同步數(shù)字系列SDH的原理及應(yīng)用研究

張誠程，劉佩奇

（中國人民解放軍31401部隊(duì)，吉林 長春 130000）

0 引 言

同步數(shù)字系列SDH的傳輸網(wǎng)絡(luò)是一種同步傳輸技術(shù)，具有較強(qiáng)的傳輸能力，近年來在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和可靠性方面都有較大的發(fā)展。在接入網(wǎng)的應(yīng)用過程中，它主要采用同步復(fù)用方式和相對靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是一種低階信號和高階信號復(fù)用的一次到位，能夠簡化設(shè)備的處理過程。

1 同步數(shù)字系列SDH的基本原理

1.1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口

SDH基本原理中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口位置的安排比較重要，直接關(guān)系到SDH系統(tǒng)的使用效果。在同步數(shù)字系列SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)中，CCITT建議書中對SDH網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)接口位置進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，以便于傳輸數(shù)字信號，位置如圖1所示。其中，TR為支流信號，SM為同步復(fù)用設(shè)備，NNI為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，line/radio system為有線/無線系統(tǒng)，DXC/EA為數(shù)字交叉連接設(shè)備/擴(kuò)展通路設(shè)備。

圖1 同步數(shù)字系列SDH網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口位置

1.2 SDH的復(fù)用等級

根據(jù)CCITT建議書中的相關(guān)規(guī)范內(nèi)容，SDH基礎(chǔ)數(shù)字比特率為155.520 Mb/s，同時為同步運(yùn)輸模塊第1層的STM-1。當(dāng)多個STM-1信號通過字節(jié)交錯同步復(fù)用進(jìn)行處理后，可以匯集成為較為高速的STM-N信號。此時，數(shù)字比特率呈現(xiàn)整倍于基礎(chǔ)數(shù)字的比特率，可保障SDH的信號具有相對較強(qiáng)的傳輸能力，從而更快速地傳輸數(shù)字信號[1]。

1.3 SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)

復(fù)用結(jié)構(gòu)是數(shù)字通信網(wǎng)中的重要組成部分。同步數(shù)字系列SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)具有多種復(fù)用單元，如虛容器、支流單元群以及支流單元TU等，與數(shù)字信號傳輸?shù)墓簿W(wǎng)絡(luò)速率具有較大聯(lián)系。其中，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，通過安排和復(fù)用相應(yīng)的單元成為STM-N信號的幀結(jié)構(gòu)格式。如圖2所示，即同步數(shù)字系列的SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)，描述與容器C-X有關(guān)的準(zhǔn)同步數(shù)字信號PDH，經(jīng)過匯集后成為STM-N信號的復(fù)用結(jié)構(gòu)。這種復(fù)用結(jié)構(gòu)比較適用于ATM，在數(shù)字信號傳輸過程中能夠發(fā)揮重要作用[2]。圖2中，AU為管理單元，AUG為管理單元群，C為容器，STM為同步轉(zhuǎn)移模塊，TU為支流單元，TUG為支流單元群，VG為虛容器。

圖2 同步數(shù)字系列SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)

1.4 STM-1信號的幀結(jié)構(gòu)

在CCITT建議書中對STM-1信號和其他高階STM-N信號的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義，規(guī)范了STM-1信號的幀長，并且規(guī)范全幀共由9行270列的矩陣組成。在該矩陣中，每個單元都由一個8 bit組成的字節(jié)。傳輸過程中，大多字節(jié)按照從左到右、從上到下的順序進(jìn)行傳輸。幀結(jié)構(gòu)如圖3所示，對幀結(jié)構(gòu)的描述有開銷SOH、管理單元指針AU以及STM-1有效凈荷3個主要區(qū)域。其中，開銷SOH的作用是為SDH系統(tǒng)提供性能監(jiān)視功能，如幀調(diào)整和誤碼性能檢測等；管理單元一般具有維護(hù)和其他運(yùn)行功能，如提供服務(wù)字節(jié)，在輔助數(shù)據(jù)信道中發(fā)揮作用；有效凈荷的結(jié)構(gòu)由虛容器決定，每個虛容器都包含與支流相關(guān)的容器，能夠?qū)νǖ佬阅苓M(jìn)行監(jiān)測、維護(hù)以及告警狀態(tài)警示等。這一過程中，支流不僅可以是較為低階的虛容器，也可以是其他同步數(shù)字系列PDH中定義的數(shù)字信號[3]。

圖3 STM-1幀結(jié)構(gòu)示意圖

2 同步數(shù)字系列SDH的功能

同步數(shù)字系列SDH系統(tǒng)作為全球性的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，具有較為全面的功能優(yōu)勢。

（1）SDH設(shè)備在光接口、開銷功能以及單元功能上，相比于PDH系統(tǒng)具有較明顯的優(yōu)勢。SDH的開銷功能協(xié)議層可以支持不同廠家的設(shè)備組合，打破地域因素的限制，有效促使各個國家的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連，還具有原網(wǎng)絡(luò)的各種通信服務(wù)功能，確保全球通信網(wǎng)絡(luò)更加靈活地連接。

（2）應(yīng)用SDH設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)可以充分滿足網(wǎng)絡(luò)生存的相關(guān)性能，有利于形成高效的自愈網(wǎng)。在無需人為干預(yù)下，傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠在相對較短的時間內(nèi)，對系統(tǒng)出現(xiàn)的失效故障實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸能力的自動恢復(fù)，而不會影響用戶的正常網(wǎng)絡(luò)傳輸和操作行為，在很大程度上保障了數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性。

（3）為保障SDH設(shè)備的同步數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)在比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理方面的有效性和可靠性，SDH設(shè)備能夠提供相應(yīng)的操作、管理、維護(hù)以及防護(hù)功能，從而有利于傳輸網(wǎng)絡(luò)的操作者、管理者以及維護(hù)者開展實(shí)時和全面的監(jiān)視活動，為用戶提供便于了解傳輸網(wǎng)絡(luò)性能的主要參數(shù)值，盡可能地提高網(wǎng)絡(luò)診斷能力[4]。

（4）SDH設(shè)備能夠根據(jù)操作用戶的變更需求和要求，及時有效地做出快速反應(yīng)，從而保障其能夠滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)增加的要求。比較常見的網(wǎng)絡(luò)要求包括虛擬電路網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)帶寬分配等服務(wù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的動態(tài)化，更符合用戶的實(shí)際需求。

（5）SDH數(shù)字同步網(wǎng)絡(luò)傳輸體系，是當(dāng)前各種通信網(wǎng)絡(luò)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)過渡的最佳途徑，也是未來BISDN數(shù)字光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和異步轉(zhuǎn)移模式發(fā)展必須的基礎(chǔ)和核心技術(shù)，能夠進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為現(xiàn)代化數(shù)字通信技術(shù)革新和研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

3 同步數(shù)字系列SDH的具體應(yīng)用

同步數(shù)字系列SDH在當(dāng)前數(shù)字通信行業(yè)中有非常廣泛的應(yīng)用前景，既能夠應(yīng)用在現(xiàn)有的同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)中，也能夠應(yīng)用在未來的同步中繼網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)。

3.1 準(zhǔn)同步數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

當(dāng)在現(xiàn)有準(zhǔn)同步數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SDH系統(tǒng)時，它的同步設(shè)備可以替代原有的線路系統(tǒng)。但是，在該配置條件下，SDH設(shè)備的潛在優(yōu)勢發(fā)揮受到了一定的限制。這是由于同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)中含有的段與通道是相同的，很容易導(dǎo)致SOH和POH的信息相互冗余，出現(xiàn)開銷浪費(fèi)的情況。而在未來發(fā)展的同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用SDH系統(tǒng)則能夠有效連接數(shù)字交叉系統(tǒng)，發(fā)揮SDH設(shè)備的潛在優(yōu)勢。例如，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的良好兼容性和傳輸端到接收端的質(zhì)量控制等，使帶寬動態(tài)管理更具靈活性，充分實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用[5]。

3.2 同步中繼網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)與PDH網(wǎng)絡(luò)是一種并存關(guān)系，其兼容性往往只是當(dāng)前發(fā)展SDH網(wǎng)絡(luò)的一個過渡?；诟咚俟饫w技術(shù)的發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的創(chuàng)新發(fā)展，SDH系統(tǒng)將會在未來的中繼網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)中得到普遍應(yīng)用。它將在中繼網(wǎng)絡(luò)中積極采用具有靈活性的數(shù)字交叉連接系統(tǒng)，更好地實(shí)現(xiàn)傳輸、交換、管理以及控制功能。另外，在接入網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SDH系統(tǒng)，可以使用ADM設(shè)備和相對靈活的復(fù)用設(shè)備，滿足用戶對服務(wù)的變更和增加的需求。在傳輸網(wǎng)絡(luò)中使用性價比相對較好的網(wǎng)絡(luò)單元和可擴(kuò)展功能，有利于改善通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性[6]。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，SDH技術(shù)能夠?yàn)榇笃笫聵I(yè)單位用戶提供比較理想的網(wǎng)絡(luò)性能，進(jìn)一步提高通信業(yè)務(wù)的可靠性。應(yīng)用SDH網(wǎng)絡(luò)能夠有效增加傳輸帶寬，改善網(wǎng)絡(luò)管理能力，提高維護(hù)工作效率和效果。應(yīng)用時，SDH的固有靈活性能夠幫助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營人員滿足用戶的業(yè)務(wù)需求，將網(wǎng)絡(luò)管理的范圍擴(kuò)展到用戶端，從而更好地將SDH設(shè)備與中間結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合優(yōu)化，最大限度地節(jié)省投資成本。

4 結(jié) 論

隨著現(xiàn)代化數(shù)字通信的快速發(fā)展，新應(yīng)用和新的網(wǎng)絡(luò)單元不斷涌現(xiàn)，極大地改進(jìn)了現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)，促使其能夠更有效地開展各項(xiàng)數(shù)字通信傳輸業(yè)務(wù)。這種形勢下，SDH標(biāo)準(zhǔn)成為被全球普遍接受的新式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。因此，數(shù)字通信行業(yè)和企業(yè)要充分認(rèn)識到SDH作為新一代傳輸網(wǎng)絡(luò)體系的重要性，在準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)、中繼網(wǎng)絡(luò)以及接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用充分發(fā)揮其優(yōu)勢，通過合理應(yīng)用有效推動SDH網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，促進(jìn)數(shù)字通信的發(fā)展。