廣播電視通信廣域SDH傳輸網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化與建設(shè)方案研究

王世忠

（中國廣電山東網(wǎng)絡(luò)有限公司 濟(jì)寧市分公司，山東 濟(jì)寧 272037）

0 引 言

隨著國家廣播電視信息通信網(wǎng)相關(guān)建設(shè)的逐步完成，基本形成了覆蓋總部、省市級廣播電視臺及部分地方發(fā)射臺站的數(shù)據(jù)傳輸能力。為了進(jìn)一步提高通信網(wǎng)的運(yùn)行能力，依據(jù)自身實(shí)際需求，省市級廣播電視臺建設(shè)了基于業(yè)務(wù)模式發(fā)展的廣域同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）傳輸網(wǎng)[1]。為了提高傳輸網(wǎng)融入國家廣播電視信息通信網(wǎng)的程度，優(yōu)化SDH網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)、重組多路由數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制以及促進(jìn)光纖傳送網(wǎng)（Optical Transmission Network，OTN）、分組傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN）與SDH技術(shù)的融合等均是需要重點(diǎn)解決的問題[2]。

1 廣播電視數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)需求

受數(shù)據(jù)形態(tài)的影響，廣播電視的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸模式?jīng)Q定了SDH傳輸網(wǎng)的組織架構(gòu)。作為保障廣播電視系統(tǒng)平臺運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，SDH傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要以2M接口為主，光纖直連方式滿足了10 Mb/s的帶寬需求。根據(jù)遠(yuǎn)距信號傳輸時(shí)延的計(jì)算方法，可以推導(dǎo)光纖傳輸時(shí)延為

式中：L表示光纜鋪設(shè)的實(shí)際長度；n1表示光纖信號在光纜中傳輸?shù)恼凵渎剩籧表示光信號傳輸速率；n2表示數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的總數(shù)；tz表示信號通過傳輸設(shè)備的實(shí)際時(shí)間；tq表示去模型映射的實(shí)際傳輸時(shí)延；ty表示模型映射的實(shí)際傳輸時(shí)延。

以通用的G.655光纖為例，其n1=1.48、c=3×108m/s，通常情況下系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)測數(shù)據(jù)為tz≤0.022×10-3s、tq+ty≤0.168×10-3s。當(dāng)遠(yuǎn)距信號傳輸時(shí)延Δt=10×10-3s、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的總數(shù)n2=5時(shí)，光纜鋪設(shè)的實(shí)際長度最大可達(dá)1 970 km；當(dāng)Δt=30×10-3s時(shí)，光纜鋪設(shè)通道的總長度最大可達(dá)5 980 km。根據(jù)廣播電視通信廣域SDH傳輸網(wǎng)的實(shí)際鋪設(shè)光纜長度和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備總數(shù)的峰值，系統(tǒng)業(yè)務(wù)的工作時(shí)延符合傳輸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。

2 廣域SDH傳輸網(wǎng)組織架構(gòu)優(yōu)化

對于省市級廣播電視廣域光纖信號傳輸而言，多路網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)起到了重要作用，能夠在部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)癱瘓的前提下保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。跨區(qū)域間的多路信號傳輸網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)豐富，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)間的多路信號傳輸。分布式的傳輸網(wǎng)架構(gòu)符合光纖信號傳輸要求，即網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)暮诵墓?jié)點(diǎn)可以由其他節(jié)點(diǎn)階段性替代。省市級廣電系統(tǒng)的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)上下行數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)、跨省域間的海量數(shù)據(jù)交互點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)通信傳輸點(diǎn)等均能由其他節(jié)點(diǎn)完成分布式數(shù)據(jù)承載，優(yōu)化后的架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以有效避免區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)故障，如圖1所示[3]。

圖1 廣域SDH傳輸網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)的分布式傳輸保護(hù)機(jī)制

SDH傳輸網(wǎng)的組織架構(gòu)優(yōu)化能夠有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率，信道擴(kuò)容、格式匹配保證了海量數(shù)據(jù)分發(fā)。通過區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行分組，能夠在滿足穩(wěn)定性的前提下，適應(yīng)信號傳輸帶寬，并將網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)模式應(yīng)用于光纖傳輸系統(tǒng)，自上而下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歸口，完善廣域SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃[4]。

3 廣域SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)方案

廣域SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃主要圍繞3個(gè)層級進(jìn)行框架搭建，可以歸納為系統(tǒng)運(yùn)營核心面、技術(shù)實(shí)現(xiàn)骨干面以及使用需求接入面等。廣域SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)的整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 廣域SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)的整體架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)運(yùn)營核心平臺

系統(tǒng)運(yùn)營核心平臺由網(wǎng)絡(luò)輸入節(jié)點(diǎn)共同組成，可以作為智能分配流量入口，將各地市采集上傳的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和上級管理機(jī)構(gòu)下發(fā)的指令數(shù)據(jù)等進(jìn)行梳理，調(diào)配好系統(tǒng)運(yùn)營的核心工作。

整個(gè)核心面采用網(wǎng)狀（環(huán)形）架構(gòu)，能夠隨時(shí)調(diào)配資源，為骨干平臺提供可復(fù)用的節(jié)點(diǎn)。為了適應(yīng)SDH傳輸網(wǎng)的分布式架構(gòu)，核心節(jié)點(diǎn)一般選擇能夠同時(shí)匯聚兩組核心業(yè)務(wù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在滿足性能需求的前提下兼顧數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕@里選擇4個(gè)核心節(jié)點(diǎn)[5]。

上述選擇的核心節(jié)點(diǎn)依然采用G.655光纖進(jìn)行組網(wǎng)，各下級發(fā)射臺站分別與2個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，以融入數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。根據(jù)數(shù)據(jù)承載量分析，超過8組的廣域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要遍歷超過6個(gè)發(fā)射臺站的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，對信號傳輸帶寬、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等提出了更高的要求，因此這里采用平級式區(qū)域骨干網(wǎng)。通過對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分析，依據(jù)國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部規(guī)定的STM-64標(biāo)準(zhǔn)，信號傳輸速率為10 Gb/s。

3.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)骨干平臺

由下級市縣依據(jù)自身需求選擇性接入，通常采取的是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，對接各個(gè)下級單位業(yè)務(wù)生成的各類信息等業(yè)務(wù)。從系統(tǒng)布局看，整個(gè)骨干平臺實(shí)際上是直接利用上級的部分干線作為數(shù)據(jù)傳輸使用，即通過復(fù)用方式將通信網(wǎng)進(jìn)行局部優(yōu)化，完善跨域信息流轉(zhuǎn)，形成了相鄰市縣間的最優(yōu)信息傳輸通路。將主干線作為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)密集區(qū)域的數(shù)據(jù)通道，既提升了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，又增加了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的通過性，實(shí)現(xiàn)分片包干、多路傳輸[6]。

3.3 使用需求接入平臺

使用需求接入平臺由各區(qū)域內(nèi)海量用戶端組成，承載了終端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)匯入和需求管理等業(yè)務(wù)，一般可以通過點(diǎn)對點(diǎn)、以點(diǎn)概面來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總上傳。整個(gè)接入平臺采用星狀結(jié)構(gòu)分布，節(jié)點(diǎn)一般選擇業(yè)務(wù)站點(diǎn)。

為了有效對接下級需求，通常情況下會進(jìn)行分層處置，即設(shè)置多層數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)平臺，滿足業(yè)務(wù)接入的數(shù)據(jù)需求。現(xiàn)階段，新建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的成本過高，為了提高效率、降低成本，實(shí)際采用的是分割現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，逐步完善網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)資源數(shù)據(jù)的快速共享。根據(jù)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分析，采用國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部規(guī)定STM-16標(biāo)準(zhǔn)，信號傳輸速率為2.5 Gb/s。

4 建設(shè)方案分析與驗(yàn)證

4.1 數(shù)據(jù)傳輸量

廣域SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)方案基于系統(tǒng)運(yùn)營核心平臺、技術(shù)實(shí)現(xiàn)骨干平臺、使用需求接入平臺建立，利用其中豐富的節(jié)點(diǎn)資源可以實(shí)現(xiàn)信號傳輸?shù)慕恿εc二次分發(fā)，圍繞關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)聚集點(diǎn)進(jìn)行線路優(yōu)化或復(fù)用基于OTN的直達(dá)信道，滿足承載海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨骩7]。

4.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)用率

通過計(jì)算復(fù)用可以判斷架構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，能否適應(yīng)海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)要求。以主要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸凈流量為基礎(chǔ)，結(jié)合信號傳輸過程中涉及復(fù)用的通信鏈路數(shù)量、局部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)以及該鏈路同時(shí)使用的比例情況等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)復(fù)用率計(jì)算，即：

數(shù)據(jù)傳輸凈流量以實(shí)際流量發(fā)生數(shù)為準(zhǔn)，復(fù)用的通信鏈路數(shù)量為業(yè)務(wù)運(yùn)行中需要的鏈路數(shù)，局部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)一般設(shè)置為1.5～2，復(fù)用比例在時(shí)效性要求高的業(yè)務(wù)中一般設(shè)置為100%。該建設(shè)方案以數(shù)據(jù)聚集型業(yè)務(wù)為主，6條核心系統(tǒng)鏈路的復(fù)用率有4條已經(jīng)接近80%，此時(shí)系統(tǒng)承載量趨于飽和，可以適當(dāng)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸鏈路數(shù)量，滿足業(yè)務(wù)增長需求[8-10]。

4.3 業(yè)務(wù)匹配度

對于SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)使用與廣電業(yè)務(wù)的匹配度測算是建設(shè)方案驗(yàn)證的核心，需要分析主營業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流量容差，即：

式中：Ai與Aj代表不同數(shù)據(jù)鏈路所承載的主營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)吞吐量，即數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)量。通過計(jì)算容差，可以反映業(yè)務(wù)分配時(shí)的線路選擇、匹配效率等。經(jīng)過分析，該建設(shè)方案經(jīng)骨干平臺進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配后，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的主營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。

5 結(jié) 論

綜上所述，從廣播電視業(yè)務(wù)需求出發(fā)，對SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的組織架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，給出了廣域SDH通信網(wǎng)的建設(shè)實(shí)施方案，并討論了該方案中數(shù)據(jù)傳輸量、結(jié)構(gòu)復(fù)用率以及業(yè)務(wù)匹配度等問題。經(jīng)過分析驗(yàn)證，該方案能夠豐富主干數(shù)據(jù)通路，滿足廣域SDH傳輸網(wǎng)的安全承載需求，是未來的重點(diǎn)建設(shè)方向。