pdh与sdh的比较.docx
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pdh与sdh的比较
在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”（PlesiochronousDigitalHierarchy），简称PDH；另一种叫“同步数字系列”（SynchronousDigitalHierarchy），简称SDH。
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，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。
采用准同步数字系列（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别。
为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别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。
而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分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，以及现代化电信网管理的需要。
SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。
最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络（SONET）。
它是高速、大容量光纤传输技术与高度灵活、又便于管理控制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，从而提高网络的灵活性。
3．1SDH概述
3．1．1SDH产生的技术背景——为什么会产生SDH传输体制
我们知道当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化与个人化方向发展。
传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。
当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的传输光纤网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。
同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户能随时随地便捷地通信。
目前传统的由PDH传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，由此看出在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。
传统的PDH传输体制的缺陷表达在以下几个方面：
1．接口方面：
1）只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。
现有的PDH数字信号序列有三种信号速率等级：
欧洲系列、北美系列与日本系列。
各种信号系列的电接口速率等级以及信号的帧结构、复用方式均不相同，这种局面造成了国际互通的困难，不适应当前随时随地便捷通信的发展趋势
2）没有世界性标准的光接口规范。
为了完成设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家各自采用自行开发的线路码型。
典型的例子是mBnB码。
其中mB为信息码，nB是冗余码，冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。
由于冗余码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且由于各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导致不同厂家同一速率等级的光接口码型与速率也不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容。
这样在同一传输路线两端必须采用同一厂家的设备，给组网、管理及网络互通带来困难。
2．复用方式
现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s与2Mbit/s速率的信号（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信号）是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配与容纳时钟的差异。
由于PDH采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性与固定性。
也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。
正如你在一堆人中寻找一个没见过的人时，若这一堆人排成整齐的队列，那么你只要知道所要找的人站在这堆人中的第几排与第几列，就可以将他找了出来。
若这一堆人杂乱无章的站在一起，若要找到你想找的人，就只能一个一个的按照片去寻找了。
既然PDH采用异步复用方式，那么从PDH的高速信号中就不能直接的分/插出低速信号，例如：
不能从140Mbit/s的信号中直接分/插出2Mbit/s的信号。
这就会引起两个问题：
1）从高速信号中分/插出低速信事情要一级一级的进行。
在将140Mbit/s信号分/插出2Mbit/s信号过程中，使用了大量的“背靠背”设备。
通过三级解复用设备从140Mbit/s的信号中分出2Mbit/s低速信号；再通过三级复用设备将2Mbit/s的低速信号复用到140Mbit/s信号中。
一个140Mbit/s信号可复用进64个2Mbit/s信号，若在此处仅仅从140Mbit/s信号中上下一个2Mbit/s的信号，也需要全套的三级复用与解复用设备。
这样不仅增加了设备的体积、成本、功耗，还增加了设备的复杂性，降低了设备的可靠性。
2）由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用与解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，在大容量传输时，此种缺点是不能容忍的。
这也就是为什么PDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。
3．运行维护方面
PDH信号的帧结构里用于运行维护工作（OAM）的开销字节不多，这也就是为什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来完成线路性能监控功能。
由于PDH信号运行维护工作的开销字节少，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。
4.没有统一的网管接口
由于没有统一的网管接口，这就使你买一套某厂家的设备，就需买一套该厂家的网管系统。
容易形成网络的七国八制的局面，不利于形成统一的电信管理网。
由于以上这种种缺陷，使PDH传输体制越来越不适应传输网的发展，于是美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步网络（SONET）体制，CCITT于1988年接受了SONET概念，并重命名为同步数字体系（SDH），使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波与卫星传输的通用技术体制。
本课程主要讲述SDH体制在光纤传输网上的应用。
3．1．2与PDH相比SDH有哪些优势
既然SDH传输体制是PDH传输体制进化而来的，因此它具有PDH体制所无可比拟的优点，它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制，与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。
首先，我们先谈一谈SDH的基本概念。
SDH概念的核心是从统一的国家电信网与国际互通的高度来组建数字通信网，是构成综合业务数字网（ISDN），特别
是宽带综合业务数字网（B-ISDN）的重要组成部分。
那么怎样理解这个概念呢？
因为与传统的PDH体制不同，按SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理与操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。
下面我们就SDH所具有的优势（可以算是SDH的特点吧），从几个方面进一步说明。
注意与PDH体制相对比。
1.接口方面
1）电接口方面
接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。
SDH体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。
规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。
于是这就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，表达了横向兼容性。
SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。
基本的信号传输结构等级是同步传输模块——STM-1，相应的速率是155Mbit/s。
高等级的数字信号系列例如：
622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通过将低速率等级的信息模块（例如STM-1）通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如：
STM-4＝4×STM-1，STM-16＝4×STM-4。
2）光接口方面
线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。
扰码的标准是世界统一的，这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。
扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”与长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。
由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。
2.复用方式
由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可预见的。
这样就能从高速SDH信号例如2.5Gbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/s（STM-1），这样就简化了信号的复接与分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。
另外，由于采用了同步复用方式与灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号（例如2Mbit/s）复用进SDH信号的帧中去（STM-N），这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM-N信号中直接分/插出低速支路信号。
注意此处不同于前面所说的从高速SDH信号中直接分插出低速SDH信号，此处是指从SDH信号中直接分/插出低速支路信号，例如2Mbit/s，34Mbit/s与140Mbit/s等低速信号。
于是节省了大量的复接/分接设备（背靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。
SDH的这种复用方式使数字交叉连接（DXC）功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实时灵活的业务调配。
3.运行维护方面
SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。
PDH的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。
以PCM30/32信号为例，其帧结构中仅有TS0时隙与TS16时隙中的比特是用于OAM功能。
SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20，大大加强了OAM功能。
这样就使系统的维护费用大大降低，而在通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分，于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据估算仅为PDH系统的65.8%。
4．兼容性
SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。
也就是说可以用SDH网传送PDH业务，另外，异步转移模式的信号（ATM）、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。
那么SDH传输网是怎样实现这种兼容性的呢？
SDH网中用SDH信号的基本传输模块（STM-1）可以容纳PDH的三个数字信号系列与其它的各种体制的数字信号系列——ATM、FDDI、DQDB等，从而表达了SDH的前向兼容性与后向兼容性，确保了PDH网向SDH网与SDH向ATM的顺利过渡。
SDH是怎样容纳各种体制的信号呢？
很简单，SDH把各种体制的低速信号在网络边界处（例如：
SDH/PDH起点）复用进STM-1信号的帧结构中，在网络边界处（终点）再将它们拆分出来即可，这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号了。
3.1.3SDH的缺陷所在
凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺牲其他方面为代价的。
1．频带利用率低
我们知道有效性与可靠性是一对矛盾，增加了有效性必将降低可靠性，增加可靠性也会相应的使有效性降低。
例如，收音机的选择性增加，可选的电台就增多，这样就提高了选择性。
但是由于这时通频带相应的会变窄，必然会使音质下降，也就是可靠性下降。
相应的，SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了（运行维护的自动化程度高），这是由于在SDH的信号－－STM-N帧中加入了大量的用于OAM功能的开销字节，这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带（传输速率）要比SDH信号所占用的频带（传输速率）窄，即PDH信号所用的速率低。
例如：
SDH的STM-1信号可复用进63个2Mbit/s或3个34Mbit/s（相当于48×2Mbit/s）或1个140Mbit/s（相当于64×2Mbit/s）的PDH信号。
只有当PDH信号是以140Mbit/s的信号复用进STM-1信号的帧时，STM-1信号才能容纳64×2Mbit/s的信息量，但此时它的信号速率是155Mbit/s，速率要高于PDH同样信息容量的E4信号（140Mbit/s），也就是说STM-1所占用的传输频带要大于PDHE4信号的传输频带（二者的信息容量是一样的）。
2．指针调整机理复杂
SDH体制可从高速信号（例如STM-1）中直接下低速信号（例如2Mbit/s），省去了多级复用/解复用过程。
而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。
可以说指针是SDH的一大特色。
但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。
最重要的是使系统产生SDH的一种特有抖动－－由指针调整引起的结合抖动。
这种抖动多发于网络边界处（SDH/PDH），其频率低，幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种抖动的滤除会相当困难。
3．软件的大量使用对系统安全性的影响
SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。
另外，在网络层上人为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的。
这样系统的安全性就成了很重要的一个方面。
SDH体制是一种新生事物，尽管还有这样那样的缺陷，但它已在传输网的发展中，显露出了强大的生命力，传输网从PDH过渡到SDH已是一个必然的趋势。
3．2．2SDH的复用结构与步骤
SDH的复用包括两种情况：
一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。
第一种情况在前面已有所提及，复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。
在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。
在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷与指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。
在复用成的STM-N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销，其具体的复用方法在下一节中讲述。
第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。
传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种：
1．比特塞入法（又叫做码速调整法）
这种方法利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据，允许被复用的净负荷有较大的频率差异（异步复用），因为存在一个比特塞入与去塞入的过程（码速调整），而不能将支路信号直接接入高速复用信号或从高速信号中分出低速支路信号，也就是说不能直接从高速信号中上/下低速支路信号，要一级一级的进行，这也就是PDH的复用方式。
2．固定位置映射法
这种方法利用低速信号在高速信号中的特殊位置来携带低速同步信号，要求低速信号与高速信号同步，也就是说帧频相一致，可方便的从高速信号中直接上/下低速支路信号，但当高速信号与低速信号间出现频差与相差（不同步）时，要用125μs（8000帧/秒）缓存器来进行频率校正与相位对准，导致信号较大延时与滑动损伤。
从上面看出这两种复用方式都有一些缺陷，比特塞入法无法从高速信号中上/下低速支路信号；固定位置映射法引入的信号时延过大。
SDH网的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例如：
将PDH信号复用进STM-N），又能满足同步复用（例如STM-1→STM-4），而且能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号，同时不造成较大的信号时延与滑动损伤，这就要求SDH需采用自己独特的一套复用步骤与复用结构。
在这种复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125μs缓存器用以校正支路信号频差与实现相位对准，各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。
ITU-T规定了一整套完整的复用结构（也就是复用路线），通过这些路线可将PDH的3个系列的数字信号以多种方法复用成STM-N信号。
此复用结构包括了一些基本的复用单元：
C－容器、VC－虚容器、TU－支路单元、TUG－支路单元组、AU－管理单元、AUG－管理单元组，这些复用单元的下标表示与此复用单元相应的信号级别。
在图中从一个有效负荷到STM-N的复用路线不是唯一的，有多条路线（也就是说有多种复用方法）。
例如：
2Mbit/s的信号有两条复用路线，也就是说可用两种方法复用成STM-N信号。
不知你注意到没有，8Mbit/s的PDH信号是无法复用成STM-N信号的。
尽管一种信号复用成SDH的STM-N信号的路线有多种，但是对于一个国家或地区则必须使复用路线唯一化。
我国的光同步传输网技术体制规定了以2Mbit/s信号为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU-4的复用路线
传统的数字通信制式是异步（或称准同步）数字系列（PDH）。
所谓异步是指各级比特率相对其标称值有一个规定容限的偏差，而且是不同源的。
在数字通信发展初期，异步数字系列起到很大作用，使数字复用设备能先于数字交换设备得到开发。
但在数字网技术迅速发展的今天，这种基于点对点的体制正暴露出一些固有的弱点。
SDH的问世之所以被称为是通信传输体制上的重大变革，皆因其具有许多PDH所不及的优点。
1、SDH拥有全世界统一的网络节点接口（NNI），是真正的数字传输体制上的国际性标准。
长期以来，世界各国数字通信设备基本上都采用准同步数字系列（PDH），但由于PCM基群复用设备所采用的编码律及复用路数不同，故形成了两种不同的地区性数字体制标准：
一种是俄罗斯与欧洲系列（中国亦采用此系列），以2Mbit／s为基础；另一种是北美与日本系列，以1.5sMbit／s为基础。
由于这两种系列具有不同的比特率，因此，各个国家的设备只有通过光／电转换变成标准电接口才能互通，在光路上则无法实现互相调配。
由于两大系列难以兼容，限制了联网应用的灵活性，增加了网络运营成本，故给国际间互通联网带来了困难，而且向更高群次发展在技术上也有更大难度。
由于SDH有一套开放的标准化光接口，因而使现有准同步两大数字系列得以兼容，可以很方便地在光路上实现不同厂家新产品的互通，使信号传输、复用与交换过程得到简化，从而降低联网成本。
2、SDH拥有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块（STM），并采用步复用方式，使得利用软件就可以从高速复用信号中一次分出（插入）低速支路信号，不仅简化了上下话路的业务，也使交叉连接得以方便实现。
通常，电端机是光纤数字通信系统的终端设备，它由基群与复接设备组成。
如4个基群可以复接成一个二次群，4个二次群可以复接成一个三次群，4个三次群可复接成一个四次群，4个四次群可以复接成一个五次群。
反之，1个五次群可以分解成4个四次群，1个四次群可以分解成4个三次群，等等。
在传统的异步数字系列里，从高次群的信号中难以直接分出低次群的信号，必须采用逐级分接与复接的方法进行，即将整个高速率信号一步一步地分解到所需的低速信号等级，然后再一步一步地复用至高速信号。
如：
为了从四次群（140Mbit/s）高速码流中分出（插入）1个基群（2Mbit/s）支路信号，需要经过将四次分解成三次群、将三次群分解成二次群、将二次群分解成基群的三次分接与复接过程才能完成。
而电信号的反复分接与复接，对全程全网的传输质量有明显的影响。
在SDH光缆通信系统中，常规PDH系统的众多复用器与线路终端被综合在一个设备终端复用器（TM）中，省去了全套背靠背的复用设备。
其支路接口可以是2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s与155Mbit/s的任意组合。
因而利用软件系统就可以很方便地从干路高速码率复用信号中一次性地分出（插入）低速码流支路，避免了需要对全部信号按部就班地进行解（复）用的做法，不仅使上下业务十分容易，而且可靠性也大大提高。
如果将线路沿途的再生中继器换成分插复用器，则在中途就可以任意分路与插入电路、速率也可以为2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s与155Mbit/s的任意组合，从而使区间通信变得十分灵活方便。
此外，利用SDH设备还可以对原有的光纤数字通信系统进行扩容。
3、SDH拥有丰富的开销比特（约占信号的5％），以用于网络的运行、维护与管理。
SDH具有自愈保护功能，可大大提高网络的通信质量与应付紧急的能力。
SDH网结构有很强的适应性，现有的准同步数字体系、同步数字体系与宽带综合业务数字网（B－ISDN）均可进入其帧结构。
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