SDH与PDH优势与缺陷分析

摘要:SDH全称叫做同步数字传输体制,由此可见SDH是一种传输的体制(协议),就像PDH――准同步数字传输体制一样,SDH相比较PDH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。

关键词:SDH;PDH;优势;缺陷

中图分类号:TP

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)15-0328-02

1 SDH产生的技术背景

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、智能化和个人化方向发展。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。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。同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准,能实现每一个用户随时随地便捷地通信。

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,因此在通信网向大容量、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。

2 传统的PDH传输体制的缺陷在鹤煤信息传输中体现在以下几个方面

2.1 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。各种信号系列的电接口速率等级、信号的帧结构以及复用方式均不相同,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,给鹤煤集团信息中心组网、管理及网络互通带来困难。

2.2 复用方式

(1)现在的PDH体制中,只有1.5Mbit/s和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和容纳时钟的差异。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和固定性。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。

(2)从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。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;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,但是若在此仅仅从140Mbit/s信号中上下一个2Mbit/s的信号,也需要全套的三级复用和解复用设备。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与集团公司的发展理念是相违背的。

(3)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。

2.3 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,因此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。

3 SDH与PDH相比有哪些优势

3.1 接口

3.1.1 电接口

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。例如鹤煤集团信息中心可以在通讯一站使用华为SDH设备,通讯二站使用中兴SDH设备进行信息传输不必受制于某一个厂家。

3.1.2 光接口

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。

3.2 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。

3.3 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%。

3.4 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。

4 SDH有哪些缺陷

4.1 频带利用率低

我们知道有效性和可靠性是一对矛盾,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。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PDH E4信号的传输频带(二者的信息容量是一样的)。

4.2 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。

4.3 软件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体制是一种在发展中不断成熟的体制,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是一个不争的事实。

参考文献

[1]林达权.数字光纤通信设备[M].西安:西安电子科技大学出版社,

[2]孙学军,张述军.PDH光数字传输设备障碍处理及流程[M].北京:人民邮电出版社.