13理解SDH、PDH、ATM等传输技术基本原理及应用.docx

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1、二、理解SDH、PDH、ATM等传输技术根本原理及应用。一、1、SDHSDH （Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系）,依据ITU-T的建议定义,是不同 速度的数位信号的传输供给相应等级的信息构造，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步 方法组成的一个技术体制。J 一、SDH的概念SDH2 （Synchronous Digital Hierarchy ,同步数字系列）一端机容量较大,一 般是16E1到4032E1 o SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统 一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术争论所提出来的 同步*网络SONE

2、T）。国际 电报询问委员会（CCITT）现ITU-T ）于1988年承受了 SON日 概念并重命名为 SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通 用技术体制。它可实现网络有效治理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂 商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低治理及维护费用、实 现灵敏牢靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的进展 和应用的热点，受到人们的广泛重视。二、SDH的产生背景SDH 技术的诞生有其必定性,随着通信的进展，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进展，在 70至80 年月，间续

3、消灭了 Tl（DSl） /El载波系统（1.544 /2.048Mbps） X.25巾贞中继、ISD N（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，人们期望现代信息传输网络能快谏、经济、有效地供给各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的简洁性，带宽的局限性，仅在原有框架内修 改或完善已无济于事。SDH就是在这种背景下进展起来的。在各种宽带光纤 接入网 技术中，承受了 SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。SDH的诞生解决了由于入 户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的进展，而产生了用户与核心网之间的接入 “瓶颈”的问题，同时

4、提高了传输网上大量带宽的利用率。SDH技术自从90 年月引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛承受，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、强大的网管力气、灵 敏网络拓扑力气和高牢靠性带来好处，在接入网的建设进展中长期受益。三、SDH的根本传输原理SDH承受的信息构造等级称为同步传送模块 STM N fSynchronous Transpor t, N=1 , 4,16, 64）,最根本的模块为STM - 1,四个STM-1同步复用构成STM-4, 16个STM-1或四个

5、STM-4同步复用构成 STM-16； SDH承受块状的帧 构造来承载信息，每帧由纵向9行和横向270xN列字节组成，每个字节含 8bit,整 个帧构造分成段正缸（Section OverHead , SOH）区、STM N净负荷区和治理单 元指针（AU PTR）区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、治理、维护及指配以保证信息能够正常灵敏地传送，它又分为再生段开销（Rege nerotor Section OverHead , RSOH ）和复用段开销（Multiplex Section OverHead , MSOH C 净 负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护治理

6、的通道开销字 节；治理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置以便接收时能正确分别净负荷。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的挨次排成串型 码流依次传输，每帧传输时间为125s,每秒传输1/125x1000000帧，对STM-1而言每帧字节为8bitx9x270x1） =19440bit ,则STM-1的传输速率为19440 x8000= 155.520Mbit / s；而 STM-4 的传输速率为 4x155.520Mbit / s=622.080Mbi t/s； STM-16 的传输速率为 16x155.520 （或 4x622.080 ） =2488.320Mb

7、it Is。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：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C）,再参与通道开销POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或治理单元AU）的过程，它通过支路单元指 针TU PTR）或治理单元指针AU PTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道 层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整 使之进入复用层的过程。四、SDH的特点：SDH之所以能够快速进展这是与它自身的特点是分不开的，其具体特点如下：（1） SDH传输系统

8、在国际上有统一的帧构造，数字传输标准速率和标准的光路 接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的牢靠 性；（2） SDH接入系统的不同等级的码流在帧构造净负荷区内的排列格外有规律， 而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号， 实现了一次复用的特性，抑制了PDH准同步复用方式对全部高速信号进展逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了DXC ,削减了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透亮性；（3）由于承受了较先进的分插复用器ADM ）、数字穿插连接（DXC

9、）、网络的 自愈功能和重组功能就显得格外强大，具有较强的生存率。因 SDH帧构造中安排了 信号的5%开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络治理系统，为 网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存力气起到了乐观 作用；（4）由于SDH有多种网络拓扑构造，它所组成的网络格外灵敏，它能增加网监， 运行治理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵敏、安全、牢靠， 使网络的功能格外齐全和多样化；（5） SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合， 实现了不同层次和各种拓扑构造的网络，格外灵敏；SDH 并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线

10、、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。这一特点说明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是承受SDH,而且它也便于与光纤电缆混合网（HFC）相兼容。（7）从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层有严 格的限制，便于在SDH上承受各种网络技术，支持ATM或IP传输；（8） SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定牢靠，误码少，且便于复用 和调整；（9）标准的开放型光接口可以在根本 母缆段上实现横向兼容，降低了联网本钱。五、SDH的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 进展。电信

11、、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承受了SDH技术，架设系统内部的SDH光环路，以承载各种业务。比方电力系统，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，很多都承受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

12、多业务的分组交换一S DH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 关和对安全性格外留意的企业，SDH租用线路得到了广泛的应用。一般来说， SDH 可供给El、E3、STM-1 .或STM-4等接口，完全可以满足各种带宽要求。同时在价格 方面，也已经为大局部单位所承受。六、SDH的进展趋势SDH作为一代抱负的传输体系，具有路由自动选择力气，上下电路便利，维 护、 把握、治理功能强，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 网飞速进展的需要。迄今，SDH得到了空前的应用与进展。在标准化方面，已建立和马上建立的一系列建议已根本上掩盖了SDH的方方面面

13、。在干线网和长途网、中继网、接入网中它开头广泛应用。且在 光纤通信、微波通信、卫星通信中也乐观地 开展争论与应用。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消灭，为 SD H应用在接入网中供给了宽阔的空间。SDH技术应用于接入网的好处是：1）对于要 求高牢靠、高质量业务的大型企事业用户，SDH可以供给较为抱负的网络性能和业务牢靠性。2）可以将网管范围扩展至用户端，简化维护工作。3）利用SDH固有灵敏性，可使网络运营者更快、更有效地供给用户所需的长期和短期业务需求。从技术上来看，接入层的相对带宽需求较小，需要供给IP、TDM,可能还有ATM等综合业务传送。以SDH系统为根底并能够

14、供给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供给点 POP）上供给高质量专线、A TM、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力气也多样化。但以 IP为主 的网络业务照旧是不行预知的，这需要传输网络具有更好的自适应力气，而这种自适 应力气不仅仅是网络接口或网络容量的适应力气，而且要求网络连接的自适应力气。 总的来说，低本钱、灵敏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 将来城域网接入系统的主要需求。简洁地讲，这种承受SDH传输以太网等多种

15、业务的方式就是将不同的网络层次 的业务通过V C级联的方式映射到SDH电路的各个时隙中，由SDH网络供给完全透 亮的传输通道，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，削减设备占地面积，降低功耗，进而降低网络运营商的运营本钱。 同时，供给多业务的力气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，增加市场竞争力气。综上所述，SDH以其明显的优越性已成为传输网进展的主流。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

16、信网的应用工程, 是电信界公认的数字传输网的进展方向，具有远大的商用前景。SDH产品资费产口名称带宽原价（元/月）优待价月付（元/月）W （元/月）SDH专网区内2M400040002023155M560005600028000622M14202314202371000区间2M600060003000155M910009100045500622M264000264000132023二、PDH在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换 设备之间传输时，其速率必需完全保持全都，才能保证信息传送的准确无误，这就叫 做“同步在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“

17、准同步数字系列（Plesiochr onous Digital Hierarchy L 简称 PDH ；另一种叫“同步数字系列”Synchronous Di gital Hierarchy ),简称 SDH o承受准同步数字系列PDH)的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高 精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总 还是有一些微小的差异。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差异不能超过规 定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的 适应性。而随着数字通信的

18、快速进展，点到点的直接传输越来越少，而大局部数字传 输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化 电信网治理的需要。SDH就是适应这种的需要而消灭的传输体系。最早提出SDH概念的是美国贝尔通信争论所，称为光同步网络 SONET )o它 是高速、大容量比红传输技术和高度灵敏、又便于治理把握的智能网技术的有机结合。最 初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高 网络的灵敏性。1988年，国际电报 询问委员会(CQTT)承受了 SONET的概念，重命名 为“同步数字系列(SDH)；使它不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的技术体 制，并且

19、使其网络治理功能大大增加。SDH技术与PDH技术相比，有如下明显优点：1、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间的互联供给了可能。附 图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。使 1.5Mb/s和2Mb/s两大数字体系 在STM-1上得到统一。2、网络治理力气大大加强。3、提出了自愈网的概念。用SDH设备组成的带有自愈保护力气的环网形式，可 以在传输媒体主信号被切断时，自动通过自愈网恢复正常通信。4、承受字节复接技术，使网络中上下支路信号变得格外简洁。5,灵敏的复用映射构造，使各种业务灵敏上下。6.SDH设备牟容纳各种的业务信号，如宽带 ISDN/FDDI 光纤分布式数据接 口)/A

20、TM 等。7.SDH帧构造中安排了丰富的开销比例，因而使网络的操作维护治理功能大大加 强，便于集中统一治理，大大节约了维护费用的开支.由于SDH具有上述显著优点，它将成为实现信息高速大路的根底技术之一。但是在与信息高速大路相连接的支路和叉路上，PDH设备仍将有用武之地。3、ATM等传输技术根本原理及应用三、ATM 是 Asynchronous TransferMode (ATM异步传输模式的缩写ATM是一项数据传输技术。ATM是以信元为根底的一种分组交换和复用技术,它是一种为了多种业务设计的通用的面对连接的传输模式。它适用于局域网和广域 网，它具有高速数据传输率和支持很多种类型如声音、数据、

21、、实时视频、CD质量音频和图像的通信。ATM是在LAN或WAN上传送声音、视频图像和数据的宽带技术。它是一项信 元中继技术，数据分组大小固定。你可将信元想像成一种运输设备，能够把数据块从 一个设备经过 ATM交换设备传送到另一个设备。全部信元具有同样的大小，不像 帧 生继及局域网系统数据分组大小不定。使用一样大小的信元可以供给一种方法，估量 和保证应用所需要的带宽。如同轿车在繁忙穿插路口必需等待长卡车转弯一样，可变 长度的数据分组简洁在交换设备处引起通信延迟。ATM真正具有电路交换和分组交换的双重性：ATM面对连接，它需要在通信双方向建立连接，通信完毕后再由信令撤除连接。但 它推弃了电路交换中

22、承受的同步时分复用，改用异步时分复用，收发双方的时钟可以 不 同，可以更有效地利用带宽。ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL （信元），信头局部包含了选择路由 用的VPI/VCI信息，因而它具有分组交换的特点。它是一种高速分组交换，在协议上它 将osi其次层的纠错、流控功能转移到智能终端上完成，降低了网络时延，提高了交 换速度。交换设备是ATM的重要组成局部，它能用作组织内的 Hub,快速将数据分组从 一个节点传送到另一个节点；或者用作广域通信设备，在远程 LAN之间快速传送AT M信元。以太网、光纤分布式数据接口（ FDDI）、令牌环网等传统 LAN承受共享介 质，任一时刻只有一

23、个节点能够进展传送，而ATM供给任意节点间的连接，节点能够同时进展传送。来自不同节点的信息经多路复用成为一条信元流。在该系统中，ATM交换器可以由公共效劳的供给者所拥有或者是组织内部网的一局部。ATM用作公司主干网时，能够简化网络的治理，消退了很多由于不同的编址方案 和路由选择机制的网络互连所引起的简洁问题。ATM集线器能够供给集线器上任意两 端口的连接，而与所连接的设备类型无关。这些设备的地址都被预变换，例如很简洁 从一个节点到另一个节点发送一个报文，而不必考虑节点所连的网络类型。ATM治理软 件使用户和他们的物理工作站移动地方格外便利。通过ATM技术可完成企业总部与各办事处及公司分部的局域网互联，从而实现 公司内部数据传送、企业邮件效劳、话音效劳等等，并通过上联 INTERNET 实现电 子商务等应用。同时由于ATM承受统计复用技术，且接入带宽突破原有的2M,到达 2M-155M ,因此适合高带宽、低延时或高数据突发等应用。图中：UNI为用户一网络接口NNI为网络一节点接口GFC为一般流量把握域VPI为虚路径标识符VCI为虚通道标识符PT为净荷类型，即后面48个字节信息域的信息类型