同步数字型系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）是一种光纤通信系统中的数字通信体系。它是一套新的国际标準化协定，使用由发光二极体发出的雷射或高相关光束，通过光纤同步传输复用数字码流。
基本介绍
- 中文名：同步数字型系
- 外文名：Synchronous Digital Hierarchy
- 性质：数字型系
- 时间：20世纪80年代
基本概念
SDH技术与光纤技术或微波技术结合起来形成的同步数字传输网是一个融复接、线路传输及交换功能于一体由统一网管系统管理操作的中和信息网路，可实现网路有效管理、动态网路维护、业务运行时的功能监视等，有效地提高了网路资源的利用率，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和套用的热点，受到人们的广泛重视。
发展历史
SDH技术的诞生有其必然性，随着通信的发展，要求传送的信息不仅是话音，还有文字、数据、图像和视频等。加之数字通信和计算机技术的发展，在70至80年代，陆续出现了T1(DS1)/E1载波系统(1.544/2.048Mbps)、X.25帧中继、ISDN(综合业务数字网) 和FDDI(光纤分散式数据接口)等多种网路技术。随着信息社会的到来，人们希望现代信息传输网路能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网路技术由于其业务的单调性，扩展的複杂性，频宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事。SDH就是在这种背景下发展起来的。
美国贝尔通信研究所于1985年提出同步光网路（Synchronous Optical Network, SONET）的概念和相应的标準，并于1986年成为美国数字型系的·新标準。国际电信联盟标準部（ITU-TS）的前身国际电报电话谘询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念并与美国国家标準化协会（ANSI）的T1委员会达成协定，将SONET修订后重新命名为同步数字型系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH），使之适应于欧美两种数字型系，并统一于一个传输架构之中。这就是由準同步数字型系（Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH）发展到同步数字型系的过程。
SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标準的技术，在骨干网中被广泛採用，且价格越来越低，在接入网中套用可以将SDH技术在核心网中的巨大频宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标準化的光接口、强大的网管能力、灵活网路拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。
主要原理
SDH帧结构
SDH採用的信息结构等级称为同步传送模组STM－N（Synchronous Transport，N=1，4， 16，64），最基本的模组为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个 STM－4同步复用构成STM－16。
SDH採用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向 270×N列位元组组成，每个位元组含8bit，整个帧结构分成段开销（Section OverHead，SOH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AU PTR）区三个区域。
- 段开销区：主要用于网路的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（Rege nerator Section OverHead, RSOH）和复用段开销（Multiplex Section OverHead, MSOH）；
- 净负荷区：用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销位元组；
- 管理单元指针区：用来指示净负荷区内的信息首位元组在STM－N帧内的準确位置以便接收时能正确分离净负荷。
STM-1帧结构帧传输速率
SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1/125×1000000帧，对STM－1而言每帧位元组为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。如下表所示：
SDH帧等级 | 负载频宽 (Kbit/s) | 传输速率 (kbit/s) |
STM-0 | 50112 | 51,840 |
STM-1 | 150336 | 155,520 |
STM-4 | 601344 | 622,080 |
STM-16 | 2405376 | 2,488,320 |
STM-64 | 9621504 | 9,953,280 |
STM-256 | 38486016 | 39,813,120 |
复用过程
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：
- 映射：是指将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标準容器（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；
- 定位：是指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；
- 复用：是指将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。
技术特点
优点
- 国际统一的数字传输标準STM-N
- 採用同步复用方式和灵活的复用映射结构，具有广泛的适应性
- 安排有丰富的开销比特用于网路的操作管理和维护
- 统一的标準光接口
- 採用软体进行网路配置管理和控制，便于扩展
缺点
- 系统的有效性低
- 指针调整机理複杂
- 软体的大量使用对系统安全性的影响
主要套用
由于以上所述的SDH的众多特性，使其在广域网领域和专用网领域得到了巨大的发展。中国移动、电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于SDH的骨干光传输网路。利用大容量的SDH环路承载IP业务、ATM业务或直接以租用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网路也採用了SDH技术，架设系统内部的SDH光环路，以承载各种业务。比如电力系统，就利用SDH环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。
而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用SDH环路的单位，很多都採用了租用电信运营商电路的方式。由于SDH基于物理层的特点，单位可在租用电路上承载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种，可以是利用基于TDM技术的综合复用设备实现多业务的复用，也可以利用基于IP的设备实现多业务的分组交换。SDH技术可真正实现租用电路的频宽保证，安全性方面也优于VPN等方式。在政府机关和对安全性非常注重的企业，SDH租用线路得到了广泛的套用。一般来说，SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-5等接口，完全可以满足各种频宽要求。同时在价格方面，也已经为大部分单位所接受。
发展前景
SDH作为新一代理想的传输体系，具有路由自动选择能力，上下电路方便，维护、控制、管理功能强，标準统一，便于传输更高速率的业务等优点，能很好地适应通信网飞速发展的需要。迄今，SDH得到了空前的套用与发展。在标準化方面，已建立和即将建立的一系列建议已基本上覆盖了SDH的方方面面。在干线网和长途网、中继网、接入网中它开始广泛套用。且在光纤通信、微波通信、卫星通信中也积极地开展研究与套用。
近些年，点播电视、多媒体业务和其他宽频业务如雨后春笋般纷纷出现，为SDH套用在接入网中提供了广阔的空间。SDH技术套用于接入网的好处是：
- 对于要求高可靠、高质量业务的大型企事业用户，SDH可以提供较为理想的网路性能和业务可靠性。
- 可以将网管範围扩展至用户端，简化维护工作。
- 利用SDH固有灵活性，可使网路运营者更快、更有效地提供用户所需的长期和短期业务需求。
从技术上来看，接入层的相对频宽需求较小，需要提供IP、TDM，可能还有ATM等综合业务传送。以SDH 系统为基础并能够提供IP 、ATM 传送与处理的系统（包括TDM、IP与ATM接口，甚至包括IP 和ATM 交换模组）将是解决接入层传送的主要方法，这种方式可廉价地在一个业务提供点（POP）上提供高质量专线、ATM 、IP 等业务的接入、传送和保护。
随着骨干传输容量不断增大，城域传输网路的接入能力也多样化。但以IP为主的网路业务仍然是不可预知的，这需要传输网路具有更好的自适应能力，而这种自适应能力不仅仅是网路接口或网路容量的适应能力，而且要求网路连线的自适应能力。总的来说，低成本、灵活快速的完成运营商端局到用户端的业务接入和业务收敛是对未来城域网接入系统的主要需求。
简单地讲，这种採用SDH传输乙太网等多种业务的方式就是将不同的网路层次的业务通过VC级联的方式映射到SDH电路的各个时隙中，由SDH网路提供完全透明的传输通道，从物理层的设备角度上看是一个集成的整体。这种解决方案可以大幅度地降低投资规模，减少设备占地面积，降低功耗，进而降低网路运营商的运营成本。同时，提供多业务的能力还可以使网路运营商能够快速地部署网路业务，提高业务收入，增强市场竞争能力。
综上所述，SDH以其明显的优越性已成为传输网发展的主流。SDH技术与一些先进技术相结合，如光波分复用（WDM）、ATM技术、Internet技术（IP over SDH）等，使SDH网路的作用越来越大。SDH已被各国列入21世纪高速通信网的套用项目，是电信界公认的数字传输网的发展方向，具有远大的商用前景。
