利用開銷實(shí)現(xiàn)數(shù)字微波的網(wǎng)絡(luò)管理

王 彧

（山西廣播電視無(wú)線管理中心，山西 太原 030001）

責(zé)任編輯:許 盈

0 引言

數(shù)字微波是一種信息傳輸方式，當(dāng)它用于傳輸廣播電視信號(hào)時(shí)，廣電對(duì)其的要求是“不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全”，它的傳輸質(zhì)量以停傳率（秒/百小時(shí)）來(lái)衡量。微波設(shè)備一旦發(fā)生故障，造成電路停傳，維護(hù)人員要及時(shí)、準(zhǔn)確地?fù)屚娐?。這樣嚴(yán)格的要求，僅僅依靠維護(hù)人員與發(fā)生故障的站點(diǎn)值班人員的口頭溝通是達(dá)不到的，因?yàn)檫@樣得到的信息往往與實(shí)際有誤差，由此會(huì)誤導(dǎo)維護(hù)人員作出正確判斷，延誤電路的搶通，給廣播電視安全播出造成不必要的損失。

微波電路的維護(hù)管理亟待依靠現(xiàn)代化的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的管理，以滿足廣播電視安全播出的需要[1－3]。近年來(lái)，山西省對(duì)建于20世紀(jì)80年代的模擬微波電路進(jìn)行了數(shù)字化改造，新的數(shù)字微波設(shè)備采用了NEC公司生產(chǎn)的SDH－3000系列設(shè)備。同步數(shù)字體系（SDH）除了傳輸主業(yè)務(wù)（凈負(fù)荷）外，在其幀結(jié)構(gòu)中還安排了大量的開銷字節(jié)用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)和配置（OAM＆P）,使得網(wǎng)絡(luò)管理能力大大提升。

1 開銷字節(jié)安排

SDH數(shù)字微波的開銷字節(jié)是如何定義和安排的呢？這些用于網(wǎng)絡(luò)管理的開銷字節(jié)分布在兩個(gè)區(qū)域里，第一部分位于STM－1（同步傳輸模塊）幀結(jié)構(gòu)（見圖1）內(nèi)，主要包括有段開銷（SOH）和通道開銷（POH）；另一部分位于STM－1幀結(jié)構(gòu)之外的微波幀結(jié)構(gòu)（見圖2）中，主要包括微波幀附加開銷（RFCOH）。

1.1 段開銷

段開銷是指STM－1幀結(jié)構(gòu)中用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理、維護(hù)和配置使用的字節(jié)，保證了信息凈負(fù)荷正常、靈活的傳送。SOH分為再生段開銷（RSOH，位于前9列的1～3行）和復(fù)用段開銷（MSOH，位于前9列5～9行），分別用于再生段和復(fù)用段的維護(hù)管理。具體字節(jié)安排如圖3所示。

1）再生段蹤跡字節(jié)J0被用來(lái)重復(fù)地發(fā)送段接入點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，以便使段接收機(jī)能據(jù)此確認(rèn)其是否與指定的發(fā)射機(jī)處于持續(xù)連接狀態(tài)。

2）幀定位字節(jié)A1和A2用來(lái)識(shí)別幀的起始位置。

3）公務(wù)字節(jié)E1和E2用來(lái)提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)的語(yǔ)音通路。E1屬于RSOH，用于本地公務(wù)通路，即慢車公務(wù)。

E2則屬于MSOH，用于直達(dá)公務(wù)通路，即快車公務(wù)。

4）比特間插奇偶檢驗(yàn)碼B1（8位），B2（24位）分別用作再生段和復(fù)用段的誤碼監(jiān)測(cè)。

5）自動(dòng)保護(hù)倒換（APS）通路字節(jié)K1，K2（b1～b5）用作自動(dòng)保護(hù)倒換信令。

6）復(fù)用段遠(yuǎn)端失效指示（MS－RDI）字節(jié)K2（b6～b8）用于向發(fā)信端回送一個(gè)指示信號(hào)，表示收信端檢測(cè)到發(fā)送端故障或正接收復(fù)用段告警指示信號(hào)。

7）復(fù)用段遠(yuǎn)端差錯(cuò)指示（MS－REI）M1用作復(fù)用段遠(yuǎn)端差錯(cuò)指示，用來(lái)傳送BIP－24（B2）所檢出的誤塊數(shù)。

8）數(shù)據(jù)通信通路（DCC）D1～D12用來(lái)構(gòu)成SDH管理網(wǎng)的傳送鏈路，為其管理和控制提供了強(qiáng)大的通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

9）使用者通路F1為特定維護(hù)目的而提供臨時(shí)的數(shù)據(jù)或語(yǔ)音通路連接。

10）同步狀態(tài)字節(jié)S1（b5～b8）用于傳送4種同步狀態(tài)信息，能表示16種不同的同步質(zhì)量等級(jí)。

1.2 通道開銷

通道開銷用于監(jiān)視、管理和控制通道性能。POH分為低階通道開銷和高階通道開銷。低階通道開銷附加給VC－1/VC－2，負(fù)責(zé)VC通道的性能監(jiān)視、維護(hù)信號(hào)和告警狀態(tài)指示等。高階通道開銷附加給VC－3/VC－4，負(fù)責(zé)VC通道的性能監(jiān)視、維護(hù)信號(hào)、告警狀態(tài)指示和復(fù)用結(jié)構(gòu)指示等。

1.3 微波幀附加開銷

微波幀附加開銷在SDH復(fù)用設(shè)備來(lái)的主數(shù)據(jù)流（STM－1，數(shù)率為155.520 Mbit/s）中插入一些附加比特，用于傳輸數(shù)字公務(wù)信息、路旁業(yè)務(wù)信息、ATPC信息糾錯(cuò)用的比特、波道倒換和其他一些管理信息。

因此，微波傳輸?shù)目偹俾蕿?/p>

具體字節(jié)安排及含義如圖2所示。

2 基本功能

網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)管理功能的物理基礎(chǔ)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸、交換和復(fù)用等設(shè)備負(fù)責(zé)各點(diǎn)間的信息傳輸，而管理系統(tǒng)的功能是對(duì)整個(gè)傳輸網(wǎng)進(jìn)行管理，使其更快速、靈活、安全和有效地傳送信息。一個(gè)良好的管理網(wǎng)應(yīng)使用盡量少的資源，以實(shí)現(xiàn)高性能的管理功能和高質(zhì)量的服務(wù)。SDH網(wǎng)管系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)化的管理體系和面向?qū)ο蟮男畔⒐芾矸绞?，從而保證了SDH網(wǎng)正常、高效地運(yùn)行。

SDH網(wǎng)管有5類基本功能，分別是一般管理、故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。

1）一般管理，包括ECC（嵌入控制通路）管理、軟件下載、遠(yuǎn)端注冊(cè)和時(shí)間標(biāo)記管理等。

2）故障管理包括系統(tǒng)狀態(tài)測(cè)試、告警監(jiān)視、告警歷史管理、故障定位等功能。它主要是對(duì)SDH傳輸網(wǎng)中的設(shè)備和所處環(huán)境設(shè)施的狀態(tài)正常與否進(jìn)行檢測(cè)，使工作人員能快速地掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的告警狀態(tài)，并據(jù)此準(zhǔn)確找到故障所處位置，以確保及時(shí)排除故障。

3）性能管理包括數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視的歷史記錄、閾值設(shè)置和超閾值通知以及性能數(shù)據(jù)的報(bào)告等。

4）配置管理包括網(wǎng)絡(luò)物理配置和保護(hù)切換等功能。

5）安全管理包括使用注冊(cè)、口令和安全等級(jí)設(shè)定等，從而確保了SDH網(wǎng)正常安全地運(yùn)行。

3 信號(hào)流程

網(wǎng)管信號(hào)流程如圖4所示。155 Mbit/s的數(shù)據(jù)流送入155接口盤進(jìn)行碼型變換、段開銷處理、管理單元指針處理，還要執(zhí)行微波通道倒換的無(wú)損傷倒換。

然后，送入收發(fā)分配盤進(jìn)行保護(hù)切換。在發(fā)信端，此模塊用來(lái)進(jìn)行從主用波道到保護(hù)波道的主數(shù)據(jù)信號(hào)切換。在收信端，用來(lái)分配從保護(hù)波道接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)到各個(gè)主用波道。

接著，就到調(diào)制解調(diào)模塊完成QAM正交幅度調(diào)制和解調(diào)功能，還有RSOH終結(jié)，RFCOH終結(jié)，F(xiàn)EC（前向糾錯(cuò)），波形失真均衡和XPIC（交叉極化干擾抵消器）功能。

經(jīng)調(diào)制后的中頻信號(hào)到發(fā)信機(jī)進(jìn)行電平均衡放大、混頻后得到射頻信號(hào)，再經(jīng)放大、濾波后，經(jīng)天饋線系統(tǒng)發(fā)射出去。收信過(guò)程則相反。

CTRL（控制）模塊收集機(jī)架內(nèi)的告警和狀態(tài)信息，還收集機(jī)架內(nèi)各種模塊的各種性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)置和控制信息。這些控制信息一是送到負(fù)責(zé)OAM＆P功能的LMS（本地監(jiān)控系統(tǒng)）盤進(jìn)行本地監(jiān)控、管理、維護(hù)和設(shè)備的預(yù)先設(shè)置等工作。二是通過(guò)RMCI（遠(yuǎn)端控制接口）盤進(jìn)行設(shè)備遠(yuǎn)程訪問和控制。

OW（公務(wù)）盤在運(yùn)行、管理、維護(hù)以及設(shè)置OAM＆P上提供了一個(gè)工程電話用以進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

SDH微波系統(tǒng)還提供了2 Mbit/s路旁信號(hào)的復(fù)接，通過(guò)WS（路旁）模塊實(shí)現(xiàn)路旁信號(hào)復(fù)用到RFCOH中和從RFCOH中解復(fù)用出路旁信號(hào)。一個(gè)WS模塊最多支持2個(gè)路旁信號(hào)的復(fù)接。

OH（開銷）盤執(zhí)行STM－1信號(hào)的SOH數(shù)據(jù)在DSC中的插入和提取以及RFCOH字節(jié)在DSC中的插入和提取。

4 實(shí)際應(yīng)用

目前，電路已經(jīng)利用開銷實(shí)現(xiàn)了一些網(wǎng)絡(luò)管理功能，如利用公務(wù)字節(jié)E1和E2提供的語(yǔ)音通路，實(shí)現(xiàn)了各站點(diǎn)之間的公務(wù)連通，方便維護(hù)人員之間溝通，增強(qiáng)了對(duì)電路運(yùn)行情況的掌握。利用INI字節(jié)實(shí)現(xiàn)微波波道的無(wú)損傷倒換，使倒換操作無(wú)誤碼。利用MLCM字節(jié)提高了編碼器的編碼增益，這樣編碼的冗余度低。利用WS字節(jié)傳輸2M復(fù)用信號(hào)，用于傳輸電話和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，方便臺(tái)站實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。

其中，ATPC（自動(dòng)發(fā)信功率控制）是最有效的一項(xiàng)應(yīng)用。在模擬微波傳輸時(shí)，發(fā)信端發(fā)射的是一個(gè)固定電平值，但到了SDH數(shù)字微波時(shí)，利用其開銷字節(jié)，使微波發(fā)信機(jī)的輸出功率在ATPC控制范圍內(nèi)自動(dòng)隨接收段接收電平的變化而變化。

其設(shè)計(jì)理念是，因?yàn)槲⒉ㄍ钒l(fā)生多徑衰落的概率僅為1%，所以在99%的時(shí)間里，發(fā)信端發(fā)小功率信號(hào)就能滿足接收端的要求，只有在發(fā)生衰落時(shí)，才提高發(fā)信功率。這樣做的好處是:1）在正常傳輸條件下，可減少射頻高功放40%的耗電量，改善了射頻高功放的可靠性。2）減少了對(duì)相鄰系統(tǒng)的干擾，對(duì)干擾的衰落儲(chǔ)備增加，改進(jìn)了微波線路的性能。3）允許分支站天線的夾角減小，增加了分支的路由數(shù)。4）通過(guò)降低輸出功率，改善射頻高功放的非線性，改善了殘余比特率。而且，ATPC還具備一個(gè)突出功能，就是當(dāng)微波線路發(fā)生深衰落，接收信號(hào)產(chǎn)生誤碼時(shí)，ATPC能在通常的最大發(fā)信功率基礎(chǔ)上提高2 dB。具體運(yùn)行原理如圖5所示。

5 小結(jié)

利用開銷進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，把維護(hù)管理工作提高到了一個(gè)新的層次。首先，公務(wù)連通更簡(jiǎn)單，通話質(zhì)量更好。第二，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波設(shè)備的離線配置功能。第三，實(shí)現(xiàn)了線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制功能，能對(duì)網(wǎng)元狀態(tài)信息、告警數(shù)據(jù)、性能指標(biāo)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。第四，能進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄，及時(shí)掌握線路動(dòng)態(tài)。特別是在遇到突發(fā)事件時(shí)，網(wǎng)管能提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，讓維護(hù)人員依此作出判斷，快速進(jìn)行故障定位，恢復(fù)電路的正常運(yùn)行狀態(tài)，為保障廣播電視的安全傳輸發(fā)揮了應(yīng)有的作用。

下一步，還要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房溫度、濕度的監(jiān)測(cè)控制，對(duì)機(jī)房安全（如門禁、消防等）進(jìn)行管理。并且，繼續(xù)利用路旁實(shí)現(xiàn)臺(tái)站之間的視頻會(huì)議等功能。

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

[2]史潤(rùn)華.基于SDH數(shù)字微波的廣播電視傳輸模式[J].電視技術(shù)，2003，27（12）:40－41.

[3]呂曉駿，顧曉芳.空間分集系統(tǒng)在蘇南數(shù)字微波電路中的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2000，24（11）:39－40.