光纤通信技术与设备三版 5.1 SDH体制基本概念
SDH原理
VC-4 (b)
注：TUG3 = 7֠TUG -12= 21 ֠ TU-12（63 ֠VC12 ）
3、支路单元（TU）： 、支路单元（ ）： ）：是一种提供低阶通道层和高阶通道 层之间适配功能的信息结构。 TU-n由一个相应的低阶VC-n和一个相应的支路单元指针组 成，即： TU-n=VC-n+TU-n PTR 其中，TU-n PTR指示VC-n净负荷帧起点相对于高阶VC帧起 点间的偏移量。
9 行
TUG-2
TUG-3
R 为填充字节
）：提供高阶通道层和复用段层之间 5、管理单元（AU）： 管理单元（ ）： 适配功能的信息结构，可表示为AU-n（n=3，4）。 它是由一个相应的高阶VC-n和一个相应的管理单元指针 （AU-nPTR）组成，即： AU-n=VC-n+AU-n PTR 其中，AU-nPTR指示VC-n净负荷起点相对于复用段帧起 点间的偏移，而其自身相对于STM-N帧的位置总是固定 的。
SDH同步数字体系
主要内容
一、SDH的基本概念 二、SDH的设备类型 三、SDH网络拓扑 四、SDH的帧结构 五、SDH的开销字节 六、SDH同步复用映射结构
一、SDH的基本概念
（一）SDH的概念：
SDH是一套可进行同步信息传输、复用、 分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。
（二）PDH 的固有弱点：
261列 9列
（三）环形网
ADM
ADM
ADM
ADM 环形网是将线形物理拓扑网络中两个端点相连的物理拓扑 结构。由于环形网具有自愈能力，在SDH网中深受重视。 通常应用于长途二级干线网、市话局间中继网和本地网中。 在环形网中也可使用DXC设备。
（四）网状网
ADM ADM
光纤通信(第3版)
小结
实践项目与教学情 境
思考题与练习题
2.1光纤的结构、分 类和标准
2.2光纤的导光原理
2.3光纤特性
2.4光缆的结构和种 类
1
2.5光纤的熔 接
2
2.6光纤的冷 接
3
实践项目与教 学情境
4
小结
5
思考题与练习 题
1
3.1光源
2
3.2光电检测 器
3
3.3无源光器 件
4
3.4光放大器
5
实践项目与教 学情境
7.3波分复用系统的 设计
7.4应用举例
小结
实践项目与教学情 境
思考题与练习题
8.1 MSTP技术 8.2 ASON技术
8.3 OTN技术 8.4 PTN技术
1
8.5光接入技 术
2
8.6全光通信
3
8.7相干光通 信技术
4
8.8光孤子通 信技术
5
实践项目与教 学情境
小结
思考题与练习 题
9.1 2M塞绳的制作
5.9 SDH故障处理与 案例分析
实践项目与教学情境
小结 思考题与练习题
1
6.1 WDM技术 概述
2
6.2 WDM系统 结构与设备
3
6.3 WDM系统 的关键技术
4
6.4 WDM系统 规范
5
6.5 WDM系统 案例分析
小结
实践项目与教学情 境
思考题与练习题
7.1损耗受限系统设 计
7.2色散受限系统设 计
小结
思考题与练习 题
4.2光接收机
4.1光发送机
4.3光中继器
小结
实践项目与教学情 境
光纤通信与SDH基础理论培训讲解
2、1970年光纤通信元年
1960年，第一台相干振荡光源--红宝石激光器问世；1962年，半导体激光器问世； 1966年，英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士发表了一篇论文，提出利用带有包层材料 的石英玻璃光纤作为光通信媒介，光纤的衰耗可低于20dB/km。 1970年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷（AlGaAs）半导体激光器 1970年美国康宁（Corning）公司制成损耗为20dB/km的低损耗石英光纤。 1975年，850nm多模光纤(0.8~1dB/km)，AlGaAs光源。1976年，1310nm 多模光纤(0.5dB/km)， InGaAsP光源，PIN和APD探测器。1982年，1310nm单模光纤(0.5dB/km)，InGaAsP光源，PIN和 APD探测器。1983年， 1550nm单模光纤(0.16dB/km)。
光波是人们可以用于通信上的最后一种电磁波！
三 、 光纤通信系统的组成
数
用字 户设
备
光 光纤 端 机
光
光纤
光
中
端
继
机
机
数
字
用
设
户
备
作用：数字设备：模/数转换及数字复接 光端机：将电脉冲转换为光脉冲 光中继机：再生光脉冲延长通信距离 光纤： 信号的传输通路。
接口码
线路码
数
光
用字
端
户设
机
备
光
光
数
中
端
字
光电效应中的能量关系由爱因斯坦公式表示 1 mV2 = hf 2
第一章 光纤通信简史 第二章 光纤通信基本原理 第三章 SDH基本概念 第四章 SDH常见设备 第五章 SDH采用的光纤和光接口 第六章 SDH网同步 第七章 SDH网络主要性能参数 第八章 SDH传送网及网管系统 结束语
SDH的介绍
SDH的介绍SDH是一种传输体制！按照这种传输原理制作的设备被称为SDH，各种不同速率等级的SDH设备可以称为155，622，2.5G，10G，40G。
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。
1[1].3理解SDH、PDH、ATM等传输技术基本原理及应用
![1[1].3理解SDH、PDH、ATM等传输技术基本原理及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/59e44e0702020740be1e9bc9.png)
二、理解SDH、PDH、ATM等传输技术基本原理及应用。
一、1、SDHSDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系），根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，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。
一、SDH的概念SDH[2]（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。
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研究所提出来的同步光网络（SONET）。
国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为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。
它可实现网络有效管理、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、降低管理及维护费用、实现灵活可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发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。
二、SDH的产生背景SDH技术的诞生有其必然性，随着通信的发展，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发展，在70至80年代，陆续出现了T1(DS1)／E1载波系统(1.544／2.048Mbps)、X.25帧中继、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，人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事。
SDH就是在这种背景下发展起来的。
在各种宽带光纤接入网技术中，采用了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发展,而产生了用户与核心网之间的接入"瓶颈"的问题，同时提高了传输网上大量带宽的利用率。
SDH的基本概念
SDH的基本概念1.SDH的概念SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络（SDH 网中不含交换设备，它只是交换局之间的传输手段）。
SDH网的概念中包含以下几个要点：（1）SDH网有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接等过程。
（2）SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特（即比特流中除去信息净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM。
（3）SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系（PDH）、同步数字体系和B-ISDN的信号都能纳入其帧结构中传输，即具有兼容性和广泛的适应性。
（4）SDH网大量采用软件进行网络配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，适合将来不断发展的需要。
（5）SDH网有标准的光接口，即允许不同厂家的设备在光路上互通。
（6）SDH网的基本网络单元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等。
2.SDH的优缺点（1）SDH的优点SDH与PDH相比，其优点主要体现在如下几个方面：①有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准。
②采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，净负荷与网络是同步的。
③SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（约占信号的5％），因而使得0AM能力大大加强。
④有标准的光接口。
⑤SDH与现有的PDH网络完全兼容。
⑥SDH的信号结构的设计考虑了网络传输和交换的最佳性。
以字节为单位复用与信息单元相一致。
上述SDH的优点中最核心的有三条，即同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。
(2）SDH的缺点SDH的缺点主要有：①SDH的频带利用率不如传统的PDH系统；②采用指针调整技术会使时钟产生较大的抖动，造成传输损伤；③大规模使用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉节点上，这些关键部位出现问题可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪；④SDH与PDH互连时（在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经由PDH互连的局面），由于指针调整产生的相位跃变使经过多次SDH／PDH变换的信号在低频抖动和漂移上比纯粹的PDH或SDH信号更严重。
SDH _基本知识介绍
A: 告警比特 N: 留给国内使用的空余比特 1a: 填充控制比特 S: 填充比特
准同步系列 – 帧结构
139.264 kbit/s; 帧长度 2928 bit; 21 us; ITU-T G.751
12 4 472 4 484 4 484 4 484 4 484 4 4 480
1a 2a 3a 4a
(frames 1,3,5...)
Si: 保留给国际使用 Sa4: 非紧急告警(0=告警) A: 远端告警 (1=紧急告警) Sa4 to Sa8: 空余比特或用于数据链路信息 (点对点应用) FAS: 帧同步信号 (0011011) NFAS: 非帧同步信号
2 Mbit/s 帧结构
信令信息
2.048 kbit/s 帧结构 : 32x8 bit=256 bit in 125µs
编码的语音/数据信号
0 1 2 3 4 5 6 7 8
编码的语音/数据信号
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 第0帧 第 1... 15 & 17...31帧
时隙
Si
0
0
1
1
0
1
1
帧同步字节
(偶数帧.)
3.
32064 kbit/s
x5
44736 kbit/s
x7
34368 kbit/s
x4
6312 kbit/s 2次群
x4 x3
8448 kbit/s
x4
1544 kbit/s 基群速率
x 24
2048 kbit/s
x 30/31
64 kbit/s
SDH基本原理
复用步骤
复用步骤(复用方式、复用结构)
低阶SDH→高阶SDH：字节间插方式，4合1 PDH信号→STM-N：同步复用和灵活的映射
140M→STM-N 34M→STM-N 2M→STM-N
复用是以复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图
有多种，但一个国家和地区仅使用一种。
我国的SDH基本复用映射结构
开销
定帧字节：A1、A2
寻找连续信号流的帧头 A1=f6H、A2=28H
连续信号流
STM-N
STM-N
STM-N
STM-N
STM-N
STM-N
开销
数字通信通路(DCC)字节：D1—D12
OAM功能的数据信息是通过D1-D12字节传送的， 网元网管之间、网元和网元之间OAM信息通路 D1-D3用于再生段(DCCR)，带宽3×64kb/s D4-D12用于复用段(DCCM)，带宽9×64kb/s
AUPTR
STM-N净负荷 (含POH)
以字节为单位(8bit) 的块状帧 帧 频 8000 帧 /s ， 帧 周期125us
9
9× N 261× N
信息净负荷(9行×261列)
是在STM-N帧中放置各种信息码块的地方，2M、
34M 140M打包成信息包后，放于其中。然后由 STM-N信号承载，在SDH网上传输。若将STM-N 信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货车的 车厢。 在将低速信号打包装箱时，在每一个信息包中加 入通道开销POH，以完成对每一个“货物包”在 “运输”中的监视。
加入POH监 控 /打包 9
P O H
1
VC3
9 125us 85
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4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ABC DE F
STM-16
SDH体系速率标准
STM- 4= 4*STM-1 STM-16=16*STM-1 STM-64=64*TM-4
STM-16
STM-64
速率（Mbit/s) 155.520 622.080 2488.320 9553.280
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（N=1，4， 16，64，…），最基本的模块为STM-1，也是STM的基础速率STM1=155.520Mbit/s。
2
SDH速率标准
SDH基帧
STM-1帧结构
125us
9*270（字节）
9行
先行后列， 按字节传送
帧频=8000帧 /s
270列
STM-1=9*270*8bit*8000/s=155.520Mbit/s
2.5G
10G
总结
总结：本节课学习了SDH体现的相关基本概念，包括体系 的定义、速率标准及计算过程，字节间插复用方式。
练习
练习：一个2.5G的光传输网络可以复用多少个STM-1？
谢谢
字节间插复用
A帧：3个字节
A1
A2
A3
B帧：3个字节
B1
B2
B3
C帧：3个字节
C1
C2
C3
D帧：3个字节
D1
D2
D3
A1
B1
C1
D1
A2
B2
C2
D2
A3
B3
C3
D3
E帧：3*4个字节
帧周期不变
SDH字节间插复用
0
1
2
3
4
0
1
2
3
45
6
7
4
4
5
6
7
8
9
A
B
4
8
9
A
B
C D E F STM-1
4 C D E F STM-4
光纤通信技术与设备
第5.1节 SDH基本概念
学习目标 1 了解SDH体现相关定义等基本概念 2 掌握SDH体系速率标准及计算过程 3 了解字节间插复用方式
目录
1
SDH基本概念
SDH体系速率标准
2
1
SDH基本概念
SDH基本概念
SDH体制：Synchronous digital hierarchy(同步数字体系),根据 ITU-T的建议定义，是为传输不同速度的数字信号提供相应等级的标准化 信息结构，包括映射，定位、复用以及相关的同步方法组成的一个技术 体制。