SDH光纖通信技術及在電力系統中的應用

摘 要：由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點，受到廣泛應用，發展非常迅速，文章概述SDH光纖通信技術的特點、數據結構、復用過程、線路保護及在電力系統中的應用。

關鍵詞：SDH；幀結構；虛容器；SDXC

隨著光纖通信技術的發展，光纖通信技術被廣泛應用，對光纖通信的速率、容量等要求越來越高，特別是寬帶業務的出現，以及對通信網絡管理要求的提高，原有的PDH系統已不能滿足這些要求，基于以上各種原因，提出同步數字序列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）[1]。

1 SDH網絡的優點和缺點

SDH網絡的基本特點[2]

（1）它是由一系列SDH網絡單元組成，包括終端復用器TM、分插復用器ADM、再生中繼器REG和數字交叉連接設備DXC。是一個高度統一的、標準的、智能化的網絡。信息在這里進行同步傳輸、同步復用和同步交叉連接；（2）它具有統一的網絡節點接口；（3）有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳輸模塊STM-N；（4）幀結構是塊狀的，其中安排了豐富的管理比特，可在全程范圍內實現管理和操作；（5）SDH可以兼容現在PDH中的兩種（北美和歐洲）碼速率進入SDH幀結構中。同時還能容納寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）中的異步傳遞模式（ATM）信元以及容納各種業務信號；（6）由于SDH網采用同步復用方式和靈活復用映射結構，因此，在幀結構中各種不同等級的碼流是有規律排列的，而且與網絡是同步的。這樣可以利用軟件從高速信號中一次直接取出低速支路信號。

目前SDH也存在如下一些不足之處：

（1）SDH的頻帶利用率不如PDH高；（2）由于在在SDH中采用的指針調整技術將產生相位躍變，這樣，經過多次PDH/SDH變化的信號在低頻抖動和漂移性能上將受到較大損傷；（3）在SDH中由于大規模采用軟件管理和集中控制技術，這樣，一旦出現人為的錯誤、軟件故障或計算機病毒，將會導致全網癱瘓。為此人們對SDH的軟件測試，網絡拓撲等問題上提出了更高的要求。

2 SDH的幀結構

同步數字體系SDH傳輸網中的信號是以同步傳送模塊STM的形式來傳輸的。STM具有一套標準化的結構等級STM-N（N=1、4、16、64）。它的特點是：一是同步傳送；二是以模塊化形式傳輸。根據ITU-T的建議，它們的碼速率分別為STM-1--155.520Mbit/s；STM-4--622.080Mbit/s；STM-16--2488.320Mbit/s；STM-64--9953.280Mbit/s。

其幀的傳送順序為從左到右，從上到下，以每秒鐘傳送8000幀的速率工作。它由段開銷SOH，管理單元指針AU-PTR和信息凈負荷組成。

信息凈負荷區域是指在幀結構中存放等待傳輸的各種業務信息的地方。段開銷又分為再生段開銷RSOH和復用段開銷MSOH。所謂開銷是指在網絡節點的信息碼流中扣除信息凈負荷后的字節，用于網絡的運行、維護和管理。由于不是信息凈負荷，從這種角度上來看，它們是一種額外的開支，故稱為開銷。當然，它們又是不可缺少的字節。管理單元指針是由一組碼來構成。這組碼對應的值與信息在信息凈負荷區域中的位置相對應。這樣，使得接收端能準確的從信息凈負荷區域中分離出信息凈負荷來。

3 SDH的復用過程

將不同速率標準的PDH信號、ATM信號等組裝成標準的同步傳送模塊需經過的主要步驟是：映射、定位和復用。將各支路適配進相應的需容器VC的過程稱為映射。將VC放進之路單元或管理單元，同時將其與幀參考點的偏差也作為信息結合進去的過程為定位。定義VC與傳送它的實體幀參考點的幀偏差指示為指針PTR。將多個低階通道層信號適配到高階通道，或將多個高階通道信號適配進復用段的稱為復用。

SDH的復用過程：（1）首先，各種數字等級的數字流進入進入相應不同接口容器C。（2）由標準容器出來的數字流，加上通道開銷后就構成虛容器VC。它是SDH中最重要的一種信息結構。其在網絡中傳輸時，總是保持完整不變，可以作為一個獨立的實體，在通道中任意點取出或插入，進行同步復用和交叉連接處理。（3）由虛容器出來的數字流進入管理單元AU或支路單元TU。

管理單元AU由虛容器VC加上管理單元指針AU-PTR組成。管理單元指針用來指明高階虛容器在STM-N幀內的位置。因高階虛容器在STM-N幀內的位置是浮動的，但管理單元指針的位置是固定的。

支路單元TU是由低階虛容器VC和支路單元指針TU-PTR組成。支路單元指針用來指明低階虛容器在STM-N幀中的位置。

4 SDH復用設備和同步數字交叉連接器

SDH網絡的復用設備包括終端復用器TM和分插復用器ADM。在傳統的準同步數字體系PDH網的終端，如果將2M電信號復用進140M的電信號再變成光信號，須經z逐級復用，才能成為高次群電信號。在SDH網絡中，終端復用器TM則是用綜合的終端代替了多個分立的復用器，一次完成復用功能，并進行電光轉換，然后送入光纖。分叉復用器ADM是在SDH網絡中使用的另一種復用設備。它具有能在SDH網中靈活的插入和分接電路的功能，亦即通常所說的上、下電路的功能，因此，可以用在網絡中點對點的傳輸上，也可用于環形網和鏈狀網的傳輸上。

在過去的電信網中，如果要對電路進行調度則是靠值機人員在人工配線架上進行操作來完成的。隨著網絡的飛速發展，傳輸容量越來越大，傳輸系統種類也有所增加，這時再通過傳統的人工配線架互連來調度電話，將因它的低效率、低可靠性和高費用顯得越來越不適應快速連接和再連接的要求。于是，人們就研制出了一種相當于“自動配線架”的數字交叉連接器DXC。其中適用于SDH的數字交叉連接器則稱為SDXC。

5 SDH線路保護

現代社會對信息的依賴越來越大、光纖的容量也越來越大，一旦網絡出現故障所帶來的損失將是十分巨大的。因此，當今對同步數字傳輸網絡的網絡保護就顯得越來越重要了。網絡自愈是指在無需人為干涉，網絡在及短時間內，從失效的故障狀態自動恢復傳輸所攜帶的業務。自愈網的核心顯然是使網絡具備一種可替代的傳輸路由。

將網絡組成環形，可以進一步改善網絡的生存性和成本。SDH系統線路保護一般分為通道倒換環和復用段倒換環。

目前使用的四種典型的線路保護環為：二纖單向通道倒換環、二纖單向復用段倒換環、四纖雙向復用段倒換環和二纖雙向復用段保護。

6 電力系統中的SDH網絡

針對電力系統通信的特點，即各站分布相對分散，各站話務量小，但對可靠性和抗干擾性要求很高，在電力系統中廣泛采用SDH光纖通信方式為主，以其他通信手段為輔的通信方式。

SDH網絡設備主要包括PCM接入設備和SDH光傳輸設備。其中，PCM設備主要完成TM/ADM以及數字交叉連接設備DXC模塊功能。將語音、遠動模擬數字信號、調度數據網數據、保護信號等數據復用成2M電信號，通過數配架接入SDH光傳輸設備中。光傳輸設備將2M電信號復用進STM-N中，經光口板將電信號變成光信號后，在光纜中傳輸。到達對端站點時，對端光傳輸設備接收信號，將光信號轉換成電信號，經PCM接入設備還原出原模擬、數字信號。

此外，為了保證通道的可靠性，可以將重要站點設計成環網的形式。

參考文獻

[1]王磊，裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息，2006.

[2]劉增基，等.光纖通信[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006.