谈同步数字网络传输技术

2011-12-30韩玮

中国新技术新产品 2011年4期

韩玮

（黑兰州铁路局兰州电务段，甘肃兰州 730050）

1.引言

SDH就是在这种背景下发展起来的。在各种宽带光纤接入网技术中，采用了SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。SDH的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展，而产生了用户与核心网之间的接入"瓶颈"的问题，同时提高了传输网上大量带宽的利用率。SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，且价格越来越低，在接入网中应用可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。

1.1 SDH信号的帧结构和复用

1.1.1 SDH信号的帧结构。STM-N信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地有规律的分布。因为这样便于实现支路的同步复用、交叉连接(DXC)、分/插和交换，以便从高速信号中直接上/下低速支路信号。鉴于此ITU-T规定了STM-N的帧是以字节(8bit)为单位的矩形块状帧结构。

1.1.2 SDH信号的复用。SDH的复用包括两种情况:一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号;另一种是低速支路信号复用成SDH信号STM-N。第一种情况复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合 1，即 4*STM-l*STM-4，4*STM-4*STM-16，在复用过程中保持帧频不变(8000帧/秒)，这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM一N帧中，SDH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销。第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。

2.SDH网络结构和网络保护机理

SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的。网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形。当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合可构成更加复杂的网络。

当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障将对整个社会造成极大的损坏。所谓自愈是指在网络发生故障时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内(ITU-T规定为50ms以内)，使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力，替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元的智能。

SDH网络保护方式可以分为路径保护和子网连接保护两大类。路径保护包括线性系统的复用段保护、环网的复用段保护和通道保护等，在移动传输网络中都已得到了广泛的应用。子网连接保护则具有组网更加灵活的特点，也得到了越来越多的应用。路径和子网连接保护的区别是:路径保护的两个独立的路径先进行终结，后进行交叉连接;而子网连接保护则是先交叉连接，而后进行路径的终结。实际上，路径保护常用作复用段层端到端或通道层端到端的保护，而子网连接保护既可以是端到端的整个网络连接，也可能是连接的一部分，可由用户定义在连接中需要保护的部分。

3.光接口类型和参数

传统的准同步光缆数字系统是一个自封闭系统，光接口是专用的，外界无法接入。而同步光缆数字线路系统是一个开放式的系统。任何厂家的任何网络单元都能在光路上互通，即具备横向兼容性。为此，必须实现光接口的标准化。光接口是同步光缆数字线路系统最具特色的部分。由于它实现了标准化，使得不同网元可以经光路直接相连，节约了不必要的光/电转换，避免了信号因此而带来的损伤，节约了网络运行成本。按照应用场合的不同可将光接口分为三类:局内通信光接口、短距离局间通信光接口和长距离局间通信光接口。

4.定时与同步

数字网中要解决的首要问题是网同步问题，因为要保证发端在发送数字脉冲信号时将脉冲放在特定时间位置上(即特定的时隙中)，而收端要能在特定的时间位置处将该脉冲提取解读以保证收发两端的正常通信，而这种保证收/发两端能正确的在某一特定时间位置上提取/发送信息的功能则是由收/发两端的定时时钟来实现的。

解决数字网同步有两种方法:伪同步和主从同步。伪同步是指数字交换网中各数字交换局在时钟上相互独立，毫无关联，而各数字交换局的时钟都具有极高的精度和稳定度。由于时钟精度高，网内各局的时钟虽不完全相同(频率和相位)但误差很小，接近同步，于是称之为伪同步。主从同步指网内设时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局(即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准)，并且逐级下控，直到网络中的末端网元-终端局。

数字网的同步性能对网络能否正常工作至关重要。SDH网的引入对网的同步提出了更高的要求。当网络工作在正常模式时，各网元同步于一个基准时钟。网元节点时钟间只存在相位差而不会出现频率差，因此只会出现偶然的指针调整事件(网同步时，指针调整不常发生)。当某网元节点丢失同步基准时钟而进入保持模式或自由振荡模式时，该网元节点本地时钟与网络时钟将会出现频率差，而导致指针连续调整，影响网络业务的正常传输。