SDH 幀結(jié)構(gòu)如圖所示。

　　SDH 以字節(jié)為單位進(jìn)行傳輸，它的幀結(jié)構(gòu)是一種以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，包括270 ×N 列和9 行字節(jié)，每字節(jié)包括8 個比特。SDH 的矩形幀在光纖上傳輸時是成鏈傳輸?shù)?，在光發(fā)送 端經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換成鏈狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸，而在光接收端經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換成矩形塊狀進(jìn)行處理。在SDH 幀中， 字節(jié)的傳輸是從左到右按行進(jìn)行的，首先由圖中左上角第一個字節(jié)開始，從左向右按順序傳送，傳 完一行再傳下一行，直至整個9×270×N 個字節(jié)都傳送完再轉(zhuǎn)入下一幀，如此一幀一幀地傳送。每 秒可傳8000 幀，幀長恒定為125μs。SDH 的幀頻為8000 幀/秒，這就是說信號幀中某一特定字節(jié)每 秒被傳送8000 次，那么該字節(jié)的比特速率是8000×8bit＝64kbit/s，也即是一路數(shù)字電話的傳輸速率。 以STM-1 等級為例，其速率為270（每幀270 列）×9（共9 行）×64kbit/s（每個字節(jié)的比特速率 為64kit/s）=155520kbit/s=155.520Mbit/s。

　　從圖中看出，STM-N 的幀結(jié)構(gòu)由三部分組成：段開銷（包括再生段開銷RSOH、復(fù)用段開 銷MSOH），信息凈負(fù)荷（Payload），和管理單元指針（AU-PTR）。

　　1．段開銷（SOH）區(qū)域 段開銷是指STM-N 幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負(fù)荷正常靈活地傳送所必須的附加字節(jié)，主要用于 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)。SDH 幀中的第1 至第9×N 列中，第1 至第3 行和第5 行至第9 行分配 給段開銷。段開銷還可以進(jìn)一步劃分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）。第1 行至第 3 行分給RSOH，而第5 行至第9 行分給MSOH。RSOH 既可在再生器接入，又可在終端設(shè)備接入， 而MSOH 將透明地通過再生器，只能在終端設(shè)備處終結(jié)。

　　2．信息凈負(fù)荷（Payload）區(qū)域 信息凈負(fù)荷區(qū)域是SDH 幀結(jié)構(gòu)中用于存放各種業(yè)務(wù)信息的地方。橫向第10×N 列至第270×N 列，縱向第1 至第9 行都屬于信息凈負(fù)荷區(qū)域，在這里面還含有通道開銷字節(jié)（POH），也作為凈負(fù) 荷的一部分并與之一齊在網(wǎng)絡(luò)中傳送，主要用于通道性能的監(jiān)視、管理和控制。

　　3．管理單元指針（AU-PTR）區(qū)域 AU-PTR 是一種指示符，主要用來指示信息凈負(fù)荷的第一個字節(jié)在STM-N 內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便 在接收端正確地進(jìn)行信息分解。它位于STM-N 幀結(jié)構(gòu)中1 至第9×N 列中的第四行。采用指針方式 是SDH 的重要創(chuàng)新，可使之在準(zhǔn)同步環(huán)境中完成復(fù)用同步和STM-N 信號的幀定位。

　　在 SDH 得到應(yīng)用前，傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的是準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH。它是一種采用比特填充和碼位 交織把低速率等級的信號復(fù)合成高速信號的一種復(fù)用技術(shù)，它能夠獨(dú)立傳送國內(nèi)長途和市話網(wǎng)業(yè)務(wù)， 如果擴(kuò)容，也只需要增加新的PDH 設(shè)備就行了。但是，隨著電信網(wǎng)的發(fā)展和用戶要求的提高，PDH 逐漸暴露出其本身固有的缺點(diǎn)：

　　1．只有地區(qū)性的數(shù)字信號速率和幀結(jié)構(gòu)而不存在世界性的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在國際上通行的有三種信號 速率等級，即歐洲系列、北美系列和日本系列。北美和日本使用1.5M 體制，歐洲使用2M 體制，我 國采用的是歐洲體制。歐洲的速率標(biāo)準(zhǔn)是2Mbit/s（E1），8Mbit/s（E2），34Mbit/s（E3），140Mbit/s （E4）；北美的速率標(biāo)準(zhǔn)是1.5Mbit/s（T1），6.3Mbit/s（T2），45Mbit/s（T3）；而同樣體制的日本的 速率標(biāo)準(zhǔn)是1.5Mbit/s，6.3Mbit/s，32Mbit/s。這三種通行的信號速率等級互不兼容，造成了國際互通 的困難。

　　2．沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，導(dǎo)致各個廠家自行開發(fā)的專用光接口各不相同，并且互不兼 容，這樣就限制了聯(lián)網(wǎng)的靈活性，也增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和運(yùn)營成本。

　　3．PDH 是建立在點(diǎn)對點(diǎn)傳輸基礎(chǔ)上的復(fù)用結(jié)構(gòu)，即它只支持點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，組成一段一段的線狀網(wǎng)，而且只能進(jìn)行區(qū)段保護(hù)，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一工作的多種路由的環(huán)狀保護(hù)，所以它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙狈?靈活性，數(shù)字設(shè)備的利用率也很低，不能提供最佳的路由選擇。

　　4．傳統(tǒng)的PDH 的運(yùn)行、管理和維護(hù)主要靠人工的數(shù)字信號交叉連接和停業(yè)務(wù)測試，因而復(fù)用 信號幀結(jié)構(gòu)中未安排用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)的比特，這種開銷比特的缺乏使得難以建立集中式 的傳輸網(wǎng)管，難以滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)組網(wǎng)和新業(yè)務(wù)接入的要求。

　　5．PDH 的復(fù)用結(jié)構(gòu)中除了象北美的1.5Mbit/s，日本的1.5Mbit/s 和6.3Mbit/s 以及歐洲的2Mbit/s 這幾個低速率等級的信號采用同步復(fù)用外，其他多數(shù)等級的信號采用的是異步復(fù)用，也就是說靠塞 入一些額外的比特使各支路信號和復(fù)用設(shè)備同步并復(fù)用成高速信號，這種方式難以從高速信號中識 別和提取低速支路信號。為了下話路，唯一的辦法就是將整個高速線路信號一步步地解復(fù)用到所要 取出的低速線路信號，上話路時，再一步步地復(fù)用到高速線路信號進(jìn)行傳輸。例如要從140Mbit/s 碼流中分插出一個2Mbit/s 的低速支路信號，采用PDH 時，光信號經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換成電信號后，需要經(jīng) 過140Mbit/s→34Mbit/s（140M 解復(fù)用到34M），34Mbit/s→8Mbit/s 和8Mbit/s→2Mbit/s 這三次解復(fù) 用到2Mbit/s 下話路，再經(jīng)過2Mbit/s→8Mbit/s（2M 復(fù)用到8M），8Mbit/s→34Mbit/s 和34Mbit/s→ 140Mbit/s 三次復(fù)用到140Mbit/s 來進(jìn)行傳輸，參見圖?？梢奝DH 系統(tǒng)不僅復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也缺 乏靈活性，硬件數(shù)量大，上下業(yè)務(wù)費(fèi)用高，數(shù)字交叉連接功能的實(shí)現(xiàn)也十分復(fù)雜。

　　圖 SDH 與PDH 分插信號的比較

　　要想滿足現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要和用戶的業(yè)務(wù)需求，在原有體制和技術(shù)框架內(nèi)解決上述問題 是事倍功半的，最佳的解決途徑就是從技術(shù)體制上進(jìn)行根本的改革。SDH 作為一種結(jié)合了高速大容 量光傳輸技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新體制，就在這種情況下誕生了。

　　由于 SDH 是為克服PDH 的缺點(diǎn)而產(chǎn)生的，因此它是先有目標(biāo)再定規(guī)范，然后研制設(shè)備，這個 過程與PDH 的正好相反。顯然，這就可能最大限度地以最理想的方式來定義符合未來電信網(wǎng)要求的 系統(tǒng)和設(shè)備。下列的SDH 主要特點(diǎn)反映了這些要求：

　　1．使北美、日本和歐洲三個地區(qū)性的標(biāo)準(zhǔn)在STM-1 及以上等級獲得了統(tǒng)一。數(shù)字信號在跨越 國界通信時不再需要轉(zhuǎn)換成另一種標(biāo)準(zhǔn)，因而第一次真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。

　　2．由于有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，所以能夠在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，即允許不同廠家的設(shè) 備在光路上互通，滿足多廠家環(huán)境的要求。

　　3．SDH 采用了同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，各種不同等級的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷內(nèi) 的排列是有規(guī)律的，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，因而只需利用軟件即可使高速信號一次直接分出低 速支路信號，也就是所謂的一步復(fù)用特性。比較一下SDH 和PDH 系統(tǒng)中分插信號的過 程：要從155Mbit/s 碼流中分出一個2Mbit/s 的低速支路信號，采用了SDH 的分插復(fù)用器ADM 后， 可以利用軟件直接一次分出2Mbit/s 的支路信號，避免了對全部高速信號進(jìn)行逐級分解后再重新復(fù)用 的過程，省去了全套背靠背的復(fù)用設(shè)備。所以SDH 的上下業(yè)務(wù)都十分容易，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備都大大 簡化了，而且數(shù)字交叉連接的實(shí)現(xiàn)也比較容易。

　　4．SDH 采用了大量的軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，使得配置更為靈活，調(diào)度也更為方便。

　　5．SDH 幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，這些開銷比特大約占了整個信號的5%，可利用軟件 對開銷比特進(jìn)行處理，因而使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)能力都大大加強(qiáng)了。

　　6．SDH 網(wǎng)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能夠完全兼容，即SDH 兼容現(xiàn)有PDH 的各種速率，使SDH 可以支持已 經(jīng)建起來的PDH 網(wǎng)絡(luò)，同時也有利于PDH 向SDH 順利過渡。同時，SDH 網(wǎng)還能容納象ATM 信元 等各種新業(yè)務(wù)信號，也就是說，SDH 具有完全的后向兼容性和前向兼容性。

　　SDH 傳輸網(wǎng)是由不同類型的網(wǎng)元通過光纜線路連接組成的，通過不同的網(wǎng)元完成SDH 網(wǎng)的傳 送功能，這些功能如：上/下業(yè)務(wù)、交叉連接業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)故障自愈等。SDH 網(wǎng)中常見網(wǎng)元有終端復(fù)用 器TM，分插復(fù)用器ADM，再生中繼器REG，數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC。

　　1 終端復(fù)用器（TM）

　　終端復(fù)用器用于網(wǎng)絡(luò)的終端站點(diǎn)上，如圖1所示。

　　圖1終端復(fù)用器模型圖

　　它的作用是將支路端口的低速信號復(fù)用到線路端口的高速信號STM-N 中，或從STM-N 的信號 中分出低速支路信號。它的線路端口輸入/輸出一路STM-N 信號，而支路端口可以輸出/輸入多路低 速支路信號。在將低速支路信號復(fù)用進(jìn)線路信號的STM-N 幀上時，支路信號在線路信號STM-N 中 的位置可任意指定。

　　2 分插復(fù)用器（ADM）

　　分插復(fù)用器用于SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接站點(diǎn)處，例如鏈的中間節(jié)點(diǎn)或環(huán)上節(jié)點(diǎn)，是SDH 網(wǎng)上使 用最多、最重要的一種網(wǎng)元，如圖2所示。

　　圖2 分插復(fù)用器模型圖

　　ADM 有兩個線路端口和一個支路端口。兩個線路端口各接一側(cè)的光纜（每側(cè)收/發(fā)共兩根光纖）， 為了描述方便我們將其分為西向（W）、東向（E）兩個線路端口。ADM 的作用是將低速支路信號交 叉復(fù)用到線路上去，或從線路端口收到的線路信號中拆分出低速支路信號。另外，還可將東/西向線 路側(cè)的STM-N 信號進(jìn)行交叉連接。ADM 是SDH 最重要的一種網(wǎng)元，通過它可等效成其它網(wǎng)元，即 能完成其它網(wǎng)元的功能，例如：ADM 可等效成兩個TM。

　　3 再生中繼器（REG）

　　光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種，一種是純光學(xué)的再生中繼器，主要進(jìn)行光功率放大以延長光傳 輸距離；另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換（O/E）、電信號抽樣、判 決、再生整形、電/光變換（E/O）等處理，以達(dá)到不積累線路噪聲、保證傳送信號波形完好的目的。 此處指的是后一種再生中繼器，REG 只有兩個線路端口，如圖3所示。

　　圖3 再生中繼器模型圖

　　REG 的作用是將接收的光信號經(jīng)O/E、抽樣、判決、再生整形、E/O 后在對側(cè)發(fā)出。 真正的 REG 只需處理STM-N 幀中的RSOH，并且不需要交叉連接功能。而ADM 和TM 因?yàn)?要完成將低速支路信號插到STM-N 中，所以不僅要處理RSOH，而且還要處理MSOH，另外ADM 和TM 都具有交叉連接功能。

　　4 數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）

　　數(shù)字交叉連接設(shè)備主要完成STM-N 信號的交叉連接，它實(shí)際上相當(dāng)于一個交叉矩陣，完成各個 信號間的交叉連接，如圖4所示。

　　圖4 數(shù)字交叉連接設(shè)備模型圖

　　DXC 可將輸入的M 路STM-N 信號交叉連接到輸出的N 路STM-N 信號上，DXC 的核心是交叉 矩陣，功能強(qiáng)大的DXC 能夠?qū)崿F(xiàn)高速信號在交叉矩陣內(nèi)的低級別交叉。 通常用DXCm/n 來表示一個DXC 的類型和性能（m≥n），m 表示可接入DXC 的最高速率等級， n 表示在交叉矩陣中能夠進(jìn)行交叉連接的最低速率級別。m 越大表示DXC 的承載容量越大；n 越小 表示DXC 的交叉靈活性越大。m 和n 的相應(yīng)數(shù)值的含義見表 所示。

　　表 DXCm/n 數(shù)值速率對照表

　　網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浞褐妇W(wǎng)絡(luò)的形狀，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳輸線路的幾何排列，它反映了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在物理上的連接性。網(wǎng)絡(luò)的效能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性在很大程度上都與具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)的簡單物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有5 種，如圖所示。

　?。╝）線形

　　將通信網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)串聯(lián)起來，并使首尾兩個節(jié)點(diǎn)開放時就形成了線形拓?fù)洹Ｔ谶@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，為了使兩個非相鄰節(jié)點(diǎn)之間完成連接，其間的所有節(jié)點(diǎn)都應(yīng)完成連接。線形拓?fù)涫荢DH 早期應(yīng)用的比較經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问健?/font>