江代有 長安大學(xué)信息工程學(xué)院
摘 要：介紹了SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、SDH協(xié)議棧、SDH幀結(jié)構(gòu)、SDH／SONET的傳輸速率及SDH開銷的功能，并提出了SDH技術(shù)在高速公路聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用方案。
關(guān)鍵詞：SDH；寬帶；高速公路；聯(lián)網(wǎng)
SDH是一種高速的光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，他能以1～10 Gb／s以上的速度傳輸數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用于高速、大規(guī)模的骨干網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及電信系統(tǒng)的骨架構(gòu)造，例如高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)或PSTN 的構(gòu)造等。由于SDH與SONET區(qū)別不大（SONET標(biāo)準(zhǔn)是為美國和加拿大規(guī)定的，而SDH規(guī)范則是對歐洲和其他國家的），本文在介紹SDH／SONET時，將根據(jù)具體情況進(jìn)行2種體系的不同取舍。
1 SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代高速網(wǎng)絡(luò)是由干線、區(qū)域、局域網(wǎng)絡(luò)連接組成。他是將圖像、聲音、文字和數(shù)據(jù)等信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號在光纖干線上傳輸，由切換技術(shù)再送到電話或電纜上，最終送到用戶。圖 1給出了SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。其中，干線網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“格線”，而局域網(wǎng)為“環(huán)型”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2 SDH協(xié)議棧
現(xiàn)在的異步寬帶網(wǎng)是在特定基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即建造、運行和維護(hù)的問題必須單獨解決，這就導(dǎo)致了過于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的運行、維護(hù)和擴(kuò)展都很困難。SONET標(biāo)準(zhǔn)化小組通過定義分層結(jié)構(gòu)找到了解決方法。而且在SONET中為了地管理信息，是在字節(jié)級接入信息而不是像異步系統(tǒng)一樣在比特級接入。每層獨立地處理層間通信，并對整個鏈路的一部分進(jìn)行管理。SDH／SONET的惟一例外是用于運行和維護(hù)的開銷字節(jié)。他們按要求從低層向高層傳送信息。
描述了SDH／SONET中的不同層和他們的相互作用。SDH／SONET各層間有一種層次關(guān)系，即從通道層開始，每層都請求他的所有低層的服務(wù)以完成他自身的功能。
從下往上，每層都建立在低層提供的服務(wù)上。這4層是:光層\段層\線路層及通道層。 （1）光層
光層提供高效率的光傳輸。該層處理的問題包括光脈沖傳輸，收發(fā)電平和工作波長。電－光設(shè)備在這一層進(jìn)行通信。光層的主要功能是電信號到光信號的
轉(zhuǎn)換和 STS-n/STM-n到光OC-n的映射。映射的原因是高層以電的形式完成功能，而物理傳輸系統(tǒng)卻是用光纖的。 （2）段層
段層處理STS-n/STM-n幀在物理媒質(zhì)上的傳輸。其功能包括幀定位、擾碼、段差錯監(jiān)視和通信附加的段開銷。一般傳輸設(shè)備包括一個終端物理單元和中繼器之間或2個中繼器之間的終端點。
（3）線路層
線路層在物理媒質(zhì)上進(jìn)行通道層的凈荷和自身開銷的可靠傳送。線路層為通道層提供同步和復(fù)用。一條線路是指在連續(xù)的物理單元之間傳送信息的傳輸媒質(zhì)。這2個網(wǎng)絡(luò)單元一個發(fā)出線路信號，一個終止線路信號，這些網(wǎng)絡(luò)單元稱為終端單元，因為信號在此終止。 （4）通道層
通道層處理通道終端設(shè)備（PTE）之間的業(yè)務(wù)。其主要功能是把通道開銷業(yè)務(wù)映射到線路層要求的 STM同步凈荷格式。通道開銷用指針標(biāo)識STM-1或STM-3信號的起始點。
3 SDH幀
圖3表示基本速率為155．520 Mb／s的基本SDH幀結(jié)構(gòu)。同步傳輸系統(tǒng)的概念為了滿足電信網(wǎng)的要求，已經(jīng)超出了點到點傳輸系統(tǒng)的基本要求。因此，SDH／SONET可用于所有3種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（語音、圖像和數(shù)據(jù)）。
從圖3可以看出，最低級的SDH幀是STM-1,他 由9行270列構(gòu)成，共2 430 B。傳輸該幀的周期是 125μs，所以速率是155．520 Mb／s。他被分為不同的部分來完成各自特定的功能：傳輸開銷（TOH）、段開銷（SOH）、線路開銷（LOH）、通道開銷（POH）、STS同步凈荷（SPE）及凈荷包封。 （1）傳輸開銷
圖3中STM的頭3列是傳輸開銷（TOH），他是留給傳送信息用的。給TOH安排了27 B，其中9 b留給段開銷（SOH），18 B留給線路開銷。 （2）段開銷
段開銷包含只有段單元（如中繼續(xù)器）才需要的信息。段開銷信息由通常位于2個 SDH傳輸單元間的端終端點處理。段開銷可以提供的功能有STM-1 定位檢測、段運行監(jiān)視和故障隔離、用于OAM的數(shù)據(jù)通信通路及用于維護(hù)人員話音通信的通路。
（3）線路開銷
線路開銷包括線路終端真需要的信息。他可提供的功能包括：STM凈荷指針、線路性能監(jiān)視和信號性能檢測、自動保護(hù)倒換（APS）信令通路（雙向）、用于告警采集、遠(yuǎn)端監(jiān)視和其他OAMP的數(shù)據(jù)通路及用于維護(hù)人員話音通信的通路。 （4）通道開銷
通道開銷是安排給凈荷并與其一起傳送知道凈荷解復(fù)用。POH由凈荷包封攜帶，支持凈荷從SDH網(wǎng)人口點到出口點的傳送。對于每個凈荷都有一個答應(yīng)的POH。POH執(zhí)行以下功能：對于凈荷在通路終端單元之間的傳輸是十分必要的；監(jiān)視凈荷的端到端傳輸和傳輸性能、確認(rèn)正確連接、標(biāo)識凈荷類型及提供用于傳送業(yè)務(wù)提供者信息的用戶通路。
（5）凈荷包封 凈荷包封是STM幀內(nèi)分配以來傳送STM SPE的帶寬。他可由幾個STM〖CD*2〗1組成以傳送更高帶寬的凈荷。STM SPE由9行261列組成，用于存放凈荷和通道開銷。第1列容納STM通道開銷，其余 260 B用于傳送實際新鮮。STM SPE可以從STM包封內(nèi)的任何地方開始（可以始于一幀而結(jié)束于另一幀）。
4 SDH技術(shù)在高速公路聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用方案
在各種寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，采用SDH技術(shù)作為骨干網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺是最普遍的。這種系統(tǒng)可稱之為有源光接人，主要是為了與基于無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的接入系統(tǒng)相對比。有數(shù)字表明：目前55％到用戶的光纖采用的是SDH技術(shù)，在2年內(nèi)將有73％連到用戶的光纖采用SDH技術(shù)。 SDH技術(shù)自從20世紀(jì)20年代引入以來，至今已經(jīng)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，而且價格越來越低。在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH技術(shù)，可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰透呖煽啃詭淼暮锰帲诮尤刖W(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中長期受益。
在現(xiàn)行的高速公路通信系統(tǒng)中，仍采用的是SDH＋光接入網(wǎng)的方式。而作為IP網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)應(yīng)用，SDH提供了最新的IP業(yè)務(wù)支持。這種新型SDH設(shè)備配備了WAN及LAN的數(shù)字接口，將 SDH技術(shù)與低成本的LAN技術(shù)相結(jié)合，提供靈活帶寬，解決了SDH支路接口及其凈負(fù)荷能力與局域網(wǎng)接口不匹配的問題，主要面向商業(yè)用戶和公司用戶，提供透明LAN互聯(lián)業(yè)務(wù)和ISP接人，很適合目前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需求。
由于在現(xiàn)行的高速公路SDH傳輸設(shè)備中，承載的主要數(shù)據(jù)類型依然是電話系統(tǒng)。根據(jù)電話容量，我們不難算出電話信道對于SDH鏈路的有效應(yīng)用通常不大于10％，有的甚至于僅有1％。我們在很多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、語音、圖像苦于無法遠(yuǎn)程獲得的情況下，這種狀況的存在顯然極不合理。
應(yīng)該認(rèn)識到，無論從高速路的光纖資源，還是到高速路的鏈路資源都有著不小的空閑和浪費。誠然如前面所述，現(xiàn)行的高速路紛紛由SDH設(shè)備中辟出多路2 Mb／s數(shù)據(jù)接口，來接駁數(shù)據(jù)路由器。但這只是一種權(quán)宜之計，并將可能面臨以下2個嚴(yán)峻的問題：
（1）2 Mb／s數(shù)據(jù)僅能將收費數(shù)據(jù)進(jìn)行實時傳輸，無法傳輸語音與圖像數(shù)據(jù)，通道不能有效共用，依然要為圖像傳輸尋找專門通道。
（2）多路2 Mb／s的劃分，將會在SDH 155～622 Mb／s的主干上劃出N個定制窄帶的2 Mb／s，使得資源無法相互利用與借鑒。這恰如在50 m寬的高速路上硬生生地分出10個相互隔絕的5 m寬車道，已失去了高速公路的基本優(yōu)勢。
事實上，SDH系統(tǒng)的建設(shè)不應(yīng)僅就是PSTN的傳輸平臺，而應(yīng)是交通信息工程的綜合應(yīng)用平臺。根據(jù)ISO／OSI的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析并將SDH作為廣域網(wǎng)絡(luò)的鏈路底層，可以采用以下漸進(jìn)方式：
（1）在SDH之上直接復(fù)接2類設(shè)備：程控交換機(jī)，用于實現(xiàn)基于電路交換的PSTN電話網(wǎng)絡(luò)；寬帶高速率接入的ATM交換機(jī)或IP路由器，用于實現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)的集中接入和傳輸。如圖4 所示。
（2）當(dāng)光傳送網(wǎng)或高速廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟以后，可直接將ATM，DPT，千兆網(wǎng)， IPOS等架構(gòu)于光纖之上，并將數(shù)據(jù)與電話系統(tǒng)同步接入。
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