寧夏吳忠市SDH傳輸網(wǎng)絡設計方案

周五成

（忻州市四八四四電視轉播臺，山西忻州 036200）

將光纖作為信息傳輸介質是人類社會的重大發(fā)明之一，光纖通信自問世以來，通過其通信容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾能力強、保密性好、重量輕、資源豐富等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于市內(nèi)局間中繼，長途通信和海底通信等公用通信網(wǎng)以及鐵道、電力等專用通信網(wǎng)，同時在公用電話、廣播和計算機專用網(wǎng)中得到應用，并已逐漸用于用戶系統(tǒng)。目前已成為發(fā)展熱點的FTTX技術，充分證明了光纖通信蓬勃、旺盛的生命力。

1 吳忠市PDH傳輸網(wǎng)絡現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡結構、交換局數(shù)量及位置、傳輸設備類型及容量

吳忠市PDH傳輸網(wǎng)于1998年建成，全市PDH網(wǎng)利用點對點的傳輸設備連接成網(wǎng)，采用七號信令方式工作，吳忠市局與東方花園、市醫(yī)院、吳忠?guī)煼丁⑹姓ㄟ^點對點設備相連;另外吳忠市局與長途TS1和長途TS2點對點連接，與銀川、固原和中衛(wèi)開通雙向直達中繼。

網(wǎng)絡結構如圖1所示:

圖1 吳忠市原交換傳輸網(wǎng)絡圖

PDH網(wǎng)絡主要采用“朗訊”相關產(chǎn)品，包括一次群（2.048M/s）8TR635設備，二次群（8.448M/s）8TR642設備，所用碼型均為HDB3碼。

吳忠市局——東方花園 開通8個2M

吳忠市局——吳忠?guī)煼?開通8個2M

吳忠市局——市政府 開通8個2M

吳忠市局——市醫(yī)院 開通6個2M

1.2 存在的問題及設計SDH網(wǎng)的必要性

1.2.1 時鐘精度要求高

采用準同步數(shù)字系列（PDH）的系統(tǒng)，要在數(shù)字通信網(wǎng)的每個節(jié)點上都分別設置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統(tǒng)一的標準速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質量，要求這些時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍，對時鐘精度要求高。

1.2.2 PDH是異步復用，復用結構缺乏靈活性

在任一個網(wǎng)絡節(jié)點上接入接出低速支路信號都要在該節(jié)點上進行復接、碼變換、碼速調整、定時、擾碼、解擾碼等過程，并且PDH只規(guī)定了電接口，對線路系統(tǒng)和光接口沒有統(tǒng)一規(guī)定，無法適應光網(wǎng)絡發(fā)展的需求。

1.2.3 采用按位復接

復接方式大多采用按位復接，雖然節(jié)省了復接所需的緩沖存儲器容量，但破壞了一個字節(jié)的完整性，不利于以字節(jié)為單位的現(xiàn)代交換。目前緩沖存儲器容量的增大不再是困難的，大規(guī)模存儲容量已經(jīng)能夠滿足PCM三次群一幀的需要。

1.2.4 網(wǎng)絡管理能力不強

復用信號的結構中用于網(wǎng)絡運行、管理、維護（OAM）的比特很少，網(wǎng)絡的OAM主要靠人工的數(shù)字交叉連接和停業(yè)務檢測，這種方式已經(jīng)不能適應不斷發(fā)展的電信網(wǎng)的需求。

1.2.5 數(shù)字通道設備利用率低

由于建立在點對點傳輸基礎上的復用結構缺乏靈活性，使數(shù)字通道設備利用率很低。無法提供最佳的路由選擇，也難以迅速、經(jīng)濟地為用戶提供電路和業(yè)務，包括對電路帶寬和業(yè)務提供在線實時控制。

1.2.6 網(wǎng)絡容量已不能滿足需求

PDH網(wǎng)絡傳送的主要是話音業(yè)務，隨著數(shù)據(jù)傳輸需求的日益增長，原有網(wǎng)絡帶寬即將耗盡，亟需擴大網(wǎng)絡傳輸容量以適應不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。

基于以上準同步數(shù)字體系PDH的弱點，它已不能適應吳忠市電信網(wǎng)和用戶對傳輸?shù)男乱?，必須對傳輸系統(tǒng)進行根本的改革，引進新的傳輸體制和網(wǎng)絡。近年來迅速發(fā)展的SDH傳輸技術［1］具備諸多優(yōu)點:

（1）SDH擁有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI），是真正的數(shù)字傳輸體制上的國際性標準。

（2）SDH擁有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳送模塊（STM），并采用步復用方式，使得利用軟件就可以從高速復用信號中一次分出（插入）低速支路信號，不僅簡化了上下話路的業(yè)務，也使交叉連接得以方便實現(xiàn)。

（3）SDH擁有豐富的開銷比特（約占信號的5%），以用于網(wǎng)絡的運行、維護和管理。

SDH具有自愈保護功能，可大大提高網(wǎng)絡的通信質量和應付緊急的能力。SDH網(wǎng)結構有很強的適應性，現(xiàn)有的準同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系和寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（BISDN）均可進入其幀結構。

綜上所述，SDH擁有諸多優(yōu)點，可以滿足大容量的需求。因此，吳忠市轄區(qū)的網(wǎng)絡更新?lián)Q代采用SDH網(wǎng)絡體制。

2 吳忠市SDH傳輸網(wǎng)絡結構設計方案

2.1 網(wǎng)絡拓撲結構的設計（如圖2）

圖2 吳忠市SDH城域網(wǎng)示意圖

由圖2可知，在本次SDH網(wǎng)的設計［4］中，包括城域核心環(huán)和城域接入環(huán)兩個部分。城域核心環(huán)采用STM-4:622 Mbit/s，由1個環(huán)構成，核心環(huán)的三個分插復用器（ADM）分別位于市電信大樓中心機房、新城區(qū)的時代廣場、吳忠市儀表廠。城域接入環(huán)由3個STM-1:155 Mbit/s接入環(huán)構成。新城區(qū)是吳忠市政府于2002年在舊城區(qū)之外新建設的現(xiàn)代化城區(qū)，包括政府辦公大樓、時代廣場、綜合商業(yè)街、體育場館設施、大型現(xiàn)代化住宅區(qū)。創(chuàng)建新城的目的是為了改變舊城區(qū)狹小、擁擠、建筑零亂的現(xiàn)狀，為創(chuàng)建“全國衛(wèi)生城市”打下堅實的基礎。隨著居民不斷入住，新城區(qū)逐漸趨向繁華，考慮到未來業(yè)務量具有較大的增長潛力，因此在新城區(qū)新建155 Mbit/s接入環(huán)。

2.2 設備選型

（1）吳忠市城域核心環(huán)622 Mbit/s采用中興通訊ZXMP—S360設備，其性能參數(shù)如下所述:

ZXMP—S360設備是全兼容、一體化的SDH多業(yè)務傳送平臺，在傳統(tǒng)SDH設備基礎上擴展了數(shù)據(jù)業(yè)務的接入和處理能力，具有性價比高，接口槽位豐富，適用范圍廣的特點，其數(shù)據(jù)處理功能包括:

①FE接口:實現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)（VDN），包括虛擬網(wǎng)橋、虛擬路由器、VLAN、L2層的交換。為滿足在城域光網(wǎng)絡中構建虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)（VDN）的需求，ZXMP—S360能夠提供高密度的FE接口，同時利用先進的軟件處理技術將各光網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)據(jù)端口有效地組織起來，為用戶提供靈活高效的虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)，在單板極實現(xiàn)虛擬網(wǎng)橋、虛擬路由器的功能。

②FE接口板:單板提供8路符合IEEE802.3規(guī)范的10M和100M自適應接口，系統(tǒng)最大可提供96路FE接口;虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)（VDN）;以太網(wǎng)板在網(wǎng)絡中可以根據(jù)網(wǎng)管來設置每個端口是否支持VLAN業(yè)務和非VLAN業(yè)務，構建不同的虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)。

③ATM接口和信元交換能力:實現(xiàn)帶寬收斂和VP環(huán)，ZXMP—S360設備可將ATM業(yè)務的接入和交換集成在一塊單板上完成，實際上是一臺帶有物理光接口的嵌入式ATM交換機。ATM接口板可以直接通過155M或622M的光接口與ATM交換機相連。與S390、S380系列產(chǎn)品相比，S360的處理能力稍弱。單板集成4路155M或2路622M光接口，通過容量為1.6G的ATM信元交換矩陣可將業(yè)務收斂為1-4路155M或1路622M速率的信號在城域光網(wǎng)絡中傳輸。同時還可以實現(xiàn)VP環(huán)、流量控制。支持帶內(nèi)網(wǎng)絡管理，通過CPU系統(tǒng)，可實現(xiàn)帶內(nèi)的ATM交換單板管理。

④POS接口:ZXMP—S360設備具備 VC4—4c，VC4—16c的級聯(lián)功能，既可以選擇4、16等固定的VC4級聯(lián)長度，又能根據(jù)實際業(yè)務的容量選擇級聯(lián)長度。目前可以提供622M、2.5G速率的POS接口，使得具備POS接口的路由器和交換機可以直接接入城域光網(wǎng)絡骨干層。

（2）城域接入環(huán)155Mbit/s選用上海貝爾公司1642FOX盒式155M—SDH設備。

（3）傳輸光纖采用G.652標準單模光纖，這種光纖的特點如下:

理論上在1 310 nm處的色散為零;在波長1 550 nm附近的衰減系數(shù)最小，約為0.22 dB/km，但在1 550 nm處有較大的色散系數(shù);工作波長既可選在1 310 nm，又可選在1 550 nm區(qū)域，由于工作在1 550 nm窗口的摻餌光纖放大器（EDFA）的實用化，1 550 nm窗口已成為G.652光纖的主要工作窗口。

2.3 局間中繼電路的分配

SDH傳輸網(wǎng)的設計［2］既要考慮當前的要求，又要考慮未來的業(yè)務發(fā)展?jié)摿?，對于未來業(yè)務量有較大增長的地方要留有足夠的富余度，保證在業(yè)務量增大時，SDH傳輸網(wǎng)可以升級到STM—4、STM—16甚至更高。

吳忠市SDH傳輸網(wǎng)各段中繼容量如表1所示。

根據(jù)表1可以計算出各個環(huán)網(wǎng)的業(yè)務量:

城域核心環(huán):76+60+48=184個2 Mbit/s

接入環(huán)一:26+20+20=66個2 Mbit/s

接入環(huán)二:16+16=32個2 Mbit/s

接入環(huán)三:14+16+12=42個2 Mbit/s

設計中繼容量時，核心環(huán)按照1∶4的配置考慮，接入環(huán)按照1∶5的配置考慮。因為中繼容量取值較大，所以完全可以滿足最近五年的發(fā)展要求。

表1 吳忠市SDH傳輸網(wǎng)各段中繼容量表

2.4 局間中繼距離的計算

在光纖通信系統(tǒng)中，光纖線路的傳輸性能主要體現(xiàn)在其衰減特性和色散特性上。而這恰恰是在光纖通信系統(tǒng)的中繼距離設計中所需考慮的兩個因素。中繼距離是光纖通信系統(tǒng)設計［3］的一項主要任務，在中繼距離的設計中應考慮衰減和色散這兩個因素:

2.4.1 衰減受限系統(tǒng)

在衰減受限系統(tǒng)中，中繼距離越長，則光纖系統(tǒng)的成本越低，獲得的經(jīng)濟技術效益也越高。當前，廣泛采用的設計方法是ITU—T G.965所建議的極限值設計方法，光纖系統(tǒng)的中繼距離可以表示為:

式中:PT:發(fā)送光功率（dBm）;PR:接收靈敏度（dBm）;ACT、ACR:系統(tǒng)發(fā)送端和接收端活動連接器的接續(xù)損耗（dB）;PP:光通道功率代價;ME:設備富余度（dB）;Af:中繼段平均光纜衰減系數(shù)（dB/km）;AS:中繼段平均接頭損耗（dB）;Lf:單盤光纜長度（km）;MC:光纜富余度（dB/km）。

2.4.2 色散受限系統(tǒng)

（1）多縱模激光器和發(fā)光二極管（LED）

式中:LD:傳輸距離（km）;B:線路碼速率（Mbit/s）;D:色散系數(shù)（ps/km·nm）;Δλ:光源譜線寬度。

其中ε由系統(tǒng)中所選用的光源類型來決定，若采用多縱模激光器，因其具有碼間干擾和模分配噪聲兩種色散機理，故取ε=0.115，若采用發(fā)光二極管，由于主要存在碼間干擾，應取ε=0.306。

（2）單縱模激光器

式中:α:頻率啁啾系數(shù);B:線路碼速率（Tbit/s）。

吳忠市轄區(qū)環(huán)網(wǎng)采用622 Mbit/s單模光纜通信系統(tǒng)，采用發(fā)光二極管激光器，其閥值電流小于50 mA，標稱波長λ =1 310 nm，波長變化范圍為:λmin=1 295 nm，λmax=1 325 nm。光脈沖寬度Δλ≤2 nm。發(fā)送光功率PT=2 dBm。接收機靈敏度PR=-35 dBm，動態(tài)范圍≥20 dBm。

考慮光功率代價PP=1 dB，光連接器衰減ACT=ACR=1 dB，光纖接頭損耗AS=0.1 dB/km，光纖固有損耗 α=0.25 dB/km，取ME=3.2 dB/km，MC=0.1 dB/km ，則:

衰減的影響:

色散的影響:

光纖色散系數(shù)D≤2 ps/（km·nm），

比較Lα＜LD，故取中繼距離為68.4 km。由于吳忠市城區(qū)南北長8 km，東西寬6 km，遠遠小于光纖的中繼距離，因此吳忠市的SDH網(wǎng)絡不必安裝中繼器（REG）。

3 結束語

吳忠市SDH傳輸網(wǎng)絡的設計遵循“應用為本”的原則，充分考慮經(jīng)濟的適用性，并保證適度的先進，網(wǎng)絡規(guī)模和帶寬具備擴展能力，設計中留有足夠的富余度和升級空間，升級時只需更換光接口即可，能夠做到平滑升級。本次項目技術方案不僅可行，投資規(guī)模也是適當?shù)模顿Y完成后將為本地電信網(wǎng)絡提供大容量、高質量的信息傳輸通道，將進一步為未來的業(yè)務發(fā)展提供便利的條件，所以，該項目具有良好的經(jīng)濟效益和獲利能力。

［1］孫學康，毛京麗.SDH技術［M］.北京:人民郵電出版社，2002.

［2］韋樂平.光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)［M］.北京:人民郵電出版社，1998.

［3］韓一石.現(xiàn)代光纖通信技術［M］.北京:科學出版社，2005.

［4］龔倩，徐榮，張民，等.光網(wǎng)絡的組網(wǎng)與優(yōu)化設計［M］.北京:北京郵電大學出版社，2002.