IP微波与SDH微波的对比和选择

钟 琦

广东省广播电视技术中心 广东省 广州市 510000

在广播电视微波电路出现之前，广播电视发射台无线发射覆盖使用的信号源采用差转方式获取，覆盖质量差且不稳定。广播电视微波电路最早出现在上个世纪80年代初，为广播电视各发射台提供了优质稳定的信号源，是当时长距离传送广播电视节目信号源的唯一手段，大大提升了广播电视无线覆盖的质量。早期的广播电视微波电路是模拟微波，使用的时期是上世纪80年代初到90年代中后期。20世纪末至21世纪初，是模拟微波向SDH微波过渡的时段，相对模拟微波，SDH微波有频谱利用率高，传输带宽高和运行稳定的特点，很快就成为广播电视微波电路的主流，也把广播电视节目的传输质量和数量提升了一个大的台阶。

在进入新媒体时代，特别是互联网的快速蓬勃发展，IP传输、IP接入所具备的高效带宽利用性、业务调配灵活性、接口统一性迅速成为绝对的主流，IP微波也应潮而生，带来了传输带宽利用率和灵活性的进步。SDH微波对于模拟微波是划时代的进步，SDH微波和IP微波同属数字时代的传输设备，具有设备稳定、可靠的共同点，在传输体制上的安全性、便利性和可靠性有所不同，在广播电视节目传输领域，该如何选择是我们要结合实际考虑的问题。本文通过多方面对比IP微波和SDH微波的优缺点，阐述两者不同的应用重点，结合实际情况来做出选择。

1 IP微波和SDH的对比

1.1 传输效率

传输效率即传输带宽的利用率。

如图1所示，SDH微波传输是严格按通道（频点）来划分传输带宽的，每通道带宽要预留出OAM的开销带宽，可用于业务传输的净带宽约占总带宽的80%左右。而且当需要传输的总节目带宽不能恰好用完传输带宽时，各波道的剩余传输带宽不能组合，只能闲置不可用。保护通道在正常传输时也是处于闲置状态，因此SDH的传输效率相对较低。基于IP传输协议的特点，IP微波具有空口业务聚合功能，该功能把所有通道（包括保护通道）的传输带宽聚合在一起，对于传输的节目业务，传输带宽连续可用，不会出现剩余闲置不可用的带宽。传输的节目业务对某个具体传输通道不可见，由IP微波系统按业务级别和所需带宽自动调配可用的传输带宽。由此可见，IP微波的传输带宽的利用率要高于SDH微波，这在传输带宽有限的微波传输里具有很高的实用意义。

图1 传输效率对比图

1.2 传输频带利用率

在SDH严格业务分叉复用速率的传输体制下，SDH微波的无线调制方式采用的是固定的调制方式，考虑抗衰落储备，常见的是调制是64QAM或者128QAM，也就是说SDH微波每个传输通道的传输带宽是固定的，比如155M。而IP传输协议并没有严格的业务速率划分，所以基于IP传输协议的IP微波无线调制方式采用了自适应调制阶数可变（AMR）的调制方式，如图2所示，根据传输条件的变化，调制阶数可从QPSK、16QAM到2048QAM之间变动，传输带宽也可变的。表1所示是某一厂商设备的可变调制方式的各项指标，从中可看出最大传输速率是最小传输速率的约5.5倍，系统增益相差34.5dB。在实际应用中，选择合适的站距，在大多数稳定的天气条件下，调制方式可以长期处于高阶数状态，传输带宽可以极大的扩展，传输频带的利用率可以极大的提高；在极端恶劣的天气条件下，最低阶数的QPSK调制具备121.5dB的系统增益，足以抵抗绝大多数的极端恶劣天气条件，而且还有56M的传输带宽，可以保证极重要的节目业务传输。所以说相对SDH微波，IP微波的传输频带利用率要比SDH微波的高。

图2 自适应可变调制方式

表1 不同调制方式对应的指标

1.3 传输时延（SDH传输时延低，SDH胜）

传输时延由串行时延、传播时延和处理时延3个部分组成，其中串行时延跟传输帧的大小有关，在目前设备器件的处理速度上，IP微波和SDH微波串行时延基本相当；传播时延与传输介质相关，IP微波和SDH微波都是无线传输，两者的传播时延一致；IP微波和SDH微波的传输时延的区别主要在处理时延上，SDH微波的处理时延要低于IP微波的处理时延。SDH微波传输是面向连接的同步传输方式，业务调度一旦完成，就形成固定的传输通道连接，处理时延低且固定。IP微波建立在IP传输协议上的传输方式，是虚拟通道连接，根据业务传输需要建立虚拟传输通道，处理时延即建立虚拟传输通道的过程所需时间，这与传输带宽的负荷情况和路由寻址时间相关，所以IP微波的处理时延要比SDH微波处理时延长且不固定，这是IP微波业务调度灵活所付出的代价。近期也出现了IP微波引入外部时钟的做法，但由于IP传输分组交换和虚拟通道的传输方式，收效甚微，甚至在大型的IP网络中，几乎没有作用。

1.4 业务调度

IP微波在业务调度方面要远比SDH微波灵活。SDH微波的业务传输要严格遵守E1、DS3和STM-1的复用关系，在每个传输节点的业务上下都要严格设计带宽的使用，以免造成带宽浪费，而且还要不断进行复用和解复用的过程，业务调度复杂、僵化。IP微波组成的传输网就是个IP网络，对于业务来说跟普通的IP网络没什么两样。IP微波的业务调度使用的是IP路由策略，具备IP传输协议的单播、组播、广播的传输方式，每个传输节点和上下业务端口、设备都拥有独立唯一的IP地址，业务调度基于IP地址，调度灵活、直观、简易。

1.5 业务分级（IP网络提供QOS、AMR机制，IP胜）

SDH微波传输业务的分级是根据传输波道的优先级来定义的，比如有标志为1、2、3、4的4个传输波道，定义1波道优先级最高，4波道为保护波道，在出现多波道传输中断情况下，1波道会被优先被保护。按1波道传输带宽为155M，标清节目可传24套以上，高清节目可传9套以上，在优先级最高的1波道里，所有节目的级别是一样的，无法再按单个节目或者多个节目分组设置更加细致的优先级别。

IP微波如上所述，所有传输波道的传输带宽糅合在一起，统一调配，系统按业务级别和所需带宽自动调配可用的传输带宽，某个节目的传输不固定在某个传输波道上，两者没有固定的指配关系。IP微波的业务分级可按单个节目来定义优先级别，通过QOS、AMR机制来保障优先级高的节目传输，特别是在极端传输条件下保障极端重要节目的传输。

所以IP微波的业务分级要比SDH微波更加灵活高效，特别对微波电路有限带宽下分级保护特别重要的广播电视节目非常有意义。

1.6 安全可靠性

SDH微波使用SDH传输标准，采用的是面向端到端连接的传输方式，具有传输纠错机制，自愈环保护机制，SNCP、MSP电路级别的倒换方式等保护机制，这些保护机制的切换时间都可小于10ms，这个时间在广播电视画面上可以忽略。IP微波使用的IP传输协议，不具备传输纠错能力，采用的是以太网的保护方式，包括了RSTP、MSTP切换机制和ERPS以太网环保护机制，这些保护机制的切换时间高达50ms，甚至更高，会在广播电视画面上产生劣传甚至中断的效果。所以在系统保护，安全可靠性方面，SDH微波要比IP微波相对强一些。

1.7 接口兼容性

SDH微波提供的接口如2M、34M、45M、155M甚至更高的622M的SDH标准接口，这些接口在目前常见的终端设备如视音频编解码器、流媒体服务器、视音频监控系统等基本上见不到了。互联网的发展和万物互联的发展方向，IP传输协议和传输接口已经是绝对的主流，无论家用的终端设备还是专业的终端设备，都采用了IP传输接口及统一接口形式，这使得IP接口的设备互联互通非常的灵活方便。可以说，目前SDH传输已经不再直接接入终端设备，而是作为长距离大容量的长途干线传输，在超大容量的光纤传输上，SDH传输的低时延、高可靠性使其占据主要位置。

但对于广播电视微波电路来说，微波传输带宽相对光纤要小，传输业务主要是广播电视节目，广播电视的编解码、流媒体等终端设备为了接入互联网，主流接口也已经是IP接口，甚至IP接口是唯一接口。因此提供IP接口的IP微波更能兼容目前大部分终端设备和网络设备，更有利于微波电路的业务延展性和适应性，更能促进微波电路的业务发展。

1.8 维护管理

采用SDH传输标准的SDH微波，付出占用传输带宽的代价，提供了用于传输系统维护管理的丰富开销，可用于传输线路故障定位、误码检测，设备运行状态监测、保护切换等维护管理的功能，使技术维护人员便于监控电路运行状态，快速处理线路故障等等维护工作。IP微波使用的IP协议没有用于传输系统维护的开销，传输带宽利用相对是高了，但技术维护人员难以主动掌握电路运行状态、故障处理需时较长，无法形成系统维护的体制。针对IP传输这个弱点，IP微波在微波传输帧上发展出用于监控设备、保护切换等有限的开销字节，弥补IP微波的维护管理弱点。

还有近期出现PTN传输网络，这主要是建立在光传输的一种网络构架，提供适合IP业务传输通道的基础上继承了SDH技术的OAM机制，提高了IP网络保护切换、错误检查、故障定位和通道监控能力，以及降低传输时延。由于引入了大量的额外开销，大幅降低了传输资源的利用效率且分组交换能力弱，因此主要应用在不受传输资源限制的光传输网络，IP微波网络传输资源受限，基本无法应用PTN。

2 IP微波和SDH微波的选择

综上所述，我们在进行旧SDH微波电路改造时，可以按以下3种情况来选择IP微波或者SDH微波。

2.1 传统广播电视节目传输所需带宽占大部分传输总带宽的情况

这种情况推荐选择SDH微波，理由是微波电路传输业务比较单一，业务传输架构形成后经常改动机会很小，可利用SDH时延低、安全可靠性相对高和维护管理能力较强的优点，确保广播电视节目传输安全。由于广播电视节目已占用了大部分的传输带宽，剩余的少量带宽如需要传输如监控信息和窄带数据的IP业务，可通过加装IP接口板卡，采用IP OVER SDH的方式来实现。

2.2 传统广播电视节目传输所需带宽占一半传输总带宽的情况

这种情况倾向于推荐选择IP微波，理由是微波电路除了传输传统广播电视节目外，还需要传输其他业务流，而其他业务流可以预见基本是IP接口的业务流，所以选择IP微波适合业务的发展。广播电视节目传输的安全性可采用划分专用固定通道、保护环等带宽利用率不高的方式来提高。

也可以考虑一半频点选择SDH微波，另一半频点选择IP微波，传统广播电视节目传输安全和IP业务流都可兼顾，不足之处就是会降低了频带利用率。

2.3 传统广播电视节目传输所需带宽占小部分传输总带宽的情况

这种情况推荐选择IP微波，理由是传统广播电视节目业务量小，即使采用专用通道占用的带宽也有限，更多的传输带宽是面向IP业务流，所以选择IP微波才能更好的发挥微波电路的作用。

最后有一点需要提出的是，目前大多数的微波电路信号源视音频编码前端还不是IP架构的，即使改造成了IP微波，还不能充分发挥IP传输灵活高效的特点。只有从前端设备到传输通道再到终端设备都改造成IP架构，才能彻底的成为一个端到端的广播电视微波传输IP网络。无论如何，IP传输是未来发展的趋势，IP微波才是我们最终的选择。