SDH同步数字体系

1.1 SDH传输网的概念

• SDH传输网是由一些基本网络单元（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传输网中不含交换设备，它只是 交换机（或路由器）之间的传输手段。

复用（Multiplexing）：是将多个低速率的数据流合并成一个高速率数据流的过程。

打个比方：想象一条高速公路，原本有很多条小路各自通向不同目的地，复用就像是把这些小路的车辆都汇集到一条大的高速公路上一起行驶。

在SDH中的应用：

4个E1信号（2Mbps）--> 复用 --> 1个STM-1信号（155Mbps）
 
4个STM-1信号 --> 复用 --> 1个STM-4信号（622Mbps）

复用的优势：

• 提高线路利用率
• 降低传输成本
• 便于统一管理

分插（Add/Drop）：是指在传输路径的中间节点，可以灵活的“分出”（Drop）某些业务或“插入”（Add）新的业务，而不影响其他业务通过。

打个比方：就像公交车在各个站点可以让乘客上车（Add）或下车（Drop），而车上的其他乘客不受影响，继续前行。

实际应用场景：

城市A --> 城市B --> 城市C
 
在城市B的分插设备可以：
	- Drop：取出从A发往B的业务
	- Add：加入从B发往C的新业务
	- 直通：A发往C的业务直接通过，不受影响

分插的优势：

• 灵活的业务接入
• 减少设备投资
• 提高网络效率

交叉连接（Cross-Connect）：是一种更高级的交换功能，可以将任意输入端口的信号路由到任意输出端口，实现灵活的路径选择和网络重构。

打个比方：像一个复杂的立交桥，可以让来自任何方向的车辆灵活的选择去往任何方向，实现最优的路径规划。

功能特点：

输入端口1 ──┐
输入端口2 ──┤
输入端口3 ──┤── 交叉连接矩阵 ──┤── 输出端口1
输入端口4 ──┘                    ├── 输出端口2
                                 ├── 输出端口3
                                 └── 输出端口4

交叉连接的优势：

• 灵活的路由选择
• 网络保护和恢复
• 动态带宽分配
• 网络优化重构

三者的协同工作：在SDH网络中，这三种功能通常协同工作；

1. 复用：将多个业务合并到高速光纤上传输；
2. 分插：在需要的节点接入或取出特定业务
3. 交叉连接：实现业务的灵活路由和网络保护；

企业A --
			｜
企业B -- -- 复用设备 -- 光纤传输 -- 分插设备 -- 交叉连接设备 -- 目标网络
			｜
企业C --

SDH传输网的概念中包含的要点：

1. SDH网有全世界统一的 网络节点接口（NNI）
2. SDH网有一套 标准化的信息结构等级，称为 同步传递模块（STM-N），并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的用于网络运行、管理和维护（OAM）的开销比特；
3. SDH网有一套特殊的复用结构，允许现PDH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（NMS）；
5. SDH有标准的光接口（STM-N/SFP光模块）
6. SDH网的基本网络单元（简称网元）有TM、ADM、DXC设备和REG；

1.2 SDH的优缺点（与PDH进行比较）

• SDH的优点：

  • 有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准；
  • 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。
  • SDH帧结构中安排了 丰富的开销比特，因而使得网络的运行、管理和维护（OAM）能力大大增强；
  • 具有标准的光接口；
  • SDH与现有的PDH网络完全兼容；
  • SDH以字节为单位复用；

  SDH最核心的优点：同步复用、标准的光接口和强大的网络管理能力；

• SDH的缺点：

  • 频带利用率不如传统的PDH系统；
  • 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与交叉节点上；
  • 由于指针调整等因素，会使数字信号及时钟产生抖动和漂移、质量下降；

1.3 SDH的速率等级

SDH的速率等级：ITU-T G.707 建议规范的 STM-N 的标准速率如下表所示：

STM-1～STM-64是比较常用的，STM-256就不太常用了，这种速率基本上都是用OTN了。

STM-1是同步数字体系最基本的模块信号（即同步传递模块）。

更高等级的STM- N信号（获得的方法之一）可以是将STM-1同步复用、按字节插的结果，N为1、4、16、64、256，速率依次是4倍的关系。

1.4 SDH传输网的4种基本网络单元

“网络单元”名词解释：是指在通信网络中具有特定功能、可以独立工作的基本设备或系统，它是构成整个通信网络的基础“积木块”。就类似于交通系统中的设施（车站、信号灯、收费站等），各有功能，共同构成交通网络。

网元种类	功能	应用	图示
终端复用器（TM）	终端复用器（TM）将低速支路信号纳入STM-N帧结构，并经电/光转换成为STM-N光线路信号；其逆过程正好相反。	TM常用作网络末梢端节点。
分/插复用器（ADM）	具有灵活的分插任意支路信号的能力（兼有数字交叉连接功能），上、下的支路既可以是PDH支路信号，也可以是较低等级的STM-N信号；ADM也具有光/电、电/光转换功能；	ADM用在线形网等中间节点或环形网的节点
再生中继器（REG）	将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信号后进行 放大整形、定时再生 伟规划的电脉冲信号，然后调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输，以延长传输距离。	再生中继器（REG）可应用云各种类型的网络拓扑结构中，作为长距离通信的再生中继器。
数字交叉连接设备（DXC）	数字交叉连接（DXC）设备可以实现支路之间的交叉连接，称为同步数字交叉连接（SDXC）设备，它是一种具有一个或多个PDH或SDH信号端口并至少可以对任何端口速率（和、或其子速率信号）与其他端口速率（和/或其子速率信号）进行可控连接和再连接的设备。（具有光/电、电/光转换功能），从功能上看，SDXC设备是一种兼有复用、保护/恢复、监控和网管的多功能传输设备。	DXC设备常用于网状网（及网孔形网的节点或星型网的中心节点）

1. 终端复用器（TM-Terminal Multiplexer）

   功能特点：

   • 位置：位于SDH网络的端点
   • 主要功能：将多个低速信号复用成高速SDH信号，或相反过程
   • 特征：只有一个SDH接口方向

   实际应用：

   多个E1信号 ---> TM ---> STM-1信号 ---> 光纤信号

   典型应用场景：

   • 接入网入口
   • 分支机构接入
   • 小容量业务汇聚点

2. 分插复用器（ADM Add-Drop Multiplexer）

   功能特点：

   • 位置：位于SDH网络的中间节点
   • 可以在不拆除整个高速信号的情况下，灵活的分出或插入低速业务
   • 特点：具有“直通”+“分插”双重功能

   工作原理：

   输入STM-N ---- 分出部分业务
   					｜ 
   					｜-- 插入新业务 --> 输出STM-N
   					｜
   					｜-- 其余业务直通

   典型应用场景：

   • 城市之间的传输节点
   • 环网中的业务接入点
   • 需要灵活业务调度的地方

3. 数字交叉连接设备（DXC- Digital Cross-Connect）

   功能特点：

   • 位置：网络的核心节点
   • 主要功能：实现大容量的交叉连接和路由选择。
   • 特征：强大的交换和管理能力

   分类：

   • DXC-4/4：STM- N级别的交叉连接
   • DXC-1/0：VC-12级别的交叉连接

   工作示例：

   从北京来的信号 ──┐
   从上海来的信号 ──┤
   从广州来的信号 ──┤── DXC ──┤── 去往成都
   从深圳来的信号 ──┘        ├── 去往西安
                             ├── 去往武汉
                             └── 去往其他城市

   典型应用场景：

   • 国家/省级骨干网节点
   • 大型数据中心
   • 网络的核心汇聚点

4. 再生器（REG- Regenerator）

   功能特点：

   • 位置：长距离传输链路中间
   • 主要功能：对传输信号进行再生、整形、放大
   • 特征：透明传输，不改变信号内容。

   工作原理：

   衰减的光信号 ──► REG ──► 恢复的光信号
   (信号弱、失真)      (信号强、清晰)

   为什么需要再生器：

   • 信号衰减：长距离传输后信号变弱
   • 信号失真：色散导致信号质量下降
   • 噪声累积：传输过程中的噪声影响