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1、SDH技术在CATV中的应用一、传书体制SDH简介1 SDH同步数字系列产生的时代背景 SDH传送网的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出，称之为同步光网络（Synchronous Optical NETwork，SONET）。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷（即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分）在物理媒质，如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准，国际电信联盟标准部（ITUT）的前身国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1988年接受SONET要领并与美国标准化协会（ANST）的TI委员会达成协议，将SON
2、ET修订后重新命脉名为同步数字系列（Synchronous Digilal Hiorarchy，SDH），使之成为同时适用于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。2 SDH数字传输网的传输原理1） SDH传输网的基本构成SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的，在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送，融复接、传输、交换功能于一体，由统一的网络管理操作的综合信息网。可实现网络有效管理、动态网络维护、对业务性能监视等功能，能有效的提高网络资源的利用率，能满足广播电视干线传输网的信息传输和交换的要求，对提高广播电视传输质量有了质的飞跃，因而SDH技术正成为广播电视领域传输技术方面的发展和应用热点。SDH
3、有全世界统一的网络节点（NNT），从面简化了信号的互通以及信号的传送、复用、交叉连接和交换过程，它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块（Synchronous Transport Module），STM-N。当n=1、4、16时，其最基本的模块为STM-1、STM-1和STM-16，并具有一种块状结构，允许安排丰富的开销比特（即在网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于网络的运行、管理和维护（OAM）。它的基本网络单元有同步光纤线路系统或SDH微波传送系统、同步复用器（SM）、分插复用器（ADM）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等等，其功能各异，但都有统一的标准光接口或电接口
4、，能够在基本的传送线路上实现横向兼容性，即允许不同厂家的设备在传送线路上互通。它有一套特殊的复用结构，允许现存的PDH体系、SDH体系和BISD信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。SDH还大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适于将来不断发展。SDH传送网最重要的两个网络单元是终端复用器和分插复用器。以STM1为例，终端复用器（图A）的主要任务是将低速支路信号和155Mb/s电信号纳入STM1帧结构，再经CMI（符号反转码）变换后进入微波传送系统，其逆程正好相反。分插复用器（图B）是一种新型的网络单元，它将同步复用与数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活的分插
5、任意支路信号的能力，在网络设计上有很大的灵活性。由这上述两种基本网络单元组成的典型网络应用有多种形式，有点到点应用（图1.1）、线型应用（图1.2）、构成枢纽网（图1.3）、构成环形网（图1.4）、构成双环形网和网孔形应用，在实际应用中还可出现其他以外的形式。电源 公务 告警 TMN接口 电源 公务 告警 TMN接口STM-1 分插复用器STM-1 终端复用器 155Mbit/s 155Mbit/s 155Mbit/s 1.5 2 6 34 45 140 155Mbit/s 1.5 2 6 34 45 140 155Mbit/s 图A 图B 点到点的应用 图1.1 线形的应用 图1.2 枢纽网
6、的应用 图1.3 环形网的应用 图1.42） SDH技术的传输原理SDH用来承载信息的是一种块状帧结构，块状帧由纵9行和横向270 N列字节组成，每个字节含8b（bit）。整个帧结构由段开销区、净负荷区和管理单元指针区三部分组成。其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配，以保证信息能够正常灵活地传送、管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净负荷。净负荷区域用来存放用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节。SDH的帧传输时，按由左向右，由上到下的顺序排成串型码流依次进行。直至整个2709字节传送完毕，在传送下一帧，如此
7、一帧一帧地传送每帧传输时间为125US，每秒传输1/125106=8000帧。对STM-1而言，每帧能传输的比特数为8（27091）=19940Bb，则STM-1的传输速率为194408000=155.52Mb/s，而STM-4为622.080Mb/s、STM 16为2488.320Mb/s。各种业务信号进入SDH的帧结构都要经过三个步骤，即映射、定位和复用。映射就是将各种进来的速率不等的信号先经过码速调整，再装入相应的标准容器C中，同时加入通道开销POH形成虚容器VC。定位就是将帧相位发生偏差的（称帧偏移）的信息收进支路单元或管理单元，它通过支路单元指针或管理单元指针的功能来实现。复用就是将
8、多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。以139.264Mb/s信号到STM-1的形成为例子来说明这三个步骤。139.264Mb/s信号首先进入标准容器，速率调整后输出149.76Mb/s数字信号，进入虚拟容器，加入通道开销576kb/s后输出150.336 Mb/s的信号，在管理单元内加入管理单元指针576kb/s，输出150.336Mb/s的信号，因N=1，故由一个单元组加入段开销4.608Mb/s后，输出155.520Mb/s的STM-1信号。3 SDH的特点1） SDH统一了北美、日本和欧洲三个地区性标准，各种数字传送信号在STM-
9、1等级以上获得统一，使国际电信互通成为可能。2） 由于SDH电信传送采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可以利用软件实现高阶信号与低阶支路信号之间所谓的一步复用，省去了全套背靠背的设备，上下业务十分容易，大大简化了交叉连接设备。3） 由于SDH帧结构中安排了大约占总信号5%的丰富的开销比特，极大的加强了网络的运行、管理和维护能力。4） SDH传送网具有信息传送透明性和定时透明性，这简化了网络的管理，并使网络能在准同步环境下很好地工作，也有能力经受定时基准的丢失。5） 统一了网络接口标准，使不同厂家的产品可以直接互通，各种传送媒质如光纤，数字微波等可以直接连接，组网十分方便。6） 网络兼容能力强
10、，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号。二、如何应用SDH技术传输广播电视信号广播电视领域的SDH网起着公共物理传输平台的作用，在此平台上，一部分带宽用来传输广播电视节目，另一部分用来直接传输用户数据或从ATM、IP交换汇聚来的数据流等。下面将介绍目前广播电视信号将如何由SDH技术传输。1 将模拟电视信号变换为数字信号SDH是同步数字系列，所传输的信号是数字信号，而我国目前的广播电视节目是模拟信号，用SDH技术传输广播电视信号必须先对信号进行数字化处理，其步骤为抽样、量化、编码等步骤。1） 抽样：抽样是以一定的频率抽取电视输入信号的一个瞬时幅度值，称为抽样值，抽样后得到一系列脉冲
11、式的抽样值，称为抽样系列：我国的彩色电视采用的是PAL制，亮度信号（Y）抽样频率系13.5MH2、色差信号（R-Y、B-Y）的抽样频率为6.75 MH2。2） 量化：模拟信号进行抽样以后，其抽样信号的信号幅度连续准确地估值所发送的抽样。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值勤，且电平的间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能准确地估值所发送的抽样，因此，有可能消除随机噪声的影响。利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。抽样是把一个时间连续信号变换成时间离散的信号，而量化则是将取值连续抽样变成取值离散的抽样。3）压缩编码：编码就是用二进制代码表示量化值，在信号的接收端将量值转换为
12、信号的过程称为解码。由于编码后数据量大，因而须进行压缩，称压缩编码。我们前面介绍的彩色PAL制对亮度信号Y、色差信号R-Y、B-Y，每个抽样信号被8b量化，总的传输码率为216Mb/s，对传输速率为2.5Gb/s的STM-16来讲，也只能传输8路彩色电视信号，因而首先要对其进行压缩处理。当前电视编解码的标准是差值脉冲编码调制（DPCM）和MPEG-2压缩技术，使用MPEG-2技术，可将缩号压缩到1.5-15Mb/s，这样一个STM-16的容量就可传输由没有压缩时的8套电视节目提高到300多套数字电视信号。2 数字电视信号如何由SDH传输网传输SDH的传输速率中34.368Mb/s和139.26
13、4Mb/s最适合电视图像传输。广播电视模拟信号，经过处理变换成数字电视信号后，压缩形成139.264Mb/s码率进入C-4容器，或者形成34.368Mb/s进入C-3容器并最终形成STM-1。广播电视节目的视频和音频信号存放在SDH帧结构中的净负荷区域中，SDH设备的34.368Mb/s和139.264Mb/s接口用于与图像编码器相连。2Mb/s接口用于数据和语音输入设备相连。经这样转换成SDH形式的STM-1广播电视信号通过光纤或者微波发射进行传输，信号传到业务站点后经解码器将图像数据信号还原成模拟信号，通过调制器将其变换到相应的频道，经有线电视HFC网传到用户家中。三、在CATV网中采用S
14、DH传IP在有线电视网中用何种技术传输IP，取决于CATV网所采用的传输技术。新一代宽带1P网络要建立在现有的网络技术基础上，建立在当前最先进的网络传输技术基础上。典型的技术有IP over ATM、 IP crver SDH、IP over WDM等。IP 0ver ATM，融合了IP和ATM技术特点，发挥ATM支持多业务、提供QoS（服务质量保证）的技术优势。IP 0ver SDH，直接在SDH上传送IP业务，对IP业务提供了完善支持，提高了效率。而IP over WDM，采用高速路由交换机设备和DWDM（密集波分复用）技术，极大地提高了网络带宽，对不同码率、数据帧格式的业务提供全面支持。
15、1 IP Over ATMIP over ATM的基本原理和工作方式为：将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC）。以后的TP数据包将在此虚电路VC上以直通（Cut一Through）方式传输而下再经过路由器，从而有效地解决了IP的路由器的瓶颈问题，并将IP包的转发速度提高到交换速度。ATM作为多业务平台，具有很强的多业务支持能力，ATM的优势主要是它的可扩展性和灵活性。在广播电视SDH环网中，可以容易地实现有线电视台间节目交换，应用ATM的流控制可以实现视频传输的分能服务，ATM还可以实现电视节目实时的非对称传输。实现1P0veATM，11U一TSG一13组把相应的解决方案分为两种模型：重叠模型和集成模型。IP over ATM分层模型与封装示
