江代有 長安大學信息工程學院
摘 要：介紹了SDH傳輸網絡結構、SDH協議棧、SDH幀結構、SDH／SONET的傳輸速率及SDH開銷的功能，并提出了SDH技術在高速公路聯網中的應用方案。
關鍵詞：SDH；寬帶；高速公路；聯網
SDH是一種高速的光纖數據傳輸系統，他能以1～10 Gb／s以上的速度傳輸數據。主要應用于高速、大規模的骨干網絡互聯以及電信系統的骨架構造，例如高速公路廣域網絡或PSTN 的構造等。由于SDH與SONET區別不大（SONET標準是為美國和加拿大規定的，而SDH規范則是對歐洲和其他國家的），本文在介紹SDH／SONET時，將根據具體情況進行2種體系的不同取舍。
1 SDH傳輸網絡結構
現代高速網絡是由干線、區域、局域網絡連接組成。他是將圖像、聲音、文字和數據等信息轉化成數字信號在光纖干線上傳輸，由切換技術再送到電話或電纜上，最終送到用戶。圖 1給出了SDH傳輸網絡拓撲結構示意圖。其中，干線網絡和區域網絡拓撲結構為“格線”，而局域網為“環型”網絡拓撲結構。
2 SDH協議棧
現在的異步寬帶網是在特定基礎上發展起來的，即建造、運行和維護的問題必須單獨解決，這就導致了過于復雜的網絡結構，網絡的運行、維護和擴展都很困難。SONET標準化小組通過定義分層結構找到了解決方法。而且在SONET中為了地管理信息，是在字節級接入信息而不是像異步系統一樣在比特級接入。每層獨立地處理層間通信，并對整個鏈路的一部分進行管理。SDH／SONET的惟一例外是用于運行和維護的開銷字節。他們按要求從低層向高層傳送信息。
描述了SDH／SONET中的不同層和他們的相互作用。SDH／SONET各層間有一種層次關系，即從通道層開始，每層都請求他的所有低層的服務以完成他自身的功能。
從下往上，每層都建立在低層提供的服務上。這4層是:光層\段層\線路層及通道層。 （1）光層
光層提供高效率的光傳輸。該層處理的問題包括光脈沖傳輸，收發電平和工作波長。電－光設備在這一層進行通信。光層的主要功能是電信號到光信號的
轉換和 STS-n/STM-n到光OC-n的映射。映射的原因是高層以電的形式完成功能，而物理傳輸系統卻是用光纖的。 （2）段層
段層處理STS-n/STM-n幀在物理媒質上的傳輸。其功能包括幀定位、擾碼、段差錯監視和通信附加的段開銷。一般傳輸設備包括一個終端物理單元和中繼器之間或2個中繼器之間的終端點。
（3）線路層
線路層在物理媒質上進行通道層的凈荷和自身開銷的可靠傳送。線路層為通道層提供同步和復用。一條線路是指在連續的物理單元之間傳送信息的傳輸媒質。這2個網絡單元一個發出線路信號，一個終止線路信號，這些網絡單元稱為終端單元，因為信號在此終止。 （4）通道層
通道層處理通道終端設備（PTE）之間的業務。其主要功能是把通道開銷業務映射到線路層要求的 STM同步凈荷格式。通道開銷用指針標識STM-1或STM-3信號的起始點。
3 SDH幀
圖3表示基本速率為155．520 Mb／s的基本SDH幀結構。同步傳輸系統的概念為了滿足電信網的要求，已經超出了點到點傳輸系統的基本要求。因此，SDH／SONET可用于所有3種傳統的網絡應用（語音、圖像和數據）。
從圖3可以看出，最低級的SDH幀是STM-1,他 由9行270列構成，共2 430 B。傳輸該幀的周期是 125μs，所以速率是155．520 Mb／s。他被分為不同的部分來完成各自特定的功能：傳輸開銷（TOH）、段開銷（SOH）、線路開銷（LOH）、通道開銷（POH）、STS同步凈荷（SPE）及凈荷包封。 （1）傳輸開銷
圖3中STM的頭3列是傳輸開銷（TOH），他是留給傳送信息用的。給TOH安排了27 B，其中9 b留給段開銷（SOH），18 B留給線路開銷。 （2）段開銷
段開銷包含只有段單元（如中繼續器）才需要的信息。段開銷信息由通常位于2個 SDH傳輸單元間的端終端點處理。段開銷可以提供的功能有STM-1 定位檢測、段運行監視和故障隔離、用于OAM的數據通信通路及用于維護人員話音通信的通路。
（3）線路開銷
線路開銷包括線路終端真需要的信息。他可提供的功能包括：STM凈荷指針、線路性能監視和信號性能檢測、自動保護倒換（APS）信令通路（雙向）、用于告警采集、遠端監視和其他OAMP的數據通路及用于維護人員話音通信的通路。 （4）通道開銷
通道開銷是安排給凈荷并與其一起傳送知道凈荷解復用。POH由凈荷包封攜帶，支持凈荷從SDH網人口點到出口點的傳送。對于每個凈荷都有一個答應的POH。POH執行以下功能：對于凈荷在通路終端單元之間的傳輸是十分必要的；監視凈荷的端到端傳輸和傳輸性能、確認正確連接、標識凈荷類型及提供用于傳送業務提供者信息的用戶通路。
（5）凈荷包封 凈荷包封是STM幀內分配以來傳送STM SPE的帶寬。他可由幾個STM〖CD*2〗1組成以傳送更高帶寬的凈荷。STM SPE由9行261列組成，用于存放凈荷和通道開銷。第1列容納STM通道開銷，其余 260 B用于傳送實際新鮮。STM SPE可以從STM包封內的任何地方開始（可以始于一幀而結束于另一幀）。
4 SDH技術在高速公路聯網中的應用方案
在各種寬帶光纖網絡應用中，采用SDH技術作為骨干網絡的基礎平臺是最普遍的。這種系統可稱之為有源光接人，主要是為了與基于無源光網絡（PON）的接入系統相對比。有數字表明：目前55％到用戶的光纖采用的是SDH技術，在2年內將有73％連到用戶的光纖采用SDH技術。 SDH技術自從20世紀20年代引入以來，至今已經是一種成熟、標準的技術，在骨干網中被廣泛采用，而且價格越來越低。在接入網中應用SDH技術，可以將SDH技術在核心網中的巨大帶寬優勢和技術優勢帶入接入網領域，充分利用SDH同步復用、標準化的光接口、強大的網管能力、靈活網絡拓撲能力和高可靠性帶來的好處，在接入網的建設發展中長期受益。
在現行的高速公路通信系統中，仍采用的是SDH＋光接入網的方式。而作為IP網絡的接入網應用，SDH提供了最新的IP業務支持。這種新型SDH設備配備了WAN及LAN的數字接口，將 SDH技術與低成本的LAN技術相結合，提供靈活帶寬，解決了SDH支路接口及其凈負荷能力與局域網接口不匹配的問題，主要面向商業用戶和公司用戶，提供透明LAN互聯業務和ISP接人，很適合目前數據業務高速發展的需求。
由于在現行的高速公路SDH傳輸設備中，承載的主要數據類型依然是電話系統。根據電話容量，我們不難算出電話信道對于SDH鏈路的有效應用通常不大于10％，有的甚至于僅有1％。我們在很多業務數據、語音、圖像苦于無法遠程獲得的情況下，這種狀況的存在顯然極不合理。
應該認識到，無論從高速路的光纖資源，還是到高速路的鏈路資源都有著不小的空閑和浪費。誠然如前面所述，現行的高速路紛紛由SDH設備中辟出多路2 Mb／s數據接口，來接駁數據路由器。但這只是一種權宜之計，并將可能面臨以下2個嚴峻的問題：
（1）2 Mb／s數據僅能將收費數據進行實時傳輸，無法傳輸語音與圖像數據，通道不能有效共用，依然要為圖像傳輸尋找專門通道。
（2）多路2 Mb／s的劃分，將會在SDH 155～622 Mb／s的主干上劃出N個定制窄帶的2 Mb／s，使得資源無法相互利用與借鑒。這恰如在50 m寬的高速路上硬生生地分出10個相互隔絕的5 m寬車道，已失去了高速公路的基本優勢。
事實上，SDH系統的建設不應僅就是PSTN的傳輸平臺，而應是交通信息工程的綜合應用平臺。根據ISO／OSI的網絡協議分析并將SDH作為廣域網絡的鏈路底層，可以采用以下漸進方式：
（1）在SDH之上直接復接2類設備：程控交換機，用于實現基于電路交換的PSTN電話網絡；寬帶高速率接入的ATM交換機或IP路由器，用于實現綜合數據的集中接入和傳輸。如圖4 所示。
（2）當光傳送網或高速廣域網絡技術成熟以后，可直接將ATM，DPT，千兆網， IPOS等架構于光纖之上，并將數據與電話系統同步接入。
參考文獻
［1］ 孫大躍，江代有．高速公路網絡工程技術［M］．北京：人民交通出版社，2001．
［2］ 蘇金樹，盧錫城．高性能計算機網絡技術［M］．北京：電子工業出版社，1996．
［3］ 吳承治．光接入網工程［M］．北京：人民郵電出版社，1998．
［4］ 趙慧玲，張國宏，等．寬帶網絡技術及測試［M］．北京：人民郵電出版社，1999．
