1. SDH原理—简介

　　SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字体系。即是一种传输的体制，就像PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字传输体制)一样，SDH传输体制也规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。

　　将信息高速公路同目前交通上用的高速公路做一个类比：公路将是SDH传输系统(主要采用光纤作为传输媒介，还可采用微波及卫星来传输SDH)信号，立交桥将是大型ATM交换机SDH系列中的上下话量复用器(ADM)就是一些小的立交桥或叉路口，而在“SDH高速公路”上跑的“车”，就将是各种电信业务(语音、图像、数据等)。

　　2. SDH原理—工作原理

　　SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。

　　1) 映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C)，再加入通道开销 (POH)形成虚容器(VC)的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移。

　　2) 定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程，它通过支路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现。

　　3) 复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。复用也就是通过字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程，由于经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用原理与数据的串并变换相类似。

　　3. SDH原理—拓扑结构

　　SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形，如下图所示。

　　当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。本节主要讲述链网的组成和特点和环网的几种主要的自愈形式(自愈环)的工作机理及特点。

　　4. SDH原理—技术特点

　　SDH传输体制是由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。下面就SDH所具有的优势，从几个方面进一步说明。

　　1) 接口方面

　　l 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。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，体现了横向兼容性。

　　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，是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。想想看，为什么会这样?

　　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”和长连“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)，从而简化了信号的复接和分接，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和灵活的映射结构，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，实现灵活的业务调配。

　　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时隙和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。

　　电力通信要求确保电能生产、输送、分配、消费在瞬间是同时完成的。为了保证电网安全、经济地运行，必须配置调度、保护、远程控制等系统，这些系统的所有信息传输都必须由通信系统提供通道。由此可见，通信在电力系统中的作用是非常关键的。在县级电网通信系统的建设和技术改造中应该结合本单位的实际情况、综合技术、经济和发展等因素，选择适合的通信方式。

　　通信网通常描述为由各种节点及连接各节点的传输链路相互依存的有机结合体，以实现两点及多个规定点间的通信系统。从物理结构或是从硬件设施方面去看，它由终端设备、交换设备及传输链路三大要素组成。SDH作为一种新的数字传输体制，不仅适合现代化通信的发展需要，而且特别适合电力系统通信的需要。

　　2.SDH技术组网优点在综合业务数字网中，我们需要将不同传输速率的各种信息复接在一起，放在一根线路上传输，SHD技术同传统的PDH技术相比，有下面几个明显的优点。

　　(1)同步复用结构，提供灵活的分插功能;(2)有标准的光接口规范;(3)强大的网络管理能力;(4)强大的自愈能力;(5)具备后项兼容性和前项兼容性。上述的特点，使得SDH在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。

　　SDH(同步数字传输体制)这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特征。SDH是一种基于时分复用的同步数字技术。对于上层的各种网络，SDH相当于一个透明的物理通道，在这个透明的通道上，只要带宽允许，用户可以开展各种业务，SDH将复接、线路传输及交换功能融为一体的新型传输体系。

　　3.SDH设备组成及其在电力系统业务的接入和管理。SDH主要设备包括：终端复用器(TM)，分插复用器(ADM)，同步交叉连接设备SDXC以及网络管理系统NMS。其中终端复用器是把多路低速信号复用成一路高速信号，或者反过来把一路高速信号分解成多路低速信号的设备。分插复用器是SDH中应用最广、最富特色的设备。它是一个三端口设备，具有两个SDH光接口，通过另一端可以灵活地上/下路复用在STM信号中的低速率信号。ADM内部还具有时隙交换功能，允许两个STM信号之间不同的VC的互联，并能方便地进行带宽管理。同步数字交叉连接设备(SDXC)是种兼有复用、配线、保护、监控和网管多功能的传输设备，它能代替配线架，对VC进行交叉连接。

　　在一个SDH网络中，终端与终端之间的链路称为通道;复用器与复用器之间的链路成为复用段，再生器和其他网元之间的网络称为再生段。类似于普通计算机网络，SDH也采用分层模型，便于设计和管理。SDH网络可以分成电路层、通道层、传输媒介层，其中通道层又分为低阶通道层和高阶通道层，传输媒介层又分为物理媒介和段层，段层由复用段层和再生段层组成。

　　SDH组网，简而言之就是配置适当的网元设备，选用相应的网络拓扑结构，组成可靠、高效的通信网络，实现电力系统各种业务接入和管理。

　　目前，业务接口主要有数据、话务、E1、10Mb/100Mb以太网接口等，未来的业务需求大，多基于宽带数据网。采用基于SDH和MSTP，可使调度网实现计算机网络的远程互联，在SDH平台上实现以太网业务传送功能，从而实现二网合一，极大地降低网络维护成本。SDH技术以其特有的优势，不仅适合现代化的通信发展需要，也特别适合电力系统通信的需要。

　　4.SDH组网拓扑结构介绍及应用场合SDH网是由不同类型的SDH网元设备，通过光缆互连而成的。由这些网元设备完成SDH网的上下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等传送功能。

　　SDH网的网络节点(网元)和传输线路的几何排列构成了网络的拓扑结构，它反映了物理上的连接性;网络的有效性、可靠性和性价比，很大程度上依赖于具体的网络拓扑结构。基本的网络拓扑有：1、线性拓扑。2、星形拓扑。3、树形拓扑。4、环形拓扑。5、网孔性拓扑。

　　4.1 SDH网络的自愈功能采用SDH设备的光纤自愈环可实现多种形式的通道保护，而且SDH光纤环有较强的自愈能力。

　　自愈网络分类为：线性复用段保护，环形网络保护、子网连接保护。其中线性复用段保护包括：1+1线性复用段，1：N线形复用段。

　　环形网络保护分为复用段保护环(MSP)和通道保护环(PP)。其中MSP包含二纤单向复用段共享保护环、二纤双向复用段共享保护环、四纤双向复用段保护环。PP包含二纤单向通道保护环和二纤双向通道保护环以及子网连接保护(SNCP)。

　　4.2 1+1线性复用段保护1+1线性复用段保护，采用“双发、选收”的保护机制。

　　正常情况下，工作路由和保护路由同时传送业务信号、但接收端仅仅从工作路由选收业务信号。

　　工作路由故障时，接收端将倒换到保护路由选收业务信号。

　　1+1线性复用段保护的倒换方式：1、单端非恢复式。2、单端恢复式。3、双端非恢复式。4、双端恢复式。其中单端非恢复式不需要APS协议，其它三种需要。其容量网络为STM-N。

　　4.3 1：N线性复用段保护在1：N保护方式下，N个工作路由共用一个保护路由。1：N线性复用段保护倒换方式：双端、恢复式倒换。这种保护方式需要APS协议。其网络容量定义分为无额外业务与有额外业务两种情况。

　　4.4 线性复用段保护线性复用段保护的特征表现为：1、基于终端复用器(TM)2、分段倒换。3、配置完成2分钟后，APS协议启动正常。倒换条件包括信号失效(SF)：R_LOS,R_LOF,MS_AIS,B2_EXC;信号劣化(SD)：B2_SD.

　　4.5 环形网络保护目前主要应用的环形网络保护有以下几种：1、根据自愈结构来分：通道保护环和复用段保护环。2、根据业务流向来分：单向环和双向环。3、根据光纤数目来分：二纤环和四纤环。

　　4.6 二纤双向复用段共享保护环二纤双向复用段共享保护环其光纤连接需要采用对偶板位，对偶板位中左侧为西向，对偶板位中右侧为东向，东发西收为主环方向，习惯上，主环用逆时针方向表示，

　　二纤双向复用段共享保护环，(STM-16)工作时隙(#1VC4~#8VC4)和保护时隙(#9VC4~#16VC4)。二纤双向复用段共享保护环需要APS协议(由K1,K2字节携带)，复用段协议控制器状态迁移(正常态I)，(穿通态P)，(倒换态S)，(等待恢复态WTR)。二纤双向复用段共享保护环，自动倒换条件包含：信号失效(SF)和信号劣化(SD)。人工倒换条件：强制倒换、人工倒换、练习倒换。自动恢复条件：信号失效(SF)的解除和信号劣化(SD)的解除、等待恢复时间(WTR)。人工恢复条件为强制倒换、人工倒换命令的解除。二纤双向复用段共享保护环，其优点是允许时隙复用，网络容量大为1/2*K*STM-N(最大);其缺点是采用APS协议，保护机理复杂;复用段保护环中网元数目不超过16个。其一般应用于速率为STM-4、STM-16或STM-64的系统中，多用于业务量大、业务分散的网络。

　　4.7 四纤双向复用段保护环四纤双向复用段保护环其系统结构为四纤，工作通道为(S1、S2),保护通道为(P1、P2)。四纤双向复用段保护环，其优点时隙复用，网络容量大，其网络容量表达式为K*STM-N(最大);其缺点是采用APS协议，保护机理复杂，复用段保护环中网元数目不超过16个，费用高，投资大。应用于速率为STM-16或STM-64的系统中，多用于业务量大、业务分散的网络以及骨干网络以及具有独特的区段倒换特性，K字节由保护光纤传送。

　　4.8 二纤单向通道保护环二纤单向通道保护环，保护机理为双发、选收。二纤单向通道保护环保护倒换与恢复的条件，倒换条件为TU-AIS、TU-LOP及误码过量;恢复条件为主用通道没有TUAIS、TULOP等告警，同时没有BIP2误码过量。倒换的特点是倒换时每个2M通道是独立的;倒换是恢复式的，即倒换后如果主环恢复正常，则10分钟后自动倒回主环。

　　4.9 子网连接保护(SNCP)保护基于子网;可应用于所有网络拓扑。保护机理“双发，选收”，SNCP业务对工作源、保护源、业务源为检测点。

　　倒换条件分为：1、缺省条件：AU-AIS、 AU-LOP 、TU-AIS、 TU-LOP 、HP-LOM 、HP-UNEQ 、B3-EXC、线路板拨板;2、可选条件：HP-TIM、HP-SLM、 B3-SD;保护倒换恢复时间为10分钟。

　　网络自愈，无需人为的干预，网络在极短的时间内从失效的故障状态自动恢复传输所携带的业务，使网络具备一种可代替的传输路由。

　　5.结束语SDH组网技术，给电力市场技术支持系统提供了一个快速、稳定的通信传输平台，保护信息业务的接入，为调度生产管理提供了有利的数据分析依据，增加了电网实时信息的冗余度，为高层应用的稳定运行奠定了良好的基础。