第2章 光传输网技术现状

2.1 光同步数字体系（SDH）

2.1.1 SDH概念及特点

高速大容量光纤通信技术和智能网技术的发展加快了传输网的体制的变革。美国贝尔通信研究所（Bellcore）首先提出了用一整套分等级的准数字传递结构组成的同步光网络（SONET），而后原国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1988年接受了SONET概念，并重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。

SDH是一个将复接、线路传输及交叉功能结合在一起并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网络技术。引入和使用该体系设备组成的网络，可以实现高效、高智能、高灵活性和高生存力的、维护功能齐全、操作运行廉价的电信网，从而大大提高网络资源的利用率，显著地降低管理和维护费用，给网络运营者和使用者带来极大的好处。目前，SDH在电信网的各个网络层次上都得到了广泛应用。

SDH网是由一些SDH网元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。它的组成有如下部分。

① 有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程，它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-n，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特（即网络节点接口比特流中扣除净荷后的剩余部分）用于网络的OAM。

② 基本网元有终端复用器（TM）、再生中继器（REG）、分插复用器（ADM）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等，它们的功能各异，但都有统一的标准光接口，能够在基本光缆段上实现横向兼容，即允许不同厂家设备在光路上互通。

③ 有一套特殊的复用结构，允许现存的准同步数字体系、同步数字体系和B-ISDN信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。

④ 大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适于将来的不断发展。

根据上面的阐述，下面对SDH传输网体系的特点做进一步的说明。

（1）统一的网络节点接口（NNI）

对网络节点接口进行了统一的规范。其包括数字速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等，这就使得SDH易于实现多厂商环境操作，即同一条线路上可以安装不同厂家的设备，这体现了横向兼容性。

（2）标准化的信息结构等级

具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块，分别为STM-1（速率为155Mbit/s）、STM-4（速率为622Mbit/s）、STM-16（速率为2488Mbit/s）、STM-64（速率为10Gbit/s）、STM-256（速率为40Gbit/s）。

（3）良好的兼容性

SDH 网络不仅与现有的 PDH 网络完全兼容，还能容纳各种新业务信号，例如，光纤分布式数据接口信号FDDI、城域网的分布排队双总线信号DQDB、宽带ISDN中异步转移模式ATM及以太网数据等。SDH信号的基本传输模块还可以容纳北美、日本和欧洲的准同步数字系列。包括1.5Mbit/s、2Mbit/s、6.3Mbit/s、34Mbit/s、45Mbit/s及140Mbit/s在内的PDH速率信号均可装入“虚容器”，然后经复接安排到155.52Mbit/s的SDH STM-1信号帧的净荷内，使新的SDH能支持现有的PDH，顺利地从PDH向SDH过渡，体现了后向兼容性。

（4）灵活的复用映射结构

采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，因而只需利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号，这样既不影响别的支路信号，又避免了需要对全部高速复用信号进行解复用的做法，省去了全套背靠背复用设备，使上、下业务十分容易，并省去了大量的电接口，简化了运营操作。

（5）完善的保护和恢复机制

SDH网络具有智能检测的网络管理系统和网络动态配置功能，自愈能力很强。当设备或系统发生故障时，能迅速恢复业务，从而提高了网络的可靠性。

（6）强大的网络管理能力

SDH 的帧结构中有丰富的开销比特，大约占信号的 5%，因而网络运行、管理和维护（OAM）能力极强。由于SDH采用的是分层的网络结构，能实现分布式管理，所以每一层网络系统的信号结构中都安排了足够的开销比特来实现OAM。

综上所述，SDH最核心的特点是同步复用、标准的光接口以及强大的网管能力。当然，SDH作为一种新的技术体制还存在一些缺陷，主要表现在以下3个方面。

（1）频带利用率不如传统的PDH系统

PDH的139.264Mbit/s可以收容64个2.048Mbit/s系统，而SDH的155.52Mbit/s却只能收容63个2.048 Mbit/s系统，频带利用率从PDH的94%下降到83%；PDH的139.26Mbit/s可以收容4个34.368Mbit/s系统，而SDH的155.520Mbit/s却只能收容3个，频带利用率从PDH的99%下降到66%。可见，上述安排虽然换来网络运用上的一些灵活性，但毕竟使频带利用率降低了。

（2）指针调整机制复杂

采用指针调整技术会产生较大的抖动，造成传输损伤。SDH与PDH互联时（在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经由PDH互联的局面），由于指针调整产生的相位跃变使经过多次SDH/PDH变换的信号在低频抖动和漂移上比纯粹的PDH或SDH信号更严重。

（3）软件控制大量应用影响系统安全

由于大规模地采用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉连接点上，使软件几乎可以控制网络中的所有交叉连接设备和复用设备。这样，在网络层上的人为错误、软件故障乃至计算机病毒的侵入都可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪。为此必须仔细地测试软件，选用可靠性较高的网络拓扑。

综上所述，SDH尽管有其不足之处，但毕竟比传统的准同步传输网有着明显的优越性。毫无疑问，传输网的发展方向应该是这种高度灵活和规范化的SDH网，它必将最终取代PDH传输体制。

2.1.2 SDH速率与帧结构

要确立一个完整的数字体系，必须确立一个统一的网络节点接口，定义一整套速率和数据传送格式以及相应的复接结构（即帧结构）。

SDH信号以同步传送模块（STM）的形式传输，其最基本的同步传送模块是STM-1，节点接口的速率为155.520Mbit/s，更高等级的STM-n模块是将4个AUG-n复用为AUG-4n，然后加上新生成SOH。STM-n的速率是155.520Mbit/s的n倍，n值规范为4的整数次幂，目前SDH仅支持n=1,4,16,64,256。为了加速将无线系统引入SDH网络，采用了其他的接口速率。例如，对于携载负荷低于STM-1信号的中小容量SDH数字微波系统，可采用51.84Mbit/s的接口速率，并称为STM-0系统。

ITU-TG.707建议规范的SDH标准速率见表2-1。

SDH的帧结构必须适应同步数字复用、交叉连接和交换的功能，同时也希望支路信号在一帧中均匀分布、有规律，以便接入和取出。ITU-T 最终采纳了一种以字节为单位的矩形块状（或称页状）帧结构，如图2-1所示。

STM-n的帧是由9行、270×n列的8bit组成的码块，故帧长为9×270×n×8=19440×nbit。由于STM-1等级中可容纳3个STM-0等级速率，所以在STM-n中应容纳3n倍的STM-0。除了STM-0外，对于任何STM等级，其帧周期均为125μs。帧周期恒定是SDH帧结构的一大特点（PDH的帧长和帧周期不恒定，它是随着PDH信号的等级而异）。

对于STM-1而言，帧长度为270×9=2430个字节，相当于19440bit，帧周期为125μs，由此可算出其比特速率为270×9×8/125×10−6=155.520Mbit/s。

这种块状（页状）结构的帧结构中各字节的传输是从左到右、由上而下按行进行的，即从第1行最左边字节开始，从左向右传完第1行，再依次传第2行、第3行等，直至整个9×270×n个字节都传送完再转入下一帧，如此一帧一帧地传送，每秒共传8000帧。

由图2-1可见，整个帧结构可分为3个主要区域。

（1）段开销区域

段开销（SOH）是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必需的附加字节，是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。帧结构的左边 9n列 8 行（除去第 4行）属于段开销区域。对STM-1而言，它有72字节（576bit），由于每秒传送8000帧，因此共有4.608Mbit/s的容量用于网络的运行、管理和维护。

（2）净负荷区域

信息净负荷（payload）区域是帧结构中存放各种信息负载的地方，图2-1中横向第10n～270n，纵向第1行到第9行的2349n个字节都属此区域。对于STM-1而言，它的容量大约为150.336Mbit/s，其中含有少量的通道开销（POH）字节，用于监视、管理和控制通道性能，其余荷载业务信息。

（3）管理单元指针区域

管理单元指针（AU-PTR）用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-n帧中的准确位置，以便在接收端能正确地分解。在图2-1所示帧结构中第4行左边的9n列分配给指针用，即属于管理单元指针区域。对于STM-1而言它有9个字节（72bit）。采用指针方式，可以使SDH在准同步环境中完成复用同步和STM-n信号的帧定位。

SDH 帧结构中安排有两大类开销：段开销（SOH）和通道开销（POH），它们分别用于段层和通道层的维护。SOH中包含定帧信息，用于维护与性能监视的信息以及其他操作功能。SOH可以进一步划分为再生段开销（RSOH，占第1～3行）和复用段开销（MSOH，占第5～9行）。每经过一个再生段更换一次RSOH，每经过一个复用段更换一次MSOH。下面阐述STM-1段开销字节的安排和功能。各种不同SOH字节在STM-1帧内的安排分别如图2-2所示。

（1）帧定位字节A1和A2

SOH中的A1和A2字节可用来识别帧的起始位置。A1为11110110，A2为00101000。STM-1帧内集中安排有6个帧定位字节，占帧长的大约0.25%。选择这种帧定位长度是综合考虑了各种因素的结果，主要是伪同步概率和同步建立时间。根据现有安排，产生伪同步的概率0.548=3.55×10−15，几乎为0，同步建立时间也可以大大缩短。

（2）再生段踪迹字节：J0

J0字节在STM-n中位于S（1，7，1）或[1，6n+1]。该字节被用来重复地发送“段接入点标识符”，以便使段接收机能据此确认其是否与指定的发射机处于持续连接状态。在一个国内网络内或单个营运者区域内，该段接入点标识符可用一个单字节（包含0～255个编码）或ITU-T建议G.831规定的接入点标识符格式。在国际边界或不同营运者的网络边界，除双方另有协议外，均应采用G.831的格式。对于采用C1字节（STM识别符：用来识别每个STM-1信号在STM-n复用信号中的位置，它可以分别表示出复列数和间插层数的二进制数值，还可以帮助进行帧定位）的老设备与采用 J0 字节的新设备的互通，可以用 J0 为“00000001”表示“再生段踪迹未规定”来实现。

（3）比特间插奇偶检验8位码（BIP-8）字节：B1

B1字节用作再生段的误码监测。发送端待扰码当前帧内的B1字节8位码是对上一帧扰码后的所有比特进行BIP-8奇偶校验计算的结果。BIP-X（X为码位数，例如X=8或X=N×24）偶校验计算方法：将应参与计算的全部比特从第一个比特起每X个比特为一组分组，共分成若干组，依次统计各组相应比特位为“1”的个数，若“1”的个数为奇数，则 BIP-X码的相应比特位置“1”，否则置“0”。

接收端的误码监测是通过对待解扰帧的所有比特进行 BIP-8 奇偶检验计算，将结果与下一帧B1字节经异或门做比较来实现的，当两个被比较的B1字节内容不一致时，异或门输出为1。可见，在给定的观测时间内，1的计数值即反映了再生段的误码情况。这种误码检测的方法虽简单，但在同一码组内，若出现偶数个误码就会存在检测误差。

（4）比特间插奇偶检验N×24编码（BIP-N×24）字节：B2

B2字节是一组比特间插奇偶检验N×24编码（BIP-N×24），用作复用段误码监测。BIP-N×24对前一个STM-n帧中除了SOH的第1～3行外的全部比特进行计算，结果置于扰码前的B2字节位置。具体实现方法同前。

（5）数字通信通路（DCC）字节：D1～D12

D1～D12 字节提供所有 SDH 网元都可接入的通用数字通信通路，作为嵌入控制通路（ECC）的物理层，在网元之间传送操作、管理和维护信息，构成SDH管理网（SMN）传送通路。其中，D1～D3是再生段数字通路字节（DCCR），共192kbit/s（3×64kbit/s），用于再生段终端间传送 OAM 信息；D4～D12 是复用段数字通路字节（DCCM），共 576kbit/s（9×64kbit/s），用于复用段终端间传送OAM信息。STM-n的DCC字节共768kbit/s，为SDH网的管理和控制提供了强大的通信基础结构。

（6）公务联络字节：E1和E2

E1和E2字节用来提供公务联络语音通路，其中E1提供速率为64kbit/s的语音通路，用于再生段公务联络，可在中继器中终结；E2提供速率为64kbit/s的语音通路，用于终端间直达公务联络，应在复用段终端接入。

（7）使用者通路字节：F1

F1 字节可提供速率为 64kbit/s 的数据/语音通路，保留给系统操作者用于特定维护目的使用。

（8）自动保护倒换（APS）通路字节：K1，K2（b1～b4）

K1、K2字节用于传送自动保护倒换（APS）协议。在ITU-TG.841建议的附件A中，给出了K1、K2字节的比特分配约定。K1（b1～b4）指示倒换请求的原因，K1（b5～b8）指示请求倒换的信道号；K2（b1～b4）指示确认桥接到保护信道的信道号。

（9）复用段远端故障指示（MS-RDI）字节：K2（b6～b8）

MS-RDI 用于向发信端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话方向故障或正接收复用段告警指示信号（MS-AIS）。解扰码后K2字节的第6～8比特构成“110”码，即为MS-RDI信号；“111”表示收MS-AIS信号。

（10）同步状态字节：S1（b5～b8）

S1字节的b5～b8用作传送同步等级质量，将上游站的同步状态通过S1字节传送到下游站。

（11）复用段远端差错指示（MS-REI）字节：M1

M1用来传送复用段接收端由B2字节检测到的误码块数。对于STM-0/1，其计数值的范围分别为[0，24]；STM-4 的计数值范围为[0，96]，STM-16 的计数值范围为[0，255]；对于更高速率的信号则采用了M0、M1两个字节进行计数，其中STM-64的计数值范围为[0，1536]，STM-256的计数值范围为[0，6144]。

（12）与传输媒质有关的字节：Δ

在STM-n帧内，安排6n个Δ字节。Δ字节专用于具体传输媒质的特殊功能。例如，用单根光纤做双向传输时，可用此字节来实现辨明信号方向的功能，又如微波SDH中的保护倒换的早期告警、自动发送功率控制、快速无损伤倒换控制及传播监视等。

（13）备用字节

Z0 的功能尚待定义，为将来国际标准留用。用“×”标记的字节是为国内使用保留的字节。所有未标记的字节的用途待将来国际标准确定（与媒质有关的应用，附加国内使用或其他用途）。

2.1.3 SDH复用与映射

SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系、同步数字体系和B-ISDN的信号都能纳入其帧结构中传输，各种业务信号复用进STM-n帧的过程经历3个步骤：映射、定位和复用。

2.1.3.1 复用结构与单元

SDH的一般复用结构如图2-3所示，它是由一些基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构。

SDH的基本复用单元包括标准容器（C）、虚容器（VC）、支路单元（TU）、支路单元组（TUG）、管理单元（AU）和管理单元组（AUG）（见图2-3）。

我国的光同步传输网技术体制规定以2Mbit/s为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷并选用AU-4复用路线，其基本复用映射结构如图2-4所示。由图可见：我国的SDH复用映射结构规范可有 3 个 PDH 支路信号输入口。一个 139.264Mbit/s 可被复用成一个 STM-1（155.520Mbit/s）；63个2.048Mbit/s可被复用成一个STM-1；3个34.368Mbit/s也能复用成一个STM-1。

1.标准容器

容器是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构，主要完成适配功能（例如速率调整），以便让那些最常使用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器。目前，针对常用的准同步数字体系信号速率，ITU-T建议G.707已经规定了5种标准容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，其标准输入比特率如图2-3所示，分别为1.544Mbit/s、2.048Mbit/s、6.312Mbit/s、34.368Mbit/s（或44.736Mbit/s）和139.264Mbit/s。参与SDH复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速调整等适配技术装进一个恰当的标准容器。已装载的标准容器又作为虚容器的信息净负荷。

2.虚容器

虚容器是用来支持SDH的通道层连接的信息结构（虚容器属于SDH传送网分层模型中通道层的信息结构。其中VC-11、VC-12、VC-2及TU-3中的VC-3是低阶通道层的信息结构；而AU-3中VC-3和VC-4是高阶通道层的信息结构），它由容器输出的信息净负荷加上通道开销（POH）组成，即

VC−n=C−n+VC−n POH

VC的输出将作为其后接基本单元（TU或AU）的信息净负荷。VC的包封速率是与SDH网络同步的，因此不同 VC 是互相同步的，而 VC 内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。除在VC的组合点和分解点（即PDH/SDH网的边界处）外，VC在SDH网中传输时总是保持完整不变，因而可以作为一个独立的实体十分方便、灵活地在通道中任意点插入或取出，进行同步复用和交叉连接处理。

虚容器有5种：VC-11、VC-12、VC-2、VC-3和VC-4。虚容器可分成低阶虚容器和高阶虚容器两类。准备装进支路单元（TU）的虚容器称为低阶虚容器；准备装进管理单元（AU）的虚容器称高阶虚容器；由图2-3可见，VC-11、VC-12和VC-2为低阶虚容器；VC-4和AU-3中的VC-3为高阶虚容器。

3.支路单元和支路单元组（TU和TUG）

支路单元（TU）是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构（即负责将低阶虚容器经支路单元组装进高阶虚容器）。有4种支路单元，即TU-n（n=11,12,2,3）。TU-n由一个相应的低阶VC-n和一个相应的支路单元指针（TU-n PTR）组成，即

TU-n=VC-n+TU-n PTR

TU-n PTR指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。

在高阶 VC 净负荷中固定地占有规定位置的一个或多个 TU 的集合称为支路单元组（TUG）。把一些不同规模的 TU 组合成一个 TUG 的信息净负荷可增加传送网络的灵活性。VC-4/3中有TUG-3和TUG-2两种支路单元组。一个TUG-2由一个TU-2或3个TU-12或4个TU-11按字节交错间插组合而成；一个TUG-3由一个TU-3或7个TUG-2按字节交错间插组合而成。一个VC-4可容纳3个TUG-3；一个VC-3可容纳7个TUG-2。

4.管理单元和管理单元组（AU和AUG）

管理单元（AU）是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构（即负责将高阶虚容器经管理单元组装进STM-n帧，STM-n帧属于SDH传送网分层模型中段层的信息结构），有AU-3和AU-4两种管理单元。AU-n（n=3,4）由一个相应的高阶VC-n和一个相应的管理单元指针（AU-n PTR）组成，即

AU-n=VC-n+AU-n PTR

AU-n PTR指示VC-n净负荷起点在AU帧内的位置。

在 STM-n 帧的净负荷中固定地占有规定位置的一个或多个 AU 的集合称为管理单元组（AUG）。一个AUG由一个AU-4或3个AU-3按字节交错间插组合而成。

2.1.3.2 映射

映射是指在SDH网络边界处使各种支路信号适配进虚容器的过程，其实质是使各种支路信号的速率与相应虚容器的速率同步，以便使虚容器成为可独立地进行传送、复用和交叉连接的实体。

如果按映射信号与 SDH 网络同步与否，映射方式可分为异步映射方式和同步映射方式。

异步映射方式对映射信号特性没有任何限制，无需网同步，仅利用净荷的指针调整即可将信号适配装入SDH帧结构。由于采用指针调整来容纳不同频率或相位差异，因此无需滑动缓存器来实现信号同步。异步映射方式是一种通用映射方式，在PDH向SDH过渡的长时期内是必不可少的映射方式。

同步映射方式要求映射信号与SDH网络必须严格同步。为了实现同步，减少滑动损伤，需要配备一个125μs的滑动缓存器。滑动缓存器的引入至少为复用器带来了150μs的延时，但解同步器仍然只有10μs的延时。

为了适应不同种类的网络应用并达到最佳的适配效果，异步映射和同步映射方法通常又分为浮动VC和锁定TU两种工作模式。

（1）浮动VC模式

浮动VC模式是指VC净负荷在TU或AU内的位置不固定，并由TU-PTR或AU-PTR指示其起点位置的一种工作模式。它采用TU-PTR和AU-PTR两层指针处理来容纳VC净负荷与STM-n帧的频差和相差，从而无需滑动缓存器即可实现同步，且引入的信号延时最小（约10μs）。

（2）锁定TU模式

锁定 TU 模式是一种信息净负荷与网同步并处于 TU 或 AU 帧内固定位置，因而无需TU-PTR 或 AU-PTR 的工作模式。PDH 一次群信号的比特同步和字节同步两种映射可采用SDH技术锁定模式。

锁定模式省去了TU-PTR或AU-PTR，且在VC内不能安排VC-POH，因此要用125μ（s 一帧容量）的滑动缓存器来容纳VC净负荷与STM-n帧的频差和相差，引入较大的（约150μs）信号延时，且不能进行通道性能的端到端监测。

下面介绍下我国复用结构中的139.264Mbit/s映射过程。139.264Mbit/s支路信号的映射一般采用异步映射、浮动模式。

（1）139.264Mbit/s支路信号异步装入C-4

这是由正码速调整方式异步装入的。我们可以把 C-4 比喻成一个集装箱，其结构容量一定大于139.264Mbit/s，只有这样才能进行正码速调整。C-4的子帧结构如图2-5所示。

C-4基帧的每行为一个子帧，每个子帧为一个速率调整单元，并分成20个13字节块。每个13字节块的第一个字节依次分别为W,X,Y,Y,Y,X,Y,Y,Y,X,Y,Y,Y,X,Y,Y,Y,X,Y,Z。

X字节内含1个正码速调整中控制比特（C码）、5个固定插入非信息比特（R码）和2个开销比特（O码），由于每行有5个X字节，因此每行有5比特C码。

Z字节内含6个信息比特（I码）、1个正码速调整中码速调整位置（S码）和1个R码。

Y字节为固定插入字节，含8个R码。

W字节为信息字节，含8个信息比特。每个13字节块的后12个字节均为信息字节W，共96个I码。

对于C-4帧，总计有1×260×8=2080bit，其比特分配为：

信息比特（I）：1934

固定插入非信息比特（R）：130

开销比特（O）：10

正码速调整中控制比特（C）：5

正码速调整中码速调整位置（S）：1

当有效信息净荷的速率低于标称值时，为了使有效信息净荷与容器的容量匹配，需要进行正码速调整。调整控制比特C主要用来控制相应的调整机会比特S（C码本身不带信息，也属于填充比特），以确定S是作为信息比特I还是作为调整比特。如前所述，正码速调整是在固定位置做随机插入。

在发送端，当CCCCC=00000时，表示S码位是信息比特I；当CCCCC=11111时，表示S码位是非信息比特（R）。

（2）C-4装入VC-4

在C-4的9个子帧前分别插入VC-4的通道开销（VC-4 POH）字节J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1，就构成了VC-4帧（即VC-4=C-4+VC-4 POH），如图2-6所示。

2.1.3.3 定位

定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于 VC 上的支路单元指针指示和确定低阶 VC 帧的起点在 TU 净负荷中的位置或管理单元指针指示和确定高阶VC帧的起点在AU净负荷中的位置，在发生相对帧相位偏差使VC帧起点浮动时，指针值亦随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧的起点的位置。

SDH中指针的作用可归结为以下3点。

① 当网络处于同步工作方式时，指针用来进行同步信号间的相位校准。

② 当网络失去同步时（即处于准同步工作方式），指针用作频率和相位校准；当网络处于异步工作方式时，指针用作频率跟踪校准。

③ 指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移。

设置TU或AU指针可以为VC在TU或AU帧内的定位提供一种灵活和动态的方法。因为TU或AU指针不仅能够容纳VC和SDH在相位上的差别，而且能够容纳帧速率上的差别。

下面以139.264Mbit/s的PDH支路信号复用过程中在AU-4内的指针调整为例说明指针调整原理及指针调整过程。

（1）AU-4指针

VC-4进入AU-4时应加上AU-4指针，即

AU-4=VC-4+AU-4 PTR

AU-4 PTR由位于AU-4帧第4行第1～9列的9个字节组成，具体为

AU-4 PTR=H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3

其中：Y=1001 SS 11，SS是未规定值的比特。

1*=11111111

虽然AU-4 PTR共有9个字节，但用于表示指针值并确定VC-4在帧内位置的，只需H1和H2两个字节即可。H1和H2字节是结合使用的，以这16个比特组成AU-4指针图案，其格式如图2-7所示。H1和H2的最后10比特（即第7～16bit）携带具体指针值。H3字节用于VC帧速率调整，负调整时可携带额外的VC字节。

那么，10个比特的指针值何以指示VC-4的2349（9行×261列而得）个字节位置呢?10个比特的AU-4指针值仅能表示210=1024个十进制值，但AU-4指针调整是以3个字节作为一个调整单位的，故2349除以3，只需783个调整位置即可。因此由10个二进制码组合成的指针值（1024）足以表示783个位置。

（2）指针调整原理

图2-8示出了AU-4指针的位置和偏移编号。

为了便于说明问题，图中将VC-4的所有字节（2349个字节）安排在本帧的第4行到下帧的第3行，上下仍为9行。

① 正调整

先假定本帧虚容器VC-4的前3个字节位于图2-8的“000”位置，即指针值为零。当下一帧的VC-4速率比AU-4的速率低时，就应提高VC-4的速率，以便使其与网络同步。此时应在VC-4的第1个字节（J1）前插入3个伪信息填充字节，使整个VC-4帧在时间上向后（即向右）推移一个调整单位，并且十进制的指针值加1，VC-4的前3个字节右移至“111”位置，这样就对VC-4（支路信号）的速率进行了正调整。

在进行这一操作时，即在调整帧的125μs中，指针格式中的NNNN 4个比特要由稳定态的“0110”变为调整态的“1001”，10个比特指针值中的5个“I”比特（增加比特）反转。当速率偏移较大，需要连续多次指针调整时，相邻两次操作至少要间隔 3 帧，即经某次速率调整后，指针值要在3帧内保持不变，本次调整后的第4帧（不含调整帧）才能进行再次调整。若先前的指针值已经最大，则最大指针值加1，其指针值为零。

② 负调整

仍然是本帧虚容器VC-4的前3个字节位于图2-8的“000”位置，当下帧的VC-4速率比AU-4的速率高时，就应降低VC-4的速率，以便使其与网络同步，即VC-4的前3个字节要前移（左移）。在上述的这个特殊例子中，可利用AU-4指针区的H1 H2 H3字节作为负调整机会，使VC-4的前3个字节移至其中。由于整个VC-4帧在时间上向前推移了一个调整单位，并且指针的十进制值减1，因此VC-4（支路信号）的速率得到了负调整。

在进行这一操作时，即在调整帧的125μs中，指针格式中的NNNN 4个比特要由稳态时的“0110”变为调整态时的“1001”，10个比特指针值中的5个“D”比特（减小比特）反转。同样，在进行一次负调整后，3帧内不允许再做调整，指针值在3帧内保持不变，如需调整，应在本次调整后的第 4 帧才能再次进行调整。若先前的指针值为零，则最小指针值（零）减1，其指针值为最大。

2.1.3.4 复用

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者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程，即以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TU和AU指针处理后的各VC支路已相位同步，此复用过程为同步复用。

下面以139.264Mbit/s支路信号、34.3648Mbit/s支路信号和2.048Mbit/s支路信号在映射、定位、复用过程中所涉及的复用为例加以介绍。

1.TU-12复用进TUG-2再复用进TUG-3

3个TU-12（此处的TU-12不是复帧而是基本帧，有9行4列，共36字节）先按字节间插复用进一个TUG-2（9行12列），然后7个TUG-2按字节间插复用进TUG-3（9行86列，其中第1、2列为塞入字节）。这个过程如图2-9所示。

2.TU-3复用进TUG-3

单个TU-3复用进TUG-3的结构如图2-10所示。TU-3由VC-3（含9个字节的VC-3 POH）和TU-3指针组成，而TU-3指针由TUG-3的第1列的上面3个字节H1、H2和H3构成。VC-3相对TUG-3的相位由指针指示。将TU-3加上塞入比特即可构成TUG-3。

3.3个TUG-3复用进VC-4

将 3 个 TUG-3 复用进 VC-4 的安排如图 2-11 所示。3 个 TUG-3 按字节间插构成 9 行3×86=258列，作为VC-4的净负荷，VC-4是9行261列，其中第1列为VC-4 POH，第2、3列是固定塞入字节。TUG-相对于VC-4有固定的相位。

4.AU-4复用进AUG

单个AU-4复用进AUG的结构如图2-12所示。我们已知AU-4由VC-4净负荷加上AU-4 PTR组成，VC-4在AU-4内的相位是不确定的，由AU-4 PTR指示VC-4第1字节在AU-4中的位置。但AU-4与AUG之间有固定的相位关系，所以只需将AU-4直接置入AUG即可。

5.n个AUG复用进STM-n帧

图2-13显示了如何将n个AUG复用进STM-n帧的安排。n个AUG按字节间插复用，再加上段开销（SOH）形成STM-n帧，这n个AUG与STM-n帧有确定的相位关系。

2.1.4 SDH组网

2.1.4.1 SDH设备

1.终端复用器（TM）

终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是具有两个侧面的设备，如图2-14所示。

它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号 STM-n 中，或从 STM-n的信号中分出低速支路信号。请注意它的线路端口输入/输出一路STM-n信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。在将低速支路信号复用进STM-n帧（将低速信号复用到线路）时，有一个交叉的功能。例如，可将支路的一个STM-1信号复用进线路上的STM-16信号中的任意位置上，也就是指复用在1～16个STM-1的任一个位置上。将支路的2Mbit/s信号可复用到一个STM-1中63个VC-12的任一个位置上去。

2.分插复用器（ADM）

ADM用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间节点或环上节点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元设备，它是一种具有3个侧面的设备，如图2-15所示。

ADM 有两个线路侧面和一个支路侧面。两个线路侧面，分别各接一侧的光缆（每侧收/发共两根光纤），为了描述方便我们将其分为西（W）向、东向（E）两侧线路端口。ADM的一个支路侧面连接的都是支路端口，这些支路端口信号都是从线路侧STM-n中分支得到和想是要插入到STM-n线路码流中去。因此，ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去；或从东或西侧线路端口接收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的STM-n信号进行交叉连接，例如将东向STM-16中的3#STM-1与西向STM-16中的15#STM-1相连接。

ADM是SDH最重要的一种网元设备，它可等效成其他网元，即能完成其他网元设备的功能。例如，一个ADM可等效成两个TM设备。

3.再生中继器（REG）

由于光纤固有损耗的影响，使得光信号在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光波逐渐减弱。如果接收端所接收的光功率过小时，便会造成误码，影响系统的性能，因而此时必须对变弱的光波进行放大、整形处理，这种仅对光波进行放大、整形的设备就是再生器，由此可见，再生器不具备复用功能，是最简单的一种设备。

REG的最大特点是不上下（分/插）电路业务，只放大或再生光信号。SDH光传输网中的再生中继器有两种：一种是纯光的再生中继器，主要对光信号进行功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电转换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以消除已积累的线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。在此介绍的是后一种再生中继器，REG是双侧面的设备，每侧与一个线路端口—W、E相接。如图2-16所示。

REG的作用是将w/e两侧的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。实际上，REG与ADM相比仅少了支路端口的侧面，所以ADM若不上/下本地业务电路时，完全可以等效为一个REG。单纯的REG只需处理STM-n帧中的RSOH，且不需要交叉连接功能（w/e直通即可），而ADM和TM因为要完成将低速支路信号分/插到STM-n中，所以不仅要处理RSOH，而且还要处理MSOH。

4.数字交叉连接设备（DXC）

数字交叉连接设备DXC完成的主要是STM-n信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，如图2-17所示。

DXC可将输入的m路STM-n信号交叉连接到输出的n路STM-n信号上，图2-17表示有m条输入光纤和n条输出光纤。DXC的核心功能是交叉连接，功能强的DXC能完成高速（如STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC-4和VC-12级别的交叉）。通常用DXCm/n来表示一个DXC的类型和性能（注：m≥n），其中m表示可接入DXC的最高速率等级，n表示在交叉矩阵中能够进行交叉连接的最低速率级别。m越大，表示DXC的承载容量越大；n越小，表示DXC的交叉灵活性越大。

2.1.4.2 SDH网络拓扑结构

网络物理拓扑即网络节点和传输线路的几何排列，也就是将维护和实际连接抽象为物理上的连接性。网络拓扑的概念对于SDH网的应用十分重要，特别是网络的效能、可靠性和经济性在很大程度上与具体物理拓扑有关。根据不同的用户需求，同时考虑到社会经济的发展状况，可以确定不同的网络拓扑结构。

在 SDH 网络中，通常采用点到点链状、星形、树形、环形等网络结构，下面分别进行介绍。

1.点到点链状网络结构

点到点链状拓扑即为线形拓扑，它将各网络节点串联起来，同时保持首尾两个网络节点呈开放状态的网络结构。图2-18（a）就是一个最为典型的点到点链状SDH网络。其中在链状网络的两端节点上配备有终端复用器，而在中间节点上配备有分插复用器。因而它是由具有复用和光接口功能的线路终端、中继器和光缆传输线构成的。

这种网络结构简单，便于采用线路保护方式进行业务保护，但当光缆完全中断时，此种保护功能失效。另外，这种网络的一次性投资小、容量大，具有良好的经济效益，因此很多地区采用此种结构来建立SDH网络。

2.星形网络结构

所谓星形网络拓扑结构是指图2-18（b）所示的网络结构，即其中一个特殊网络节点（即枢纽点）与其他的互不相连的网络节点直接相连，这样除枢纽点之外的任意两个网络节点之间的通信，都必须通过此枢纽点才能完成连接，因而一般在特殊点配置交叉连接器（DXC）以提供多方向的互联，而在其他节点上配置终端复用器（TM）。

这种网络结构简单，它可以将多个光纤终端统一成一个终端，从而提高带宽的利用率，同时又可以节约成本，但在枢纽节点上业务过分集中，并且只允许采用线路保护方式，因此系统的可靠性能不高，故仅在初期SDH网络建设中出现。目前多使用在业务集中的接入网中。

3.树形网络结构

一般树形网络是由星形结构和线形结构组合而成的网络结构，因而所谓树形网络结构，是指将点到点拓扑单元的末端点连接到几个枢纽点时的网络结构，如图2-18（c）所示。通常在这种网络结构中，连接3个以上方向的节点应设置DXC，其他节点可设置TM或ADM。

这种网络结构适合于广播式业务，而不利于提供双向通信业务，同时也存在枢纽点可靠性不高和光功率预算问题，但这种网络结构仍在长途网中使用。

4.环形网络结构

所谓环形网络是指那些将所有网络节点串联起来，并且使之首尾相连，而构成的一个封闭环路的网络结构，如图2-18（d）所示。在此网络中，只有任意两网络节点之间的所有节点全部完成连接之后，任意两个非相邻网络节点才能进行通信。通常在环形网络结构中的各网络节点上可选用分插复用器，也可以选用交叉连接设备来作为节点设备，它们的区别在于后者具有交换功能，它是一种集复用、自动化配线、保护/恢复、监控和网管等功能为一体的传输设备，可以在外接的操作系统或电信管理网（TMN）设备的控制下，对多个电路组成的电路群进行交换，因此其成本很高，故通常使用在线路交汇处。

这种网络结构的一次性投资要比线形网络大，但其结构简单，而且在系统出现故障时，具有自愈功能，即系统可以自动地进行环回倒换处理，排除故障网元，而无需人为的干涉就可恢复业务的功能。这对现代大容量光纤网络是至关重要的，因而环形网络结构受到人们的广泛关注。

5.网孔形结构

所谓网孔形结构，是指若干个网络节点直接相互连接时的网络结构，如图2-18（e）所示。这时没有直接相连的两个节点之间仍需利用其他节点的连接功能，才能完成互通，而如果网络中所有的网络节点都达到互通，则称之为理想的网孔形网络结构。通常在业务密度较大的网络中的每个网络节点上均需设置一个DXC，可为任意两节点间提供两条以上的路由。这样一旦网络出现某种故障，则可通过DXC的交叉连接功能，对受故障影响的业务进行迂回处理，以保证通信的正常进行。

由此可见，这种网络结构的可靠性高，但由于目前DXC设备价格昂贵，如果网络中采用此设备进行高度互联，则会使光缆线路的投资成本增大，从而一次性投资大大增加，故这种网络结构一般在SDH技术相对成熟、设备成本进一步降低、业务量大且密度相对集中时采用。

2.1.4.3 SDH网络规划原则

如何合理地规划SDH网络，使其满足经济上的合理性、技术上的先进性、网络结构的完整性，并且可以高效、可靠地运行，这是SDH技术应用的一个重要方面。下面我们就从SDH的组网原则开始进行讨论。

1.SDH的组网原则

在进行SDH网络规划时，应该参照原邮电部制定的相关标准和有关规定，并结合具体情况，确定网络拓扑结构、设备选型等内容。在此过程中还应注意以下问题。

（1）SDH 传输网络的建设应有计划地分步骤实施。由前面的分析可知，一个实用 SDH网络结构相当复杂，它与经济、环境以及当前业务量发展状况有关，因而必须进行统一规划。在国家一级干线中，一般可先建立线形网络，然后再逐步过渡到网孔形网络。这样在保证网络的生存性的同时，可利用SDH技术实现大容量、机动灵活的话路业务的上下，而在省、市二级干线一般可先建立线形和环形混合结构。当资金、业务量和技术等条件均成熟之后，再逐步向更为完善的网络结构过渡。

（2）目前由于在全国范围内都在不断扩大各自本地电话网的范围，因而SDH网络规划应与之协调，省内传输网络建设一般应覆盖所有长途传输中心所在的城市。

（3）我国的长途传输网目前是由省际网（一级干线网）和省内网（二级干线网）两个层面组成的，SDH网络规划应考虑两个层的合理衔接。

（4）早期的PDH网络是为点到点的话路业务而设计的网络，而目前业务种类很多，因此在建立SDH干线传输网时，除考虑电话业务之外，还应兼顾如数据、图文、视频、多媒体、租用线路等业务的传输要求。另外还应从网络功能划分方面考虑到支撑网（如信令网、电信管理网和同步网）对传输的要求，同时还要充分考虑网络安全性问题，以此根据网络拓扑和设备配置情况，确定网络冗余度、网络保护和通道调度方式。

（5）我国采用的是30/32 PDH体制，共存在4种速率系统，但我国SDH映射结构中，仅对PDH 2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s 3种支路信号提供了映射路径。又由于34Mbit/s信号的频率利用率最低，故而建议使用2Mbit/s、140Mbit/s接口，如需要可经主管部门批准后，可为34Mbit/s支路信号提供接口。

（6）新建立的SDH网络是叠加在现有的PDH网络之上，两种网络之间的互联可通过边界上的标准接口来实现，但应尽量减少互联的次数以避免抖动的影响。

2.网络拓扑的选择

在选择SDH传输网的拓扑结构时，应考虑到以下几方面的因素。

（1）在进行SDH网络规划时，应从经济角度衡量其合理性，同时还要考虑到不同地区、不同时期的业务增长率的不平衡性。

（2）应考虑网络现状、网络覆盖区域、网络保护及通道调度方式以及节点传输容量，最大限度地利用现有的网络设备。

（3）省内干线一般宜选用网孔形或环形这种拓扑结构为主，辅之以线性等其他类型的网络结构，但应根据具体情况逐步形成，而不要求一次到位。

（4）环形网具有自愈功能，并且相对网孔网结构而言，其投资不大，但由于环上的接入节点数受环中的传输容量限制，因而环网适于运用在传输容量不大、节点数较少的地区。通常当环的节点设备速率为 STM-4 时，一般接入节点在 3～5 个为宜，而当 ADM 的速率为STM-16时，接入节点数则不宜超过10个。

（5）对于边远、业务量需求较小的节点，可采用线性结构，将其与主干网进行连接。

（6）根据具体业务分布情况和经济条件，选择适当的保护方式。

2.1.4.4 我国SDH网络结构

我国SDH网络结构上采用四级制，如图2-19所示。

第一级干线：它是最上一层网络，主要用于省会、城市间的长途通信，由于其间业务量较大，因而一般在各城市的汇接节点之间采用STM-64、STM-16高速光链路，而在各汇接节点城市装备DXC设备，例如DXC4/4，从而形成一个以网孔形结构为主、其他结构为辅的大容量、高可靠性的骨干网。由于使用了DXC 4/4设备，这样可以直接通过DXC4/4中的PDH体系140Mbit/s接口，将原有的140Mbit/s和565Mbit/s系统纳入到长途一级干线之中。

第二级干线：这是第二层网络，主要用于省内的长途通信。考虑其具体业务量的需求，通常采用网孔形或环形骨干网结构，有时也辅以少量线形网络，因而在主要城市装备DXC设备，其间用STM-4或STM-16高速光纤链路相连接，形成省内SDH网络结构。同样由于在其中的汇接点采用 DXC4/4 或 DXC4/1 设备，因而通过 DXC4/1 上的 2Mbit/s、34Mbit/s 和140Mbit/s接口，从而使原有的PDH系统也能纳入二级干线进行统一管理。

第三级干线：这是第三层网络，主要由用于长途端局与市话之间以及市话局之间通信的中继网构成。根据区域划分法，可分为若干个由ADM组成的STM-4或STM-16高速环路，也可以是用路由备用方式组成的两节点环，而这些环是通过 DXC4/1 设备来沟通，既具有很高的可靠性，又具有业务量的疏导功能。

第四级是网络的最低层面，称为用户网，也可称为接入网。由于业务量较低，而且大部分业务量汇聚于一个节点（交换局）上，因而可以采用环形网络结构，也可以采用星形网络结构，其中是以高速光纤线路作为主干链路来实现光纤用户环路系统（OLC）的互通，或者经由ADM或TM来实现与中继网的互通。速率为STM-1或STM-4，接口可以为STM-1光/电接口、PDH体系的2Mbit/s、34Mbit/s和140Mbit/s接口、普通电话用户接口、小交换机接口、2B+D或30B+D接口以及城域网接口等。

综上所述，我国的SDH网络结构具有以下特点。

① 具有4个相对独立而又综合一体化的层面；

② 简化了网络规划设计；

③ 适应现行行政管理体制；

④ 各个层面可独立实现最优化；

⑤ 具有体制和规划的统一性、完整性和先进性。

2.1.5 SDH保护与恢复

当前通信网络中，网络的安全性越来越受到人们的重视。SDH传送网的生存性设计是一个重要的课题，它已成为市场开放环境下网络运营者或业务提供者之间的重要竞争焦点。当网络出现故障时，SDH 传送网的自愈（self-healing）特性可以通过保护倒换的方式，保证网络能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务。因此，传送网的保护倒换方式将直接关系到SDH网的功能、效果、经济和业务传输的可靠性。

所谓自愈网，就是无需人为干预网络就能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障。其基本原理就是使网络具有备用路由，并重新确立通信能力。自愈的概念只涉及重新确立通信，而不管具体失效元部件的修复与更新，而后者仍需人为干预才能完成。而在SDH网络中，根据业务量的需求，可以采用各种各样拓扑结构的网络。不同的网络结构所采取的保护方式不同，因而在SDH网络中的自愈保护可以分为线路保护倒换、环形网保护、网孔形DXC网络恢复及混合保护方式等。

1.自动线路保护倒换

自动线路保护倒换是最简单的自愈形式，其结构有两种，即1+1（见图2-20）和1：n（见图2-21）结构方式。

1+1 结构方式：STM-n信号同时在工作段和保护段两个复用段发送，也就是说在发送端STM-n信号永久地与工作段和保护段相连（并发）。接收端对从两个复用段收到的STM-n信号条件进行监视并选择连接更合适的一路信号（选收）。可见，对于1+1结构，由于工作通路是永久连接的，因而不允许提供无保护的额外业务。这种保护方式可靠性较高，在高速大容量系统（如STM-16）中经常采用，特别是在SDH的发展初期或网络的边缘处，没有多余路由可选时是一种常用的保护措施，但其成本较高。

1：n结构方式：保护段由很多工作通路共享，n值范围为1～14。在两端，n个工作通路中的任何一个或者额外业务通路（如测试信号）都与保护段相连。MSP对接收信号条件进行监视和评价，在首端执行桥接，而在尾端从保护段中选收合适的STM-n信号。

为了保证收发两端能同时正确完成倒换功能，SDH帧结构的段开销中使用了两个自动保护倒换字节K1和K2，以实现APS倒换协议。其中K1字节表示请求倒换的信道，K2字节表示确认桥接到保护信道的信道号。

如果上一站出现信号丢失或者与下游站进行连接的线路出现故障和远端接收失效，那么在下游接收端都可检查出故障，这样该下游接收端必须向上游站发送保护命令，同时向下一站发送倒换请求，具体过程如下。

（1）当下游站发现（或检查出）故障或收到来自上游站的倒换请求命令时，首先启动保护逻辑电路，将出现新情况的通道的优先级与正在使用保护通道的主用系统的优先级、上游站发来的桥接命令中所指示的信道优先级进行比较。

（2）如果新情况通道的优先级高，则在此（下游站）形成一个K1字节，并通过保护通道向上游站传递。所传递的K1字节包括请求使用保护通道的主信道号和请求类型。

（3）当上游站连续3次收到K1字节，那么被桥接的主信道得以确认，然后再将K1字节通过保护通道的下行通道传回下游站，以此确认下游站桥接命令，即确认请求使用保护通道的通道请求。

（4）上游站首先进行倒换操作，并准备进行桥接，同时又通过保护通道将含被保护通道号的K2字节传送给下游站。

（5）下游站收到K2字节后，便将其接收到K2字节所指示的被保护通道号与K1字节中所指示的请求保护主用信道号进行复核。

（6）当K1与K2中所指示的被保护的主信道号一致时，便再次将K2字节通过保护通道的上行通道回送给上游站，同时启动切换开关进行桥接。

（7）当上游站再次收到来自下游站的K2字节时，桥接命令最后得到证实，此时才进行桥接，从而完成主、备用通道的倒换。

从上面的分析我们可以归纳出，线路保护倒换的主要特点有：业务恢复时间很快，可少于50ms。

若工作段和保护段属同缆备用（主用和备用光纤在同一缆芯内），则有可能导致工作段（主用）和保护（备用）同时因意外故障而被切断，此时这种保护方式就失去作用了。解决的办法是采用地理上的路由备用方式。这样当主用光缆被切断时，备用路由上的光缆不受影响，仍能将信号安全地传输到对端。通常采用空闲通路作为备用路由。这样既保证了通信的顺畅，同时也不必准备备份光缆和设备，不会造成投资成本的增加。

2.自愈环

环网络是指网上的每个节点都通过双工通信设备与相邻的两个节点相连，从而组成一个封闭的环。利用 SDH 的分插复用器或交叉连接设备可以组建具有自愈功能的 SDH 环网络，这是目前组建SDH网应用较多的一种网络拓扑形式。针对光纤线路保护倒换而形成的SDH 自愈环（Self-Healing Ring，SHR），不仅提高了网络的生存能力，而且降低了倒换中备用路由的成本，在网络规划中起到重要作用，在中继网、接入网和长途网中都得到了广泛的应用。

SDH的自愈环是一种比较复杂的网络结构，在不同的场合有不同的分类方法。

（1）单向环和双向环

按照进入环的支路信号方向与由该支路信号目的节点返回的信号（即返回业务信号）方向是否相同来区分，可以分为单向环和双向环。正常情况下，单向环中的来回业务信号均沿同一方向（顺时针或逆时针）在环中传输；双向环中，进入环的支路信号按一个方向传输，而由该支路信号分路节点返回的支路信号按相反的方向传输。

（2）二纤环和四纤环

按环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分，可以划分为二纤环和四纤环。

（3）通道保护环和复用段倒换环

按保护倒换的层次来分，可以分为通道保护环和复用段倒换环（北美称为线路倒换环）。从抽象的功能结构观点来划分，通道保护环属于子网连接保护，复用段倒换环则属于路径保护。

综上所述，尽管可组合成多种环形网络结构，但目前多采用下述4种结构的环形网络。

（1）二纤单向复用段倒换环

图2-22（b）给出了二纤单向复用段倒换环的工作原理图，从图中可见，其中每两个具有支路信号分插功能的节点间高速传输线路都具有一备用线路可供保护倒换使用。这样在正常情况下，信号仅在主用光纤S1中传输，而备用光纤P1空闲，下面以节点A和C之间的信息传递为例，说明其工作原理。

① 正常工作情况下

信息在A节点插入，并由主用光纤S1传输，透明通过B节点，到达C节点，在C节点就可以从主用光纤S1中分离出所要接收的信息；而从C到A的信息，由C节点插入，同样经主用光纤S1传输，经D节点到达A节点，从而在A节点处由主用光纤S1中分离出所需接收信息。

② 当BC节点间的光缆出现断线故障时

如图2-22（b）所示，与光缆断线故障点相连的两个节点B、C，自动执行环回功能，因而在节点A插入的信息，首先经主用光纤S1传输到B节点，由于B节点具有环回功能，这样信息在此转换到备用信道P1，经A、D节点到达C节点，同样利用C节点的环回功能，将备用光纤P1中传输的信息转回到主用光纤S1中，并通过分离处理，可得到由A节点插入的信息，从而完成A节点到C节点间的信息传递，而C节点到A节点的信息仍是通过主用光纤 S1 经 D 节点传输来完成的。由此可见，这种环回倒换功能可以做到在出现故障情况下，不中断信息的传输，而当故障排除后，又可以启动倒换开关，恢复正常工作状态。

（2）四纤双向复用段倒换环

四纤双向复用段倒换环的工作原理如图2-23（a）所示，它是以两根光纤S1和S2共同作为主用光纤，而P1和P2两根光纤为备用光纤，其中各信号传输方向如图所示。正常情况下，信息通过主用光纤传输，备用光纤空闲。下面同样以A、C节点间的信息传输为例，说明其工作原理。

① 正常工作情况下信息由A节点插入，沿主用光纤S1传输，经节点B，到达节点C，在C节点完成信息的分离。当信息由节点C插入后，则沿主用光纤S2传送，同样经B节点，到达A节点，从而完成由C节点到A节点的信息传送。

② 当B、C节点之间4根光纤同时出现断纤故障时，如图2-23（b）所示，与光纤断线故障相连的节点B、C中各有两个执行环回功能电路，从而在节点B、C，主用光纤S1和S2分别通过倒换开关，与备用光纤P1和P2相连，这样当信息由A节点插入时，信息首先由主用光纤S1携带，到达B节点，通过环回功能电路S1和P1相连，因而此时信息又转为P1所携带，经过节点A、D到达C点，通过C节点的环回功能，实现P1和S1的连接，从而完成A到C节点的信息传递。而由C节点插入的信息，首先被送到主用光纤S2经C节点的环回功能，使S2与P2相连接，这时信息则沿P2经D、A节点，到达B节点，由于B节点同样具有环回功能，P2和S2相连，因而信息又转为由S2传输，最终到达A节点，以此完成C到A节点的信息传递。

（3）二纤双向复用段倒换环

从图2-24（a）可见，S1和P2、S2和P1的传输方向相同，由此人们设想采用时隙技术将前一部分时隙用于传送主用光纤S1的信息，后一部分时隙用于传送备用光纤P2的信息，这样可将S1和P2的信号置于一根光纤（即S1/P2光纤），同样S2和P2的信号也可同时置于另一根光纤（即S2/P1纤）上，这样四纤环就简化为二纤环。具体结构如图2-24所示，下面还是以A、C节点间的信息传递为例，说明其工作原理。

① 正常工作情况下

当信息由A节点插入时，首先是由S1/P2光纤的前半时隙所携带，经B节点到C节点，完成由A到C节点的信息传送，而当信息由C节点插入时，则是由S2/P1光纤的前半时隙来携带，经B节点到达A节点，从而完成C到A节点信息传递。

② 当B、C节点间出现断纤故障时

如图2-24（b）所示，由于与光纤断线故障点相连的节点B、C都具有环回功能，这样当信息由A节点插入时，信息首先由S1/P2光纤的前半时隙携带，到达B节点，通过回路功能电路，将S1/P2光纤前半时隙所携带的信息装入S2/P1光纤的后半时隙，并经A、D节点传输到达C节点，在C节点利用其环回功能电路，又将S2/P1光纤中后半时隙所携带的信息置于S1/P2光纤的前半时隙之中，从而实现A到C节点的信息传递，而由C节点插入的信息则首先被送到S2/P1光纤的前半时隙之中，经C节点的环回功能转入S1/ P2光纤的后半时隙，沿线经D、A节点到达B节点，又同时由B节点的环回功能处理，将S1/P2光纤后半时隙中携带的信息转入S2/P1光纤的前半时隙传输，最后到达A节点，以此完成由C到A节点的信息传递。

（4）二纤单向通道倒换环

二纤单向通道倒换环的结构如图2-25（a）所示，可见它采用1+1保护方式。当信息由A节点插入时，一路由主用光纤S1携带，经B节点到达C节点，另一路由备用光纤P1携带，经D节点到达C节点，这样在C节点同时从主用光纤S1和备用光纤P1中分离出所传送的信息，再按分路通道信号的优劣决定选哪一路信号作为接收信号。同样当信息由C节点插入后，分别由主用光纤S1和备用光纤P1所携带，前者经B节点，后者经D节点，到达A节点，这样根据接收的两路信号的优劣，优者作为接收信号。

当B、C节点间出现断线故障时，如图2-25（b）所示，由节点A插入的信息，分别在主用光纤S1和备用光纤P1中传输，其中在备用光纤P1中传输的插入信息经D节点到达C节点，而在主用光纤S1中传输的插入信息则被丢失，这样根据通道选优准则，在节点C倒换开关由主用光纤S1转至备用光纤P1，从备用光纤P1中选取接收信息。而当信息由C节点插入时，则信息也同时在主用光纤S1和备用光纤P1上传输，其中主用光纤中所传输的插入信息，经D节点到达A节点，而在备用光纤P1中传输的插入信息则被丢失，因而在A节点只能以来自主用光纤S1的信息作为接收信息。

各种自愈环各具特点，可适应不同的网络应用。对于用户接入网部分，由于处于网络的边界处，业务容量要求低，而且大部分业务量汇集在一个节点（端局）上，因而对这种业务需求模型的、比较简单经济的通道倒换环十分适合；对于局间通信部分，由于各个节点间均有较大业务量，而且节点需要较大的业务量分插能力，此时对具有较大业务容量的双向复用段倒换环非常适合。当业务量集中在某个节点（例如枢纽局）时，则通道倒换环比较适合，例如中国某些省的省内干线业务量绝大部分（70%～80%）在省会城市落地，此时通道倒换环较适用，否则复用段倒换环更适用。中国一些经济比较发达的省份，就是后一种情况。至于究竟是二纤方式，还是四纤方式则取决于容量要求和经济性，应全面考虑，综合比较。通常，业务量不太大时，二纤复用段倒换环比较经济，否则四纤复用段倒换环更经济。此外，四纤环可以抗多点失效，也能与波分复用方式结合，适合大业务量应用场合，因而在长途网中获得越来越多的应用。若为了降低网络成本，只对主要业务（例如信令和租用线）实施保护，则双向通道倒换环（1∶1）以及m∶n保护方式有一定优势，可以使网络的成本大大下降。

2.1.6 SDH性能分析

2.1.6.1 SDH线路性能分析

在光纤通信系统中，光纤线路的传输性能主要体现在其衰减特性和色散特性上。而这恰恰是在光纤通信系统的中继距离设计中所需考虑的两个因素。后者直接与传输速率有关，在高速率传输情况下甚至成为决定因素，因此在高比特率系统的设计过程中，必须对这两个因素的影响都给予考虑。

1.衰减对中继距离的影响

一个中继段上的传输衰减包括两部分的内容，其一是光纤本身的固有衰减，再者就是光纤的连接损耗和微弯带来的附加损耗。下面就从光纤损耗特性开始进行介绍。光纤的传输损耗是光纤通信系统中一个非常重要的问题，低损耗是实现远距离光纤通信的前提。形成光纤损耗的原因很复杂，归结起来主要包括两大类：吸收损耗和散射损耗。

吸收损耗是光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。其损失的原因有多种，如本征吸收、杂质吸收，但它们都与光纤材料有关。散射损耗则是由光纤的材料、形状、折射指数分布等的缺陷或不均匀而引起光纤中的传导光发生散射，从而引入的损耗。其大小也与光波波长有关。除此之外，引起光纤损耗的还有光纤弯曲产生的损耗以及纤芯和包层中的损耗等。综合考虑，发现有许多材料，如纯硅石等在1.3μm附近损耗最小，色散也接近零；还发现在 1.55μm 左右，损耗可降低到 0.2dB/km；如果合理设计光纤，还可以使色散在1.55μm处达到最小，这对长距离、大容量通信提供了比较好的条件。

2.色散对中继距离的影响

单模光纤的研制和应用之所以越来越深入，越来越广泛，这是由于单模光纤不存在模间色散，因而其总色散很小，即带宽很宽，能够传输的信息容量极大，加之石英光纤在1.31μm和1.55μm波长窗口附近损耗很小，使其成为长途大容量信息传输的理想介质。因此如何选择单模光纤的设计参数，特别是色散参数，一直是人们所感兴趣的一个具有实际意义的研究课题。

信号在光纤中是由不同频率成分和不同模式成分携带的，这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度，这样在接收端接收时，就会出现前后错开，这就是色散现象，使波形在时间上发生了展宽。光纤色散包括材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散是由于信号不是由单一频率而引起的，后一种色散是由于信号不是单一模式而引起的。

光纤自身存在色散，即材料色散、波导色散和模式色散。对于单模光纤，因为仅存在一个传输模，故单模光纤只包括材料色散和波导色散。除此之外，还存在着与光纤色散有关的种种因素，会使系统性能参数出现恶化，如误码率、衰减常数变坏，其中比较重要的有3类，即码间干扰、模分配噪声和啁啾声，在此重点讨论由这 3 种因素造成的对系统中继距离的限制。

（1）码间干扰对中继距离的影响

由于激光器所发出的光波是由许多根谱线构成的，而每根谱线所产生的相同波形在光纤中传输时，其传输速率不同，使得所经历的色散不同，而前后错开，使合成的波形不同于单根谱线的波形，导致所传输的光脉冲的宽度展宽，出现“拖尾”，因而造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象就是码间干扰。分析显示，传输距离与码速、光纤的色散系数以及光源的谱宽成反比，即系统的传输速率越高，光纤的色散系数越大，光源谱宽越宽，为了保证一定的传输质量，系统信号所能传输的中继距离也就越短。

（2）模分配噪声对中继距离的影响

如果数字系统的码速率尚不是超高速，并且在单模光纤的色散可忽略的情况下，不会发生模分配噪声。但随着技术的不断发展，更进一步地充分发挥单模光纤大容量的特点，提高传输码速率越来越提到议事日程，随之人们要面对的问题便是模分配噪声了。因为单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线（各频率分量）经过长光纤传输之后，产生不同的时延，在接收端造成了脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈随机分布，因此当它们经过上述光纤传输后，在接收端取样点得到的取样信号就会有强度起伏，引入了附加噪声，这种噪声就称为模分配噪声。由此还看出，模分配噪声是在发送端的光源和传输介质光纤中形成的噪声，而不是接收端产生的噪声，故在接收端是无法消除或减弱的。这样当随机变化的模分配噪声叠加在传输信号上时，会使之发生畸变，严重时，使判决出现困难，造成误码，从而限制了传输距离。

（3）啁啾声对中继距离的影响

模分配噪声的产生是由于激光器的多纵模性造成的，因而人们提出使用新型的单纵模激光器，以克服模分配噪声的影响，但随之又出现了新的问题。对于处于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子密度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，这就是所谓的频率啁啾现象。因为这种时间偏移是随机的，因而当受上述影响的光脉冲经过光纤后，在光纤色散的作用下，可以使光脉冲波形发生展宽，因此接收取样点所接收的信号中就会存在随机成分，这就是一种噪声啁啾声。严重时会造成判决困难，给单模数字光通信系统带来损伤，从而限制传输距离。

2.1.6.2 SDH网络性能指标

我们通常把两个用户间的信息传递与交流定义为通信业务，它可由电信网络提供。为了保证这两个用户间的通信质量，那么网络必须要能够保证这两个用户间所建立起的端到端连接的传输质量。众所周知，电信网络的结构是相当复杂的，因而对每两个用户可能建立起的连接进行逐一的分析是不现实的，但我们可以针对其中通信距离最长、结构最为复杂、传输质量最差的连接进行分析研究。这就是假设数字段（HRDS）和假设参考数字通道（HRDP）。这样如此连接的通道质量都能满足要求，那么其他连接情况也应该都能满足要求。ITU-T 提出了“系统参考模型”的概念，并规定了系统参考模型的性质参数及指标，光纤通信系统的质量指标都应遵循此规定。

1.假设参考数字连接（HRX）

一个数字通道是指与交换机或终端设备相连接的两个数字配线架 DDF 或等效设备间的全部传输手段，通常涵盖了一个或几个数字段，它包括所有的复接和分接设备，这样数字信号在通过数字通道过程中，其取值和顺序均不会发生变化，因而呈现透明性。ITU-T 规定在全球范围内任意两个用户间的最长假设数字通道的长度为27 500km，其中包括国内部分，最长假设参考数字通道的长度为6900km，这部分又可分为长途网、中继网和用户网（接入网）三部分。可见，ITU-T建议的一个标准的最长HRX包含14个假设参考数字链路和13个交换节点。

2.假设参考数字链路（通道）

为了简化数字传输系统的研究，把HRX中的两个相邻交换点的数字配线架间所有的传输系统、复接、分接设备等各种传输单元（不包括交换），用假设参考数字链路（HRDL）表示。ITU-T建议HRDL的合适长度是2500km，根据我国地域广阔的特点，我国长途一级干线的数字链路长为5000km。

3.假设参考数字段

为了具体提供数字传输系统的性能指标，把HRDL中相邻的数字配线架的传输系统（不包括备用设备）用假设参考数字段表示。根据我国的特点，长途一级干线HRDS为420km，长途二级干线的HRDS为280km。在光纤系统中，HRDS的两端就是光端机，中间是光缆传输线路及若干光中继器，当然，一个光纤通信系统可以由若干HRDS组成。

总之，HRX的总的性能指标可以按比例分配到其中的HRDL中去，HRDL上的性能指标又可以再分配到HRDS中去。光纤通信系统的性能指标都是在这3种参考模型的基础上指定的，它的重要指标有误码性能和抖动性能。

2.1.6.3 SDH网络误码性能

在SDH网络中，由于数据传输是以块的形式进行的，其长度不等，可以是几十比特，也可能长达数千比特，然而无论其长短，只要出现误码，即使仅出现1bit的错误，该数据块也必须进行重发，因而在高比特率通道的误码性能参数是用误块来进行说明的，这在ITU-T制定的G.826规范中得以充分体现，主要以误块秒比（ESR）、严重误块秒比（SESR）及背景误块比（BBER）为参数来表示。我们首先介绍误块的概念。

1.误块（EB）

由于SDH帧结构是采用块状结构，因而当同一块内的任意比特发生差错时，则认为该块出现差错，通常称该块为差错块或误块。这样按照块的定义，就可以对单个监视块的SDH通道开销中的Bip-x进行效验，其过程如下。

首先以 x 比特为一组将监视块中的比特构成监视码组，然后进行奇偶校验。如果所获得的奇偶校验码组中的任意一位不符合校验要求，则认为整个块为差错块。至此可根据 ITU-T规定的3个高比特通道误码性能参数进行度量。

2.误码性能参数

（1）误块秒比（ESR）

当某1s具有1个或多个误块时，则称该秒为误块秒，那么在规定观察时间间隔内出现的误块秒数与总的可用时间（在测试时间内扣除其间的不可用时的时间）之比，称为误块秒比，可用下式进行计算：

（2）严重误块秒比（SESR）

某1s内有不少于30%的误块，则认为该秒为严重误块秒，那么在规定观察时间间隔内出现的严重误块秒数占总的可用时间之比称为严重误块秒比，如下式：

SESR指标可以反映系统的抗干扰能力，通常与环境条件和系统自身的抗干扰能力有关，而与速率关系不大，故此不同速率的SESR指标相同。

（3）背景误块比（BBER）

如果连续10s误码率劣于10−3则认为是故障，那么这段时间为不可用时间，应从总统计时间中扣除，因此扣除不可用时间和严重误块秒期间出现的误块后所剩下的误块称为背景误块。背景误块数与扣除不可用时间和严重误块秒期间的所有误块数后的总块数之比称为背景误块比，可用下式表示：

由于计算BBER时，已扣除了大突发性误码的情况，因此该参数大体反映了系统的背景误码水平。由上面的分析可知，3个指标中，SESR指标最严格，BBER最松，因而只要通道满足ESR及指标的要求，必然BBER指标也可以得到满足。

下面阐述下误码性能规范。

1.全程误码指标

由假设参考通道模型可知，最长的假设参考数字通道为27 500km，其全程端到端的误码特性应满足要求。从上述参数定义可以看出，测量参数的准确性与测试时间有关，可见只有进行较长时间的观察才能准确地做出评估，因而ITU-T建议的测量时间为一个月。

值得说明的一点是，系统的ESR、SESR、BBER 3个参数都满足要求时，才能认为该通道符合全程误码性能指标的要求，如果有任何一项指标不满足，则认为该通道不符合全程误码性能指标的要求。

2.指标分配

为了将图2-26所示的27 500km端到端光纤通信系统的指标，分配到更小的组成部分，G.826采用了一种新的分配法，即在按区段分配的基础上结合按距离分配的方法。这种方法技术合理，同时兼顾各国的利益。从图2-26可以看出，它是将全程分为国际部分和国内部分。国际部分与国内部分边界为国际接口局（IG），通常配备有交叉连接设备、高阶复用器或交换机（N-ISDN或B-ISDN）。具体分配如下。

（1）国际部分

国际部分是指两个终结国的IG之间的部分，从图2-26可以看出，它包括两终结国的IG到国际边界之间的部分、中间国家（最多4个）以及国家间部分（如海缆）。按照国际部分分配原则，数字链路最多可经过4个中间国家，而两终结国家的IG到国家边界部分可分得1%的端到端指标。同样，按距离每500km可分得1%的端到端指标，不足500km的按500km计算。这样国际部分指标为

1%+2%×中间国家数+1%+1%×（中间国距离/500km）+1%×（海缆长/500km）。

（2）国内部分

① 国内部分指标分配

国内部分从IG到通道终端点（PEP）之间的部分，如图2-26所示，通常PEP位于用户处。在指标分配中，首先要为两端的终结国家各分配一个 17.5%的固定区段容量，然后再按距离进行分配，即每500km（不足500km按500km计算）配给1%的端到端指标，这样国内部分指标为

17.5%+1%×（国内距离/500km）

② 国内网络指标分配

在图 2-27 中给出了国内标准最长假设参考通道（HRP）结构，其全程 6900km，其中从国际接口局IG到PEP之间为3450km（3450÷500=6.9，取稍大整数，即7）。这样按上述端到端指标分配原则，我国国内部分将分得全程端到端指标的24.5%（17.5+1%×7）。

国内网又分为用户接入网和核心网（长途网+中继网）。用户接入网数量大，对成本的要求较高，因而将端到端指标的6%分给用户网，而核心网中所使用的设备基本一致，因而按距离成比例地将指标逐一进行分配到数字段，相当于每公里可以分得 5.5×10−5的端到端指标。因而，420km的ESR为3.696×10−3（0.16×5.5×10−5×420）。如果考虑到实际系统的复杂性，因此实际系统设计指标和工程验收指标应为上述理论估值的 1/10。即 3.696×10−4。根据上述思路，我们可以得到表2-2。

2.1.6.4 SDH网络抖动性能

抖动是数字光纤通信系统的重要指标之一，它对通信系统的质量有非常大的影响。为了满足数字网的抖动要求，因而ITU-T根据抖动的累积规律对抖动范围做出了两类规范，其一是数字段的抖动指标，它包括数字复用设备、光端机和光纤线路；其二是数字复接设备，它们的测试指标有输入抖动容限、无输入抖动时的输出抖动以及抖动转移特性等。

下面阐述抖动产生的原理。

SDH 网中，除了具有其他传输网的共同抖动源，如各种噪声源、定时滤波器失谐、再生器固有缺陷（码间干扰、限幅器门限漂移）等，还有两个特有的抖动源，即脉冲塞入抖动和指针调整抖动。在支路装入虚容器时，加入了固定塞入比特和控制塞入比特；分接时，移去这些比特会导致时钟产生缺口，经过滤波器以后，产生残余抖动，即脉冲塞入抖动。对于脉冲塞入抖动，与PDH系统正码速调整产生的抖动情况类似，已有一些较成熟的方法，如门限调整法，可将它降低到可接受的程度；而指针调整抖动由于其频率低、幅度大，用一般的方法就很难解决。

实际上，抖动是数字信号中所存在的相位噪声的高频成分，而漂移则是相位噪声的低频成分，要严格把抖动和漂移分开是困难的，工程中以10Hz左右来划分高、低频。产生这两种频率成分的机理有所不同。产生低频成分的主要原因是传输媒质和设备中传输时延的变化，例如光纤白天受热变长，时延增加，信号迟到，相位滞后；夜间受冷变短，时延减少，信号早到，相位超前。产生高频成分的主要原因是内部噪声引起的信号过零点随机变化，例如振荡器输出信号的相位噪声、数字逻辑电路开关时刻的不确定性等。

接下来介绍SDH的抖动性能规范。

1.抖动的网络限值

用满足G.172建议规定的测量滤波器测试STM-n接口的输出抖动，在60s间隔内的抖动不应超过表2-3的规定。

2.单个SDH设备的规范

（1）STM-n输入端口抖动容限

SDH接口的抖动容限是指在不引起任何告警、不引起任何滑动、不引起任何误码、对于STM-n光口在抖动频率上引起的功率代价不超过1dB的情况下，输入端口应能容忍的最低水平的相位噪声。单个SDH设备STM-n输入端口抖动容限见表2-4。

（2）设备抖动的产生

ITU-T建立所规定SDH再生器的输出抖动见表2-5。新修订的G.783中已取消了关于复用设备 STM-n输出口抖动产生的均方值不应大于 0.01UI的规定，建议采用 G.823 建议中用UIPP值规范的新指标。

在输入无抖动的情况下，以60s的时间间隔观察STM-n输出接口的固有抖动，其值不应超过表2-5给出的数值范围。

2.1.7 SDH技术应用与发展

2.1.7.1 SDH的关键技术应用

1.虚级联（VC）技术

主要作用是基于SDH通道，组成诸多虚容器VC-n间无任何实际性的级联关系，将它们置于网络中分别进行处理及传送，这么做的原因是它们传送的数据间存在一定的级联关系。要求该类型数据的级联关系必须在数据还未传进容器前就做好相关的标签，等到诸多 VC-n的数据输送到目的终端后，再根据事先已经明确的级联关系再次组合。对于SDH级联传送，详细强调了各SDH网元必须都具备级联处理功能，而对于虚级联传送，仅仅需要终端设备存在相应的功能就可以了，所以，实现起来得心应手。通过虚级联技术能够合理地分割一个完整的用户宽带，置于诸多独立的VC-n中进行及时传输，然后再通过目的终端对这些VC-n予以一番重新组合，从而变为一个完整的用户宽带。之所以会采用上述方式，主要是降低对网络的影响度，对不同类型的业务宽带进行了适当的分配，使得网络带宽的利用率越来越高。

2.MPLS和RPR

要想将QoS有效地融入至以太网业务中，就必须在以太网与SDH/SONET间构建相应的智能适配层。而实现这一目标所采用的技术具体有MPLS和RPR。首先，MPLS技术主要采用了I5P标签栈避免了VLAN在重要节点上的4096地址空间约束，同时，能够促进以太网QoS、SLA不断提升，实现了网络资源的良好利用。RPR技术主要以分布式接入为主，能够提供及时有效的分组环保护、支持动态带宽的分配、空间重用以及额外业务。最重要的还是根据各网络实际应用环境与以太网业务的流量模式，合理使用MPLS和RPR这两种技术。

3.通用成帧规程

在SDH上使用最近几年才形成的封装格式GFP传送数据包是下一代SDH的核心发展方向，此传送数据包能够进行数据头的纠错以及将多个物理端口复用成一个网络通道。其最显著的优势是支持成帧映射与透明传送这两项工作方式，如此一来实际中就会支持到更多应用。成帧映射的实践操作是将存于已经成帧用户端数据信号内的帧封装入GFP帧中，通过子速率级别对速率的调节与复用予以有效支持。而透明传送的方式主要作用于接收原数字信号，仅在SDH帧范围内以低开销与低时延数字封装手段为主而全面实现。从原理的角度分析，GFP能够对所有协议数据加以封装，使常规性的协议在光层上得到了良好的融合，而且还实现了较好的灵活性及更细度的带宽颗粒。

2.1.7.2 SDH技术的发展

1.SDH具有很好的发展潜力

迄今为止，尚未有能够完全代替SDH的技术，仅仅只有对该项技术的相应补充，由此可见，SDH有着很好的发展潜力，其会在城域网中持续发展。

2.下一代SDH的关键技术

以 SDH 的 MSTP 为主 MSTP 能够根据多个线路速率全面实现，涵盖了 10Gbit/s、155/622Mbit/s等。此项技术中依旧存在TDM交叉能力、传统的SDH/PDH业务接口，达到话音业务的实际需求，同时，其还能够提供ATM处理、Ethernet透传和EthernetL2交换功能，从而促进数据业务更好的汇聚、及时有效梳理及整合。MSTP可对RPR技术予以良好融合，比如，可把RPR变为MSTP的一种功能模块，这样，带宽就能够统计复用、带宽分配就会合理、实现用户隔离功能。由于RPR有着专门的保护策略，如环回方式和主导方式，倘若将其和SDH保护融合，应采用拖延时间机制予以保障。