SDH 數(shù)字技術(shù)及在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

唐大勇

（遼寧省二O一廣播電視臺，錦州 北鎮(zhèn) 121300）

前言

光纖傳輸具有傳輸頻帶寬、傳輸容量大、傳輸損耗低、傳輸信息不受電磁干擾等優(yōu)點。用光纖傳輸?shù)膹V播電視信號不僅傳輸質(zhì)量好且信號穩(wěn)定，因而光纖已成為傳輸廣播電視的新媒介,SDH技術(shù)與光纖技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的同步數(shù)字傳輸網(wǎng)是一個融復(fù)接、線路傳輸及交換功能于一體由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息網(wǎng)絡(luò),可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護等功能,有效地提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率,滿足了廣播電視傳輸網(wǎng)的信息傳輸和交換的要求,SDH技術(shù)目前已成為廣播電視領(lǐng)域傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用熱點。

1 SDH的概念

SDH（Synchronous Digital Hierarchy），同步數(shù)字系列，光端機容量較大，一般是16E1到4032E1。SDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，是美國貝爾通信技術(shù)研究所提出來的同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）。國際電話電報咨詢委員會（CCITT）（現(xiàn)ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名為SDH，使其成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)體制。 它可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、實時業(yè)務(wù)監(jiān)控、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護、不同廠商設(shè)備間的互通等多項功能，能大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、降低管理及維護費用、實現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運行與維護，因此是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用的熱點，受到人們的廣泛重視。

2 SDH的基本原理

2.1 SDH幀結(jié)構(gòu)

SDH采用的信息結(jié)構(gòu)等級稱為同步傳送模塊STM-N(Synchronous Transport Moduled的縮寫,N=1,4,16,64),最基本的模塊為STM-1,4個STM-1 同步復(fù)用構(gòu)成 STM-4,16個STM-1 或4個STM-4 同步復(fù)用構(gòu)成STM-16。SDH采用塊狀的幀結(jié)構(gòu)來承載信息,每幀由縱向9 行和橫向270×N 列字節(jié)組成,發(fā)送順序為從左至右,從上到下依次發(fā)送。傳輸1幀需125μs,每秒可傳輸8000 幀。對于STM-1來說, 傳輸速率可計算得 9×(270×N)×8bit/字節(jié)×8000 幀/s=155 520mbps。而STM-4的傳輸速率為 4×155 529mbps=622 080mbps;STM-16 的傳輸速率為 16×155 520(或 4×622 080)=2488 320mbps。整個幀結(jié)構(gòu)分成段開銷區(qū) (Section Over Head,縮寫為SOH)、STM-N凈負荷區(qū)（Payload)和管理單元指針區(qū)(AUPTR)3個區(qū)域。其中段開銷區(qū)主要用于網(wǎng)絡(luò)的運行、管理、維護及指配以保證信息能夠正常靈活的傳送,它又分為再生段開銷(Regenerator Section Over Head,RSOH)和復(fù)用段開銷(Multiplex Section Over Head,MSOH);管理單元指針用來指示凈負荷區(qū)域內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N 幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置以便接收時能正確分離凈負荷;凈負荷區(qū)域用于存放真正用于信息業(yè)務(wù)的比特和少量的用于通道維護管理的通道開銷字節(jié)。

2.2 SDH的映射、復(fù)用和指針處理

SDH傳輸業(yè)務(wù)信號時各種業(yè)務(wù)信號要進入SDH的幀都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用3個步驟:映射是將各種速率的信號先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器(C),再加入通道開銷區(qū)(POH)形成虛容器(VC)的過程,幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移;定位即是將幀偏移信息收進支路單元(TU)或管理單元(AU)的過程。它通過支路單元指針(TUPTR)或管理單元指針(AUPTR)的功能來實現(xiàn)。復(fù)用則是將多個低價通道層信號通過碼速調(diào)整使之進入高價通道或?qū)⒍鄠€高價通道層信號通過碼速調(diào)整使之進入復(fù)用層的過程。

3 SDH的特點

SDH之所以能夠快速發(fā)展這是與它自身的特點是分不開的，其具體特點如下。

3.1 SDH傳輸系統(tǒng)在國際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，使網(wǎng)管系統(tǒng)互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現(xiàn)有的PDH 完全兼容，并容納各種新的業(yè)務(wù)信號，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3.2 SDH接入系統(tǒng)的不同等級的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負荷區(qū)內(nèi)的排列非常有規(guī)律，而凈負荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號一次直接分插出低速支路信號，實現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，克服了PDH 準(zhǔn)同步復(fù)用方式對全部高速信號進行逐級分解然后再生復(fù)用的過程，由于大大簡化了DXC，減少了背靠背的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送透明性。

3.3 由于采用了較先進的分插復(fù)用器（ADM）、數(shù)字交叉連接（DXC）、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。因SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號的5%開銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費和生存能力起到了積極作用。

3.4 由于SDH有多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，它能增強網(wǎng)監(jiān)，運行管理和自動配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能，同時也使網(wǎng)絡(luò)運行靈活、安全、可靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全和多樣化。

3.5 SDH有傳輸和交換的性能，它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過功能塊的自由組合，實現(xiàn)了不同層次和各種拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活。

4 SDH技術(shù)傳輸廣播電視信號的過程

SDH技術(shù)基本處于OSI的第一層,用來提供比特流傳輸?shù)氖侄?它不具備動態(tài)鏈路建立和交換能力,只擁有靜態(tài)的電路分插復(fù)用和交叉連接能力,即通過操作員發(fā)出電路連接指令來建立某個物理通道;廣播電視領(lǐng)域的SDH網(wǎng)起著公共的物理傳輸平臺的作用,在此平臺上一部分帶寬用來傳輸經(jīng)數(shù)字終端設(shè)備(CODEC)編解碼的廣播電視節(jié)目,另一部分用來直接傳輸用戶數(shù)據(jù)或是傳輸從ATM、IP 交換機匯聚來的數(shù)據(jù)流等。用SDH技術(shù)傳輸廣播電視信號必須先對信號進行數(shù)字化處理,數(shù)字化處理分為取樣、量化、編碼等步驟,取樣即是以一定的取樣頻率抽取輸入信號的一個瞬時幅度值(取樣值),取樣后得到一系列的脈沖式的取樣值稱為取樣序列,量化即是對取樣序列進行幅度上的離散化過程,編碼就是用二進制代碼表示量化值,在信號傳輸?shù)哪康牡貙⒘炕缔D(zhuǎn)換為信號的過程稱為解碼。由于電視信號編碼后數(shù)據(jù)量大因而需對其進行壓縮編碼,壓縮編碼主要是通過減少圖像像素之間的相關(guān)性來達到壓縮圖像的目的,其主要優(yōu)點是降低了對傳輸容量的要求,缺點是當(dāng)壓縮所含信息量大的圖像時由于要犧牲掉部分圖像信息從而導(dǎo)致方塊效應(yīng);圖像壓縮編碼后每個數(shù)碼對前后圖像都有影響,如果傳輸中發(fā)生誤碼則接收端還原出來的圖像將會受較大影響,即誤碼擴散問題;此外壓縮編碼還將給圖像信號中插入如股票行情等增值信息帶來不便等。

5 結(jié)束語

SDH技術(shù)是一種新型的傳輸技術(shù),這種技術(shù)的一系列優(yōu)點使其非常適合傳輸廣播電視信號。因而近年來,該技術(shù)在各級廣播電視傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用正越來越普遍。當(dāng)然還有些問題有待在應(yīng)用、發(fā)展中不斷完善。

[1]孫學(xué)康，毛京麗，SDH技術(shù)[M].人民郵電出版社，2002。

[2]劉增基.光纖通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001