在電信網絡中,為了研制電信設備,為了支持各類通用的電信業務,必須確定通用統一的信號傳遞速率,以提供系統或設備的標準通信接口。這就是規范傳遞數字體系。目前ITU-T已經定義了4類數字體系:基于數據網絡的數據速率體系(DRH)、基于電話業務和PSTN的準同步數字體系(PDH)、基于光纖傳輸的同步數字體系(SDH)和基于光鏈路鏈接的光傳送體系(OTH)。
1、數據速率體系
ITU-T定義的基于數據網絡的數據速率體系(DRH,Data Rate Hierarchy)為低速率體系,其速率標準應滿足75×2n bit/s,其中n是小于等于6的整數。主要使用于低速數據傳輸的數據網絡,如在電話線路上。它的速率等級如下表1所示。
表1:數據速率體系(DRH)
2、準同步數字體系
在數字通信系統中,傳送的信號都是數字化的脈沖序列。這些數字信號流在數字交換設備之間傳輸時,其速率必須完全保持一致,只有這樣,才能保證信息傳送的準確無誤,這就叫做“同步”。
采用準同步數字體系(PDH,Plesiochronous Digital Hierarchy)的系統,是在數字通信網的每個節點上都分別設置高精度的時鐘,這些時鐘信號都具有統一的標準速率。盡管每個時鐘信號的精度都很高,但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質量,要求這些時鐘的差別不能超過規定的范圍。因此,這種同步方式嚴格來說不是真正的同步,所以叫做“準同步”。
PDH以對話音進行PCM(脈沖編碼調制)處理后產生的64kbit/s數字信號流為基礎,將30個(或24個)該數字流以及各類輔助信息以字節為單位進行同步復接后,產生的具有一定幀結構的2048kbit/s(或1544kbit/s)基群信號碼流,以及將基群信號按逐比特異步復接方式產生的高次群數字信號流。
準同步數字體系本身是由異步數字體系(ADH)發展而來的。異步數字體系首先是在美國實現了24個64kbit/s數字信道的復用,不久,歐洲采用了30個話路加控制信息一起構成32個數字信道的“幀”結構。兩者都是通過脈沖編碼調制(PCM)形成的數字基群,所不同的是,它們分別采用了μ律、A律兩種不同的壓縮函數,從而形成了以1544kbit/s和2048kbit/s速率分級為基礎的兩大異步數字體系,詳見下表2-1。
表2-1:PDH的速率分級表
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以這種準同步方式為基礎的網絡標準稱為準同步數字體系。拽開使用于數字程控電話的PSTN網絡中。由于PDH存在以下一些固有的缺點,已越來越不適應電信網的發展。
1)標準不統一:目前世界上有三種準同步復接體制,三者互不兼容,國際互聯時必須進行轉換。另外,目前只有統一的電接口標準(G.703),而沒有統一的光接口標準,即使在同一種準同步復接體制中,也不能保證光接口的互通。同為歐洲體制的4次群系統,光接口就可能有幾種。如用5B6B碼型,輸出光信號碼率為167.1168Mbit/s;用7B8B碼型,輸出光信號碼率為159.1589Mbit/s;用8B1H線路碼型,輸出光信號碼率又為156.6620Mbit/s。光信號的碼型、碼率都不同時,很難互通,只有通過光電轉換將光接口轉換為電接口后才能保證互通。這就增加了網絡成本,影響了光纖系統的互聯,與目前光纖通信飛速發展的形勢不符。表2-2給出了ITU-T關于PDH的建議標準情況。
表2-2:ITU-T關于PDH的國際標準情況
2)復用結構復雜:由于在準同步網絡中,各次群獨立,因此高次群復接都采用以比特為單位的異步復接。異步復接實際上是通過兩個步驟來實現的:先用碼速調整將各支路信息碼流調整到速率、相位都一致,然后進行同步復接。一般采用正碼速調整,這樣在發端就要插入一些碼速調整比特,低速信號往往要經過多次碼速調整,使得在高速信號中很難直接識別和提取低速支路號。在解復用時,只能采用一系列背靠背的復接器,將高次群信號一步步地解復用到所要解出的低次群上。顯然,這種復用方式結構復雜,成本高,設備利用率低,硬件所占的成分大,因此很不靈活。
3)缺乏強大的網絡管理功能:在光纖通信系統中必須有輔助工作系統以及相應的輔助信道,而目前的PDH網絡已很難挖掘出足夠的輔助信道容量。因為PDH網的運行、管理和維護主要采用人工數字交叉連接和暫停業務進行測試的方法,因此幀結構中沒有過多設置OAM比特。現代通信網的發展要求網絡管理功能越來越強,網絡管理功能的缺乏使PDH網絡已無法支持新一代電信網。
3、同步數字體系
同步數字體系(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)是為在光纖物理傳輸網上傳送適配的凈荷而標準化的一系列數字傳送等級結構(即同步傳遞模塊STM)。SDH傳輸信號由具有比特率為155.520Mbit/s的基本信號STM-1幀結構組成。其同步復接方法是用n個STM-1信號,以字節為單位,同步交錯復接得到高階的STM-n信號。目前ITU-T規范的n=1,4,16,64,256。其速率分級情況詳見下表3-1。
表3-1:SDH系統速率分級表
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STM-1信號結構是由9行與270列組成的塊狀幀。其幀頻為8000幀/秒,由此可知其比特率為:9×270×8×8000=155.520Mbit/s,用STM-1表示。復用過程中可將PDH信號映射到STM之中,即兼容PDH數字傳輸速率。
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實際上是美國貝爾通信實驗室首先提出這一概念,并將這一標準稱為同步光纖網絡(SONET,Synchronous Optical Network)。ITU-T以該標準為基礎,制定出國際標準,取名為同步數字體系(SDH),并在光電接口、設備功能和性能、協議和信令以及管理控制等方面做了修改和擴展。1988~1995年間相繼通過了ITU-T G.707、 ITU-T G.708、等十多個建議,從而解決了SDH標準的基本框架和主要問題。表3-2給出了ITU-T關于SDH的建議標準情況。
表3-2:ITU-T關于SDH的國際標準情況
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ITU-T的SDH標準不僅適用于光纖傳輸系統,而且也適用于微波和衛星傳輸系統,該標準已被推薦為寬帶綜合業務數字網的物理層協議,廣泛使用于軟交換網絡。SDH標準的主要特點表現在:統一了網絡節點接口(NNI)、提供了網絡的OAM能力、降低了設備成本和聯網成本、采用了靈活的復用結構和指針調整技術、適應了電信網絡間的互聯和管理等5個方面,這5個方面的表現內容詳見下表3-3。
表3-3:SDH標準的主要特點
4、光傳送體系(OTH)
光傳送體系(OTH,Optical Transport Hierarchy)是ITU-T命名的一種全新的數字傳輸體系。它是在單光通道(SDH)和多光通道(WDM)建立的光傳送網(OTN,Optical Transport Network)中,規范的光傳送體系(OTH)。
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SDH雖然解決了統一了標準接口與幀結構、同步復用和兼容PDH 、提供了網絡的OAM能力等,但也仍然存在有最高傳輸速率受限、多業務接口受限、智能化保護機制受限等瓶頸。因此ITU-T又開發了新的傳輸速率體系-光傳送體系(OTH)。OTH技術的傳輸速率等級系列是由ITU-T G.709規范的。下表4-1給出了OTN的有關ITU-T建議系列。
表4-1:ITU-T有關OTN的建議系列
光傳送網絡(OTN,Optical Transport Network)是由一系列光纖鏈路連接的光網絡要素組成,根據ITU-T G.872的要求,能夠提供的功能包括傳輸、復用、路由、管理、監視以及承載客戶信號的光通道的生存性。OTN是以WDM技術為基礎,在光層組織網絡的傳送網,其中定義有電層的OTH技術。OTH綜合了SDH和WDM的優勢,支持比SDH更加強大的OAM能力,支持大顆粒業務容量的交叉、傳送和調度等。OTH采用光傳送模塊(OTM),其傳送速率等級如下表4-2所示(僅給出OTUk速率)。
表4-2:OTUk速率等級體系
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