关于SDH 传输网的设计方案探讨

劳宇杰

摘要：随着科学技术和通信技术的不断发展，再加上计算机技术应用范围的不断扩大，这些都为SDH的应用和发展提供了可能性，它是一种全新网络传输网络，它的最显著特点就是可以实现网络信号和网络传输的同步，可以实现自动交叉连接，同时还具有强大的网管能力。SDH紧密依托净负荷指针技术，可以将不同标准和等级的信号进行有规律的排列，同时还可以将不同路的信号收集起来，从而实现了信号与设备的同步运行。文章介绍了 SDH 传输网的组成，并对一些设计方案进行分析，希望给广大的设计、研究人员提供研究基础，以此完善SDH传输网，能够更好地服务于国家和民众。

关键词：SDH传输网物理拓扑结构设计方案

中图分类号：TN915文献标识码： A

随着 SDH技术的飞速发展,现在的ADM设备大都具有支路-群路、群路-群路、支路-支路交连能力,上下电路相当灵活,从功能上看,相当于一个小型DXC。SDH 从设备来说,有三个关键特点,即同步复用、标准的光接口和强大的网管能力。SDH 用来承载信息的是一种块状帧结构,块状帧由纵向9行和横向270×N列字节组成,每个字节含 8b。整个帧结构由段开销区、净负荷区和管理单元指针区三部分组成。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地传送,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。净负荷区域用来存放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。

1、SDH传输网介绍

1.1传输网的组成

SDH传输网由若干个SDH网络单元组成，因为它含有世界级统一标准的网络节点（NNI），所以用于光纤、微波以及卫星信号的传播时不需要进行转接或交换，而是融信号的互通、同步、传送、复接、交换和交叉连接功能于一体。其内部具有统一的网络化管理操作，能够实现动态网络的维护、网络的有效管理、业务性能的监视等功能，同时还能提高网络的利用率。

1.2物理拓扑结构

网络的拓扑结构涉及业务的要求、网络的保护、调度方式、业务的流量流向、新业务的支持和适用性、网络的建设设备和运营成本等多方面，所以使用何种拓扑结构也是传输网中需要考虑的一个重要因

素。SDH传输网的拓扑结构包括星形、线形、树形以及网形和环形等多种形式。不同的拓扑结构适用范围不一样。例如环形和星形多用于用户接入网，线形和环形多用于中继网，环形和网形多用于长途网，有时也可结合实际需要，选中多种网络拓扑结构进行组合。

2、 SDH 传输网设计方案

2.1 网络拓扑结构

网络的物理拓扑结构是指网络的形状，即网络节点设备和传输线路的几何排列，排列方式严重影响网络的可靠性和经济性。一些地方本地网局所数量很少，这样数据容量很小，在这样的地方要以大容量、少局所的原则设计SDH 传输网。根据实际需要组建STM-4的自愈环，在关键位置组建STM-4支链，汇接局、端局、模块局要合理配合建设。本地网用STM-4设备的保护方式要使用两纤单向通道保护，选择设备要注意按照实际需要选择，以达到最好的工作效果。

2.2 SDH 网络同步设计

数字通信网的同步包括比特同步和帧同步两种，本质上是网内各数字设备内时钟间的同步。比特同步是最基本的同步方式，还称为位同步，它通过收、发两端同频、同相的时钟频率，从而正确接收和判断发送端的码元。处理比特流一般都以帧来划分，在多路分复用时和进入数字交换机进行时隙交换时都需要帧调整器，当比特流的帧到达同步，就叫做帧同步。网同步需要同步网络来支持，同步网络是一个能提供参考定时信号的网络，它包括同步链路连接的网络节点，此节点可以在任何一个直接被节点时钟定时的设备中。现在，基本的同步控制方式有，主从同步方式、互同步方式和混合同步方式。我国一般采用主从同步方式来实现 SDH 传输网的同步，使所有网元时钟的定时与基准时钟一致。SDH 是全网同步，自身具有自由晶振时钟。在出现时钟没有或者丢失的情况时，主站设备时钟就可以用内部的自由振荡使其他节点设备时钟跟踪主站时钟。SDH 传输网采用的定时方法是被广泛应用的一种方法，即从接收信号中提取定时信号。各地应根据自己的实际需要选择适合的网络同步方式，要采用相应的网络单元时钟，满足系统的要求，也要具备较高的性价比。

2.3中继距离的计算

中继距离的计算与中继站址的选择是互相关联的, 从工程建设角度来说, 通信系统要经过什么地方, 经过哪几个局, 距离是多少都是知道的, 所以在设计中主要问题是知道中继距离来计算对光纤参数、光端机( 光中继机) 发送光功率和灵敏度的指标要求。而且我们可以通过已知的实际中继距离反过来计算光纤及光端机的各项指标参数, 在满足通信质量要求的前提下,尽量节约我们的投资。根据目前光缆和光传输设备的技术水平, 先估算一下一般情况下的中继间距( 图 1) 。

图 1

假设发送端平均光功率输出为 PTdBm, 经过连接器与光缆线路连接, 点号为光纤接头, MC和 ME 代表光缆和设备富余度, 经连接器与接收端相连, 其灵敏度为 PR。由图可知容许线路总衰减为:PT- PR=αC+αSL+αL+MCL+ME则, 可以按照以下公式来计算 L:

式中, αC为光纤连接器衰减, 包括线路系统发送端和接收端活动连接器的接续损耗 ( dB) , αS为光纤每公里平均接续损耗, α 为光纤每公里衰减值。

知道了计算方法, 具体如何选取合适的计算参数呢?

PT、PR: PT、PR和具体设备有关, 厂家报出的指标一般都比较保守, 实际设备测试值要更好。

αC: 光纤连接器衰减 αC,包括收发两端, 每个活动连接器的附加损耗为 0.5~0.8dB。

αS: αS的值, 原来一般都考虑单模光纤每个接头的平均损耗为 0.2dB, 但现在,随着光纤质量的提高、熔接技术的不断进步, 目前平均接头损耗≤0.1dB/个已经是不成问题,很多施工单位已达到≤0.05dB/个。因此在设计时,对于单模光纤,αS可考虑取0.1dB/个,按光缆平均盘长2km,则αS为0.05dB/km。

ME: 设备富余度ME一般都取3dB。

Mc: 光缆富余度Mc的含义包括三个方面: 维修、温度、连接器劣化。对于光缆线路可能的维修,如果考虑 0.05dB/km 的富余度,意味着整个中继段在整个系统设计寿命时间内,平均每公里允许增加一个接头。因此,Mc在 0.1~0.3dB/km 范围内选取合理些, 短中继段适当取大些,长中继段取小一些。还有一种说法就是将ME和Mc放在一起考虑,对每个中继段整个系统富余度按5~6dB考虑,对 短 中继段按ME为3dB、Mc为0.2dB/km左右来取,对长中继先按ME为3dB、Mc为0.1dB/km选取估算后,总的 M=ME+∑Mc≥8~9dB时,则按8~9dB来先取更为合适。

α:光纤的平均衰减α在用低损耗光纤时,离散度不大,一般在 0.1~0.3dB/km以内,对全程影响不十分大,可以按最坏值设

计。在工程设计中不含接头的一般按0.26dB/km计算。

下面按照以上参数选取的原则,对本设计中各个参数进行选取。本设计采用的是某公司的设备,其不同数码率等级的光板具体参数不同,相同数码率的光板也有长距和短距的区别,对于STM- 4级别的光板,短距的PT为-10dB、PR为- 21dB, 长距的PT为0dB、PR为-30dB;对于STM- 16 级别的光板,短距的PT为-2dB、PR为-21.5dB,长距的 PT为+0.5dB、PR 为- 30.5dB。设备富余度ME取3dB,αS 取0.05dB/km。光缆富余度Mc 按0.2dB/km来取。光纤连接器收发端各一个,工程中一般按每个衰减0.5dB 算。α的值按0.26dB/km。作以下计算:

使用STM-4级别短距光板时:

使用STM-4级别长距光板时

使用STM-16级别短距光板时:

使用STM-16级别长距光板时:

根据某公司的建议,光缆距离超过15km的,相应的光板都必须使用长距光板。由此可以看出,选用STM-4 STM-16级别的长距光板就能满足本次设计的要求,我们可以根据公式及实际的光纤长度计算出各复用段光纤最大衰耗值,以确定采用的光板类型,或者是否要加衰耗器。

3、结语

信息社会的发展要求通信网络能够处理、传输和交换大量的信息业务，而且随着社会的发展，通信网更需要向综合化、数字化、智能化方向发展。目前SDH传输网作为一项成熟的技术，已在通信网络中占据主要地位，然而SDH网络仍还存在一些不足之处，这就需要在技术发展的同时来提高SDH传输网的性能以适应数字传输网的发展需要。