SDH光傳輸環網在民航安全生產保障中的應用

羅紫晴

摘 要：在民航生產經營活動中，通信傳輸技術的可靠性會直接影響到飛行安全。在通信數據體量呈指數增長的今天，傳統的PDH網絡傳輸方式顯然已經無法滿足需求，基于光纖通信技術發展而來的SDH光傳輸環網開始正式進入民航網絡建設的舞臺。文章詳細介紹了SDH光傳輸環網的概念、架構等信息，并深入探討SDH技術在民航安全生產中的應用。

關鍵詞：SDH光傳輸;環網;民航安全

中圖分類號：TN929.11;U285.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）11-116-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.039

SDH技術是一種光傳輸網絡，全稱同步數字傳輸體系。與傳統的PDH相比，它的光接口更加符合國際標準，組網方式更加靈活，同時環網的自愈能力也進一步提升了通信可靠性，與ATM技術、以太網技術一起構成了現代網絡綜合業務體系。在民航業務量激增的今天，其不僅能夠擴展信息傳輸體量，提升傳播速率，還能為數據業務的安全性提供保障，是未來寬帶業務的主要發展方向。

1 SDH光傳輸環網介紹

1.1 SDH技術的優越性

SDH技術采用的是TDM通信模式，能夠以映射方式將數據信號分配至各個時間節點，其包含若干個網絡單元，在光纖技術的支持下可以實現不同速率信號的接收和傳輸，滿足多種業務需求。與傳統PDH技術不同，SDH技術兼容性十分強大，這主要得益于其統一的節點接口。同時，其數據速率等級也在原有技術模式上得到了統一規范，采用STM—N的公式，N可以取1、4、16等數值，最低也可以達到155 Mbit/s的傳輸速率，實現了信息集裝箱式的傳輸效果。其次，在TDM模式下，SDH技術使用一次復用技術，不再需要經過逐級分解、復用的繁瑣步驟，交叉數據傳輸設備得到進一步簡化，數據傳輸的透明性提升。此外，良好的自愈功能也是SDH技術廣受青睞的原因之一，其設置了豐富的開銷比特，網絡管理的統一性大大提升。當網絡發生故障時，其能夠利用冗余路由在極短時間內恢復數據傳輸，50 ms的處理時間幾乎不會讓用戶察覺到任何異常。在此基礎上，SDH技術多樣的拓撲結構又賦予了網絡較高的靈活性，設備組合方式受限小，還能與基本光纜實現兼容，網絡搭建成本明顯降低。

1.2 SDH技術設備及邏輯構成

SDH技術設備類型多樣，邏輯構成靈活，因此在構建時有非常多的方案選擇。在設計時，要注意合理搭配不同的網絡單元，充分發揮SDH的自愈能力、交叉傳輸能力等。具體來講，主要有以下幾個方面：一是終端復用器TM，安裝在終端站點部位。在TM的復用功能下，多路、低速信號可以與一路、高速信號按照需求進行轉換，為信息的后續傳輸奠定基礎。二是分插復用器ADM，安裝在轉接站點部位。分插復用器也被叫做上下復用器[1]，主要負責信號流的分支和插入，是SDH網絡的核心設備，體現了SDH技術的靈活性。三是數字交叉連接設備DXC，其相當于一種微型配線架，在交叉矩陣原理的基礎上，可以重新編排信號。四是再生中繼器REG，當信號傳輸過程中發生失真、中斷等情況時，其可以使信號恢復原狀，具有良好的再定時和整形功能。

1.3 SDH傳送網的物理拓撲

簡單來講，傳送網物理拓撲就是網絡節點、線路等元素之間的排列組合方式，點對點、星型、總線、網狀等都是較為基礎和常見的拓撲結構。星型網絡結構中，所有終端都以有線或無線的方式連接在同一個中心節點上，網絡中所有流轉的數據都必須經過中央集線器。這種架構組織起來較為方便，新節點的添加也非常容易實現，但中央集線器性能對整個架構制約較大，一旦發生故障，將導致整個網絡的癱瘓。總線拓撲結構中，所有終端都會借助接口連接在同一電纜上，同時設置發送器和接收器，實現并行與串行信息的轉化，輔助通訊傳播。當某些節點發出通訊訊號時，接收器整合、轉化并將信息傳輸給工作站，而工作站發出信號后，則由發送器負責廣播，接收器自行匹配地址信息完成接收。由于總線拓撲結構中的各節點都是通過直線方式連接的，因此電纜長度最短，但受總線能力制約，當接入節點達到一定數量后，結構將達到飽和狀態。環形拓撲結構則對所有節點采用環形串聯的方式，每兩個相鄰用戶端之間是緊密聯系在一起的，傾向于單向信息傳輸。SDH傳送網的多種形式如圖1所示。

1.4 SDH自愈網

SDH自愈技術與環網拓撲結構密不可分，但遇到線路等故障問題時，其能夠在無人干預的情況下自動恢復信號傳輸。現行自愈環主要有通道保護環和復用段保護環兩大類。其中，業務保護環面對的主要是STM—N中的某路PDH信號，根據接收到的信號質量決定是否進行通路倒換，信號質量的判斷則主要以TU—AIS警告函為依據。復用段保護則以度用段信號質量為倒換依據，當復用段某一環節出現問題時，整個STM—N中涉及的業務都會被切換到備用通道上去，LOF、LOS等告警信號[2]都是引發復用段保護的目標信號。需要注意的是，SDH自愈技術的工作原理是基于備用通道完成的信號傳輸，并不等同于自動修復技術，后續網絡結構的檢修、維護仍舊離不開人為干預。

2 SDH光傳輸環網的應用

綜上所述，在SDH光傳輸環網的實際應用中，應當從組網配置、設備選擇、時鐘同步等幾個方面進行方案設計。

2.1 組網配置與設備選擇

作為一種同步數字體系，SDH技術能夠實現對各種數據信息的有效傳輸。在當前民航行業不斷發展的背景下，擁有實時同步數字傳輸功能的SDH技術，不僅能夠解決以往網絡傳輸中存在的管理性和兼容性較差的問題，而且能夠實現對網絡信息的安全保護。

SDH技術在實際應用的過程中，與民航行業原本應用的信息傳輸技術有著較大的差別。通過分析可知，SDH技術在實際應用中具有其他技術無法比擬的優越性，結合當前我國民航數字行業的發展要求，在分析SDH光傳輸環網的應用之前，首先需要明確SDH環網應用的基本情況。

在分析眾多SDH光傳輸環網的應用情況后可以發現，SDH光傳輸環網大多由通信樓、兩個樞紐、三個核心節點組成。環網中主要包括四個SDH環，其中主要包括一個核心環和三個接入環，每兩個環之間由光纜連接。這四個SDH環主要包含17個站點，能夠傳輸各種數據信息。在SDH環網運行過程中，這四個主要的SDH環之間可以相互聯通，結合當前民航業務的開展需求不同，滿足不同民航業務之間的有效鏈接和隔離。

與此同時，SDH環網可以及時傳輸網管信息，進而實時管理和控制民航業務開展的整個網絡。在SDH環網具體運行中，每個核心節點都能夠依據不同民航業務的需求實現數據業務的接入，依據網絡拓撲在民航業務和SDH環網中的作用，滿足具體的業務需求。

在大數據和網絡信息技術不斷發展的背景下，民航業務在開展過程中也要更加關注信息傳輸的安全性和穩定性等要求，才能更好地促進民航行業的發展。考慮到民航業務大數據體量和高安全性能要求，可以選擇2.5G SDH核心設備，在分支節點的搭建上，則采用622M SDH設備，搭配插入損耗較低的無源光器件，在保障光路之間、器件之間光路傳輸的同時，也能起到合波與分波的作用。在設備挑選工作中，基于SDH多方向光信號傳輸的特點，選擇多個邏輯網絡單元的設置方式，合理搭配ADM、TM以及REG等設備，以實現民航綜合數據業務的管理監控。為提升整個通信系統的運行穩定性，還可以對交叉板等重要單板進行附加設計，設置1+1熱備份[3]，幫助母板電源規避故障停運問題。此外，分散供電與雙電源系統，也是提升SDH網絡穩定性的重要渠道。

2.2 時鐘同步方案

時鐘同步是SDH技術中的關鍵部分，能夠保障基準時鐘與下級或同級節點之間的信息同步，如果時鐘同步方案設計出現缺陷，將導致誤碼、信號lof等后果。在設計時鐘同步方案時，可以從如下兩個角度入手：一是確?；鶞蕰r鐘的準確性，備用同步鐘源的設置就是一個不錯的方案，在若干同步區域內，基準時鐘與鐘源是始終同步的，當其中任一區域時源失效時，網絡單元就可以切換鎖定與之臨近的區域，通過同步倒換機制提升穩定性。二是要選擇高質量的設備和線路，可以借助設備的SSM功能進行判別。

基于上述分析，在民航企業具體應用過程中，推薦采用外部定時系統，航站樓、臺站等STM節點統統從中心節點同步提取信息，主用時鐘采取定期抽取更換的方式，固定順逆時針提取，當某一節點時鐘故障時，就可以啟用備用時鐘方向。而業務節點時鐘故障時，則會自動進入保持模式，待到故障排除再恢復原狀，以保障系統運行的可靠性。

依據這一原理，在實際應用SDH光傳輸環網的過程中，以外部定時系統方式作為SDH環網的時鐘同步系統，首先在中心局站引進外時鐘，然后將外時鐘的節點STM—N信號與通信樓中心節點的信號同步，在環網內部則需要按照順時針或逆時針方向調整時鐘。為保證SDH環網的正常運行，在抽取過程中要避免環網時鐘成環。

在SDH環網運行中，業務節點要從連接環網的設備中提取時鐘，作為數據信息分析的主要依據。如果在這一階段發生故障，要及時轉變業務節點的工作模式，在進入保持模式24小時后，業務節點會轉變為自由模式，直到時鐘的鐘源恢復正常。在鐘源恢復正常之后，需要及時將業務及運行模式切換回原來的狀態，才能夠更好地保障環網的安全運行。

2.3 網絡保護方案

基于當前民航運行和發展的要求，應用SDH技術要重點關注網絡本身在運行中體現的生存型特征。通過分析可知，SDH技術具有較強的自愈性，在實際應用中能夠克服大多數網絡運行中的線路中斷和節點癱瘓等問題，保障環網安全運行，減少對民航企業造成的損失。針對這一特性，在建設SDH傳輸網絡時，要制定與SDH技術特性相符合的網絡保護方案，才能夠更好地實現SDH技術的作用，保障信息安全。

自愈能力是SDH技術的一大亮點，如果設計得當，可以杜絕故障引起的通訊網絡癱瘓問題，避免不必要的經濟損失。在SDH技術中，PRP冗余網絡保護技術的適用程度最為廣泛。基于民航通訊需求，主要采用雙環路傳輸鏈，因此網絡保護方案設計也可以分為兩個層面論述。

鏈路層將民航所有通訊節點連接成為一個閉環，按照與業務起始點之間的距離分為主要節點與次要節點。主要節點既要負責信息整合并發，也要負責優質信息擇取;次要節點則不需要特殊配置。同時，主要節點設置還會受到接收側與業務側倒換方式的影響，要根據實際情況進行調整。

對于數據層的保護，主要有定向與環回兩種方式。定向保護方案中，民航通訊系統某一節點的故障會被廣播到所有節點當中，業務發布源節點則會根據故障信息繞開這一節點，實現信息傳輸。環回保護方式中，主要是通過附近節點的診斷，判別故障環情況，從而實現故障停運和倒換保護。為防止兩種保護方式重復發生，民航企業可以對PRP MAC層與SDH物理層的保護進行合理搭配與選用。

2.4 通信管理方案

在民航SDH通信管理中，為方便各航站樓、臺站、服務區等的通訊需求，可以在現行基礎上提供以太網、E1等多種類型的接口，組建起綜合能力較強的AIMS系統。從分類管理的角度看，機場內部的航班信息、E1業務等完全可以使用以太網傳送交流。對于數據結構較為復雜、體量較大的空管數據來說，可以在SDH節點設備上連接脈沖編碼調制器，在擴充業務體量的同時，通過不同配置對RS—232等通訊業務提供差異化支持。在網絡設置上，主要采用分布式架構，設置管理員與服務端，下設多個客戶端口，用戶可以通過終端發送請求信息，由服務端接收并作出回應。這種方式分散性控制特點明顯，整個系統功能被分解到若干個服務器中，線路故障不會影響整體的運行效果，維修鎖定也更為便捷和快速。這種方式還能很好地均衡網絡運行載荷，規避總線控制中線路長、傳輸慢的缺點，延長服務器的運行壽命。分布式管理系統也能很好地體現民航服務特點，在逐層信息接收機制下，服務更具有針對性，質量能夠得到保障。

SDH技術廣泛應用于民航業務，盲降臺、信標臺、雷達站等以接受和傳遞導航監控信號為主的設施設備，都要依靠SDH環網為民航數據傳輸提供安全穩定的通道，滿足民航業務對于信息傳輸靈活性的要求。

3 結語

SDH技術集高效性、穩定性、實時性等優點于一身，是現代通信技術的一大創舉，在民航通信中引入SDH技術對于安全生產有重要的保障意義。因此，民航企業要關注SDH技術，合理選擇組網方式、設備類型，設計科學的時鐘同步方案、網絡保護方案等，最大限度發揮SDH技術的優越性，為民航通信事業的發展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1] 羅航.SDH光傳輸環網在民航安全生產保障中的探究[J].信息通信，2019（1）：191-192.

[2] 米海南.淺談SDH技術在民航通信中的應用[J].中國新技術新產品，2019（24）：29-30.

[3] 韓睿.電力通信光傳輸網絡優化的應用設計[J].信息通信，2018（11）：223-224.