PDH和SDH：通信世界的接力与超越

溯溪而上

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在我们享受着高速、稳定的通信网络时，你是否想过光传输技术是如何一步步发展到今天的呢？

文档君就带大家来认识一下通信技术的祖师爷PDH、以及青出于蓝胜于蓝的SDH吧~

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什么是PDH？

PDH，即准同步数字体系。在早期的通信网络中，它发挥了关键作用。

PDH准同步数字体系，作为第一代光通信的标准，规定了一系列的速率等级和等级间的复用方法。PDH的各速率等级称为一次群、二次群...五次群，将数字信号以固定的速率进行传输。

简单来说，就是PDH规定了一系列大小不同的容器（次群）来容纳不同数量的信号，可以满足不同业务需求。

我们可以把次群当做是粗细不同的水管，细的水管（低次群）流速（传输速率）较慢，粗的水管（高次群）流速（传输速率）较快。

通过将多个低速信号复用到一个高速信号中进行传输，可以提高传输的效率，同时减少传输线路的数量，降低传输成本和复杂度。

PDH有两大体系三个标准，如下图所示。以欧洲系列为例，各次群容纳的E1数量是4倍的关系，即可以将4个2 Mbit/s复用到一个8 Mbit/s中进行传输，将4个8 Mbit/s复用到34 Mbit/s中进行传输。

看到这里，小伙伴们有没有冒出这么一个问题呢：不是说各次群容纳的E1数量是4倍的关系吗，为什么各次群的速率不是严格的4倍关系呢？4×8 Mbit/s不是32 Mbit/s吗，怎么就成了34 Mbit/s了呢？？

这其实跟PDH的时间同步方式有关。我们说PDH是准同步数字体系，那么什么是“准同步”呢？所谓“准”，就是即将实现但是还没实现的事情，说白了就是还没有同步，即异步。

PDH没有使用全网严格统一的精准时钟，而是每个节点使用独立的内部时钟。就像每个人都根据自己手表的时间来决定什么时候行动，整体比较混乱，没有严格的同步性。尽管每个节点时钟精度都很高，但是因为时钟之间彼此不通气，彼此之间总会有微小的差别。

这种微小的差别积累下来就可能导致信号在复用时出现比特错位的情况，因此在复用之前，需要先通过码速调整使信号完全同步，来避免这种不同步带来的混乱。这种用来同步的码速调整是需要占用一定的空间的，这也是各次群的速率不是严格4倍关系的原因。

我们把次群当成是粗细不同的水管，复用就相当于把多个细的水管并到一起形成一个粗一点水管。

然而，不同的细水管的水流速度可能并不完全一致，因此需要安装一个调节装置（码速调整）来调节水流的速度，让这些细的水管汇聚到一起形成粗的水管时，可以同步、稳定地传输水流（信息）。

随着通信业务的不断发展，PDH 的一些缺点逐渐地暴露出来。

• 缺乏统一的接口标准
  由于没有统一的国际标准，各个国家和地区的PDH体系存在差异，这就导致了设备的兼容性问题。
• 复用困难
  PDH的复用方式是逐级复用，一次群只能复用为二次群，无法直接复用为三次群或四次群。
  在这种情况下，如果要从高次群信号中提取特定的低次群信号，就只能先将高次群信号整体解复用。相当于需要在一辆装满货物的货车里找到特定的货物时，就需要将所有的货物都卸下来，取出需要的货物后，再将其余的货物都打包放回车上。
  
  

• 维护困难
  PDH中的开销字节少，很多复杂的监控、管理功能无法实现，当信号出现问题时难以及时发现，定位故障。
  
  

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什么是SDH？

在吸取了PDH的经验和教训之后，SDH应运而生。SDH在全网设置统一的时钟，也就是同步时间方式，如果说准同步方式是前后桌传纸条，那么同步方式就像是学校播报的广播一样，全校同学在听到这个统一的信号后，可以同时开始行动。

既然信号是同步的，信号在复用时自然就不用添加填充物（码速调整）了。

话不多说，我们来分析一下SDH的定义：“SDH（同步数字体系）是为不同速率的数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法以及相关的同步方法组成的一个技术体制”，SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N。

• “不同速率的数字信号”则表示货物的大小不同。
  “相应等级的信息结构”则表示相应大小的箱子。也就是说，SDH可以根据货物的大小选择大小合适的箱子。
• “映射”就是SDH根据货物的大小去选择箱子的过程。总而言之，SDH就是可以根据货物的大小选择合适的箱子，通过一系列的映射和复用操作，将多个箱子复用到STM-N这个大车中去进行传输的一个过程。
• “信息结构等级”则是SDH在传输路途中使用的车的大小，车能够容纳的容量大小叫做STM-N（N可以取1/4/16/64/256）。
  
  

SDH准备了多种尺寸的箱子，根据货物的大小可以选择合适的箱子。那这些箱子是怎么进行复用最后装进STM-N这辆车里的呢，我们一起来看一下~~

看起来是不是有点复杂，怎么一下子出现了C、VC、TU、TUG、AU、AUG这么多的概念呀。嘿嘿不用担心，文档君自会出手~

• C：容器，用于装载各种大小（速率）的货物（信号）。容器C有多个尺寸，我们主要了解C-12、C-3和C-4。
  

    C-12用于装载2 Mbit/s的PDH信号。    C-3用于装载34 Mbit/s的PDH信号。    C-4用于装载139 Mbit/s的PDH信号。

• VC：虚容器，在容器C的基础上加了个标签（POH通道开销），POH通道开销用于对VC进行管理和监控。不同类型的容器C对应不同的虚容器VC。
  

    C-12对应VC-12。    C-3对应VC-3。    C-4对应VC-4。

• TU：支路单元，是在VC的基础上加了定位器（支路单元指针TU PTR），通过TU PTR实现对VC的定位和管理。
• TUG：支路单元组，由多个TU组成，方便后续进行更高层次的复用。
• AU：管理单元，是在高阶VC（VC-4）的基础上添加定位器（管理单元指针AU PTR），通过AU PTR实现对VC-4的定位和管理。
• AUG：管理单元组，由一个或多个AU组成。需要再斟酌一下
• STM-N：同步传输模块，是SDH网络中的基本传输模块，由多个AUG组成，并加了个标签/车头（SOH段开销）。需要再斟酌一下
  

了解了这些概念之后，我们再来对SDH的复用过程总结一下：也就是装箱、贴标签（开销）、位置绑定（指针定位）、组合（复用）这几个过程。

相比PDH来说，SDH中的箱子排列的整整齐齐（这就是同步方式的好处），再加上有标签和定位指针，想找到某个箱子简直轻轻松松。因此SDH可以随意地跨级复用和解复用，再也不用像PDH一样辛辛苦苦地卸货、打包了。

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最后，让我们再看看PDH和SDH的对比，加深一下理解吧~

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对比项	PDH	SDH
复用方式	异步复用方式，需要逐级进行复用	同步复用方式，复用过程简单高效
接口标准	不统一	统一
兼容情况	各国家和地区标准不同，无法实现完全互通	对节点接口进行了严格规范，实现互联互通
业务灵活性	业务灵活性较差，一旦网络配置确定，很难进行调整以适应业务变化	业务灵活性较好，可以根据业务需求灵活调整虚容器的大小
传输容量	传输容量较小，一般只能提供较低的传输速率，如2 Mbit/s、8 Mbit/s、34 Mbit/s等	具有较大的传输容量，最低可以提供155 Mbit/s（STM-1）的传输速率
管理能力	缺乏网络管理手段，主要依靠人工进行配置和维护	具有丰富的开销字节，能够实现对网络的实时监控、性能监测等
运维成本	运维成本高	运维成本低
建设成本	设备相对简单，建设成本较低	设备相对复杂，建设成本较高

PDH和SDH在技术层面的差异决定了它们在不同阶段的应用价值。虽然如今有更先进的技术取代了它们，但新技术也是在旧技术的基础上逐步发展而来的。毕竟，技术的发展无法一蹴而就。了解这些旧技术后，在学习新技术时，或许能从中发现旧技术的影子，从而帮助我们快速融会贯通~