SDH和ATM的关系
一、SDH/ SONET和A TM的发展背景及特点
1、SDH的发展背景及特点
同步数字序列（SDH）始于80年代中期同步光纤网（SONET：Synchronous Optical Network）的概念。美国自1984年开始研究同步数字信号的光传输问题，1985年Bellcore 提出了建立SONET的构想，并被美国国家标准协会通过。SONET 的出现引起了CCITT（现ITU－T）的重视。1986年，CCITT第18研究组对SONET开始进行研究，经修改、演变和发展形成世界统一的关于数字通信多路复用和传输方面的新的等级标准，有效兼容以1.5Mb/s和2Mb/s为基础的两大数字系列，建立世界性的统一标准，并被重新命名为SDH。SDH虽然主要应用于光纤通信，但也适用于数字微波和卫星通信。因此，它为构筑现代通信传输网络提供了完善的传送体制标准。
SDH的国际标准统一了各国数字信号的速率和帧结构，实行统一的接口规范，通过被称为第一级同步传送模块（STM-1）的复用设备，采用同步复用方式和灵活的映射复用结构，使现有PDH的1.5Mb/s和2Mb/s两大系列的低于140Mb/s的主要各次群数字信号均可纳入SDH中，而在STM-1以上各等级速率则完全采用同步复用。另外，由于安排有丰富的开销，可提供有效的网络监控和管理能力。SDH的优点主要如下：
(1)SDH传输系统在STM-1上统一了世界上原有的三个数字传输的地区标准，在STM－n的各等级中规定了统一的帧结构和传输选路码型，具有标准的光接口，有很好的横向兼容性，有利于国际、国内通信的互联。
(2)适应光纤通信的发展，为研究和推广应用10Gb/s以上高速光纤数字通信系统提供了可能。
(3)简化了复接/分接过程和设备，可直接从高速多路信号中直接取出或接入低速支路信号，不需要逐级解复用，上下电路灵活方便。
(4)SDH帧结构中包含足够的开销比特，可实现故障检测、区段定位、单端维护等多种功能，有强大的网管能力，能满足未来网络管理和监控的需求。
(5)SDH网不仅和PDH网完全兼容，可容纳PDH的各种速率，而且还能容纳各种新的业务信号，如FDDI信号、DQDB信号及ATM信元等。
2. ATM的发展背景及特点
异步转移模式（ATM）被看作是在同一网络中支持需要不同带宽的各种宽带业务的未来技术。ATM本质上是一种快速分组传送模式，它将话音、数据和图像业务的信息封装成固定长度（53字节）的信元，每个信元包括5字节的信头和48字节的信息段。信头中包括地址（VPI和VCI）、信元丢失优先级（CLP）、流量控制（GFC）和信头差错控制（HEC）等信息，它的主要作用是识别异步时分复用数据流中属于同一虚连接的信元。ATM对信元进行统计复用，全部可用资源能够被所有业务共享，因此可以有效地利用资源，适用于各种类型的业务。ATM优于其它的组网技术的特点主要有：
(1)可以对各种资源进行优化利用，实现最佳的统计资源共享，并根据业务需求分配带宽。
(2)可以传送任何类型的业务，而不管这些业务有什么样的特征（如比特率、服务质量和突发性等），真正实现业务的综合。
(3)ATM是目前唯一有QoS特性的组网技术，可以根据业务的需求提供不同的服务质量。
(4)ATM的速率具有很大的灵活性，目前在专用网中速率范围为25.6Mb/s～622Mb/s，在公用网中为E-1/T-1～155Mb/s。
(5)具有灵活性和未来安全性，能够适应技术的变化或新的需求，扩容方便。
二、A TM和SDH是未来宽带网的两大支柱
与同步时分交换（如STM）结合的SDH网提供了一个具有强大运营维护管理能力的传输系统。然而，传统的用于SDH/ Sonet网的时分复用技术将带宽分成固定容量的信道，要求所有数据以标准传输速率传送（如OC－3、OC－12等）。这些特点使SDH/ Sonet只对连续比特率（CBR）业务有效，不能在同一网络内灵活地支持具有各种带宽需求的业务。因而仅用现有的SDH/ Sonet系统不能充分满足B－ISDN的技术要求。
为了支持未来B－ISDN的业务，ITU－T将ATM确定为承载B－ISDN业务的目标技术。A TM是基于分组的传送模式，包含用户信息的信元的重复发送不一定是周期性的，从这个意义上讲，A TM是异步的。传统的分组交换技术可以有效地支持具有各种带宽需求的业务，而时分复用技术适合于支持对时延要求严格的业务，A TM集这两种技术的优点于一身，既有分组交换技术的灵活性，又有TDM技术简捷、快速的特点，是理想的多业务传送平台。
1. ATM传送网的分层结构
A TM传送网可分为物理层和A TM层，物理层的传送功能分为传输通道、数字段和再生段三层，ATM层的传送功能分为VC和VP两层。A TM层的传送功能与物理层的实现相对独立。SDH/SONET光纤传送网是一个物理基础网，提供数字的基础设施和物理传送能力。在它提供的传输通道（TP）之上可构筑逻辑的A TM VP层传送网，在ATM VP层传送网基础之上可构筑逻辑的A TM VC层传送网。图1和图2列出了ATM传送网的功能分层结构和相关网元。
图1. B－ISDN ATM的协议参考模型
图2. ATM网分层概念和相关网元
2. ATM DCS和SDH DCS在网络中各有所长
SDH DCS是SDH网的重要网络单元，它的功能是终接数字信号，并根据电可擦存储器中的交叉连接图自动交叉连接支路信号，是进行传输网有效管理、实现可靠的网络保护/恢复、以及自动化配线和监控的重要手段，并能经济有效地提供各种业务。
A TM DCS在网络中用于提供VP接续，它可以简化网络配置，使网络具有灵活的选路和容量分配能力，提高传输系统的利用率，减少信元时延，降低网络成本。A TM DCS分为VP/VC交叉连接系统和VP交叉连接系统，VP/VC交叉连接系统终接VP并交叉连接VP和VC，VP交叉连接系统只能终接和交叉连接VP。
表1对ATM DCS和SDH各自的特点进行了比较。SDH DCS交叉连接容量固定的物理通道（如STS－1、VT1.5等），而A TM DCS可以交叉连接最大为传输线路速率的任何可能容量的VP。在交叉连接高速信号流中的某一低速信号时，SDH/SONET DCS需要对该高速信号流进行逐级解复用，而A TM DCS则不需要；对于SDH/SONET来说，通道容量的改变要求交换矩阵的配置作出相应的改变，而VP容量的变化不会影响ATM DCS的交换矩阵的配置；与SDH/SONET DCS 相比，ATM DCS的通道没有采用分级结构，所以利用率较高，并具有较快的业务指配和恢复能力。但是，ATM DCS操作复杂，信元发送时延大，系统成本也比较高。
组建ATM网时要充分发挥SDH DCS和ATM DCS各自的长处，最佳地满足用户QoS 要求和网络性能指标，做到既能快速地响应引入各种不同速率的新业务的需求，又能保证网络高速大容量的传送能力。
表1. ATM DCS与SDH DCS的比较
3. ATM和SDH/SONET在不同层面上对网络进行保护
物理层和ATM层是B－ISDN实施网络保护的两个层面。ATM是一种交换技术，SDH/SONET是一种传输技术，它们在网络中的地位和作用不同，有各自的网络保护方式。SDH/SONET是采用时隙交换的方式对各级链路进行物理保护倒换，它的数据通信信道（DCC）不断报告物理网的状态，如光纤链路是否断路或受到损害、光纤终端是否出现故障等，当网络发生故障时SONET能自动为业务重新选路，防止数据丢失。ATM则是采用
更改路由表的方式对VC/VP中的信元进行逻辑保护倒换，它们的性能比较如表2所示。构筑ATM宽带网必须结合利用SDH的通道自愈能力和ATM VP自动保护倒换能力，提高ATM 网的生存性和可靠性。
表2. SDH/SONET自动保护倒换（APS）和A TM自动保护倒换的比较
4. ATM与SDH结合是向宽带网演进的有效途径
SDH/SONET和A TM，一个是传输技术，一个是交换技术，它们之间的关系本质上应该是各有所长，互相结合。SDH/SONET所提供的灵活、高质量的中继功能是处理ATM业务的理想方式。它可以运载不同速率的业务，提供能够利用ATM技术优势的不同的带宽等级。未来的SDH/SONET传输网不仅要适应ATM的需要，还应发展成为单一的物理基础设施，传输从POTS到ATM的各种业务。
在网络中，进行端到端的A TM信元的传送可以采用ATM/SDH混合的方法，见图3。在这种网络结构中，两端使用ATM VC交换机，中间采用SDH/Sonet作为传输系统。在一个ATM连接的端点处理完ATM信号之后，中间的传输系统只对它进行透明的传送。这种方法不具备带宽利用方面的灵活性，但是却利用了现在已发展成熟的SDH/SONET网，易于从SDH/SONET网络基础设施向目标结构演进，并可提供实时的网路自愈能力。