SDH高速光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在高速聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用方案

SDH是一種高速的光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，他能以1～10Gb／s以上的速度傳輸數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用于高速、大規(guī)模的骨干網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及電信系統(tǒng)的骨架構(gòu)造，例如高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)或PSTN的構(gòu)造等。由于SDH與SONET區(qū)別不大（SONET標(biāo)準(zhǔn)是為美國和加拿大規(guī)定的，而SDH規(guī)范則是對(duì)歐洲和其他國家的），本文在介紹SDH／SONET時(shí)，將根據(jù)具體情況進(jìn)行2種體系的不同取舍。

1 SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代高速網(wǎng)絡(luò)是由干線、區(qū)域、局域網(wǎng)絡(luò)連接組成。他是將圖像、聲音、文字和數(shù)據(jù)等信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)在光纖干線上傳輸，由切換技術(shù)再送到電話或電纜上，最終送到用戶。圖1給出了SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。其中，干線網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“格線”，而局域網(wǎng)為“環(huán)型”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2 SDH協(xié)議棧

現(xiàn)在的異步寬帶網(wǎng)是在特定基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即建造、運(yùn)行和維護(hù)的問題必須單獨(dú)解決，這就導(dǎo)致了過于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和擴(kuò)展都很困難。SONET標(biāo)準(zhǔn)化小組通過定義分層結(jié)構(gòu)找到了解決方法。而且在SONET中為了地管理信息，是在字節(jié)級(jí)接人信息而不是像異步系統(tǒng)一樣在比特級(jí)接人。每層獨(dú)立地處理層間通信，并對(duì)整個(gè)鏈路的一部分進(jìn)行管理。SDH／SONET的惟一例外是用于運(yùn)行和維護(hù)的開銷字節(jié)。他們按要求從低層向高層傳送信息。

圖2描述了SDH／SONET中的不同層和他們的相互作用。SDH／SONET各層間有一種層次關(guān)系，即從通道層開始，每層都請(qǐng)求他的所有低層的服務(wù)以完成他自身的功能。

從下往上，每層都建立在低層提供的服務(wù)上。這4層是：光層、段層、線路層及通道層。

（1）光層

光層提供高效率的光傳輸。該層處理的問題包括光脈沖傳輸，收發(fā)電子和工作波長。電一光設(shè)備在這一層進(jìn)行通信。光層的主要功能是電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換和STS-n／STM-n到光OC-n的映射。映射的原因是高層以電的形式完成功能，而物理傳輸系統(tǒng)卻是用光纖的。

（2）段層

段層處理STS-n／STM-n幀在物理媒質(zhì)上的傳輸。其功能包括幀定位、擾碼、段差錯(cuò)監(jiān)視和通信附加的段開銷。一般傳輸設(shè)備包括一個(gè)終端物理單元和中繼器之間或2個(gè)中繼器之間的終端點(diǎn)。

（3）線路層

線路層在物理媒質(zhì)上進(jìn)行通道層的凈荷和自身開銷的可靠傳送。線路層為通道層提供同步和復(fù)用。一條線路是指在連續(xù)的物理單元之間傳送信息的傳輸媒質(zhì)。這2個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元一個(gè)發(fā)出線路信號(hào)，一個(gè)終止線路信號(hào)，這些網(wǎng)絡(luò)單元稱為終端單元，因?yàn)樾盘?hào)在此終止。

（4）通道層

通道層處理通道終端設(shè)備（PTE）之間的業(yè)務(wù)。其主要功能是把通道開銷業(yè)務(wù)映射到線路層要求的STM同步凈荷格式。通道開銷用指針標(biāo)識(shí)STM-1或STM-3信號(hào)的起始點(diǎn)。

3 SDH幀

圖3表示基本速率為155．520 Mb／s的基本SDH幀結(jié)構(gòu)。同步傳輸系統(tǒng)的概念為了滿足電信網(wǎng)的要求，已經(jīng)超出了點(diǎn)到點(diǎn)傳輸系統(tǒng)的基本要求。因此，SDH／SONET可用于所有3種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（語音、圖像和數(shù)據(jù)）。

從圖3可以看出，最低級(jí)的SDH幀是STM-1，他由9行270列構(gòu)成，共2 430 B。傳輸該幀的周期是125／ls，所以速率是155．520Mb／s。他被分為不同的部分來完成各自特定的功能：傳輸開銷（TOH）、段開銷（SOH）、線路開銷（LOH）、通道開銷（POH）、STS同步凈荷（SPE）及凈荷包封。

（1）傳輸開銷

圖3中STM的頭3列是傳輸開銷（TOH），他是留給傳送信息用的。給TOH安排了27B，其中9，b留給段開銷（SOH），18B留給線路開銷。

（2）段開銷

段開銷包含只有段單元（如中繼續(xù)器）才需要的信息。段開銷信息由通常位于2個(gè)SDH傳輸單元間的端終端點(diǎn)處理。段開銷可以提供的功能有：STM-1幀定位檢測、段運(yùn)行監(jiān)視和故障隔離、用于OAM的數(shù)據(jù)通信通路及用于維護(hù)人員話音通信的通路。

（3）線路開銷

線路開銷包括線路終端真需要的信息。他可提供的功能包括：STM凈荷指針、線路性能監(jiān)視和信號(hào)性能檢測、自動(dòng)保護(hù)倒換（APS）信令通路（雙向）、用于告警采集、遠(yuǎn)端監(jiān)視和其他OAMP的數(shù)據(jù)通路及用于維護(hù)人員話音通信的通路。

（4）通道開銷

通道開銷是安排給凈荷并與其一起傳送知道凈荷解復(fù)用。POH由凈荷包封攜帶，支持凈荷從SDH網(wǎng)入口點(diǎn)到出口點(diǎn)的傳送。對(duì)于每個(gè)凈荷都有一個(gè)答應(yīng)的POH。POH執(zhí)行以下功能：對(duì)于凈荷在通路終端單元之間的傳輸是十分必要的；監(jiān)視凈荷的端到端傳輸和傳輸性能、確認(rèn)正確連接、標(biāo)識(shí)凈荷類型及提供用于傳送業(yè)務(wù)提供者信息的用戶通路。

（5）凈荷包封

凈荷包封是STM幀內(nèi)分配以來傳送STMSPE的帶寬。他可由幾個(gè)STM-1組成以傳送更高帶寬的凈荷。STMSPE由9行261列組成，用于存放凈荷和通道開銷。第l列容納STM通道開銷，其余260B用于傳送實(shí)際新鮮。STMSPE可以從STM包封內(nèi)的任何地方開始（可以始于一幀而結(jié)束于另一幀）。

4 SDH技術(shù)在高速公路聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用方案

在各種寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，采用SDH技術(shù)作為骨干網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺(tái)是最普遍的。這種系統(tǒng)可稱之為有源光接人，主要是為了與基于無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的接人系統(tǒng)相對(duì)比。有數(shù)字表明：目前55％到用戶的光纖采用的是SDH技術(shù)，在2年內(nèi)將有73％連到用戶的光纖采用SDH技術(shù)。SDH技術(shù)自從20世紀(jì)20年代引入以來，至今已經(jīng)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，而且價(jià)格越來越低。在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH技術(shù)，可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢帶人接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰透呖煽啃詭淼暮锰帲诮尤刖W(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中長期受益。

在現(xiàn)行的高速公路通信系統(tǒng)中，仍采用的是SDH+光接入網(wǎng)的方式。而作為IP網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)應(yīng)用，SDH提供了最新的IP業(yè)務(wù)支持。這種新型SDH設(shè)備配備了WAN及LAN的數(shù)字接口，將SDH技術(shù)與低成本的LAN技術(shù)相結(jié)合，提供靈活帶寬，解決了SDH支路接口及其凈負(fù)荷能力與局域網(wǎng)接口不匹配的問題，主要面向商業(yè)用戶和公司用戶，提供透明LAN互聯(lián)業(yè)務(wù)和ISP接人，很適合目前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需求。

由于在現(xiàn)行的高速公路SDH傳輸設(shè)備中，承載的主要數(shù)據(jù)類型依然是電話系統(tǒng)。根據(jù)電話容量，我們不難算出電話信道對(duì)于SDH鏈路的有效應(yīng)用通常不大于10％，有的甚至于僅有1％。我們在很多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、語音、圖像苦于無法遠(yuǎn)程獲得的情況下，這種狀況的存在顯然極不合理。

應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，無論從高速路的光纖資源，還是到高速路的鏈路資源都有著不小的空閑和浪費(fèi)。誠然如前面所述，現(xiàn)行的高速路紛紛由SDH設(shè)備中辟出多路2Mb／s數(shù)據(jù)接口，來接駁數(shù)據(jù)路由器。但這只是一種權(quán)宜之計(jì)，并將可能面臨以下2個(gè)嚴(yán)峻的問題：

（1）2Mb／s數(shù)據(jù)僅能將收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，無法傳輸語音與圖像數(shù)據(jù)，通道不能有效共用，依然要為圖像傳輸尋找專門通道。

（2）多路2 Mb／s的劃分，將會(huì)在SDH 155-622Mb／s的主干上劃出N個(gè)定制窄帶的2Mb／s，使得資源無法相互利用與借鑒。這恰如在50m寬的高速路上硬生生地分出10個(gè)相互隔絕的5m寬車道，已失去了高速公路的基本優(yōu)勢。

事實(shí)上，SDH系統(tǒng)的建設(shè)不應(yīng)僅就是PSTN的傳輸平臺(tái)，而應(yīng)是交通信息工程的綜合應(yīng)用平臺(tái)。根據(jù)ISO／OSI的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析并將SDH作為廣域網(wǎng)絡(luò)的鏈路底層，可以采用以下漸進(jìn)方式：

（1）在SDH之上直接復(fù)接2類設(shè)備：程控交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)基于電路交換的PSTN電話網(wǎng)絡(luò)；寬帶高速率接人的ATM交換機(jī)或IP路由器，用于實(shí)現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)的集中接人和傳輸。如圖4所示。

（2）當(dāng)光傳送網(wǎng)或高速廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟以后，可直接將ATM，DPT，千兆網(wǎng)，IPOS等架構(gòu)于光纖之上，并將數(shù)據(jù)與電話系統(tǒng)同步接人。如圖5所示。

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