SDH 数字技术及在广播电视传输中的应用

2010-12-31唐大勇

中国新技术新产品 2010年5期

唐大勇

（辽宁省二O一广播电视台，锦州北镇 121300）

前言

光纤传输具有传输频带宽、传输容量大、传输损耗低、传输信息不受电磁干扰等优点。用光纤传输的广播电视信号不仅传输质量好且信号稳定，因而光纤已成为传输广播电视的新媒介,SDH技术与光纤技术相结合而构成的同步数字传输网是一个融复接、线路传输及交换功能于一体由统一网管系统操作的综合信息网络,可实现网络有效管理、动态网络维护等功能,有效地提高了网络资源的利用率,满足了广播电视传输网的信息传输和交换的要求,SDH技术目前已成为广播电视领域传输技术方面的发展和应用热点。

1 SDH的概念

SDH（Synchronous Digital Hierarchy），同步数字系列，光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。

2 SDH的基本原理

2.1 SDH帧结构

SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N(Synchronous Transport Moduled的缩写,N=1,4,16,64),最基本的模块为STM-1,4个STM-1 同步复用构成 STM-4,16个STM-1 或4个STM-4 同步复用构成STM-16。SDH采用块状的帧结构来承载信息,每帧由纵向9 行和横向270×N 列字节组成,发送顺序为从左至右,从上到下依次发送。传输1帧需125μs,每秒可传输8000 帧。对于STM-1来说, 传输速率可计算得 9×(270×N)×8bit/字节×8000 帧/s=155 520mbps。而STM-4的传输速率为 4×155 529mbps=622 080mbps;STM-16 的传输速率为 16×155 520(或 4×622 080)=2488 320mbps。整个帧结构分成段开销区 (Section Over Head,缩写为SOH)、STM-N净负荷区（Payload)和管理单元指针区(AUPTR)3个区域。其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活的传送,它又分为再生段开销(Regenerator Section Over Head,RSOH)和复用段开销(Multiplex Section Over Head,MSOH);管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N 帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷;净负荷区域用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节。

2.2 SDH的映射、复用和指针处理

SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用3个步骤:映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C),再加入通道开销区(POH)形成虚容器(VC)的过程,帧相位发生偏差称为帧偏移;定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程。它通过支路单元指针(TUPTR)或管理单元指针(AUPTR)的功能来实现。复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。

3 SDH的特点

SDH之所以能够快速发展这是与它自身的特点是分不开的，其具体特点如下。

3.1 SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH 完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性。

3.2 SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH 准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性。

3.3 由于采用了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因SDH帧结构中安排了信号的5%开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用。

3.4 由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化。

3.5 SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活。

4 SDH技术传输广播电视信号的过程

SDH技术基本处于OSI的第一层,用来提供比特流传输的手段,它不具备动态链路建立和交换能力,只拥有静态的电路分插复用和交叉连接能力,即通过操作员发出电路连接指令来建立某个物理通道;广播电视领域的SDH网起着公共的物理传输平台的作用,在此平台上一部分带宽用来传输经数字终端设备(CODEC)编解码的广播电视节目,另一部分用来直接传输用户数据或是传输从ATM、IP 交换机汇聚来的数据流等。用SDH技术传输广播电视信号必须先对信号进行数字化处理,数字化处理分为取样、量化、编码等步骤,取样即是以一定的取样频率抽取输入信号的一个瞬时幅度值(取样值),取样后得到一系列的脉冲式的取样值称为取样序列,量化即是对取样序列进行幅度上的离散化过程,编码就是用二进制代码表示量化值,在信号传输的目的地将量化值转换为信号的过程称为解码。由于电视信号编码后数据量大因而需对其进行压缩编码,压缩编码主要是通过减少图像像素之间的相关性来达到压缩图像的目的,其主要优点是降低了对传输容量的要求,缺点是当压缩所含信息量大的图像时由于要牺牲掉部分图像信息从而导致方块效应;图像压缩编码后每个数码对前后图像都有影响,如果传输中发生误码则接收端还原出来的图像将会受较大影响,即误码扩散问题;此外压缩编码还将给图像信号中插入如股票行情等增值信息带来不便等。