2→TUG-3→VC-4→AU-4→STM-1
  （1個(gè)STM-1可復(fù)用63個(gè)E1信號）

四、SDH網(wǎng)絡(luò)單元與拓?fù)?/span>

1. 關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)單元

• 終端復(fù)用器（TM）：將低速信號復(fù)用為STM-N信號，或反向解復(fù)用。

• 分插復(fù)用器（ADM）：從STM-N中分插特定VC，無需終結(jié)整個(gè)STM-N信號。

• 再生中繼器（REG）：放大衰減信號，延長傳輸距離。

• 數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）：實(shí)現(xiàn)VC級交叉連接，靈活調(diào)度電路。

2. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

• 鏈形網(wǎng)：簡單經(jīng)濟(jì)，但可靠性低（單點(diǎn)故障影響全鏈）。

• 環(huán)形網(wǎng)：通過自愈環(huán)（如二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)）實(shí)現(xiàn)50ms故障恢復(fù)，高可靠性。

• 網(wǎng)孔形網(wǎng)：全連接結(jié)構(gòu)，高可靠性但成本高，適用于核心網(wǎng)。

五、SDH自愈保護(hù)機(jī)制

1. 保護(hù)倒換類型

• 通道保護(hù)環(huán)（1+1）：業(yè)務(wù)雙發(fā)選收，倒換速度快但帶寬利用率低。

• 復(fù)用段保護(hù)環(huán)（2纖/4纖）：利用APS協(xié)議協(xié)商倒換，帶寬利用率高（4纖環(huán)可達(dá)100%）。

2. 倒換時(shí)間

• ITU-T標(biāo)準(zhǔn)：要求倒換時(shí)間≤50ms，確保語音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不受影響。

六、SDH優(yōu)缺點(diǎn)分析

1. 優(yōu)勢

• 標(biāo)準(zhǔn)化接口：全球統(tǒng)一，降低組網(wǎng)成本。

• 靈活復(fù)用：支持任意速率信號的直接上下。

• 強(qiáng)大OAM：提供端到端性能監(jiān)控和故障定位。

2. 局限性

• 指針調(diào)整抖動(dòng)：AU/TU指針可能引入抖動(dòng)，影響高速信號質(zhì)量。

• 帶寬浪費(fèi)：開銷占比約5%，且復(fù)用顆粒固定（如STM-1最小單位為VC-12）。

• 軟件復(fù)雜性：依賴網(wǎng)管系統(tǒng)，硬件故障可能導(dǎo)致全網(wǎng)影響。

七、SDH應(yīng)用場景

1. 骨干傳輸網(wǎng)：承載長途電話、數(shù)據(jù)專線等大容量業(yè)務(wù)。

2. 城域網(wǎng)核心層：連接匯聚層與接入層，提供高可靠性傳輸。

3. 專網(wǎng)建設(shè)：如電力、鐵路等行業(yè)的專用通信網(wǎng)絡(luò)。

八、SDH與新技術(shù)融合

1. SDH over WDM：在波分復(fù)用系統(tǒng)上承載SDH信號，提升單纖容量。

2. MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺）：集成以太網(wǎng)、ATM等接口，支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。

3. 向OTN演進(jìn)：SDH逐步被OTN（光傳送網(wǎng)）取代，后者支持更大顆粒（如ODU0/1/2）和更靈活調(diào)度。

總結(jié)

SDH通過標(biāo)準(zhǔn)化幀結(jié)構(gòu)、同步復(fù)用和強(qiáng)大網(wǎng)管功能，實(shí)現(xiàn)了高效、可靠的數(shù)字傳輸，成為20世紀(jì)末至21世紀(jì)初骨干網(wǎng)的核心技術(shù)。盡管面臨帶寬利用率和指針抖動(dòng)等挑戰(zhàn)，但其自愈保護(hù)和靈活組網(wǎng)能力仍廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)場景。隨著OTN和分組傳送網(wǎng)（PTN）的興起，SDH逐漸向融合型平臺演進(jìn)，繼續(xù)在特定領(lǐng)域發(fā)揮價(jià)值。