宁夏吴忠市SDH传输网络设计方案

周五成

（忻州市四八四四电视转播台，山西忻州 036200）

将光纤作为信息传输介质是人类社会的重大发明之一，光纤通信自问世以来，通过其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰能力强、保密性好、重量轻、资源丰富等优点，已经广泛应用于市内局间中继，长途通信和海底通信等公用通信网以及铁道、电力等专用通信网，同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到应用，并已逐渐用于用户系统。目前已成为发展热点的FTTX技术，充分证明了光纤通信蓬勃、旺盛的生命力。

1 吴忠市PDH传输网络现状

1.1 网络结构、交换局数量及位置、传输设备类型及容量

吴忠市PDH传输网于1998年建成，全市PDH网利用点对点的传输设备连接成网，采用七号信令方式工作，吴忠市局与东方花园、市医院、吴忠师范、市政府通过点对点设备相连;另外吴忠市局与长途TS1和长途TS2点对点连接，与银川、固原和中卫开通双向直达中继。

网络结构如图1所示:

图1 吴忠市原交换传输网络图

PDH网络主要采用“朗讯”相关产品，包括一次群（2.048M/s）8TR635设备，二次群（8.448M/s）8TR642设备，所用码型均为HDB3码。

吴忠市局——东方花园 开通8个2M

吴忠市局——吴忠师范 开通8个2M

吴忠市局——市政府 开通8个2M

吴忠市局——市医院 开通6个2M

1.2 存在的问题及设计SDH网的必要性

1.2.1 时钟精度要求高

采用准同步数字系列（PDH）的系统，要在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围，对时钟精度要求高。

1.2.2 PDH是异步复用，复用结构缺乏灵活性

在任一个网络节点上接入接出低速支路信号都要在该节点上进行复接、码变换、码速调整、定时、扰码、解扰码等过程，并且PDH只规定了电接口，对线路系统和光接口没有统一规定，无法适应光网络发展的需求。

1.2.3 采用按位复接

复接方式大多采用按位复接，虽然节省了复接所需的缓冲存储器容量，但破坏了一个字节的完整性，不利于以字节为单位的现代交换。目前缓冲存储器容量的增大不再是困难的，大规模存储容量已经能够满足PCM三次群一帧的需要。

1.2.4 网络管理能力不强

复用信号的结构中用于网络运行、管理、维护（OAM）的比特很少，网络的OAM主要靠人工的数字交叉连接和停业务检测，这种方式已经不能适应不断发展的电信网的需求。

1.2.5 数字通道设备利用率低

由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使数字通道设备利用率很低。无法提供最佳的路由选择，也难以迅速、经济地为用户提供电路和业务，包括对电路带宽和业务提供在线实时控制。

1.2.6 网络容量已不能满足需求

PDH网络传送的主要是话音业务，随着数据传输需求的日益增长，原有网络带宽即将耗尽，亟需扩大网络传输容量以适应不断增长的数据传输业务。

基于以上准同步数字体系PDH的弱点，它已不能适应吴忠市电信网和用户对传输的新要求，必须对传输系统进行根本的改革，引进新的传输体制和网络。近年来迅速发展的SDH传输技术［1］具备诸多优点:

（1）SDH拥有全世界统一的网络节点接口（NNI），是真正的数字传输体制上的国际性标准。

（2）SDH拥有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块（STM），并采用步复用方式，使得利用软件就可以从高速复用信号中一次分出（插入）低速支路信号，不仅简化了上下话路的业务，也使交叉连接得以方便实现。

（3）SDH拥有丰富的开销比特（约占信号的5%），以用于网络的运行、维护和管理。

SDH具有自愈保护功能，可大大提高网络的通信质量和应付紧急的能力。SDH网结构有很强的适应性，现有的准同步数字体系、同步数字体系和宽带综合业务数字网（BISDN）均可进入其帧结构。

综上所述，SDH拥有诸多优点，可以满足大容量的需求。因此，吴忠市辖区的网络更新换代采用SDH网络体制。

2 吴忠市SDH传输网络结构设计方案

2.1 网络拓扑结构的设计（如图2）

图2 吴忠市SDH城域网示意图

由图2可知，在本次SDH网的设计［4］中，包括城域核心环和城域接入环两个部分。城域核心环采用STM-4:622 Mbit/s，由1个环构成，核心环的三个分插复用器（ADM）分别位于市电信大楼中心机房、新城区的时代广场、吴忠市仪表厂。城域接入环由3个STM-1:155 Mbit/s接入环构成。新城区是吴忠市政府于2002年在旧城区之外新建设的现代化城区，包括政府办公大楼、时代广场、综合商业街、体育场馆设施、大型现代化住宅区。创建新城的目的是为了改变旧城区狭小、拥挤、建筑零乱的现状，为创建“全国卫生城市”打下坚实的基础。随着居民不断入住，新城区逐渐趋向繁华，考虑到未来业务量具有较大的增长潜力，因此在新城区新建155 Mbit/s接入环。

2.2 设备选型

（1）吴忠市城域核心环622 Mbit/s采用中兴通讯ZXMP—S360设备，其性能参数如下所述:

ZXMP—S360设备是全兼容、一体化的SDH多业务传送平台，在传统SDH设备基础上扩展了数据业务的接入和处理能力，具有性价比高，接口槽位丰富，适用范围广的特点，其数据处理功能包括:

①FE接口:实现虚拟数据网（VDN），包括虚拟网桥、虚拟路由器、VLAN、L2层的交换。为满足在城域光网络中构建虚拟数据网（VDN）的需求，ZXMP—S360能够提供高密度的FE接口，同时利用先进的软件处理技术将各光网络节点的数据端口有效地组织起来，为用户提供灵活高效的虚拟数据网，在单板极实现虚拟网桥、虚拟路由器的功能。

②FE接口板:单板提供8路符合IEEE802.3规范的10M和100M自适应接口，系统最大可提供96路FE接口;虚拟数据网（VDN）;以太网板在网络中可以根据网管来设置每个端口是否支持VLAN业务和非VLAN业务，构建不同的虚拟数据网。

③ATM接口和信元交换能力:实现带宽收敛和VP环，ZXMP—S360设备可将ATM业务的接入和交换集成在一块单板上完成，实际上是一台带有物理光接口的嵌入式ATM交换机。ATM接口板可以直接通过155M或622M的光接口与ATM交换机相连。与S390、S380系列产品相比，S360的处理能力稍弱。单板集成4路155M或2路622M光接口，通过容量为1.6G的ATM信元交换矩阵可将业务收敛为1-4路155M或1路622M速率的信号在城域光网络中传输。同时还可以实现VP环、流量控制。支持带内网络管理，通过CPU系统，可实现带内的ATM交换单板管理。

④POS接口:ZXMP—S360设备具备 VC4—4c，VC4—16c的级联功能，既可以选择4、16等固定的VC4级联长度，又能根据实际业务的容量选择级联长度。目前可以提供622M、2.5G速率的POS接口，使得具备POS接口的路由器和交换机可以直接接入城域光网络骨干层。

（2）城域接入环155Mbit/s选用上海贝尔公司1642FOX盒式155M—SDH设备。

（3）传输光纤采用G.652标准单模光纤，这种光纤的特点如下:

理论上在1 310 nm处的色散为零;在波长1 550 nm附近的衰减系数最小，约为0.22 dB/km，但在1 550 nm处有较大的色散系数;工作波长既可选在1 310 nm，又可选在1 550 nm区域，由于工作在1 550 nm窗口的掺饵光纤放大器（EDFA）的实用化，1 550 nm窗口已成为G.652光纤的主要工作窗口。

2.3 局间中继电路的分配

SDH传输网的设计［2］既要考虑当前的要求，又要考虑未来的业务发展潜力，对于未来业务量有较大增长的地方要留有足够的富余度，保证在业务量增大时，SDH传输网可以升级到STM—4、STM—16甚至更高。

吴忠市SDH传输网各段中继容量如表1所示。

根据表1可以计算出各个环网的业务量:

城域核心环:76+60+48=184个2 Mbit/s

接入环一:26+20+20=66个2 Mbit/s

接入环二:16+16=32个2 Mbit/s

接入环三:14+16+12=42个2 Mbit/s

设计中继容量时，核心环按照1∶4的配置考虑，接入环按照1∶5的配置考虑。因为中继容量取值较大，所以完全可以满足最近五年的发展要求。

表1 吴忠市SDH传输网各段中继容量表

2.4 局间中继距离的计算

在光纤通信系统中，光纤线路的传输性能主要体现在其衰减特性和色散特性上。而这恰恰是在光纤通信系统的中继距离设计中所需考虑的两个因素。中继距离是光纤通信系统设计［3］的一项主要任务，在中继距离的设计中应考虑衰减和色散这两个因素:

2.4.1 衰减受限系统

在衰减受限系统中，中继距离越长，则光纤系统的成本越低，获得的经济技术效益也越高。当前，广泛采用的设计方法是ITU—T G.965所建议的极限值设计方法，光纤系统的中继距离可以表示为:

式中:PT:发送光功率（dBm）;PR:接收灵敏度（dBm）;ACT、ACR:系统发送端和接收端活动连接器的接续损耗（dB）;PP:光通道功率代价;ME:设备富余度（dB）;Af:中继段平均光缆衰减系数（dB/km）;AS:中继段平均接头损耗（dB）;Lf:单盘光缆长度（km）;MC:光缆富余度（dB/km）。

2.4.2 色散受限系统

（1）多纵模激光器和发光二极管（LED）

式中:LD:传输距离（km）;B:线路码速率（Mbit/s）;D:色散系数（ps/km·nm）;Δλ:光源谱线宽度。

其中ε由系统中所选用的光源类型来决定，若采用多纵模激光器，因其具有码间干扰和模分配噪声两种色散机理，故取ε=0.115，若采用发光二极管，由于主要存在码间干扰，应取ε=0.306。

（2）单纵模激光器

式中:α:频率啁啾系数;B:线路码速率（Tbit/s）。

吴忠市辖区环网采用622 Mbit/s单模光缆通信系统，采用发光二极管激光器，其阀值电流小于50 mA，标称波长λ =1 310 nm，波长变化范围为:λmin=1 295 nm，λmax=1 325 nm。光脉冲宽度Δλ≤2 nm。发送光功率PT=2 dBm。接收机灵敏度PR=-35 dBm，动态范围≥20 dBm。

考虑光功率代价PP=1 dB，光连接器衰减ACT=ACR=1 dB，光纤接头损耗AS=0.1 dB/km，光纤固有损耗 α=0.25 dB/km，取ME=3.2 dB/km，MC=0.1 dB/km ，则:

衰减的影响:

色散的影响:

光纤色散系数D≤2 ps/（km·nm），

比较Lα＜LD，故取中继距离为68.4 km。由于吴忠市城区南北长8 km，东西宽6 km，远远小于光纤的中继距离，因此吴忠市的SDH网络不必安装中继器（REG）。

3 结束语

吴忠市SDH传输网络的设计遵循“应用为本”的原则，充分考虑经济的适用性，并保证适度的先进，网络规模和带宽具备扩展能力，设计中留有足够的富余度和升级空间，升级时只需更换光接口即可，能够做到平滑升级。本次项目技术方案不仅可行，投资规模也是适当的，投资完成后将为本地电信网络提供大容量、高质量的信息传输通道，将进一步为未来的业务发展提供便利的条件，所以，该项目具有良好的经济效益和获利能力。

［1］孙学康，毛京丽.SDH技术［M］.北京:人民邮电出版社，2002.

［2］韦乐平.光同步数字传输网［M］.北京:人民邮电出版社，1998.

［3］韩一石.现代光纤通信技术［M］.北京:科学出版社，2005.

［4］龚倩，徐荣，张民，等.光网络的组网与优化设计［M］.北京:北京邮电大学出版社，2002.