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　　摘要：本文介紹了光SDH同步傳輸系統作為一種新的技術體系，在電信和電力系統通信中廣泛應用，是以其國際統一的數字傳輸標準，同步復用方式和靈活的復用映射結構，豐富的開銷比特，統一的標準光接口，先進的網絡配置和設備的前、后向兼容性等技術特點。
　　關鍵詞：光SDH同步傳輸系統；數字傳輸標準；同步復用；復用映射結構；開銷比特；光接口標準；兼容性

 

　　光SDH同步傳輸系統是一種完整嚴密的傳送網技術體系，具備全世界統一的數字傳輸標準STM-N，簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復用和交叉連接過程；采用同步復用方式和靈活的復用映射結構,具有廣泛的適應性；安排有豐富的開銷比特用于網絡的操作管理和維護；有統一的光接口標準，能夠在基本光纜段上實現橫向兼容性，采用SDH組網技術還可以構成具有高度可靠性的自愈環結構（環形結構），通過SDH幀結構開銷中的K1、K2字節，網元本身可以智能化的實現網絡的保護，避免了格狀網采用由集中網管系統控制數字交叉連接設備（DXC）實現網絡恢復的復雜性，大大的簡化了對網管系統的要求，從而確保了網管系統的正常運行；采用軟件進行網絡配置和控制,便于擴展；具有完全的后向兼容性和前向兼容

　　SDH網確保了業務的透明性，其技術已相當成熟，目前已成為世界電信網的主要基礎傳輸設施。^[1]SDH的技術特點：國際統一的數字傳輸標準STM-N；采用同步復用方式和靈活的復用映射結構,具有廣泛的適應性；豐富的開銷比特,加強了網絡的OAM能力；統一的標準光接口；采用軟件進行網絡配置和控制,便于擴展；具有完全的后向兼容性和前向兼容性。

　　下面就以上特點進行相應的分析和說明

 

   光SDH 同步數字體系使1.5 Mbit/s和2 Mbit/s兩大數字體系（三個地區性標準）在STM-1等級以上統一。今后，數字信號在跨越國界通信時，不需要轉換成另一種標準，第一次真正實現了數字傳輸體制上的世界性標準。

　　光SDH 同步數字體系信號的最基本、最重要的模塊信號是STM-1，其速率為155.520 Mbit/s，相應的光接口線路信號只是STM-1信號經擾碼后的電/光轉換結果，因而速率不變。更高等級的STM-N信號可以近似看作是將基本模塊信號STM-1按同步復用，經字節間插后的結果，其中N是整數。目前SDH只能支持一定的N值，表一列出了ITU-T建議G.707所規范的標準速率值。

表一  SDH的標準速率：

 

　　同步復用和映射方法是SDH最有特色的內容之一，它使數字復用由PDH固定的大量硬件配置轉變為靈活的軟件配置。SDH的復用結構如圖1。

　　一個完整的SDH同步復用映射（映射指將支路信號適配裝入VC的過程）結構及各類復用單元之間的關系可以用下土來描述，它可以將目前PDH的絕大多數標準速率裝入SDH幀結構內的凈負荷區，也可以容納來自B—ISDN的ATM信元或其他新業務信號。為了將各種信號裝入SDH幀結構凈負荷區，需要經過映射、定位、和復用等三個步驟。當然下圖只是ITU—T所規定的最一般、最完整的復用映射結構，并不排除更簡單的選擇。從圖中我們可知，對不少支路信號可以有多種復用映射途徑供選擇。為了簡化設備，可以根據設備的具體網絡應用環境和業務需求，省去某些接口和復用映射支路，使每種凈負荷只有一條復用映射途徑。

　　我國目前采用的基本復用映射結構，特點是采用了AU—4路線，主要考慮目前PDH中應用最廣的2Mbit/s和140Mbit/s支路接口，如有需要也可提供34Mbit/s的支路接口。一般情況不用34Mbit/s支路信號，因一個STM—1只能映射進三個34Mbit/s支路信號，不如將四個34Mbit/s復用成140Mbit/s后再映射進STM—1來的經濟。因此目前提供了2、34、140Mbit/s的支路接口。今后對與某些應用。例如國際租用業務可能需要提供1.544Mbit/s的透明支路，可用C-11，到C-12再到TU-12的方式映射進去；對圖像業務和局域網業務，因目前圖像的壓縮編碼技術尚未最后定論，大約在4~34之間，而SDH可以為其提供VC-2，VC-2的級聯方式來傳輸。

　　SDH的復用過程：

　　映射: 把PDH的各種速率及ATM信元與SDH的容器進行適配的過程

　　定位: 用指針指示凈荷的第一個字節在幀內的位置

　　復用: 按單字節間插方法，將N個TU變成TUG，N個AU復接成AUG，N個AUG復用進STM-N的過程

 

　　SDH幀結構中安排有豐富的段開銷比特，約占用整個幀結構的所有容量的1/20，應用段開銷比特，除了可完成傳輸網的性能監控、分層管理、告警分析和故障定位，而且還用進一步擴展的余地。

SDH幀結構中段開銷的安排：SDH幀結構包括段開銷、管理單元指針和凈負荷三部分, STM-1的幀結構如圖2。段開銷位于幀結構的（1~9）行*（1~9）列，分為RSOH(再生段開銷)和MSOH（復用段開銷）兩部分，如圖3。N個STM—1幀通過字節間插復用成STM—N幀，在此過程中，各STM—1幀的AU—4中所有字節原封不動按字節間插方式復用。而STM—N幀的段開銷是由N個段開銷按字節間插同步復用而成，除了A1、 A2和3個B2字節是按字節間插復用進STM—N幀外，其他開銷字節要經過終結處理，再重新插入STM—N幀相應的開銷字節中。同時，并不是N個STM—1段開銷字節都保留，只有第一個STM—1的段開銷字節完全保留，其余STM—1的段開銷只保留A1、 A2和3個B2字節。

 

圖 2  SDH的幀結構

 

 

　　STM-1的基本幀結構，以字節為單位排列，9行x270列為一幀，其中最左面9行x9列為SOH（段開銷）及PTR（Pointer-指針）部分，其余9行x261列為凈負荷（Payoad）.

    每一個基本幀的周期為125us,及幀頻為8kHz可計算出其比特率fb為[1]：

fb=8k X 9 X270 X 8=155520 kbit/s

 

X： 為國內使用的保留字節

Δ：與傳輸煤質有關的特征字節

*：為不擾碼字節

Rx,Cy：為廠家設備開銷通道所用字節

 

　　開銷字節的產生、終結過程：我們將SDH設備分解為一系列基本功能模塊(SDH的系統組成如圖4)，同時對每一基本功能模塊的輸入、輸出及內部信號流程進行分析，通過對與段開銷字節有關的傳輸終端功能模塊信號流程的分析，說明段開銷字節的產生、終結過程（只涉及總的開銷字節的處理過程）。傳輸終端功能模塊的主要作用是對網元收到的STM—N信號終結其段開銷，將其轉換為凈負荷信號，或做相反的變換，這一流程主要由五個基本功能模塊組成。[2]

　　1. SDH物理接口：將線路送來的STM—N信號轉換為內部邏輯電平信號，再生段終端功能塊送來的STM—N邏輯電平信號轉換為線路信號。

　　2．再生終端功能模塊：主要作用是產生和終結再生段開銷。來自SPI的邏輯電平和定時信號正常時，RST搜索A1和A2進行幀定位，然后對除再生段開銷第一行外的所有字節進行解擾碼，提取E1、F1等以及其他未使用的字節送至系統內部開銷數據接口；來自復用段終端功能塊的帶MSOH的STM—1信號其RSOH字節未定，通過RST功能塊確定RSOH字節。

　　3. 復用緞終端功能模塊：主要作用時產生復用段開銷并構成完整的復用段信號，以及終結復用段開銷。恢復處理MSOH字節，同時從MSOH的K1、K2字節中得到復用段保護主備切換信息，產生MSOH字節，形成復用段信號送給RST。

　　4.復用段保護功能模塊：主要作用為復用段內STM—N信號的失效保護。收到告警信號或者倒換命令時，MSP功能塊將保護的部分切換到保護通道的終端模塊上，同時，本端的自動保護倒換通路字節K1、K2送入備用保護MST傳送給對端.

　　5. 復用段適配功能塊：主要功能是處理AU指針，并組合或分解整個STM—N幀。

 

　　由于將標準光接口綜合進各種不同的網元，減少了將傳輸和復用分開的需要，從而簡化了硬件，緩解了布線的擁擠。例如網元有了標準光接口后，光纖可直通到DXC，省去了單獨的傳輸和復用設備，以及又貴又不可靠的人工數字配線架。此外，有了標準光接口信號和通信協議后，使光接口成為開放性接口，還可以在基本光纜段上實現橫向兼容，滿足多廠家產品環境要求，降低了聯網成本。

SDH的光接口分類如圖5：

 

SDH的光接口位置如圖6：

圖 6

 

    光源類型：LED、MLM、SLM

    光譜特性：最大均方根寬度、最大-20dB寬度、最小邊模抑制比

    平均發送功率：當發送機發送偽隨機序列信號時在S點所測得的平均光功率

    消光比：在最壞反射條件時，全調制條件下傳號與空號的平均光功率的比值

    眼圖模板：限制發送光脈沖形狀的方法

    S-R點之間光通道的特性

   衰減范圍

    最大色散值：1dB功率代價所對應的光通道色散值

    反射：由光通道折射率不連續引起的，包括光纖本身的折射率不均勻所造成的散射和光纖接頭產生的反射

    光通道的損耗

   允許的光通道損耗Psr為: Psr=Pt-Pr-Pp

 　 實際的S-R點允許損耗為:

             Psr=(Af+As/Lf+Mc)L+2Ac

   實際可達的再生段距離L為:

                  L=(Pt-Pr-2Ac-Pp)/(Af+As/Lf+Mc)

   Pt:發送光功率   Pr:接收機靈敏度   Pp:光通道功率代價

   Af:光纖損耗(dB/km)  Lf:單盤光纜的長度(km)

   As:固定接頭損耗(dB)  Ac:活動連接器損耗(dB)

   Mc:光纜富余度(dB/km)

   接收機在R點的特性

   靈敏度：R點處為達到10-10的BER值所需要的平均接收光功率的最小可接受值

   過載功率：R點處達到10-10的BER值所需要的平均接收光功率的最大可接受值

   反射系數：R點處的反射光功率與入射光功率之比

   光通道功率代價：包括反射和由碼間干擾、模分配噪聲、激光器聲引起的總色散代價

 

　　SDH網大規模采用軟件控制和將業務量集中在高速臉露和交叉連接點上，軟件幾乎可以控制網絡中所有交叉連接設備和復用設備。

　　SDH網的管理是完全按照電信管理網（TMN）的概念實現的，利用一個具備一系列標準接口（包括協議和消息規定）的統一體系結構來提供一種有組織的結構，使各種不同類型的操作系統（網管系統）與通信設備互連，從而實現通信網的自動化和標準化管理并提供大量的各種管理功能，降低了網絡OAM成本，促進了網絡和業務的發展。^[4]

　　具體來說，SDH網管系統能實現對所提供的SDH光傳輸設備、PCM終端設備進行統一維護管理； SDH系統的管理功能、網絡結構、ECC功能以及協議棧等均符合ITU—T建議G.784、Q.811和Q.812。管理信息模型符合ITU—T建議G.774系列。被管理的整個網絡中的各網元均可由一個管理平臺對SDH光傳輸設備、PCM終端設備進行管理。通過WIMP（窗口、圖標、菜單、光標）方式的人機接口、監視和控制整個被管理網絡中的每一個網元。告警和事件記錄追蹤至每一塊電路板。提供網元層、網元管理層和網絡管理層的功能。SDH網管系統有以下管理功能^[5]：（1）系統管理：對系統自身屬性和資源的管理，主要包括管理信息數據庫的備份和恢復，各類日志的轉儲和清除等。（2）故障管理：故障管理應能對傳輸系統進行故障診斷、故障定位、故障隔離、故障改正以及路徑測試功能。（3）性能管理：設備管理系統提供下述性能管理功能；能對G.826建議誤碼性能參數進行自動采集和分析，并能以ASCII碼文件形式傳給外部存儲設備；能同時對所有終端點進行性能監視;能同時對性能監視門限進行設置；能存儲和報告15分鐘和24小時兩類性能事件數據；能報告“當前”和“近期”兩種性能監視數據；能支持近端或遠端環回測試功能。配置管理：設備管理系統應至少能提供下述配置管理功能：網元的初始化設置；通道的交叉連接和配置；定時源優先級的選擇；NE狀態和控制；可以設置、存儲、檢索和改變保護倒換參數；路徑保護及路徑恢復功能；網同步功能；應能按請求以圖形方式在網管系統屏幕上完成實際網絡的配置。安全管理：設備管理系統應至少能提供下述安全管理功能：未經授權的人不能接入管理系統，具有有限授權的人只能接入相應授權的部分。

 

　　SDH標準的基本目標是實現后向兼容性和前向兼容性，也就是SDH網與現有網絡能完全兼容，既可以兼容現有準同步數字體系的各種速率。同時，還能容納各種新的業務信號，例如高速局域網的光纖分布式數據接口（FDDI）信號，城域網的分布排列雙總線（DQDB）信號以及寬帶綜合業務數字網中的異步傳遞模式（ATM）信元。就接口和功能而言，就是要實現互操作性。實現這一目標需要解決一系列問題，最主要的互操作性標準化問題包括：統一的結構準則、標準的接口規定、一致的選路方式、統一的編號規劃和尋址原則、標準化的信息模型。

　　具體而言，SDH相關設備的技術要求能滿足ITU-T  G.711、G.732、G.735、G.703、G.712、G.713、G.714等建議的要求；具有多種不同的分路和通路分出和插入功能，可實現不同方向數據流間各時隙的分/插和直通功能。具有多個方向交叉連接的標準E1（2Mb/s）傳輸接口，具有數字交叉連接（DXC）功能；終端設備音頻端口的電平調整，數據端口速率及格式的設定，E/M接口二、四線選擇，任何端口的遠端和近端自環，路由及通路調配均能由計算機在網管中心完成；能提供會議電話功能； 能實現64kb/s信號的任意交叉連接。能提供FXS、FXO、2/4線E/M；V.24/V.28、G.703（64kb/s）、ISDN（2B+D）、V.35（N x64kb/s）、10Mbps以太網等用戶接口。

　　綜上所述，我們可以看到SDH光同步傳輸體系技術特點突出，當然，SDH最為一種新的技術體制也有其不足之處，但比傳統的傳輸網有著明顯的優越性。毫無疑問，傳輸網的發展方向應該是這種高度靈活和規范化的SDH網，并為B—ISDN的發展鋪平道路。