基于SDH 技術(shù)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化方法

王文萃，翁鳳嬌

（1.中國人民解放軍31401 部隊，遼寧 大連 116000；2.中國人民解放軍31121 部隊，福建 福州 350102）

0 引 言

同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技術(shù)是一項針對通信的優(yōu)良、實用型光纖模型，在通信組網(wǎng)中進行深入應(yīng)用，可以提高通信的速率和品質(zhì)，減少通信費用，提高通信服務(wù)水平。因此，各大運營商已經(jīng)廣泛關(guān)注SDH 技術(shù)的變革，并利用自身的優(yōu)勢資源，對現(xiàn)有光纖組網(wǎng)進行優(yōu)化和改進，以進一步促進我國通信網(wǎng)的深入化發(fā)展[1]。

1 SDH 技術(shù)概述

SDH 技術(shù)可以實現(xiàn)同步信息的傳輸、復(fù)用、分插連接。SDH 協(xié)議中的數(shù)據(jù)包采用了同步時分交換技術(shù)，充分發(fā)揮了光纖的高頻段特性，使整個通信系統(tǒng)的工作速度都得到了極大提高。在通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，通信網(wǎng)絡(luò)除了要能正常傳送文字、數(shù)據(jù)、聲音、影像，更要保證傳送網(wǎng)絡(luò)的高效能化。

單一、擴展復(fù)雜和具有頻帶限制的傳統(tǒng)技術(shù)已不能適應(yīng)當(dāng)下通信網(wǎng)的要求。而SDH 的迅速發(fā)展和推廣，有效克服了由于帶寬限制導(dǎo)致的入戶介質(zhì)無法滿足主干網(wǎng)和客戶服務(wù)要求的問題，提高了光纖網(wǎng)的帶寬利用率，已成為較成熟和標(biāo)準(zhǔn)的通信技術(shù)，在主干網(wǎng)中得到了普遍應(yīng)用。另外，SDH 采用光纖傳輸并通過單一網(wǎng)絡(luò)間接口節(jié)點實現(xiàn)信息的同步傳輸、交叉、復(fù)用和分插連接，在接入網(wǎng)中可以充分利用其自身的服務(wù)優(yōu)勢，如同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口、強大的網(wǎng)管能力、靈活的擴展能力、高可靠性等，對于通信接入網(wǎng)的長遠發(fā)展具有一定的推動作用[2]。

2 基于通信的SDH 關(guān)鍵技術(shù)及傳輸網(wǎng)絡(luò)具體的SDH 模塊

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 多級編碼調(diào)制技術(shù)

高速率通信的主要載體是微波，在微波環(huán)境下，中繼通信會限制基帶的傳送速度和帶寬，致使頻段速率受限。電信認證機構(gòu)推薦將4 ～11 GHz 頻段的信道間距設(shè)為28 ～30 MHz 和40 MHz，同時為保證SDH 的高速傳輸效率，必須使用多層調(diào)制技術(shù)和滿足SDH 大數(shù)據(jù)的通信需求。

2.1.2 自適應(yīng)均衡技術(shù)

ITU-R 標(biāo)準(zhǔn)下SDH 數(shù)字微波系統(tǒng)不需要額外誤碼性能，所以在使用多態(tài)正交幅度調(diào)制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）時，必須考慮多路信道的影響，并采取相應(yīng)的對策。在信道衰落方面，自適應(yīng)平衡技術(shù)有著明顯的應(yīng)用價值，技術(shù)原則是消除多途傳輸中的碼間串音，無須增加傳輸功率和帶寬就能抑制深度衰落，提高通信傳輸?shù)钠焚|(zhì)。采用自適應(yīng)平衡技術(shù)來克服信道的衰減，其補償功能有2 個：一方面，是頻域平衡，使得整個系統(tǒng)的傳輸功能滿足無失真的發(fā)送要求，并且分別針對幅頻和時延的特點進行了獨立修正，以最大程度降低頻率選擇性的衰減，并采用補償網(wǎng)絡(luò)來彌補頻偏的影響；另一方面是時域均勻性，它根據(jù)時域的反應(yīng)向量，使得整個體系的脈沖反應(yīng)符合沒有編碼之間的串?dāng)_，從而有效解決最小相位和非最小相位衰減，克服正交性的影響[3]。

2.1.3 自動發(fā)射功率控制技術(shù)

在使用多態(tài)QAM 技術(shù)的情況下，為了保證SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)的整體傳輸能力，必須嚴(yán)格選擇高輸出的液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）功率放大器，并應(yīng)用功率回退法、前饋技術(shù)以及預(yù)失真技術(shù)對其進行線性和功率變換的最佳補償。此外，需要采用自動發(fā)信功率控制（Automatic Transfer Power Control，ATPC）技術(shù)來克服由于同一路徑引起的多徑衰落問題，并且提高SDH 數(shù)字微波通信的功率損耗和非線性畸變，繼而保障SDH 數(shù)字微波的通信能力與傳輸能力。

2.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)SDH 的具體模塊應(yīng)用解析

2.2.1 傳輸網(wǎng)應(yīng)用

20 世紀(jì)，各種通信技術(shù)都已具備獨特優(yōu)勢，并且在各行業(yè)中得到了廣泛運用。通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，架構(gòu)越發(fā)錯綜復(fù)雜，同時越來越多的新服務(wù)加入致使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方式已經(jīng)無法適應(yīng)各種新業(yè)務(wù)需求。光導(dǎo)纖維通信網(wǎng)絡(luò)是為光導(dǎo)纖維制造與排程提供服務(wù)的專用通信網(wǎng)路，具備高可信度。在某些區(qū)域，由于站內(nèi)密集，會發(fā)生重復(fù)的上下話路情況，傳送的實時消息會占據(jù)大量信道，而且永遠不間斷運行。另外，通信站基本無專人值班，而隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的迅速發(fā)展，通信系統(tǒng)需要經(jīng)常調(diào)整線路，增加網(wǎng)絡(luò)容量[4]。

2.2.2 SDH 融入模塊

（1）相對速率。SDH 傳輸有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，傳輸方式是以STM_1 作為基礎(chǔ)傳輸單元，傳輸速率達到了155.52 Mb/s，STM-N的傳輸率已超過155.52 Mb/sN，N的數(shù)值是4 的整次方。SDH 標(biāo)準(zhǔn)速率如表1 所示。

表1 SDH 標(biāo)準(zhǔn)速率

（2）特殊組網(wǎng)模型。SDH 組網(wǎng)技術(shù)擁有世界上統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的光纖接口，可以自由進行多路連接，具有很強的配置能力，可以同時運行、維護多種應(yīng)用，靈活組建一個新系統(tǒng)，保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。在沒有任何干擾的情況下，組環(huán)會自動修復(fù)，讓整個系統(tǒng)在短時間內(nèi)修復(fù)出現(xiàn)的問題，恢復(fù)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。

（3）功能性自愈。為提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，采用SDH 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)，實現(xiàn)自我修復(fù)。一般使用雙芯和4 芯光纖，從愈環(huán)特性、通信系統(tǒng)地區(qū)、通信流量以及節(jié)點成本等方面來進行選擇。目前的系統(tǒng)采用的是雙纖維信道。

（4）設(shè)備升級。容量提升到STM-16 水平，SDH設(shè)備也可以進行除轉(zhuǎn)發(fā)器聯(lián)機更新以外的設(shè)備觸發(fā)更新，并且不會對企業(yè)的管理造成干擾。

3 基于SDH 技術(shù)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化策略

3.1 SDH 與孤島子環(huán)的融合

SDH 與孤島子環(huán)結(jié)合，展現(xiàn)一個扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過與多業(yè)務(wù)傳輸平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP）的高階信道、匯集級、核心層串連，最后達到無縫連接，將融合后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。匯聚局新增設(shè)高等級集中裝置取代孤島環(huán)網(wǎng)中的小規(guī)模訪問裝置，并利用匯集設(shè)施下的多路復(fù)用，使低容量的原有局域網(wǎng)設(shè)施完成平面切割。

3.2 雙節(jié)點掛接

將原來單一節(jié)點子環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€雙向集合，采用2 個平板掛接方式，將會合圈懸掛在同一座工廠內(nèi)的不同平面主干節(jié)點上，從而實現(xiàn)對現(xiàn)有條件局域網(wǎng)掛接。對于具有較大跨網(wǎng)能力需求的骨干，可以增加網(wǎng)架的擴展，將各網(wǎng)格間分隔成多個網(wǎng)架，通過實體設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)格的分隔。

3.3 優(yōu)化地區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)

SDH 光纖網(wǎng)屬于2 層調(diào)度，因此在進行分組網(wǎng)的最優(yōu)配置時，需要對區(qū)域通信網(wǎng)進行優(yōu)化。SDH光纖中心需增加光路設(shè)備，確保2 級調(diào)度功能得到最大程度發(fā)揮。第一，增加了光路裝置，可以最大限度改善光纖的資源分配，實現(xiàn)雙鏈路和環(huán)網(wǎng)的功能，提升了系統(tǒng)的處理能力，從而大大增加了組網(wǎng)的靈活性，節(jié)省了信息傳輸時間，降低了傳輸誤差。第二，利用自我修復(fù)技術(shù)，通過對區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)進行最優(yōu)配置，可以促進區(qū)域內(nèi)用戶的通信需要。光纖自愈指光纖接入網(wǎng)絡(luò)之后，如果有信號中斷問題，網(wǎng)絡(luò)會自行調(diào)轉(zhuǎn)，通過更換網(wǎng)絡(luò)降低風(fēng)險[5]。

3.4 通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)分層優(yōu)化

以往國內(nèi)使用最多的通信方式是電信通信，這種通信方式最顯著的特征就是信號集中，由上至下傳遞信息，但不能有效保障信息的傳送效能與安全性。因此，基于SDH 通信技術(shù)進行分層管理，可以大大提升網(wǎng)絡(luò)的傳送速度及效能。SDH 光纖網(wǎng)采取了層次結(jié)構(gòu)，分別是接入層和核心層，為了更好地利用光纖網(wǎng)的優(yōu)點，需要將組網(wǎng)層次進行優(yōu)化，保證每個組網(wǎng)都處于不同節(jié)點。通過對SDH 光纖技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)進行分級優(yōu)化，實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)的正常運營。SDH組網(wǎng)技術(shù)和接入技術(shù)的融合，各通信節(jié)點能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接，從而大大改善了分散服務(wù)的質(zhì)量，推動接入端積極擔(dān)負起關(guān)鍵信息的傳送服務(wù)，增強信息利用力度，使得通信網(wǎng)絡(luò)全面滿足用戶的實際需求。此外，通信網(wǎng)絡(luò)的層次化勢必會提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息的使用效率，進而促進組網(wǎng)的持續(xù)、健康發(fā)展。

3.5 增強自愈性與可靠性

SDH 光纖網(wǎng)組網(wǎng)的自愈能力與通信可靠性有一定的關(guān)聯(lián)，自愈能力越強，其可靠程度就越高。因此，在SDH 的應(yīng)用下，企業(yè)應(yīng)適當(dāng)加強SDH 通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)自愈能力。當(dāng)某個區(qū)域發(fā)生突發(fā)故障時，SDH 就會開啟自動恢復(fù)機制，通過雙通道保護環(huán)、雙向多路保護環(huán)來保護基于SDH 的光纖網(wǎng)。

3.6 骨干節(jié)點

核心節(jié)點處理能力是決定整個骨干通信網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量的主要因素，處理速度越快，代表網(wǎng)絡(luò)內(nèi)滯留的數(shù)據(jù)量越少，因此對核心節(jié)點處理能力進行進一步優(yōu)化，可以避免網(wǎng)絡(luò)擁擠現(xiàn)象。具體方法上，首要目標(biāo)是設(shè)立優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下需要對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的以太網(wǎng)板、線路板等進行優(yōu)化，使二者的槽位接入容量提升至最低標(biāo)準(zhǔn)10 Gb/s，然后針對不同光纖環(huán)境，采用不同方案，將環(huán)網(wǎng)保護作用于骨干通信網(wǎng)的核心業(yè)務(wù)；針對網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）業(yè)務(wù)選擇匹配的IP 板卡配套使用，可優(yōu)化光纖業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換處理時間。此外，存在一種通用性方法，即針對核心節(jié)點的SDH 光傳輸設(shè)備進行更新?lián)Q代，從設(shè)備性能上達到優(yōu)化目的，同時將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的核心傳輸節(jié)點容量調(diào)整為“時分交叉容量”。該模式可以提高骨干網(wǎng)的高價交叉容量與低階交叉能力，使傳輸供應(yīng)更加可靠。

3.7 網(wǎng)絡(luò)帶寬優(yōu)化

對網(wǎng)絡(luò)進行再設(shè)計，簡化復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，避免了由復(fù)雜子網(wǎng)帶來的帶寬損耗。由于分散服務(wù)耗費了大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，且占據(jù)較多時間間隔，導(dǎo)致網(wǎng)管的調(diào)試工作較困難，提出對分散服務(wù)和無用服務(wù)進行定期清除，彌補線路上的不足，使網(wǎng)絡(luò)資源得以充分利用。此外，隨著網(wǎng)元服務(wù)類型的日益增加，對時隙進行最優(yōu)設(shè)計，并統(tǒng)一設(shè)計不同類型的應(yīng)用時隙，以提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率。

3.8 網(wǎng)元ECC 子網(wǎng)優(yōu)化

依據(jù)帶寬資源，對網(wǎng)元進行適當(dāng)配置，考慮網(wǎng)元的數(shù)量和安全性，單一網(wǎng)元的管理數(shù)量最多設(shè)定64個。而一般綜合網(wǎng)管在整系統(tǒng)中有6 個網(wǎng)元，其中每個子網(wǎng)具有1 個主關(guān)網(wǎng)元和1 個后備網(wǎng)元。此外，將所有的子網(wǎng)端口關(guān)閉，根據(jù)嵌入控制通路（Embedded Control Channel，ECC）子網(wǎng)進行分區(qū)，將各個子網(wǎng)上的IP 位址與網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元整合到一個網(wǎng)段，并且統(tǒng)籌考慮整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP 號。

3.9 傳輸通道優(yōu)化

對傳輸段光纜進行檢查，梳理線路路徑、類型，并根據(jù)通信過程缺陷對有光纖條件的傳輸段進行纖芯資源調(diào)整。對于資源較多區(qū)域，優(yōu)先選用光纖復(fù)合架空地線（Optical Power Ground Wire，OPGW）、全介質(zhì)自承式（All-Medium Self-Supporting，ADSS）等光纖。拓展主干站的傳送范圍，可以增強服務(wù)中斷線路能力。根據(jù)具體情況，因地制宜、分段進行改造，盡可能查出無效通道，合理安排光纖資源，同時充分考慮未來通信市場的發(fā)展?fàn)顩r和網(wǎng)絡(luò)彈性。

3.10 網(wǎng)元設(shè)備優(yōu)化

主要的光學(xué)傳輸板，如主控板、交叉板、電源板等，都需要“1+1”的結(jié)構(gòu)，然而由于一些歷史因素，如部分器件的板卡較差，軟件版本太少，造成了一些安全問題。對于不符合配置要求的網(wǎng)元，應(yīng)積極采取措施完善，進一步提升光纖網(wǎng)絡(luò)的可靠性和擴展性。

4 結(jié) 論

當(dāng)前信息化通信網(wǎng)絡(luò)在社會中扮演著重要角色，擔(dān)負著通信交互的重要任務(wù)，同時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對信息傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性有著重大影響，因此廠商必須清楚認知到網(wǎng)絡(luò)最佳組網(wǎng)有利于提升網(wǎng)絡(luò)的綜合效能，從而更好地利用SDH技術(shù)，藉以提供最佳的網(wǎng)路架構(gòu)，并加以執(zhí)行。通過增設(shè)SDH 核心節(jié)點，充分利用已有的光纖資源，對網(wǎng)絡(luò)進行合理優(yōu)化。不同的服務(wù)方式要求采用的方式也不盡相同，關(guān)鍵在于采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)和雙鏈路的安全防護方式，精確地對IP板進行布線，減少中間節(jié)點的切換，實現(xiàn)上下通信的靈活性。通過持續(xù)不斷的創(chuàng)新和穩(wěn)定開發(fā)，以SDH 為基礎(chǔ)的光纖網(wǎng)通信必將取得更優(yōu)的成績。