談寬帶廣電網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)已經成為構建高速寬帶數字傳輸網的基碨DH是一套可進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的標準化數字信號的結構等級，而SDH網絡則是由一些基本網絡單元(NE)組成的、在傳輸媒質上(光纖、微波等)進行同步信號傳輸、復用、分插和交叉連接的傳送網絡，它具有全世界統(tǒng)一的網絡節(jié)點接口(NNI)。這里所說的NNI是指網絡節(jié)點互聯的接口，它包含了傳輸網絡的兩種基本設備，即傳輸設備和網絡節(jié)點設備。傳輸設備包括光纖通信、微波通信和衛(wèi)星通信等系統(tǒng)，而網絡節(jié)點包含許多種類，如64 kbps電路節(jié)點、寬帶交換節(jié)點等。在現代傳輸網絡中，要想統(tǒng)一上述技術和設備的規(guī)范，必須具有統(tǒng)一的接口速率和相應的幀結構，而SDH網絡就具備了這一特點。

SDH采用一套標準化的信息結構等級，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STM-1同步復用構成STM-4，傳輸速率為4×155.520 Mbps=622.080 Mbps；16個STM-1(或4個STM-4)同步復用構成STM-16，傳輸速率為2 488.320 Mbps，依此類推。SDH的幀結構為一個塊狀幀結構，其中安排了豐富的開銷比特用于網絡管理，包括段開銷(SOH)和通道開銷(POH)，同時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，按照規(guī)定的位置結構將以上這些信號組裝起來，利用傳輸媒質(光纖、微波等)送到目的地。SDH在組網時采用了大量的軟件功能進行網絡管理、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、網狀網等網絡中應用時，可進行靈活的組網與業(yè)務調度，可實現高可靠的網絡自愈。

2 同步數字體系的特點

SDH是完全不同于PDH(準同步數字體系)的新一代傳輸網體制，其基本特點是：(1)SDH網是由一系列SDH網絡單元(NE)組成，它們是：線路系統(tǒng)、同步復用器、分插復用器(ADM)、同步數字交叉連接器(SDXC)，它是一個高度統(tǒng)一的、標準的、智能化的網絡，信息在這里進行同步傳輸、同步復用和同步交叉連接；(2)它有全世界統(tǒng)一的網絡節(jié)點接口；(3)有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳輸模塊STM-N；(4)幀結構是塊狀的，其中安排了豐富的管理比特，可在全程范圍內實現管理和操作；(5)SDH網可以兼容現在PDH中的兩種(北美和歐洲)碼速率進入SDH幀結構中，同時還能容納寬帶綜合業(yè)務數字網(B-ISDN)中異步傳遞模式(ATM)信元以及各種業(yè)務信號；(6)SDH網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(guī)律排列的，而且與網絡是同步的，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將產生相位躍變，這樣，經過多次PDH/SDH變化的信號在低頻抖動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，這樣，一旦出現人為錯誤、軟件故障或計算機病毒，將會導致全網癱瘓。為此，人們對SDH的軟件測試、網絡拓撲等提出了更高的要求。

3 同步數字體系組網技術

3.1 網絡自愈

現代社會對信息的依賴越來越大，光纖的容量也越多越大，網絡故障造成的損失將是十分巨大的，因此，當今對SDH網的網絡保護就顯得越來越重要了。SDH自愈網是基于SDH結構所建立的一種新型網絡，它與傳統(tǒng)的PDH(準同步數字體系)系統(tǒng)相比，具有控制簡單、生存性強等突出特點，線型、環(huán)型和網狀結構作為SDH自愈網的拓撲結構，分插復用器(ATM)和數字交叉連接設備(SDXC)都可作為其網元而提供組網的靈活性。所謂網絡自愈，是指無需人為干預，網絡在極短的時間內從失效的故障狀態(tài)自動恢復傳輸所攜帶的業(yè)務，使網絡具備一種可替代的傳輸路由。

3.2 自愈網種類

自愈網包含線路保護倒換、ADM自愈環(huán)和DXC網狀自愈網3種，其中線路保護倒換和ADM自愈環(huán)采用的保護策略，其技術比較成熟，并已得到了廣泛的應用；DXC網狀自愈環(huán)采用的是恢復性策略，它充分開發(fā)DXC節(jié)點的智能，利用網絡內的空閑信道恢復受故障影響的通道。

3.2.1 線路保護倒換

線路保護倒換是最簡單的自愈網形式，其基本原理是當出現故障時，由工作通道倒換到保護通道，使業(yè)務得以繼續(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)由N個工作段共用，當其中任意一個出現故障時，均可倒換到保護段(利用APS協議)。其中1：1方式是1：N方式的一個特例。

線路保護倒換的特點是業(yè)務恢復時間短(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)同時因意外故障而被切斷，此時可采用地理上的路由保護來解決，這種方式稱之為分路由的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之為雙局匯接的方式，以便在節(jié)點失效時可對業(yè)務實施一定的保護。

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)型網實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環(huán)的每一個通道信號質量的優(yōu)劣而定，一般利用報警指示信號來決定是否應進行倒換。這種環(huán)屬專用保護，保護時隙為整個環(huán)專用，在正常情況下保護段也傳送業(yè)務信號。對于復用段保護環(huán)，業(yè)務量的保護是以復用段為基礎，倒換與否按每一對節(jié)點間復用段業(yè)務信號的優(yōu)劣而定，當復用段出現故障時，整個節(jié)點間的復用段業(yè)務信號都能轉向保護段。復用段保護環(huán)需要采用自動保護倒換(APS)協議，從性質上來看，多屬于共享保護，即保護時隙由每一個復用段共享，正常情況下保護段往往是空閑的。

3.2.3 DXC網狀自愈網

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

4 結束語

隨著信息社會的到來，人們希望現代電信級傳輸網絡能夠快速、經濟、有效地提供各種電路和業(yè)務，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“同步光網絡(SONET)”的概念和標準，后經歐洲、日本等國的參與，由國際電報電話咨詢委員會于1988年在SONET基礎上，經適當修改，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(wèi)星傳輸的技術體制，從而揭開了現代信息傳輸嶄新的一頁，得到了空前的應用和發(fā)展。