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，它具有全世界統一的網絡節點接口(NNI)。這里所說的NNI是指網絡節點互聯的接口，它包含了傳輸網絡的兩種基本設備，即傳輸設備和網絡節點設備。傳輸設備包括光纖通信、微波通信和衛星通信等系統，而網絡節點包含許多種類，如64 kbps電路節點、寬帶交換節點等。在現代傳輸網絡中，要想統一上述技術和設備的規范，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，尤其是在環型網、網狀網等網絡中應用時，可進行靈活的組網與業務調度，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、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)它有全世界統一的網絡節點接口；(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務數字網(B-ISDN)中異步傳遞模式(ATM)信元以及各種業務信號；(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，它與傳統的PDH(準同步數字體系)系統相比，具有控制簡單、生存性強等突出特點，線型、環型和網狀結構作為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自動恢復傳輸所攜帶的業務，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自愈環和DXC網狀自愈網3種，其中線路保護倒換和ADM自愈環采用的保護策略，其技術比較成熟，并已得到了廣泛的應用；DXC網狀自愈環采用的是恢復性策略，它充分開發DXC節點的智能，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，使業務得以繼續傳送。它有兩種制式：

(1)1+1制式

1+1方式采用并發優收，即工作段和保護段在發送端永久地連在一起(橋接)，而在接收端根據故障情況擇優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，以便在節點失效時可對業務實施一定的保護。

3.2.2 ADM自愈環

自愈環是指采用分插復用器(ADM)組成環型網實現自愈的一種保護方式。自愈環含通道保護環和復用段保護環。對于通路保護環，它保護的單位是通道倒換與否以離開環的每一個通道信號質量的優劣而定，一般利用報警指示信號來決定是否應進行倒換。這種環屬專用保護，保護時隙為整個環專用，在正常情況下保護段也傳送業務信號。對于復用段保護環，業務量的保護是以復用段為基礎，倒換與否按每一對節點間復用段業務信號的優劣而定，當復用段出現故障時，整個節點間的復用段業務信號都能轉向保護段。復用段保護環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展。