13理解SDH、PDH、ATM等傳輸技術(shù)基本原理及應(yīng)用

二、理解SDH、PDH、ATM等傳輸技術(shù)根本原理及應(yīng)用。一、1、SDHSD〔SynchronousDigitalHierarch，同步數(shù)字體系，依據(jù)ITU-T步方法組成的一個(gè)技術(shù)體制。一、SDH的概念SDH[2]〔Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字系列〕光端機(jī)容量較大，一般是16E1到4032E1。SDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，是美國(guó)貝爾通信技術(shù)爭(zhēng)論所提出來的同步光網(wǎng)絡(luò)〔SONET。國(guó)際電報(bào)詢問委員會(huì)〔CCITT〔現(xiàn)ITU-T〕于1988年承受了SONET 概念并重命名為SDH使其成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)體制。它可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效治理、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、不同廠商設(shè)備間的互通等多項(xiàng)功能，能大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、降低治理及維護(hù)費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)靈敏牢靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與維護(hù)，因此是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的進(jìn)展和應(yīng)用的熱點(diǎn)，受到人們的廣泛重視。二、SDH的產(chǎn)生背景SDH技術(shù)的誕生有其必定性，隨著通信的進(jìn)展，要求傳送的信息不僅是話音，還有文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等。加之?dāng)?shù)字通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，在 70至80年月，間續(xù)消滅了T1(DS1)／E1載波系統(tǒng)(1.544／2.048Mbps)、X.25幀中繼、ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))和FDDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著信息社會(huì)的到來，人們期望現(xiàn)代信息傳輸網(wǎng)絡(luò)能快速、經(jīng)濟(jì)、有效地供給各種電路和業(yè)務(wù)，而上述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其業(yè)務(wù)的單調(diào)性，擴(kuò)展的簡(jiǎn)潔性，帶寬的局限性，僅在原有框架內(nèi)修改或完善已無濟(jì)于事。SDH就是在這種背景下進(jìn)展起來的。在各種寬帶光纖 接入網(wǎng)技術(shù)中，承受了SDH技術(shù)的接入網(wǎng)系統(tǒng)是應(yīng)用最普遍的。SDH的誕生解決了由于入戶媒質(zhì)的帶寬限制而跟不上骨干網(wǎng)和用戶業(yè)務(wù)需求的進(jìn)展 ,而產(chǎn)生了用戶與核心網(wǎng)之間的接入“瓶頸“的問題，同時(shí)提高了傳輸網(wǎng)上大量帶寬的利用率。 SDH技術(shù)自從90年月引入以來，至今已經(jīng)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛承受，且價(jià)格越來越低，在接入網(wǎng)中應(yīng)用可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管力氣、靈敏網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淞夂透呃慰啃詭砗锰帲诮尤刖W(wǎng)的建設(shè)進(jìn)展中長(zhǎng)期受益。三、SDH的根本傳輸原理SDH承受的信息構(gòu)造等級(jí)稱為同步傳送模塊 STM－N〔Synchronous Transport，N=1，4，16，64，最根本的模塊為STM－1，四個(gè)STM－1同步復(fù)用構(gòu)成STM－4，16個(gè)STM－1或四個(gè)STM－4同步復(fù)用構(gòu)成STM－16；SDH承受塊狀的幀構(gòu)造來承載信息，每幀由縱向9行和橫向270×N列字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)含8bit，整個(gè)幀構(gòu)造分成段開銷〔Section OverHead，SOH〕區(qū)、STM－N凈負(fù)荷區(qū)和治理單元指針〔AUPTR〕區(qū)三個(gè)區(qū)域，其中段開銷區(qū)主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、治理、維護(hù)及指配以保證信息能夠正常靈敏地傳送，它又分為再生段開銷〔RegeneratorSectionOverHead，RSOH〕和復(fù)用段開銷〔MultiplexSectionOverHead，MSOH；凈負(fù)荷區(qū)用于存放真正用于信息業(yè)務(wù)的比特和少量的用于通道維護(hù)治理的通道開銷字節(jié)；治理單元指針用來指示凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的信息首字節(jié)在 STM－N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置以便接收時(shí)能正確分別凈負(fù)荷。SDH的幀傳輸時(shí)按由左到右、由上到下的挨次排成串型碼流依次傳輸，每幀傳輸時(shí)間為 125μs，每秒傳輸1／125×1000000幀，對(duì)STM－1而言每幀字節(jié)為8bit×〔9×270×1〕=19440bit，則STM－1的傳輸速率為19440×8000=155.520Mbit／s；而STM－4的傳輸速率為4×155.520Mbit／s=622.080Mbit／s；STM－16的傳輸速率為16×155.520〔或4×622.080〕=2488.320Mbit／s。SDH傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)各種業(yè)務(wù)信號(hào)要進(jìn)入 SDH的幀都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個(gè)步驟：映射是將各種速率的信號(hào)先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器〔 C，再通道開銷〔POH〕形成虛容器〔VC〕的過程，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移；定位即是將幀偏移信息收進(jìn)支路單元〔TU〕或治理單元〔AU〕的過程，它通過支路單元指針〔TUPTR〕或治理單元指針〔AUPTR〕的功能來實(shí)現(xiàn)；復(fù)用則是將多個(gè)低價(jià)通道層信號(hào)通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入高價(jià)通道或?qū)⒍鄠€(gè)高價(jià)通道層信號(hào)通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入復(fù)用層的過程。四、SDH的特點(diǎn)：SDH之所以能夠快速進(jìn)展這是與它自身的特點(diǎn)是分不開的，其具體特點(diǎn)如下：SDH傳輸系統(tǒng)在國(guó)際上有統(tǒng)一的幀構(gòu)造，數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，使網(wǎng)管系統(tǒng)互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現(xiàn)有的 PDH完全兼容，并容納各種的業(yè)務(wù)信號(hào)，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的牢靠性；SDH接入系統(tǒng)的不同等級(jí)的碼流在幀構(gòu)造凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的排列格外有規(guī)律，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號(hào)一次直接分插出低速支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，抑制了 PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對(duì)全部高速信號(hào)進(jìn)展逐級(jí)分解然后再生復(fù)用的過程，由于大大簡(jiǎn)化了 DXC，削減了背靠背的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送透亮性；由于承受了較先進(jìn)的分插復(fù)用器〔ADM、數(shù)字穿插連接〔DXC、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得格外強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。因SDH幀構(gòu)造中安排了信號(hào)的5％開銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強(qiáng)大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)治理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費(fèi)和生存力氣起到了樂觀作用；由于SDH有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，它所組成的網(wǎng)絡(luò)格外靈敏，它能增加網(wǎng)監(jiān)，運(yùn)行治理和自動(dòng)配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)也使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈敏、安全、牢靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能格外齊全和多樣化；SDH有傳輸和交換的性能，它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過功能塊的自由組合，實(shí)現(xiàn)了不同層次和各種拓?fù)錁?gòu)造的網(wǎng)絡(luò)，格外靈敏；SDH并不專屬于某種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線、同軸電纜，但 SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率則需用光纖。這一特點(diǎn)說明， SDH 既適合用作干線通道，也可作支線通道。例如，我國(guó)的國(guó)家與省級(jí)有線電視干線網(wǎng)就是承受 SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網(wǎng)(HFC)相兼容。從OSI模型的觀點(diǎn)來看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對(duì)其高層有嚴(yán)格的限制，便于在SDH上承受各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持ATMIP傳輸；SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定牢靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整；標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口可以在根本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)本錢。五、SDH的應(yīng)用由于以上所述的SDH的眾多特性，使其在廣域網(wǎng)領(lǐng)域和專用網(wǎng)領(lǐng)域得到了巨大的進(jìn)展。電信、聯(lián)通、廣電等電信運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)大規(guī)模建設(shè)了基于 SDH的骨干光傳輸網(wǎng)絡(luò)。利用大容量的SDH環(huán)路承載IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)或直接以租用電路的方式出租給企、事業(yè)單位。而一些大型的專用網(wǎng)絡(luò)也承受了 SDH技術(shù)，架設(shè)系統(tǒng)內(nèi)部的SDH光環(huán)路，以承載各種業(yè)務(wù)。比方電力系統(tǒng)，就利用 SDH環(huán)路承載內(nèi)部的數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)控、視頻、語音等業(yè)務(wù)。而對(duì)于組網(wǎng)更加迫切、而又沒有可能架設(shè)專用 SDH環(huán)路的單位，很多都承受了租用電信運(yùn)營(yíng)商電路的方式。由于 SDH基于物理層的特點(diǎn)，單位可在租用電路上承載各種業(yè)務(wù)而不受傳輸?shù)南拗?。承載方式有很多種，可以是利用基于 TDM技術(shù)的綜合復(fù)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的復(fù)用，也可以利用基于IP的設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的分組交換。SDH技術(shù)可真正實(shí)現(xiàn)租用電路的帶寬保證，安全性方面也優(yōu)于VPN等方式。在政府機(jī)關(guān)和對(duì)安全性格外留意的企業(yè)，SDH 租用線路得到了廣泛的應(yīng)用。一般來說， SDH可供給E1、E3、STM-1或STM-4等接口，完全可以滿足各種帶寬要求。同時(shí)在價(jià)格方面，也已經(jīng)為大局部單位所承受。六、SDH的進(jìn)展趨勢(shì)SDH 作為一代抱負(fù)的傳輸體系，具有路由自動(dòng)選擇力氣，上下電路便利，維護(hù)、把握、治理功能強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于傳輸更高速率的業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，能很好地適應(yīng)通信網(wǎng)飛速進(jìn)展的需要。迄今，SDH 得到了空前的應(yīng)用與進(jìn)展。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，已建立和馬上建立的一系列建議已根本上掩蓋了 SDH的方方面面。在干線網(wǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)、中繼網(wǎng)、接入網(wǎng)中它開頭廣泛應(yīng)用。且在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信中也樂觀地開展?fàn)幷撆c應(yīng)用。近些年，點(diǎn)播電視、多媒體業(yè)務(wù)和其他寬帶業(yè)務(wù)如雨后春筍般紛紛消滅，為 SDH應(yīng)用在接入網(wǎng)中供給了寬闊的空間。SDH技術(shù)應(yīng)用于接入網(wǎng)的好處是：1〕對(duì)于要求高牢靠、高質(zhì)量業(yè)務(wù)的大型企事業(yè)用戶， SDH 可以供給較為抱負(fù)的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)牢靠性。2〕可以將網(wǎng)管范圍擴(kuò)展至用戶端，簡(jiǎn)化維護(hù)工作。 3〕利用SDH固有靈敏性，可使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者更快、更有效地供給用戶所需的長(zhǎng)期和短期業(yè)務(wù)需求。[1]從技術(shù)上來看，接入層的相對(duì)帶寬需求較小，需要供給 IP、TDM，可能還有ATM等綜合業(yè)務(wù)傳送。以SDH 系統(tǒng)為根底并能夠供給IP、ATM傳送與處理的系統(tǒng)〔包括TDM、IP與ATM接口，甚至包括IP 和ATM交換模塊〕將是解決接入層傳送的主要方法，這種方式可廉價(jià)地在一個(gè)業(yè)務(wù)供給點(diǎn)〔 POP〕上供給高質(zhì)量專線、ATM 、IP等業(yè)務(wù)的接入、傳送和保護(hù)。隨著骨干傳輸容量不斷增大，城域傳輸網(wǎng)絡(luò)的接入力氣也多樣化。但以 IP為主的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)照舊是不行預(yù)知的，這需要傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更好的自適應(yīng)力氣，而這種自適應(yīng)力氣不僅僅是網(wǎng)絡(luò)接口或網(wǎng)絡(luò)容量的適應(yīng)力氣，而且要求網(wǎng)絡(luò)連接的自適應(yīng)力氣?？偟膩碚f，低本錢、靈敏快速的完成運(yùn)營(yíng)商端局到用戶端的業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)收斂是對(duì)將來城域網(wǎng)接入系統(tǒng)的主要需求。簡(jiǎn)潔地講，這種承受SDH傳輸以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)的方式就是將不同的網(wǎng)絡(luò)層次的業(yè)務(wù)通過ＶＣ級(jí)聯(lián)的方式映射到 SDH電路的各個(gè)時(shí)隙中，由SDH網(wǎng)絡(luò)供給完全透亮的傳輸通道，從物理層的設(shè)備角度上看是一個(gè)集成的整體。這種解決方案可以大幅同時(shí)，供給多業(yè)務(wù)的力氣還可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商能夠快速地部署網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，提高業(yè)務(wù)收入，增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力氣。綜上所述，SDH以其明顯的優(yōu)越性已成為傳輸網(wǎng)進(jìn)展的主流。 SDH技術(shù)與一些先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，如光波分復(fù)用〔WDM、ATM技術(shù)、Internet技術(shù)〔IPover SDH〕等，使SDH網(wǎng)絡(luò)的作用越來越大。SDH已被各國(guó)列入21世紀(jì)高速通信網(wǎng)的應(yīng)用工程，是電信界公認(rèn)的數(shù)字傳輸網(wǎng)的進(jìn)展方向，具有遠(yuǎn)大的商用前景。SDH產(chǎn)品資費(fèi)產(chǎn)口名稱〔元/月〕帶寬〔元/月〕〔元/月〕優(yōu)待價(jià)SDH專網(wǎng)區(qū)內(nèi)2M400040002023155M560005600028000622M14202314202371000區(qū)間2M600060003000155M910009100045500622M264000264000132023二、PDH在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號(hào)都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號(hào)流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時(shí)，其速率必需完全保持全都，才能保證信息傳送的準(zhǔn)確無誤，這就叫做“同步。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫“準(zhǔn)同步數(shù)字系列〔Plesiochronous Digital Hierarchy，簡(jiǎn)稱PDH；另一種叫“同步數(shù)字系列〔Synchronous gital Hierarchy，簡(jiǎn)稱SDH。承受準(zhǔn)同步數(shù)字系列〔PDH〕的系統(tǒng)，是在數(shù)字通信網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都分別設(shè)置高總還是有一些微小的差異。為了保證通信的質(zhì)量，要求這些時(shí)鐘的差異不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴(yán)格來說不是真正的同步，所以叫做 “準(zhǔn)同步。在以往的電信網(wǎng)中，多使用PDH設(shè)備。這種系列對(duì)傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)通信有較好的適應(yīng)性。而隨著數(shù)字通信的快速進(jìn)展，點(diǎn)到點(diǎn)的直接傳輸越來越少，而大局部數(shù)字傳輸都要經(jīng)過轉(zhuǎn)接，因而PDH系列便不能適合現(xiàn)代電信業(yè)務(wù)開發(fā)的需要，以及現(xiàn)代化電信網(wǎng)治理的需要。SDH就是適應(yīng)這種的需要而消滅的傳輸體系。最早提出SDH概念的是美國(guó)貝爾通信爭(zhēng)論所，稱為光同步網(wǎng)絡(luò)〔 SONET。它是高速、大容量光纖傳輸技術(shù)和高度靈敏、又便于治理把握的智能網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。最初的目的是在光路上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于不同廠家的產(chǎn)品能在光路上互通，從而提高網(wǎng)絡(luò)的靈敏性。1988年，國(guó)際電報(bào)詢問委員會(huì)〔CCITT〕承受了SONET的概念，重命名為“同步數(shù)字系列〔SDH

使它不僅適用于光纖，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制，并且使其網(wǎng)絡(luò)治理功能大大增加。SDH技術(shù)PDH技術(shù)相比，有如下明顯優(yōu)點(diǎn)：1、統(tǒng)一的比特率，統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，為不同廠家設(shè)備間的互聯(lián)供給了可能。附圖是SDH和PDH在復(fù)用等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)上的比較。使 1.5Mb/s和2Mb/s兩大數(shù)字體系在STM-1上得到統(tǒng)一。2、網(wǎng)絡(luò)治理力氣大大加強(qiáng)。3、提出了自愈網(wǎng)的概念。用SDH設(shè)備組成的帶有自愈保護(hù)力氣的環(huán)網(wǎng)形式，可以在傳輸媒體主信號(hào)被切斷時(shí)，自動(dòng)通過自愈網(wǎng)恢復(fù)正常通信。4、承受字節(jié)復(fù)接技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)中上下支路信號(hào)變得格外簡(jiǎn)潔。靈敏的復(fù)用映射構(gòu)造，使各種業(yè)務(wù)靈敏上下。SDH設(shè)備牟容納各種的業(yè)務(wù)信號(hào)，如寬帶 ISDN/FDDI〔光纖分布式數(shù)據(jù)接口〕/ATM等。SDH 幀構(gòu)造中安排了豐富的開銷比例,因而使網(wǎng)絡(luò)的操作維護(hù)治理功能大大加強(qiáng),便于集中統(tǒng)一治理,大大節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用的開支.由于SDH具有上述顯著優(yōu)點(diǎn)，它將成為實(shí)現(xiàn)信息高速大路的根底技術(shù)之一。但是在與信息高速大路相連接的支路和叉路上， PDH設(shè)備仍將有用武之地。、ATM三、ATMAsynchronousTransferMode〔ATM〕異步傳輸模式的縮寫ATM是一項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。ATM是以信元為根底的一種分組交換和復(fù)用技術(shù)，它是一種為了多種業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的通用的面對(duì)連接的傳輸模式。它適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，它具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持很多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、、實(shí)時(shí)視頻、 CD質(zhì)量音頻和圖像的通信。ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數(shù)據(jù)的寬帶技術(shù)。它是一項(xiàng)信元中繼技術(shù)，數(shù)據(jù)分組大小固定。你可將信元想像成一種運(yùn)輸設(shè)備，能夠把數(shù)據(jù)塊從一個(gè)設(shè)備經(jīng)過ATM交換設(shè)備傳送到另一個(gè)設(shè)備。全部信元具有同樣的大小，不像 幀中繼及局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分組大小不定。使用一樣大小的信元可以供給一種方法，估量和保證應(yīng)用所需要的帶寬。如同轎車在繁忙穿插路口必需等待長(zhǎng)卡車轉(zhuǎn)彎一樣，可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)分組簡(jiǎn)潔在交換設(shè)備處引起通信延遲。ATM真正具有電路交換和分組交換的雙重性:ATM,它需要在通信雙方向建立連接,通信完畢后再由信令撤除連接。但它擯棄了電路交換中承受的同步時(shí)分復(fù)用，改用異步時(shí)分復(fù)用，收發(fā)雙方的時(shí)鐘可以不同，可以更有效地利用帶寬。的傳送單元是固定長(zhǎng)度用的VPI/VCI信息，因而它具有分組交換的特點(diǎn)。它是一種