談寬帶廣電網(wǎng)的同步數字體系原理及功能

1 同步數字體系

SDH(Synchronous Digital Hierachy, 同步數字體系)已經(jīng)成為構建高速寬帶數字傳輸網(wǎng)的基碨DH是一套可進(jìn)行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的標準化數字信號的結構等級，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)行同步信號傳輸、復用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò )，它具有全世界統一的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)接口(NNI)。這里所說(shuō)的NNI是指網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)互聯(lián)的接口，它包含了傳輸網(wǎng)絡(luò )的兩種基本設備，即傳輸設備和網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)設備。傳輸設備包括光纖通信、微波通信和衛星通信等系統，而網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)包含許多種類(lèi)，如64 kbps電路節點(diǎn)、寬帶交換節點(diǎn)等。在現代傳輸網(wǎng)絡(luò )中，要想統一上述技術(shù)和設備的規范，必須具有統一的接口速率和相應的幀結構，而SDH網(wǎng)絡(luò )就具備了這一特點(diǎn)。

SDH采用一套標準化的信息結構等級，稱(chēng)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同步復用構成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)同步復用構成STM-16，傳輸速率為2 488.320 Mbps，依此類(lèi)推。SDH的幀結構為一個(gè)塊狀幀結構，其中安排了豐富的開(kāi)銷(xiāo)比特用于網(wǎng)絡(luò )管理，包括段開(kāi)銷(xiāo)(SOH)和通道開(kāi)銷(xiāo)(POH)，同時(shí)具備一套靈活的復用與映射結構，允許將不同級別的PDH信號及ATM、BIP-ISDN等信號經(jīng)處理后放入不同的虛容器(VC-n)中，因而具有廣泛的適應性。在傳輸時(shí)，按照規定的位置結構將以上這些信號組裝起來(lái)，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，具有很強的可擴充性和可維護性，尤其是在環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò )中應用時(shí)，可進(jìn)行靈活的組網(wǎng)與業(yè)務(wù)調度，可實(shí)現高可靠的網(wǎng)絡(luò )自愈。

2 同步數字體系的特點(diǎn)

SDH是完全不同于PDH(準同步數字體系)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(xiàn)路系統、同步復用器、分插復用器(ADM)、同步數字交叉連接器(SDXC)，它是一個(gè)高度統一的、標準的、智能化的網(wǎng)絡(luò )，信息在這里進(jìn)行同步傳輸、同步復用和同步交叉連接；(2)它有全世界統一的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)接口；(3)有一套標準化的信息結構等級，稱(chēng)為同步傳輸模塊STM-N；(4)幀結構是塊狀的，其中安排了豐富的管理比特，可在全程范圍內實(shí)現管理和操作；(5)SDH網(wǎng)可以兼容現在PDH中的兩種(北美和歐洲)碼速率進(jìn)入SDH幀結構中，同時(shí)還能容納寬帶綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)(B-ISDN)中異步傳遞模式(ATM)信元以及各種業(yè)務(wù)信號；(6)SDH網(wǎng)中采用同步復用方式和靈活復用映射結構，因此，在幀結構中各種不同等級的碼流是有規律排列的，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中一次直接取出低速支路信號。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中采用的指針調整技術(shù)將產(chǎn)生相位躍變，這樣，經(jīng)過(guò)多次PDH/SDH變化的信號在低頻抖動(dòng)和漂移性能上將受較大損傷；(3)在SDH中由于大規模采用軟件管理和集中控制技術(shù)，這樣，一旦出現人為錯誤、軟件故障或計算機病毒，將會(huì )導致全網(wǎng)癱瘓。為此，人們對SDH的軟件測試、網(wǎng)絡(luò )拓撲等提出了更高的要求。

3 同步數字體系組網(wǎng)技術(shù)

3.1 網(wǎng)絡(luò )自愈

現代社會(huì )對信息的依賴(lài)越來(lái)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，當今對SDH網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )保護就顯得越來(lái)越重要了。SDH自愈網(wǎng)是基于SDH結構所建立的一種新型網(wǎng)絡(luò )，它與傳統的PDH(準同步數字體系)系統相比，具有控制簡(jiǎn)單、生存性強等突出特點(diǎn)，線(xiàn)型、環(huán)型和網(wǎng)狀結構作為SDH自愈網(wǎng)的拓撲結構，分插復用器(ATM)和數字交叉連接設備(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(wú)需人為干預，網(wǎng)絡(luò )在極短的時(shí)間內從失效的故障狀態(tài)自動(dòng)恢復傳輸所攜帶的業(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(lèi)

自愈網(wǎng)包含線(xiàn)路保護倒換、ADM自愈環(huán)和DXC網(wǎng)狀自愈網(wǎng)3種，其中線(xiàn)路保護倒換和ADM自愈環(huán)采用的保護策略，其技術(shù)比較成熟，并已得到了廣泛的應用；DXC網(wǎng)狀自愈環(huán)采用的是恢復性策略，它充分開(kāi)發(fā)DXC節點(diǎn)的智能，利用網(wǎng)絡(luò )內的空閑信道恢復受故障影響的通道。

3.2.1 線(xiàn)路保護倒換

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

(1)1+1制式

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

(2)1：N制式

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

線(xiàn)路保護倒換的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)恢復時(shí)間短(小于50 ms)，但若工作段和保護段屬同纜復用，則可能導致工作光纖(主用)和保護光纖(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來(lái)解決，這種方式稱(chēng)之為分路由的APS結構，即工作光纖和保護光纖在不同路由的光纜中，因此這種結構可以對光纜斷裂提供保護。另外還可以采用一種稱(chēng)之為雙局匯接的方式，以便在節點(diǎn)失效時(shí)可對業(yè)務(wù)實(shí)施一定的保護。

3.2.2 ADM自愈環(huán)

自愈環(huán)是指采用分插復用器(ADM)組成環(huán)型網(wǎng)實(shí)現自愈的一種保護方式。自愈環(huán)含通道保護環(huán)和復用段保護環(huán)。對于通路保護環(huán)，它保護的單位是通道倒換與否以離開(kāi)環(huán)的每一個(gè)通道信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定，一般利用報警指示信號來(lái)決定是否應進(jìn)行倒換。這種環(huán)屬專(zhuān)用保護，保護時(shí)隙為整個(gè)環(huán)專(zhuān)用，在正常情況下保護段也傳送業(yè)務(wù)信號。對于復用段保護環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護是以復用段為基礎，倒換與否按每一對節點(diǎn)間復用段業(yè)務(wù)信號的優(yōu)劣而定，當復用段出現故障時(shí)，整個(gè)節點(diǎn)間的復用段業(yè)務(wù)信號都能轉向保護段。復用段保護環(huán)需要采用自動(dòng)保護倒換(APS)協(xié)議，從性質(zhì)上來(lái)看，多屬于共享保護，即保護時(shí)隙由每一個(gè)復用段共享，正常情況下保護段往往是空閑的。

3.2.3 DXC網(wǎng)狀自愈網(wǎng)

數字交叉連接(DXC)用于SDH網(wǎng)稱(chēng)SDXC。從功能上看，SDXC是一種兼有復用、配線(xiàn)、保護/恢復、監控和網(wǎng)管的多功能傳輸設備。當傳輸通道出現故障時(shí)，可對復用段、通道等進(jìn)行保護倒換。由于這種保護倒換不需要知道網(wǎng)絡(luò )的全面情況，一旦需要倒換，倒換時(shí)間很短，對各種業(yè)務(wù)的影響很小，但它提供的網(wǎng)絡(luò )保護能力是有限的。

4 結束語(yǔ)

隨著(zhù)信息社會(huì )的到來(lái)，人們希望現代電信級傳輸網(wǎng)絡(luò )能夠快速、經(jīng)濟、有效地提供各種電路和業(yè)務(wù)，但由于原有的準數字同步體系(PDH)存在的固有缺陷，使得僅在原有框架上修改或完善已無(wú)濟于事，因此，必須打破舊的思維方式，提出一種全新的體制，以適應現代信息社會(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)”的概念和標準，后經(jīng)歐洲、日本等國的參與，由國際電報電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì )于1988年在SONET基礎上，經(jīng)適當修改，重新命名為同步數字體系(SDH)，使之成為既適合于光纖又適合于微波和衛星傳輸的技術(shù)體制，從而揭開(kāi)了現代信息傳輸嶄新的一頁(yè)，得到了空前的應用和發(fā)展。