PDH与SDH的概念与区别

教学内容

(1)PDH概念、复用与速率；

(2)SDH概念与速率等级；

(3)PDH与SDH优缺点。

技能要求

能理解PDH复用及优缺点。

任务描述

团队(4～6人)理解PDH和SDH体制复用等级及速率。

任务分析

让学生理解PDH到SDH的演变过程，理解PDH复用原理，掌握PDH和SDH速率。

知识准备

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”(Plesiochronous Digital Hierarchy)，简称PDH；另一种叫“同步数字系列”(Synchronous Digital Hierarchy)，简称SDH。

1.PDH

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，所以叫作“准同步”。

1)PDH复用等级及速率

PDH复用等级及速率见表3-6。

表3-6　PDH复用等级及速率

2)PDH的缺点

(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、北美系列和日本系列。各种信号序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。为了实现设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家采用各自开发的线路码型。典型的例子是mBnB码。其中mB码为信息码，nB码是冗余码，冗余码的作用是实现设备对传输性能的监控。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，这增加了发光器的光功率代价。各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路的监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，这导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样，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了困难。

(2)复用方式。

现在的PDH体制中只有1.5 Mb/s和2 Mb/s速率的信号(包括日本系列6.3 Mb/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和容纳时钟的差异。由于PDH采用异步复用方式，这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的位置没有规律性和固定性。也就是说在高速信号中不能确定低速信号的位置，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。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分/插出低速信号，例如:不能从140 Mb/s的信号中直接分插出2 Mb/s的信号。这就会引起两个问题:

①从高速信号中分/插出低速信号要一级一级地进行。例如:从140 Mb/s信号中分/插出2 Mb/s低速信号要经过图3-43所示的过程。

图3-43　从140 Mb/s信号中分/插出2 Mb/s信号示意

这个过程使用了大量的“背靠背”设备，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和解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损耗加大，使传输性能恶化，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)采用按位复接。

复接方式大多采用按位复接，这虽然节省了复接所需的缓冲存储器容量，但破坏了一个字节的完整性，不利于以字节为单位的现代信息交换。

(4)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，所以设备在进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来实现线路性能控制功能。由于PDH复用信号的帧结构中开销比特少，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，因此不能满足现代通信网对监控和网管的要求。

(5)没有统一的网管接口。

由于没有统一的网管接口，这就使用户买一套某厂家的设备，就需买一套该厂家的网管系统。这容易形成网络的七国八制局面，不利于形成统一的电信管理网。

2.SDH(www.xing528.com)

基于以上种种缺陷，PDH传输体制越来越不适应传输网的发展，它已不能适应现代电信网和用户对传输的新要求。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化传递结构组成的同步网络(SONET)体制，ITU－T于1988年接受了SONET概念，并将其重命名为同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)，使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通信技术体制。

1)SDH的定义

同步数字体系(SDH)所包含的内容非常丰富:它既是一套新的国际标准，又是一个组网原则，也是一种复用方法。最重要的是，它提供了一个在国际上得到支持的框架，从而在此框架的基础上就可建成一种灵活、可靠和能进行遥控管理的世界电信传输网。这种未来的传输网可以非常容易地扩展和适应新的电信业务。此标准使不同厂家生产的设备之间进行互通成为可能，这正是网络建设者长期以来一直追求的。对于用户和电信网的运行者来说，这套SDH标准可以保证未来的信息技术发展将会是有条不紊的，他们不必担心不兼容性或网络过时。具体来说，SDH是一套数字传送结构，供物理传输网络传送经适配的业务信息(净负荷)。它被设计成多用途，以允许传送各种类型的信号，包括G.702规定的PDH信号在内。

2)SDH的速率

同步数字体系中最基本的模块信号是STM－1，其速率为155.520 Mb/s。更高等级模块STM－N是STM－1的N倍，N取1，4，16，64……，见表3-7。

表3-7　同步数字系列的速率等级

3)SDH特点

(1)接口方面。

①电接口方面。SDH体制对网络节点接口(NNI)的数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等作了统一的规范。这就使SDH设备容易实现多厂家互联，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。

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的SDH设备进行光口互联。

(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并有规律性的，也就是说是可预见的。这样就能从高速SDH信号(如STM－16)中直接分/插出低速SDH信号(STM－1)，从而简化了信号的复接和分接，因此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和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号(例如2 Mb/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，从而节省了大量的复接/分接设备(背靠背设备)，减少了信号损伤，增加了可靠性，设备的成本、功耗、复杂性也降低了，上、下业务更加简便。

(3)运行维护方面。

SDH信号的帧结构中安排了丰富的开销字节(占用整个帧所有比特的1/20)，使网络的运行、管理、维护(OAM)能力大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强，使系统的维护费用大大降低。

(4)兼容性。

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和其他各种体制的数字信号系列——ATM、FDDI、DQDB等，从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性，确保了PDH网向SDH网和SDH向ATM的顺利过渡。SDH把各种体制的低速信号在网络边界处(如DH/PDH起点)复用进STM－1信号的帧结构中，在网络边界处(终点)再将它们分拆出来即可，这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号。

4)SDH的缺点

(1)频带利用率低。

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，因此系统的可靠性和灵活性大大增强了，但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。以2 Mb/s为例，PDH的140 Mb/s(E4信号)系统可容纳64个2 Mb/s，而SDH的155Mb/s(STM－1信号)系统只可容纳63个2 Mb/s。可以说，SDH的高可靠性和灵活性，是以牺牲频带利用率为代价的。

(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2 Mb/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完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，从而保证了SDH从高速信号中直接下低速信号功能的实现。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，最严重的是会使系统产生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恶化，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，这也意味着软件在系统中占有相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害。另外，网络层上的人为错误操作、软件故障等对系统的影响也是致命的。

任务实施

(1)PDH任务。

各团队学习SDH知识，各小组分别画出SDH的复用过程及速率等级。

(2)从标准化、线路码、复用、帧周期、横向兼容性、网络调度及自愈能力等方面，列表说明SDH与PDH的区别。

任务总结(拓展)

各团队研讨SDH体制是否会替代PDH体制。