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【摘要】本论文分析研究了网络拓扑结构、设备选型、保护方式、时钟同步等技术方案，根据理论知识计算分析了各局点话务量、局间中继电路数量及中继距离长度，确立了网络组织结构和具体的时隙分配方式。
【关键词】SDH光通信；设备选型；保护方式；时钟同步
1.同步数字体系原理
1.1 SDH光通信技术特点
同步数字体系（SDH—Synchronous digital hierarchy）是为在物理传输网上传送适配的净负荷而标准化的一系列数字传送结构，其基础设备是同步传送模块（STM），它采用复用映射原理将各种不同等级的低速信号复用映射进STM模块并以同步于网路的速率进行传输。
同步传送模块（STM）是用来支持在SDH中进行段层连接的信息结构，它是一个带有线路终端功能的准同步数字复用器，它将63个2Mbit/s信号（或3个34Mbit/s 信号或1个140Mbit/s信号）复用或适配为155.52Mbit/s（STM-1等级）。它由块状帧结构中的信息净负荷和段开销（SOH）信息字段组成，并在选定的媒体上以同步于网路的速率进行串行传输。SDH基本的同步传送模块速率为155.52Mbit/s（STM-1等级）。更大容量的STM是以等于该基本速率N倍的速率构成（现已规定了N=4，N=16和N=64的STM容量）。
光同步数字传输网主要的特点是：
（1）采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，避免了PDH系统从高速信号中分插低速信号需多次解复用的过程，使得上下业务非常方便，有利于容纳各种新的宽带业务的引入。
（2）网络具有标准的光接口，开放型的标准光接口可满足多厂家产品环境，实现网络的横向兼容性，节约网络成本，有利于网络的后期管理。
（3）SDH帧结构中安排有丰富的开销比特用于网络的管理，故网络的运行、管理、维护能力强大，有利于新特性、新功能的开发。
由于采用了指针调整技术，SDH具有了定时透明性，网络能在准同步环境下工作、其净负荷可以在不同的同步点之间进行传送而不影响业务质量，并有能力经受定时基准的丢失，网络性能比PDH光通信系统有了很大改善。
1.2 SDH传送网复用映射原理
SDH网络采用复用映射原理将各种不同等级的低速信号组合进STM模块并在网路中进行传输。
各种不同等级的低速信号装入SDH帧结构净负荷区，一般需经过映射、定位校准和复用三个阶段。
为使各种支路信号与相应的虚容器（VC）容量同步，使VC成为可以独立地进行传送、复用和交叉连接的实体，在映射阶段，在SDH网络边界处应将支路信号适配至虚容器（VC）。
在复用阶段，多个低阶通道层信号适配进入到高阶通道，或多个高阶通道层的信号适配进入到复用段。
为防止复用映射过程中的抖动造成系统误码率增加，系统采用了指针技术，当网络处于同步工作状态时，指针进行同步信号间的相位校准。当网络失去同步时，指针进行频率和相位校准，当网络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准。SDH帧结构中的指针是一种指示器，其值定义虚容器相对于支持它的传送实体的帧基准的帧偏移。
2.SDH传输网网络结构设计方案
2.1网络拓扑结构选择
网络的物理拓扑结构是指网络的形状，即网络节点设备和传输线路的几何排列。它对网络的效能、可靠性及经济性有很大的影响。
在SDH网络中，通常采用的网络结构有：点对点链状，星形、树形、环形。
根据以上对SDH传输网络四种拓扑结构的比较并结合本市具体实际情况，此设计决定选用环形网络结构。
2.2设备选型
在对国内本地网光纤通信系统设计、使用情况进行多方研究的基础上，结合本市通信信息量的具体情况，本设计决定先上STM-4等级，传输设备选定为ZXSM-622。
2.2.1 ZXSM-622的组成与系统结构
ZXSM-622是STM-4的复用设备，系统主要包含光线路板OL、交叉板CS、支路板TR、勤务板OW、时钟板SC、主控板NCP、和电源板PWR。其中光线路板、交叉板、时钟板、电源板可实现单板热备份功能。另外系统中包含有两组支路板（A组、B组），因此与其他各功能单板配合时，可组成双系统结构，使系统的容量在原有的基础上增加了一倍。这两套系统也可相互保护（1+1，1：1）或相互交叉，并能增强组网的灵活性。辅助系统包含的勤务系统可实现点呼、群呼以及三方通话功能；定时系统完成整个系统的同步；控制系统完成对本系统各单板的控制。
2.2.2系统功能概述
（1）ZXSM-622设备具有灵活的网元配置功能，可通过不同的单板配置和软件控制而将设备配置成终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）。
（2）TM设备在其线路侧终结SDH622Mbit/s线路信号，在起终端侧分出或进入SDH支路或PDH支路光、电信号。
（3）ADM设备在每个方向均可上下支路信号，不上下的部分无损伤穿过。ADM的收端终结SOH，发端重新起始SOH。
（4）REG设备对信号进行再生和放大，从中提取时钟，收端终结RSOH，发端重新起始RSOH。
3.SDH网络的保护方案设计
3.1 SDH网络保护的基本原理
随着社会的进步，人们对信息的依赖性越来越强，网络传送的信息容量也急剧增长，通信网一旦出现故障将会带来不可估量的损失。因此，如今在网络的建设中要求网络具有较高的生存能力，从而产生了自愈网的概念。所谓自愈网就是在网络出现意外故障时无需人为干预，网络就能在极短时间内自动恢复业务。使用户感觉不到网络已出了故障。环行网就是SDH网络中最常用的自愈网之一。称之为自愈环。
根据自愈环的结构自愈环可以分为通道倒换环和复用段倒换环现两大类。对于通道倒换环，业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否由离开环的某一个别通道信号质量的优劣而定。而对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否由每一对节点之间的复用段信号质量的优劣来决定，当复用段有故障时，故障范围内整个线路倒换到保护回路。
通道倒换环和复用段倒换环的一个重要区别是：通道倒换环使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用；而复用段倒换环使用共享保护，正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。
3.2某市SDH传输网网络保护设计方案
经以上四种自愈环特性比较，本设计决定采用二纤单向通道倒换环。
二纤单向通道倒换环原理：环中两根光纤，一根用于传送业务信号（主用信号），称为S纤，另一根用于传送备用保护信号，称为P纤。环中任一节点发出的信号都同时送到S纤和P纤上，在S纤上沿一方向（如顺时针方向）传送到目的节点，在P纤上沿另一方向（如逆时针方向）传送到目的节点。正常时，目的节点将S纤传送过来的主信号接收下来，由于对同一节点来说，正常时发送出的信号和接收回的信号均是在S纤上沿同一方向传送的，故称为单向环；当目的节点收不到S纤送来的主信号或其信号已劣化时，此节点接收端将倒换开关倒换到P纤上，将P纤送来的备用信号取出，以保证信号不丢失。这种保护恢复方式可称之为“并发优收”，倒换不需要APS协议。 [科]
【参考文献】
［１］上海贝尔电话设备制造有限公司.S1240程控数字电话交换系统（上）.人民邮电出版社，1993．
［２］叶敏.程控数字交换与交换网.北京邮电学院出版社，2004．
【关键词】SDH光通信；设备选型；保护方式；时钟同步
1.同步数字体系原理
1.1 SDH光通信技术特点
同步数字体系（SDH—Synchronous digital hierarchy）是为在物理传输网上传送适配的净负荷而标准化的一系列数字传送结构，其基础设备是同步传送模块（STM），它采用复用映射原理将各种不同等级的低速信号复用映射进STM模块并以同步于网路的速率进行传输。
同步传送模块（STM）是用来支持在SDH中进行段层连接的信息结构，它是一个带有线路终端功能的准同步数字复用器，它将63个2Mbit/s信号（或3个34Mbit/s 信号或1个140Mbit/s信号）复用或适配为155.52Mbit/s（STM-1等级）。它由块状帧结构中的信息净负荷和段开销（SOH）信息字段组成，并在选定的媒体上以同步于网路的速率进行串行传输。SDH基本的同步传送模块速率为155.52Mbit/s（STM-1等级）。更大容量的STM是以等于该基本速率N倍的速率构成（现已规定了N=4，N=16和N=64的STM容量）。
光同步数字传输网主要的特点是：
（1）采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，避免了PDH系统从高速信号中分插低速信号需多次解复用的过程，使得上下业务非常方便，有利于容纳各种新的宽带业务的引入。
（2）网络具有标准的光接口，开放型的标准光接口可满足多厂家产品环境，实现网络的横向兼容性，节约网络成本，有利于网络的后期管理。
（3）SDH帧结构中安排有丰富的开销比特用于网络的管理，故网络的运行、管理、维护能力强大，有利于新特性、新功能的开发。
由于采用了指针调整技术，SDH具有了定时透明性，网络能在准同步环境下工作、其净负荷可以在不同的同步点之间进行传送而不影响业务质量，并有能力经受定时基准的丢失，网络性能比PDH光通信系统有了很大改善。
1.2 SDH传送网复用映射原理
SDH网络采用复用映射原理将各种不同等级的低速信号组合进STM模块并在网路中进行传输。
各种不同等级的低速信号装入SDH帧结构净负荷区，一般需经过映射、定位校准和复用三个阶段。
为使各种支路信号与相应的虚容器（VC）容量同步，使VC成为可以独立地进行传送、复用和交叉连接的实体，在映射阶段，在SDH网络边界处应将支路信号适配至虚容器（VC）。
在复用阶段，多个低阶通道层信号适配进入到高阶通道，或多个高阶通道层的信号适配进入到复用段。
为防止复用映射过程中的抖动造成系统误码率增加，系统采用了指针技术，当网络处于同步工作状态时，指针进行同步信号间的相位校准。当网络失去同步时，指针进行频率和相位校准，当网络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准。SDH帧结构中的指针是一种指示器，其值定义虚容器相对于支持它的传送实体的帧基准的帧偏移。
2.SDH传输网网络结构设计方案
2.1网络拓扑结构选择
网络的物理拓扑结构是指网络的形状，即网络节点设备和传输线路的几何排列。它对网络的效能、可靠性及经济性有很大的影响。
在SDH网络中，通常采用的网络结构有：点对点链状，星形、树形、环形。
根据以上对SDH传输网络四种拓扑结构的比较并结合本市具体实际情况，此设计决定选用环形网络结构。
2.2设备选型
在对国内本地网光纤通信系统设计、使用情况进行多方研究的基础上，结合本市通信信息量的具体情况，本设计决定先上STM-4等级，传输设备选定为ZXSM-622。
2.2.1 ZXSM-622的组成与系统结构
ZXSM-622是STM-4的复用设备，系统主要包含光线路板OL、交叉板CS、支路板TR、勤务板OW、时钟板SC、主控板NCP、和电源板PWR。其中光线路板、交叉板、时钟板、电源板可实现单板热备份功能。另外系统中包含有两组支路板（A组、B组），因此与其他各功能单板配合时，可组成双系统结构，使系统的容量在原有的基础上增加了一倍。这两套系统也可相互保护（1+1，1：1）或相互交叉，并能增强组网的灵活性。辅助系统包含的勤务系统可实现点呼、群呼以及三方通话功能；定时系统完成整个系统的同步；控制系统完成对本系统各单板的控制。
2.2.2系统功能概述
（1）ZXSM-622设备具有灵活的网元配置功能，可通过不同的单板配置和软件控制而将设备配置成终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）。
（2）TM设备在其线路侧终结SDH622Mbit/s线路信号，在起终端侧分出或进入SDH支路或PDH支路光、电信号。
（3）ADM设备在每个方向均可上下支路信号，不上下的部分无损伤穿过。ADM的收端终结SOH，发端重新起始SOH。
（4）REG设备对信号进行再生和放大，从中提取时钟，收端终结RSOH，发端重新起始RSOH。
3.SDH网络的保护方案设计
3.1 SDH网络保护的基本原理
随着社会的进步，人们对信息的依赖性越来越强，网络传送的信息容量也急剧增长，通信网一旦出现故障将会带来不可估量的损失。因此，如今在网络的建设中要求网络具有较高的生存能力，从而产生了自愈网的概念。所谓自愈网就是在网络出现意外故障时无需人为干预，网络就能在极短时间内自动恢复业务。使用户感觉不到网络已出了故障。环行网就是SDH网络中最常用的自愈网之一。称之为自愈环。
根据自愈环的结构自愈环可以分为通道倒换环和复用段倒换环现两大类。对于通道倒换环，业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否由离开环的某一个别通道信号质量的优劣而定。而对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否由每一对节点之间的复用段信号质量的优劣来决定，当复用段有故障时，故障范围内整个线路倒换到保护回路。
通道倒换环和复用段倒换环的一个重要区别是：通道倒换环使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用；而复用段倒换环使用共享保护，正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。
3.2某市SDH传输网网络保护设计方案
经以上四种自愈环特性比较，本设计决定采用二纤单向通道倒换环。
二纤单向通道倒换环原理：环中两根光纤，一根用于传送业务信号（主用信号），称为S纤，另一根用于传送备用保护信号，称为P纤。环中任一节点发出的信号都同时送到S纤和P纤上，在S纤上沿一方向（如顺时针方向）传送到目的节点，在P纤上沿另一方向（如逆时针方向）传送到目的节点。正常时，目的节点将S纤传送过来的主信号接收下来，由于对同一节点来说，正常时发送出的信号和接收回的信号均是在S纤上沿同一方向传送的，故称为单向环；当目的节点收不到S纤送来的主信号或其信号已劣化时，此节点接收端将倒换开关倒换到P纤上，将P纤送来的备用信号取出，以保证信号不丢失。这种保护恢复方式可称之为“并发优收”，倒换不需要APS协议。 [科]
【参考文献】
［１］上海贝尔电话设备制造有限公司.S1240程控数字电话交换系统（上）.人民邮电出版社，1993．
［２］叶敏.程控数字交换与交换网.北京邮电学院出版社，2004．