SDH光传输环网在民航安全生产保障中的应用

罗紫晴

摘 要：在民航生产经营活动中，通信传输技术的可靠性会直接影响到飞行安全。在通信数据体量呈指数增长的今天，传统的PDH网络传输方式显然已经无法满足需求，基于光纤通信技术发展而来的SDH光传输环网开始正式进入民航网络建设的舞台。文章详细介绍了SDH光传输环网的概念、架构等信息，并深入探讨SDH技术在民航安全生产中的应用。

关键词：SDH光传输;环网;民航安全

中图分类号：TN929.11;U285.5 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）11-116-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.039

SDH技术是一种光传输网络，全称同步数字传输体系。与传统的PDH相比，它的光接口更加符合国际标准，组网方式更加灵活，同时环网的自愈能力也进一步提升了通信可靠性，与ATM技术、以太网技术一起构成了现代网络综合业务体系。在民航业务量激增的今天，其不仅能够扩展信息传输体量，提升传播速率，还能为数据业务的安全性提供保障，是未来宽带业务的主要发展方向。

1 SDH光传输环网介绍

1.1 SDH技术的优越性

SDH技术采用的是TDM通信模式，能够以映射方式将数据信号分配至各个时间节点，其包含若干个网络单元，在光纤技术的支持下可以实现不同速率信号的接收和传输，满足多种业务需求。与传统PDH技术不同，SDH技术兼容性十分强大，这主要得益于其统一的节点接口。同时，其数据速率等级也在原有技术模式上得到了统一规范，采用STM—N的公式，N可以取1、4、16等数值，最低也可以达到155 Mbit/s的传输速率，实现了信息集装箱式的传输效果。其次，在TDM模式下，SDH技术使用一次复用技术，不再需要经过逐级分解、复用的繁琐步骤，交叉数据传输设备得到进一步简化，数据传输的透明性提升。此外，良好的自愈功能也是SDH技术广受青睐的原因之一，其设置了丰富的开销比特，网络管理的统一性大大提升。当网络发生故障时，其能够利用冗余路由在极短时间内恢复数据传输，50 ms的处理时间几乎不会让用户察觉到任何异常。在此基础上，SDH技术多样的拓扑结构又赋予了网络较高的灵活性，设备组合方式受限小，还能与基本光缆实现兼容，网络搭建成本明显降低。

1.2 SDH技术设备及逻辑构成

SDH技术设备类型多样，逻辑构成灵活，因此在构建时有非常多的方案选择。在设计时，要注意合理搭配不同的网络单元，充分发挥SDH的自愈能力、交叉传输能力等。具体来讲，主要有以下几个方面：一是终端复用器TM，安装在终端站点部位。在TM的复用功能下，多路、低速信号可以与一路、高速信号按照需求进行转换，为信息的后续传输奠定基础。二是分插复用器ADM，安装在转接站点部位。分插复用器也被叫做上下复用器[1]，主要負责信号流的分支和插入，是SDH网络的核心设备，体现了SDH技术的灵活性。三是数字交叉连接设备DXC，其相当于一种微型配线架，在交叉矩阵原理的基础上，可以重新编排信号。四是再生中继器REG，当信号传输过程中发生失真、中断等情况时，其可以使信号恢复原状，具有良好的再定时和整形功能。

1.3 SDH传送网的物理拓扑

简单来讲，传送网物理拓扑就是网络节点、线路等元素之间的排列组合方式，点对点、星型、总线、网状等都是较为基础和常见的拓扑结构。星型网络结构中，所有终端都以有线或无线的方式连接在同一个中心节点上，网络中所有流转的数据都必须经过中央集线器。这种架构组织起来较为方便，新节点的添加也非常容易实现，但中央集线器性能对整个架构制约较大，一旦发生故障，将导致整个网络的瘫痪。总线拓扑结构中，所有终端都会借助接口连接在同一电缆上，同时设置发送器和接收器，实现并行与串行信息的转化，辅助通讯传播。当某些节点发出通讯讯号时，接收器整合、转化并将信息传输给工作站，而工作站发出信号后，则由发送器负责广播，接收器自行匹配地址信息完成接收。由于总线拓扑结构中的各节点都是通过直线方式连接的，因此电缆长度最短，但受总线能力制约，当接入节点达到一定数量后，结构将达到饱和状态。环形拓扑结构则对所有节点采用环形串联的方式，每两个相邻用户端之间是紧密联系在一起的，倾向于单向信息传输。SDH传送网的多种形式如图1所示。

1.4 SDH自愈网

SDH自愈技术与环网拓扑结构密不可分，但遇到线路等故障问题时，其能够在无人干预的情况下自动恢复信号传输。现行自愈环主要有通道保护环和复用段保护环两大类。其中，业务保护环面对的主要是STM—N中的某路PDH信号，根据接收到的信号质量决定是否进行通路倒换，信号质量的判断则主要以TU—AIS警告函为依据。复用段保护则以度用段信号质量为倒换依据，当复用段某一环节出现问题时，整个STM—N中涉及的业务都会被切换到备用通道上去，LOF、LOS等告警信号[2]都是引发复用段保护的目标信号。需要注意的是，SDH自愈技术的工作原理是基于备用通道完成的信号传输，并不等同于自动修复技术，后续网络结构的检修、维护仍旧离不开人为干预。

2 SDH光传输环网的应用

综上所述，在SDH光传输环网的实际应用中，应当从组网配置、设备选择、时钟同步等几个方面进行方案设计。

2.1 组网配置与设备选择

作为一种同步数字体系，SDH技术能够实现对各种数据信息的有效传输。在当前民航行业不断发展的背景下，拥有实时同步数字传输功能的SDH技术，不仅能够解决以往网络传输中存在的管理性和兼容性较差的问题，而且能够实现对网络信息的安全保护。

SDH技术在实际应用的过程中，与民航行业原本应用的信息传输技术有着较大的差别。通过分析可知，SDH技术在实际应用中具有其他技术无法比拟的优越性，结合当前我国民航数字行业的发展要求，在分析SDH光传输环网的应用之前，首先需要明确SDH环网应用的基本情况。

在分析众多SDH光传输环网的应用情况后可以发现，SDH光传输环网大多由通信楼、两个枢纽、三个核心节点组成。环网中主要包括四个SDH环，其中主要包括一个核心环和三个接入环，每两个环之间由光缆连接。这四个SDH环主要包含17个站点，能够传输各种数据信息。在SDH环网运行过程中，这四个主要的SDH环之间可以相互联通，结合当前民航业务的开展需求不同，满足不同民航业务之间的有效链接和隔离。

与此同时，SDH环网可以及时传输网管信息，进而实时管理和控制民航业务开展的整个网络。在SDH环网具体运行中，每个核心节点都能够依据不同民航业务的需求实现数据业务的接入，依据网络拓扑在民航业务和SDH环网中的作用，满足具体的业务需求。

在大数据和网络信息技术不断发展的背景下，民航业务在开展过程中也要更加关注信息传输的安全性和稳定性等要求，才能更好地促进民航行业的发展。考虑到民航业务大数据体量和高安全性能要求，可以选择2.5G SDH核心设备，在分支节点的搭建上，则采用622M SDH设备，搭配插入损耗较低的无源光器件，在保障光路之间、器件之间光路传输的同时，也能起到合波与分波的作用。在设备挑选工作中，基于SDH多方向光信号传输的特点，选择多个逻辑网络单元的设置方式，合理搭配ADM、TM以及REG等设备，以实现民航综合数据业务的管理监控。为提升整个通信系统的运行稳定性，还可以对交叉板等重要单板进行附加设计，设置1+1热备份[3]，帮助母板电源规避故障停运问题。此外，分散供电与双电源系统，也是提升SDH网络稳定性的重要渠道。

2.2 时钟同步方案

时钟同步是SDH技术中的关键部分，能够保障基准时钟与下级或同级节点之间的信息同步，如果时钟同步方案设计出现缺陷，将导致误码、信号lof等后果。在设计时钟同步方案时，可以从如下两个角度入手：一是确保基准时钟的准确性，备用同步钟源的设置就是一个不错的方案，在若干同步区域内，基准时钟与钟源是始终同步的，当其中任一区域时源失效时，网络单元就可以切换锁定与之临近的区域，通过同步倒换机制提升稳定性。二是要选择高质量的设备和线路，可以借助设备的SSM功能进行判别。

基于上述分析，在民航企业具体应用过程中，推荐采用外部定时系统，航站楼、台站等STM节点统统从中心节点同步提取信息，主用时钟采取定期抽取更换的方式，固定顺逆时针提取，当某一节点时钟故障时，就可以启用备用时钟方向。而业务节点时钟故障时，则会自动进入保持模式，待到故障排除再恢复原状，以保障系统运行的可靠性。

依据这一原理，在实际应用SDH光传输环网的过程中，以外部定时系统方式作为SDH环网的时钟同步系统，首先在中心局站引进外时钟，然后将外时钟的节点STM—N信号与通信楼中心节点的信号同步，在环网内部则需要按照顺时针或逆时针方向调整时钟。为保证SDH环网的正常运行，在抽取过程中要避免环网时钟成环。

在SDH环网运行中，业务节点要从连接环网的设备中提取时钟，作为数据信息分析的主要依据。如果在这一阶段发生故障，要及时转变业务节点的工作模式，在进入保持模式24小时后，业务节点会转变为自由模式，直到时钟的钟源恢复正常。在钟源恢复正常之后，需要及时将业务及运行模式切换回原来的状态，才能够更好地保障环网的安全运行。

2.3 网络保护方案

基于当前民航运行和发展的要求，应用SDH技术要重点关注网络本身在运行中体现的生存型特征。通过分析可知，SDH技术具有较强的自愈性，在实际应用中能够克服大多数网络运行中的线路中断和节点瘫痪等问题，保障环网安全运行，减少对民航企业造成的损失。针对这一特性，在建设SDH传输网络时，要制定与SDH技术特性相符合的网络保护方案，才能够更好地实现SDH技术的作用，保障信息安全。

自愈能力是SDH技术的一大亮点，如果设计得当，可以杜绝故障引起的通讯网络瘫痪问题，避免不必要的经济损失。在SDH技术中，PRP冗余网络保护技术的适用程度最为广泛。基于民航通讯需求，主要采用双环路传输链，因此网络保护方案设计也可以分为两个层面论述。

链路层将民航所有通讯节点连接成为一个闭环，按照与业务起始点之间的距离分为主要节点与次要节点。主要节点既要负责信息整合并发，也要负责优质信息择取;次要节点则不需要特殊配置。同时，主要节点设置还会受到接收侧与业务侧倒换方式的影响，要根据实际情况进行调整。

对于数据层的保护，主要有定向与环回两种方式。定向保护方案中，民航通讯系统某一节点的故障会被广播到所有节点当中，业务发布源节点则会根据故障信息绕开这一节点，实现信息传输。环回保护方式中，主要是通过附近节点的诊断，判别故障环情况，从而实现故障停运和倒换保护。为防止两种保护方式重复发生，民航企业可以对PRP MAC层与SDH物理层的保护进行合理搭配与选用。

2.4 通信管理方案

在民航SDH通信管理中，为方便各航站楼、台站、服务区等的通讯需求，可以在现行基础上提供以太网、E1等多种类型的接口，组建起综合能力较强的AIMS系统。从分类管理的角度看，机场内部的航班信息、E1业务等完全可以使用以太网传送交流。对于数据结构较为复杂、体量较大的空管数据来说，可以在SDH节点设备上连接脉冲编码调制器，在扩充业务体量的同时，通过不同配置对RS—232等通讯业务提供差异化支持。在网络设置上，主要采用分布式架构，设置管理员与服务端，下设多个客户端口，用户可以通过终端发送请求信息，由服务端接收并作出回应。这种方式分散性控制特点明显，整个系统功能被分解到若干个服务器中，线路故障不会影响整体的运行效果，维修锁定也更为便捷和快速。这种方式还能很好地均衡网络运行载荷，规避总线控制中线路长、传输慢的缺点，延长服务器的运行寿命。分布式管理系统也能很好地体现民航服务特点，在逐层信息接收机制下，服务更具有针对性，质量能够得到保障。

SDH技術广泛应用于民航业务，盲降台、信标台、雷达站等以接受和传递导航监控信号为主的设施设备，都要依靠SDH环网为民航数据传输提供安全稳定的通道，满足民航业务对于信息传输灵活性的要求。

3 结语

SDH技术集高效性、稳定性、实时性等优点于一身，是现代通信技术的一大创举，在民航通信中引入SDH技术对于安全生产有重要的保障意义。因此，民航企业要关注SDH技术，合理选择组网方式、设备类型，设计科学的时钟同步方案、网络保护方案等，最大限度发挥SDH技术的优越性，为民航通信事业的发展奠定坚实基础。

参考文献

[1] 罗航.SDH光传输环网在民航安全生产保障中的探究[J].信息通信，2019（1）：191-192.

[2] 米海南.浅谈SDH技术在民航通信中的应用[J].中国新技术新产品，2019（24）：29-30.

[3] 韩睿.电力通信光传输网络优化的应用设计[J].信息通信，2018（11）：223-224.