談寬帶廣電網(wǎng)的同步數(shù)字體系原理及功能

1 同步數(shù)字體系

SDH(Synchronous Digital Hierachy, 同步數(shù)字體系)已經(jīng)成為構(gòu)建高速寬帶數(shù)字傳輸網(wǎng)的基碨DH是一套可進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字信號(hào)的結(jié)構(gòu)等級(jí)，而SDH網(wǎng)絡(luò)則是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元(NE)組成的、在傳輸媒質(zhì)上(光纖、微波等)進(jìn)行同步信號(hào)傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)，它具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)。這里所說的NNI是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)的接口，它包含了傳輸網(wǎng)絡(luò)的兩種基本設(shè)備，即傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。傳輸設(shè)備包括光纖通信、微波通信和衛(wèi)星通信等系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包含許多種類，如64 kbps電路節(jié)點(diǎn)、寬帶交換節(jié)點(diǎn)等。在現(xiàn)代傳輸網(wǎng)絡(luò)中，要想統(tǒng)一上述技術(shù)和設(shè)備的規(guī)范，必須具有統(tǒng)一的接口速率和相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)，而SDH網(wǎng)絡(luò)就具備了這一特點(diǎn)。

SDH采用一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱之為同步傳送模塊STM-N(N=1、4、16、64……)，其中最基本的模塊為STM-1，傳輸速率為155.520 Mbps；4個(gè)STM-1同步復(fù)用構(gòu)成STM-4，傳輸速率為4×155.520 Mbps=622.080 Mbps；16個(gè)STM-1(或4個(gè)STM-4)同步復(fù)用構(gòu)成STM-16，傳輸速率為2 488.320 Mbps，依此類推。SDH的幀結(jié)構(gòu)為一個(gè)塊狀幀結(jié)構(gòu)，其中安排了豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)管理，包括段開銷(SOH)和通道開銷(POH)，同時(shí)具備一套靈活的復(fù)用與映射結(jié)構(gòu)，允許將不同級(jí)別的PDH信號(hào)及ATM、BIP-ISDN等信號(hào)經(jīng)處理后放入不同的虛容器(VC-n)中，因而具有廣泛的適應(yīng)性。在傳輸時(shí)，按照規(guī)定的位置結(jié)構(gòu)將以上這些信號(hào)組裝起來，利用傳輸媒質(zhì)(光纖、微波等)送到目的地。SDH在組網(wǎng)時(shí)采用了大量的軟件功能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理、控制及配置，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性，尤其是在環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用時(shí)，可進(jìn)行靈活的組網(wǎng)與業(yè)務(wù)調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)高可靠的網(wǎng)絡(luò)自愈。

2 同步數(shù)字體系的特點(diǎn)

SDH是完全不同于PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字體系)的新一代傳輸網(wǎng)體制，其基本特點(diǎn)是：(1)SDH網(wǎng)是由一系列SDH網(wǎng)絡(luò)單元(NE)組成，它們是：線路系統(tǒng)、同步復(fù)用器、分插復(fù)用器(ADM)、同步數(shù)字交叉連接器(SDXC)，它是一個(gè)高度統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、智能化的網(wǎng)絡(luò)，信息在這里進(jìn)行同步傳輸、同步復(fù)用和同步交叉連接；(2)它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口；(3)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳輸模塊STM-N；(4)幀結(jié)構(gòu)是塊狀的，其中安排了豐富的管理比特，可在全程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)管理和操作；(5)SDH網(wǎng)可以兼容現(xiàn)在PDH中的兩種(北美和歐洲)碼速率進(jìn)入SDH幀結(jié)構(gòu)中，同時(shí)還能容納寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)中異步傳遞模式(ATM)信元以及各種業(yè)務(wù)信號(hào)；(6)SDH網(wǎng)中采用同步復(fù)用方式和靈活復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，因此，在幀結(jié)構(gòu)中各種不同等級(jí)的碼流是有規(guī)律排列的，而且與網(wǎng)絡(luò)是同步的，這樣就有可能利用軟件從高速信號(hào)中一次直接取出低速支路信號(hào)。但是，目前SDH也存在一些不足之處：(1)SDH的頻帶利用率不如PDH；(2)在SDH中采用的指針調(diào)整技術(shù)將產(chǎn)生相位躍變，這樣，經(jīng)過多次PDH/SDH變化的信號(hào)在低頻抖動(dòng)和漂移性能上將受較大損傷；(3)在SDH中由于大規(guī)模采用軟件管理和集中控制技術(shù)，這樣，一旦出現(xiàn)人為錯(cuò)誤、軟件故障或計(jì)算機(jī)病毒，將會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。為此，人們對(duì)SDH的軟件測試、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞忍岢隽烁叩囊蟆?

3 同步數(shù)字體系組網(wǎng)技術(shù)

3.1 網(wǎng)絡(luò)自愈

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)信息的依賴越來越大，光纖的容量也越多越大，網(wǎng)絡(luò)故障造成的損失將是十分巨大的，因此，當(dāng)今對(duì)SDH網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)就顯得越來越重要了。SDH自愈網(wǎng)是基于SDH結(jié)構(gòu)所建立的一種新型網(wǎng)絡(luò)，它與傳統(tǒng)的PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字體系)系統(tǒng)相比，具有控制簡單、生存性強(qiáng)等突出特點(diǎn)，線型、環(huán)型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)作為SDH自愈網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分插復(fù)用器(ATM)和數(shù)字交叉連接設(shè)備(SDXC)都可作為其網(wǎng)元而提供組網(wǎng)的靈活性。所謂網(wǎng)絡(luò)自愈，是指無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)在極短的時(shí)間內(nèi)從失效的故障狀態(tài)自動(dòng)恢復(fù)傳輸所攜帶的業(yè)務(wù)，使網(wǎng)絡(luò)具備一種可替代的傳輸路由。

3.2 自愈網(wǎng)種類

自愈網(wǎng)包含線路保護(hù)倒換、ADM自愈環(huán)和DXC網(wǎng)狀自愈網(wǎng)3種，其中線路保護(hù)倒換和ADM自愈環(huán)采用的保護(hù)策略，其技術(shù)比較成熟，并已得到了廣泛的應(yīng)用；DXC網(wǎng)狀自愈環(huán)采用的是恢復(fù)性策略，它充分開發(fā)DXC節(jié)點(diǎn)的智能，利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的空閑信道恢復(fù)受故障影響的通道。

3.2.1 線路保護(hù)倒換

線路保護(hù)倒換是最簡單的自愈網(wǎng)形式，其基本原理是當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，由工作通道倒換到保護(hù)通道，使業(yè)務(wù)得以繼續(xù)傳送。它有兩種制式：

(1)1+1制式

1+1方式采用并發(fā)優(yōu)收，即工作段和保護(hù)段在發(fā)送端永久地連在一起(橋接)，而在接收端根據(jù)故障情況擇優(yōu)選擇接收性能良好的信號(hào)。

(2)1：N制式

其保護(hù)段(1個(gè))由N個(gè)工作段共用，當(dāng)其中任意一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，均可倒換到保護(hù)段(利用APS協(xié)議)。其中1：1方式是1：N方式的一個(gè)特例。

線路保護(hù)倒換的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間短(小于50 ms)，但若工作段和保護(hù)段屬同纜復(fù)用，則可能導(dǎo)致工作光纖(主用)和保護(hù)光纖(備用)同時(shí)因意外故障而被切斷，此時(shí)可采用地理上的路由保護(hù)來解決，這種方式稱之為分路由的APS結(jié)構(gòu)，即工作光纖和保護(hù)光纖在不同路由的光纜中，因此這種結(jié)構(gòu)可以對(duì)光纜斷裂提供保護(hù)。另外還可以采用一種稱之為雙局匯接的方式，以便在節(jié)點(diǎn)失效時(shí)可對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)施一定的保護(hù)。

3.2.2 ADM自愈環(huán)

自愈環(huán)是指采用分插復(fù)用器(ADM)組成環(huán)型網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈的一種保護(hù)方式。自愈環(huán)含通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)。對(duì)于通路保護(hù)環(huán)，它保護(hù)的單位是通道倒換與否以離開環(huán)的每一個(gè)通道信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而定，一般利用報(bào)警指示信號(hào)來決定是否應(yīng)進(jìn)行倒換。這種環(huán)屬專用保護(hù)，保護(hù)時(shí)隙為整個(gè)環(huán)專用，在正常情況下保護(hù)段也傳送業(yè)務(wù)信號(hào)。對(duì)于復(fù)用段保護(hù)環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)，倒換與否按每一對(duì)節(jié)點(diǎn)間復(fù)用段業(yè)務(wù)信號(hào)的優(yōu)劣而定，當(dāng)復(fù)用段出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)節(jié)點(diǎn)間的復(fù)用段業(yè)務(wù)信號(hào)都能轉(zhuǎn)向保護(hù)段。復(fù)用段保護(hù)環(huán)需要采用自動(dòng)保護(hù)倒換(APS)協(xié)議，從性質(zhì)上來看，多屬于共享保護(hù)，即保護(hù)時(shí)隙由每一個(gè)復(fù)用段共享，正常情況下保護(hù)段往往是空閑的。

3.2.3 DXC網(wǎng)狀自愈網(wǎng)

數(shù)字交叉連接(DXC)用于SDH網(wǎng)稱SDXC。從功能上看，SDXC是一種兼有復(fù)用、配線、保護(hù)/恢復(fù)、監(jiān)控和網(wǎng)管的多功能傳輸設(shè)備。當(dāng)傳輸通道出現(xiàn)故障時(shí)，可對(duì)復(fù)用段、通道等進(jìn)行保護(hù)倒換。由于這種保護(hù)倒換不需要知道網(wǎng)絡(luò)的全面情況，一旦需要倒換，倒換時(shí)間很短，對(duì)各種業(yè)務(wù)的影響很小，但它提供的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力是有限的。

4 結(jié)束語

隨著信息社會(huì)的到來，人們希望現(xiàn)代電信級(jí)傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠快速、經(jīng)濟(jì)、有效地提供各種電路和業(yè)務(wù)，但由于原有的準(zhǔn)數(shù)字同步體系(PDH)存在的固有缺陷，使得僅在原有框架上修改或完善已無濟(jì)于事，因此，必須打破舊的思維方式，提出一種全新的體制，以適應(yīng)現(xiàn)代信息社會(huì)的需要。這一工作，首先由美國貝爾通信研究所于1986年提出“同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)”的概念和標(biāo)準(zhǔn)，后經(jīng)歐洲、日本等國的參與，由國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)于1988年在SONET基礎(chǔ)上，經(jīng)適當(dāng)修改，重新命名為同步數(shù)字體系(SDH)，使之成為既適合于光纖又適合于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制，從而揭開了現(xiàn)代信息傳輸嶄新的一頁，得到了空前的應(yīng)用和發(fā)展。