摘要：本文介绍了光SDH同步传输系统作为一种新的技术体系，在电信和电力系统通信中广泛应用，是以其国际统一的数字传输标准，同步复用方式和灵活的复用映射结构，丰富的开销比特，统一的标准光接口，先进的网络配置和设备的前、后向兼容性等技术特点。
　　关键词：光SDH同步传输系统；数字传输标准；同步复用；复用映射结构；开销比特；光接口标准；兼容性

 

　　光SDH同步传输系统是一种完整严密的传送网技术体系，具备全世界统一的数字传输标准STM-N，简化了信号的互通以及信号的传输、复用和交叉连接过程；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构,具有广泛的适应性；安排有丰富的开销比特用于网络的操作管理和维护；有统一的光接口标准，能够在基本光缆段上实现横向兼容性，采用SDH组网技术还可以构成具有高度可靠性的自愈环结构（环形结构），通过SDH帧结构开销中的K1、K2字节，网元本身可以智能化的实现网络的保护，避免了格状网采用由集中网管系统控制数字交叉连接设备（DXC）实现网络恢复的复杂性，大大的简化了对网管系统的要求，从而确保了网管系统的正常运行；采用软件进行网络配置和控制,便于扩展；具有完全的后向兼容性和前向兼容

　　SDH网确保了业务的透明性，其技术已相当成熟，目前已成为世界电信网的主要基础传输设施。^[1]SDH的技术特点：国际统一的数字传输标准STM-N；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构,具有广泛的适应性；丰富的开销比特,加强了网络的OAM能力；统一的标准光接口；采用软件进行网络配置和控制,便于扩展；具有完全的后向兼容性和前向兼容性。

　　下面就以上特点进行相应的分析和说明

 

   光SDH 同步数字体系使1.5 Mbit/s和2 Mbit/s两大数字体系（三个地区性标准）在STM-1等级以上统一。今后，数字信号在跨越国界通信时，不需要转换成另一种标准，第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。

　　光SDH 同步数字体系信号的最基本、最重要的模块信号是STM-1，其速率为155.520 Mbit/s，相应的光接口线路信号只是STM-1信号经扰码后的电/光转换结果，因而速率不变。更高等级的STM-N信号可以近似看作是将基本模块信号STM-1按同步复用，经字节间插后的结果，其中N是整数。目前SDH只能支持一定的N值，表一列出了ITU-T建议G.707所规范的标准速率值。

表一  SDH的标准速率：

 

　　同步复用和映射方法是SDH最有特色的内容之一，它使数字复用由PDH固定的大量硬件配置转变为灵活的软件配置。SDH的复用结构如图1。

　　一个完整的SDH同步复用映射（映射指将支路信号适配装入VC的过程）结构及各类复用单元之间的关系可以用下土来描述，它可以将目前PDH的绝大多数标准速率装入SDH帧结构内的净负荷区，也可以容纳来自B—ISDN的ATM信元或其他新业务信号。为了将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位、和复用等三个步骤。当然下图只是ITU—T所规定的最一般、最完整的复用映射结构，并不排除更简单的选择。从图中我们可知，对不少支路信号可以有多种复用映射途径供选择。为了简化设备，可以根据设备的具体网络应用环境和业务需求，省去某些接口和复用映射支路，使每种净负荷只有一条复用映射途径。

　　我国目前采用的基本复用映射结构，特点是采用了AU—4路线，主要考虑目前PDH中应用最广的2Mbit/s和140Mbit/s支路接口，如有需要也可提供34Mbit/s的支路接口。一般情况不用34Mbit/s支路信号，因一个STM—1只能映射进三个34Mbit/s支路信号，不如将四个34Mbit/s复用成140Mbit/s后再映射进STM—1来的经济。因此目前提供了2、34、140Mbit/s的支路接口。今后对与某些应用。例如国际租用业务可能需要提供1.544Mbit/s的透明支路，可用C-11，到C-12再到TU-12的方式映射进去；对图像业务和局域网业务，因目前图像的压缩编码技术尚未最后定论，大约在4~34之间，而SDH可以为其提供VC-2，VC-2的级联方式来传输。

　　SDH的复用过程：

　　映射: 把PDH的各种速率及ATM信元与SDH的容器进行适配的过程

　　定位: 用指针指示净荷的第一个字节在帧内的位置

　　复用: 按单字节间插方法，将N个TU变成TUG，N个AU复接成AUG，N个AUG复用进STM-N的过程

 

　　SDH帧结构中安排有丰富的段开销比特，约占用整个帧结构的所有容量的1/20，应用段开销比特，除了可完成传输网的性能监控、分层管理、告警分析和故障定位，而且还用进一步扩展的余地。

SDH帧结构中段开销的安排：SDH帧结构包括段开销、管理单元指针和净负荷三部分, STM-1的帧结构如图2。段开销位于帧结构的（1~9）行*（1~9）列，分为RSOH(再生段开销)和MSOH（复用段开销）两部分，如图3。N个STM—1帧通过字节间插复用成STM—N帧，在此过程中，各STM—1帧的AU—4中所有字节原封不动按字节间插方式复用。而STM—N帧的段开销是由N个段开销按字节间插同步复用而成，除了A1、 A2和3个B2字节是按字节间插复用进STM—N帧外，其他开销字节要经过终结处理，再重新插入STM—N帧相应的开销字节中。同时，并不是N个STM—1段开销字节都保留，只有第一个STM—1的段开销字节完全保留，其余STM—1的段开销只保留A1、 A2和3个B2字节。

 

图 2  SDH的帧结构

 

 

　　STM-1的基本帧结构，以字节为单位排列，9行x270列为一帧，其中最左面9行x9列为SOH（段开销）及PTR（Pointer-指针）部分，其余9行x261列为净负荷（Payoad）.

    每一个基本帧的周期为125us,及帧频为8kHz可计算出其比特率fb为[1]：

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

 

X： 为国内使用的保留字节

Δ：与传输煤质有关的特征字节

*：为不扰码字节

Rx,Cy：为厂家设备开销通道所用字节

 

　　开销字节的产生、终结过程：我们将SDH设备分解为一系列基本功能模块(SDH的系统组成如图4)，同时对每一基本功能模块的输入、输出及内部信号流程进行分析，通过对与段开销字节有关的传输终端功能模块信号流程的分析，说明段开销字节的产生、终结过程（只涉及总的开销字节的处理过程）。传输终端功能模块的主要作用是对网元收到的STM—N信号终结其段开销，将其转换为净负荷信号，或做相反的变换，这一流程主要由五个基本功能模块组成。[2]

　　1. SDH物理接口：将线路送来的STM—N信号转换为内部逻辑电平信号，再生段终端功能块送来的STM—N逻辑电平信号转换为线路信号。

　　2．再生终端功能模块：主要作用是产生和终结再生段开销。来自SPI的逻辑电平和定时信号正常时，RST搜索A1和A2进行帧定位，然后对除再生段开销第一行外的所有字节进行解扰码，提取E1、F1等以及其他未使用的字节送至系统内部开销数据接口；来自复用段终端功能块的带MSOH的STM—1信号其RSOH字节未定，通过RST功能块确定RSOH字节。

　　3. 复用缎终端功能模块：主要作用时产生复用段开销并构成完整的复用段信号，以及终结复用段开销。恢复处理MSOH字节，同时从MSOH的K1、K2字节中得到复用段保护主备切换信息，产生MSOH字节，形成复用段信号送给RST。

　　4.复用段保护功能模块：主要作用为复用段内STM—N信号的失效保护。收到告警信号或者倒换命令时，MSP功能块将保护的部分切换到保护通道的终端模块上，同时，本端的自动保护倒换通路字节K1、K2送入备用保护MST传送给对端.

　　5. 复用段适配功能块：主要功能是处理AU指针，并组合或分解整个STM—N帧。

 

　　由于将标准光接口综合进各种不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线的拥挤。例如网元有了标准光接口后，光纤可直通到DXC，省去了单独的传输和复用设备，以及又贵又不可靠的人工数字配线架。此外，有了标准光接口信号和通信协议后，使光接口成为开放性接口，还可以在基本光缆段上实现横向兼容，满足多厂家产品环境要求，降低了联网成本。

SDH的光接口分类如图5：

 

SDH的光接口位置如图6：

图 6

 

    光源类型：LED、MLM、SLM

    光谱特性：最大均方根宽度、最大-20dB宽度、最小边模抑制比

    平均发送功率：当发送机发送伪随机序列信号时在S点所测得的平均光功率

    消光比：在最坏反射条件时，全调制条件下传号与空号的平均光功率的比值

    眼图模板：限制发送光脉冲形状的方法

    S-R点之间光通道的特性

   衰减范围

    最大色散值：1dB功率代价所对应的光通道色散值

    反射：由光通道折射率不连续引起的，包括光纤本身的折射率不均匀所造成的散射和光纤接头产生的反射

    光通道的损耗

   允许的光通道损耗Psr为: Psr=Pt-Pr-Pp

 　 实际的S-R点允许损耗为:

             Psr=(Af+As/Lf+Mc)L+2Ac

   实际可达的再生段距离L为:

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

   Pt:发送光功率   Pr:接收机灵敏度   Pp:光通道功率代价

   Af:光纤损耗(dB/km)  Lf:单盘光缆的长度(km)

   As:固定接头损耗(dB)  Ac:活动连接器损耗(dB)

   Mc:光缆富余度(dB/km)

   接收机在R点的特性

   灵敏度：R点处为达到10-10的BER值所需要的平均接收光功率的最小可接受值

   过载功率：R点处达到10-10的BER值所需要的平均接收光功率的最大可接受值

   反射系数：R点处的反射光功率与入射光功率之比

   光通道功率代价：包括反射和由码间干扰、模分配噪声、激光器声引起的总色散代价

 

　　SDH网大规模采用软件控制和将业务量集中在高速脸露和交叉连接点上，软件几乎可以控制网络中所有交叉连接设备和复用设备。

　　SDH网的管理是完全按照电信管理网（TMN）的概念实现的，利用一个具备一系列标准接口（包括协议和消息规定）的统一体系结构来提供一种有组织的结构，使各种不同类型的操作系统（网管系统）与通信设备互连，从而实现通信网的自动化和标准化管理并提供大量的各种管理功能，降低了网络OAM成本，促进了网络和业务的发展。^[4]

　　具体来说，SDH网管系统能实现对所提供的SDH光传输设备、PCM终端设备进行统一维护管理； SDH系统的管理功能、网络结构、ECC功能以及协议栈等均符合ITU—T建议G.784、Q.811和Q.812。管理信息模型符合ITU—T建议G.774系列。被管理的整个网络中的各网元均可由一个管理平台对SDH光传输设备、PCM终端设备进行管理。通过WIMP（窗口、图标、菜单、光标）方式的人机接口、监视和控制整个被管理网络中的每一个网元。告警和事件记录追踪至每一块电路板。提供网元层、网元管理层和网络管理层的功能。SDH网管系统有以下管理功能^[5]：（1）系统管理：对系统自身属性和资源的管理，主要包括管理信息数据库的备份和恢复，各类日志的转储和清除等。（2）故障管理：故障管理应能对传输系统进行故障诊断、故障定位、故障隔离、故障改正以及路径测试功能。（3）性能管理：设备管理系统提供下述性能管理功能；能对G.826建议误码性能参数进行自动采集和分析，并能以ASCII码文件形式传给外部存储设备；能同时对所有终端点进行性能监视;能同时对性能监视门限进行设置；能存储和报告15分钟和24小时两类性能事件数据；能报告“当前”和“近期”两种性能监视数据；能支持近端或远端环回测试功能。配置管理：设备管理系统应至少能提供下述配置管理功能：网元的初始化设置；通道的交叉连接和配置；定时源优先级的选择；NE状态和控制；可以设置、存储、检索和改变保护倒换参数；路径保护及路径恢复功能；网同步功能；应能按请求以图形方式在网管系统屏幕上完成实际网络的配置。安全管理：设备管理系统应至少能提供下述安全管理功能：未经授权的人不能接入管理系统，具有有限授权的人只能接入相应授权的部分。

 

　　SDH标准的基本目标是实现后向兼容性和前向兼容性，也就是SDH网与现有网络能完全兼容，既可以兼容现有准同步数字体系的各种速率。同时，还能容纳各种新的业务信号，例如高速局域网的光纤分布式数据接口（FDDI）信号，城域网的分布排列双总线（DQDB）信号以及宽带综合业务数字网中的异步传递模式（ATM）信元。就接口和功能而言，就是要实现互操作性。实现这一目标需要解决一系列问题，最主要的互操作性标准化问题包括：统一的结构准则、标准的接口规定、一致的选路方式、统一的编号规划和寻址原则、标准化的信息模型。

　　具体而言，SDH相关设备的技术要求能满足ITU-T  G.711、G.732、G.735、G.703、G.712、G.713、G.714等建议的要求；具有多种不同的分路和通路分出和插入功能，可实现不同方向数据流间各时隙的分/插和直通功能。具有多个方向交叉连接的标准E1（2Mb/s）传输接口，具有数字交叉连接（DXC）功能；终端设备音频端口的电平调整，数据端口速率及格式的设定，E/M接口二、四线选择，任何端口的远端和近端自环，路由及通路调配均能由计算机在网管中心完成；能提供会议电话功能； 能实现64kb/s信号的任意交叉连接。能提供FXS、FXO、2/4线E/M；V.24/V.28、G.703（64kb/s）、ISDN（2B+D）、V.35（N x64kb/s）、10Mbps以太网等用户接口。

　　综上所述，我们可以看到SDH光同步传输体系技术特点突出，当然，SDH最为一种新的技术体制也有其不足之处，但比传统的传输网有着明显的优越性。毫无疑问，传输网的发展方向应该是这种高度灵活和规范化的SDH网，并为B—ISDN的发展铺平道路。