新型數字交叉連接系統SDXC的功能及其在通信網絡中應用研究

2019-11-03 09:08:34

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范崇武　李振玉　　摘　要　本文著重介紹數字交叉連接系統SDXC（SDH Digital Crossconnection）的功能及其在通信網絡中的應用技術，并以朗訊公司的數字交叉連接DACSVI-2000WaveStarTM-DACS設備進行較深入的研討，并從兩個設計實例，介紹其應用技術。

　　關鍵詞大容量光纖數字通信數字交叉連接系統同步數字體系（SDH）

1 前言: 通信網絡的現狀與發展

　　隨著電信技術的飛速發展和電信網的不斷擴大，大容量光纖數字通信傳輸系統的采用，以及各種新型業務的引入，使得通信網絡趨于復雜，容量也越來越大。因此為了有效地保護和管理通信網絡，便于控制和分配網絡帶寬資源，及時為各種不同的用戶提供高可靠、低成本和靈活多樣的服務，必須使通信網絡具有更高的智能化。例如，能夠連續地監視系統的性能并及時報告故障和潛在隱患；設備能自動或手動復原；能根據需求快速有效地重新分配電路等功能。

　　基于上述原因，數字交叉連接設備SDXC作為一種新穎的程控數字交換技術，很好地滿足了現代光通信的要求，從而得到了電信業普遍的重視，并得以快速的發展。

2 通信網絡對數字交叉連接設備的要求

　?。?）現代通信網絡要求數字交叉連接設備能有效地保護通信網絡的安全；

　?。?）能有效地管理控制和分配網絡帶寬資源；

　?。?）能有效地為各種不同的用戶提供高可靠，低成本和靈活多樣的服務，使通信網絡具有更高的智能化。

3 SDXC系統技術條件分析

　　SDXC是同步數字體系（SDH，Synchrounous Digital Hierarchy）設備大家族中的一員，在自動配線，路由調度，通信保護/恢復，網絡資源優化配置和網絡管理等方面發揮著重要的作用，并使網絡具有了更高的智能化。

3.1　通道監視

　　利用SDXC中的低階通道開銷監視功能塊（LPOM，Low order Path Overhead Monitoring）和高階通道開銷監視功能塊（HPOM，Highorder Path Overhead Monitoring），可以采用非介入方式對通道進行監視，以便于故障定位。

3.2 傳輸設備管理

　　傳輸設備管理包括對層間業務量之間的疏導（grooming）和對層內業務量的合并或中樞（hubbing）兩個方面?！笆鑼А笔侵笇⒖蛻魧拥倪B接按客戶層內的相關準則疏散或分配到服務層路徑上。例如，將低階通道按服務類型，目的地或保護種類分別引導進特定的高階通道內以便于分別管理。疏導的一個應用就是對各種業務在進入交換機之前進行重新組合，利用SDXC將其中的非本地交換業務與本地交換業務分離而節省網絡業務傳輸成本。“合并或中樞”是指在一些部分填充的服務層路徑內通過對客戶層連接合并以減少服務層路徑的數量而起到的提高服務層填充率，使一些部分填充的高階通道經充實而提高設備利用率。例如，對一些具有相同起始和終結端點或有著公共路段的部分填充的VC-4通道，可通過對VC-12信號的路由進行調整，使這些VC-12結合起來進入上述部分填充的VC-4通道，從而騰出其他的VC-4通道。

3.3 保護倒換

　　利用斷開和重新生成交叉連接，SDXC可提供等效于復用段保護。其保護結構可以是1+1或Ｍ：Ｎ。當保護通道的數量少于被保護通道數量時，可設置等級高低進行保護。通常SDXC的整個保護倒換動作僅需幾十毫秒，因此對業務的影響很小。同時將SDXC所提供的保護功能和網絡中其他設備所提供的諸如子網連接保護和MSP（Multiplexer Section PRotection）復用段保護等功能有機地結合，將極大地提高整個網絡的可靠性。

3.4　測試接入

　　能提供測試接入功能，即將測試設備與網絡單元的空閑端口相連，而通過交叉連接將待測的網絡設備端口與該空閑端口相連而進行測試?！　DXC具有廣播和橋接功能，因此可以進行在線測試。即將VC-1/2/3/4信號橋接到測試端口進行測試而不影響原有的交叉連接業務。利用SDXC的分離接入功能，也可對設備進行停業務測試，即利用SDXC的單向或雙向連接功能將輸入的VC-1/2/2/3/4信號重新交叉連接至測試端口，并將全1碼AIS（Alarm Indication Signal）插入到受影響的輸出VC-1/2/3/4信號之中。利用SDXC的交叉連接自環功能，可以將部分設備或線路分離，以便進行分段測試。

3.5 網絡恢復

　　能利用節點間的現成容量來替換失效或降級的傳輸線路的網絡恢復功能。SDXC可以從最高級別恢復開始，且同時能進行多個交叉連接，因此其恢復時間大大地短于傳統的人工恢復時間，約為數十毫秒至數分鐘。完整的恢復過程包括受到失效告警，在空閑容量中按不同等級尋找合適的替代路由，實施交叉連接，業務恢復正常。通?；謴吐酚蓱撌亲疃搪酚苫蚩紤]到各方面因素后的最短路由。

4　DACSVI-2000系統的分析

　　由朗訊科技貝爾實驗室研制的新型SDXC系統——DACSVI-2000，已在我國及其他國家和地區得到了廣泛應用。下面對其優異的功能及其在網絡中的實用進行研討。

4.1　系統結構

　　DACSVI-2000是朗訊科技貝爾實驗室研發的一種能同時適用于同步數字體系（SDH）環境和準同步數字體系（PDH）環境的亞寬帶交叉連接系統。它由控制系統（MC），交叉連接矩陣（CC，CrossConnection）和端口接口（PI，Prot Intreface）以及系統定時單元和操作管理維護配置接口（OAM&&P, Operation, Administration, Maintenance and Provisioning）等部分組成。網管部分通過控制系統MC（Main Control）來控制整個設備，控制系統又通過內部控制線（MCLAN）來控制系統的另外兩個部分。外界信號通過端口接口部分接入系統，經內部光纖到達交叉矩陣，完成交叉連接后再通過內部光纖回到端口接口部分后輸出。

　　DACSVI-2000支持等效于64個雙向STM-1信號的交叉連接容量，交叉矩陣采用TST三級交換。在交叉矩陣內部，VC12/VC3信號可以被任意無阻塞地交叉。

　　信號接口為滿足ITU-T G.703有關建議的2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s和STM-1電信號以及滿足ITU-T G.957有關建議的STM-1光信號。且均支持滿足ITU-T G.707標準的映射。

4.2　系統功能特點

4.2.1 同步和定時

　　DACSVI-2000可以從接收到的STM-1或P12信號中提取一到兩個時鐘信號，也可以接收一到兩個外部2048kHz時鐘信號。因此DACSVI-2000的兩個獨立時鐘源可以是兩個線路，或兩個2048 kHz，或兩者各一。并可任意選擇其中一個為主用，另一個為備用。當其中一個時鐘發生故障時，系統會用另一個時鐘，且能保持時鐘相位或頻率的連續性而不影響傳輸。當兩個時鐘源均發生故障時，系統會倒換到保持模式（holdover），使原先的時鐘相位或頻率得以保持24h。一旦任一個時鐘源恢復，系統就會倒換回時鐘提取（phaselocked）。DACSVI-2000 可向外提供兩個2048kHz時鐘作為其他設備的參考時鐘源。

4.2.2 故障與設備的管理與報告

　　DACSVI-2000能自動地將信號類和設備類的缺陷（defect）和告警（alarm）以及告警清除等信息以時間順序依次記錄。同時系統會記錄以不同用戶名登錄的操作者所執行的命令。

4.2.3 本端CIT接口、網管接口與遠端登錄或打印接口

　　DACSVI-2000提供采用V.28規約，DCE類型，通信速率為9600 bit/s的異步串行口接口用于CT本端接入，提供X.25、V.11規約，DCE類型的同步串行口作為與網管設備的連接，同時提供 V.28、DTE類型的異步串行口接口，用于連接打印機或操作者利用調制解調器遠端登錄系統進行操作。

4.2.4 性能監視管理

　　DACSVI-2000提供15min或24h的性能監視管理。對SDH接口的STM-1信號進行復用段VC-4通道的近端/遠端碼違例（CV）、誤碼秒（ES）、嚴重誤碼秒（SES）和不可用秒（UAS）以及再生段的失幀秒進行監視。對終結的VC-12進行近端/遠端碼違例、誤碼秒、嚴重誤碼秒和不可用秒的監視。對PDH接口的P12、P31和P4信號，系統通過TS0時隙中CRC4數據對碼違例、誤碼秒、嚴重誤碼秒和不可用秒進行監視。

4.2.5 保護和冗余

　　DACSVI-2000系統采用了大量的保護措施，其中有：

　?。?）交叉矩陣1+1保護；

　?。?）系統同步時鐘單元（STU）1+1保護；

　?。?）時鐘分配單元（CDU）1+1保護；

　　（4）電源濾波單元（PSF）1+1保護；

　?。?）STM-1光或電的MSP；

　?。?）STM-1電的設備倒換模式（SEPS）；

　　（7）2Mbit/s的1:8 保護；

　?。?）34Mbit/s的 1:4 保護；

　　（9）140Mbit/s的 1:1 保護。

4.2.6　安全性

　?。?）具有注冊/保密字保護——用戶只有同時輸入正確的注冊名字和保密字后才可進入系統。

　　（2）具有三個用戶等級——系統管理級(ADM)、監控級（SUP）、操作員級（OPER）。

　?。?）自動退出——若一段時間內無任何操作，系統會自動退出，用戶需重新輸入保密字才可再次進入。該段時間用戶可在0～120min內定義。

4.2.7 交叉連接種類

　?。?）單向交叉連接（UNI）；

　?。?）雙向交叉連接（BI）；

　?。?）橋接式交叉連接（BRIDGE）；

　　（4）滾動式交叉連接（ROLLOVER）；

　　（5）環回式交叉連接（LOOPBACK）。

4.3 　數字交叉連接技術在通信網絡的應用

　　1. PDH/SDH 網關

　　網絡通常會同時包含SDH和PDH設備，因為DACSVI-2000兼有該兩種接口，因而可以作為這兩種數字標準間的網橋。信息流可任意和透明地越過PDH/SDH邊界。因此采用DACSVI-2000，不僅可支持現有的PDH網，而且也可使PDH網平穩過渡到SDH網。

　　2. 中樞（hubbing）和疏導（grooming）

　　在網絡中將重要的，業務量大的節點設定為中樞。利用DACSVI-2000的中樞功能可以減少節點間的連接數量。同時具有中樞功能的網絡更容易適應擴容的要求。小型的擴容只需增加少量的節點，并將其連接到最近的中樞點，而大型的擴容則可在網絡中再增加新的中樞點。因此所需的設備將遠少于點對點拓撲網之所需。

　　利用DACSVI-2000的上/下電路功能，去往相同終點或中間節點的VC-12信號可以插入到同一個STM-1之中。因此DACSVI-2000的這種疏導技術保證了空余容量可以得到充分的利用，也使中樞網的效率得以提高。

　　3. 快速適應網絡的變化

　　由于某一設備一旦連接到DACSVI-2000后，它的信號就可以交叉連接到任何與該DACSVI-2000相連的其他設備上，從而減少人為出錯的可能性，如重新連接纜線等。同時極大地減少改變網絡結構所需的成本。

　　4. 迅速的路由調度

　　由DACSVI-2000組成的網絡可以設計成能從集中的操作維護中心進行以環形網為基礎的路由恢復，一旦發現業務中斷就可迅速重組網絡服務。

5 WaveStarTM DACS系統分析

　　朗訊科技貝爾實驗室最近又研制出一個更大容量的新一代SDXC系統——WaveStarTM 并已在世界各地的通信網絡中得到廣泛的應用。下面進一步解析其新功能及其在網絡中的實用技術。

5.1 系統結構

　　為了適應電信網絡的發展，朗訊科技貝爾實驗室研制出新一代大容量SDH 4/4/3/1交叉連接設備——WaveStarTM DACS。它可以工作于以下任何一種模式：

　?。?）寬帶模式（Broad-band 4/4）；

　?。?）亞寬帶模式(Wide-band 4/3/1）；

　?。?）寬/亞寬帶模式（Broadband/Wideband 4/4/3/1）。

　　在上述三種模式下，WaveStarTM DACS 4/4/1的初始最大容量為256個STM-1的等效電路。最終可升級至2048個STM-1的等效電路。

　　與DACSVI-2000系統相比，WaveStarTM DACS具有類似的結構，但其采用了獨創的Ｎ2 比特交換技術。IU（Interface Unit）為外部傳輸信號接口單元，PU（Port Unit）為端口設備，BSIU（Bit Slice Interface Unit）為交換矩陣接口單元，均位于系統端口接口（PI）部分。BSSU（Bit Slice Switch Unit）為交叉矩陣，位于系統交叉連接矩陣（CC）部分。PI部分與CC部分之間按并行字節相連，外部信號經IU進入PU，PU將信號中每字節的8bit（b1~b8）分別經BSIU1至BSIU8進入BSSU1至BSSU8進行比特交換（位片結構）。此外尚有2bit并行字節P1和P2用于備用保護。

5.2　系統特點

　?。?）WaveStarTMDACS具有交叉連接時間更短，設備可靠性更高（交叉矩陣具三重保護），體積更小等優點。

　?。?）WaveStarTM DACS系統具有符合ITU-T有關建議的以下標準接口，包括155Mbit/s光，155Mbit/s電，622Mbit/s光(短/長距離)和2.5Gbit/s光（短/長距離）。

　?。?）可執行TU12、TU3、AU3和AU4的無阻塞交叉連接，并具有以上任何速率下的無線廣播式的交叉連接功能。

5.3　WaveStarTM DACS的應用

　　WaveStarTM DACS的大容量、快速、有效、寬帶和亞寬帶交叉連接功能，使其能適用于國家長途干線網、省網和市話網的中樞，疏導互連和網絡保護與恢復等。

5.3.1 亞寬帶疏導

　　可以提供TU-12和TU-3的疏導功能來增加帶寬利用率，提高網絡的經濟效益。

5.3.2 寬帶與亞寬帶恢復和快速配置

　?。?）與SDH網管系統（NMS, Network Manage-ment System）相結合，利用WaveStarTM DACS較短的交叉連接建立時間，可使得寬帶與亞寬帶的電路恢復非常容易而快捷。

　?。?）WaveStarTM DACS與NMS的結合使用可以使得對網絡的改變集中在一點進行，這樣不僅能夠為寬帶與亞寬帶網絡帶來快速配置的能力，而且能夠以更低的成本對網絡進行全程的管理。

5.3.3 寬帶與亞寬帶的應用

　　由于WaveStarTM DACS具有4/4/3/1功能，它組合了4/4交叉連接和4/3/1交叉連接的能力，這樣網絡運營者就不必購買和維護兩個獨立的交叉連接系統，消除了兩個獨立系統之間必須有的互連纜線而提高整個系統的可靠性。

5.3.4 實例

　?。?）SDH網絡中的一部分，包括了6個2.5 Gbit/s環（由WaveStarTM ADM 16/1構成），1個622Mbit/s環（由ISM622構成）和4個WaveStarTM DACS。

　?。?）在4個匯接點上4個WaveStarTM DACS與通過該4個匯接點的2.5Gbit/s雙向雙纖環ring0、ring5構成了骨干層網面，4個匯接點上4個WaveStarTM DACS與通過該4個匯接點的2.5Gbit/s雙向雙纖環ring1、ring2、ring3、ring4以及一個622Mbit/s環ring6構成了中繼層網面。

　　（3）所有信號在子環之內有子網連接保護，在子環之間則通過WaveStarTM DACS轉接。當有業務需從一個子環進入另一個子環時，可由多條路徑經由WaveStarTM DACS。因此多重保護確保了業務能夠正常地運行。

　?。?）對于部分重要的電路，可以事先在ITM-NM上選擇空閑路由，設置保護通道。工作路由和保護路由在跨越不同的子環時將經過不同的WaveStarTM DACS。因此一旦發生故障，WaveStarTM DACS將發揮恢復作用，凡經過WaveStarTM DACS的交叉連接將作適當地改變，必要時其他有關節點上的交叉連接也作相應的改變，舊的受影響的通路全部斷開，新的通路建立，從而使業務受到保護。

參考文獻

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[2] 陳云志 . SDH && WDM設備與系統 . 北京：人民郵電出版社，1999

[3] 朗訊科技 . Release 2.1 DACSVI-2000 Installation Test Manual. 1997

[4] 朗訊科技 . Release 3.0 DACSVI-2000 Features and Capabilities Guide. 1997

[5] 朗訊科技 . WaveStarTM DACS 4/4/1 Release 2.1 Maintenance Guide. 2000

[6] 朗訊科技 . WaveStarTM DACS 4/4/1 Release 2.1 application && Planing Guide. 2000

范崇武，男，1963年生，上海市人，上海大學通信專業畢業，朗訊科技中國有限公司客戶服務部項目管理經理，高級工程師，上海交通大學通信工程碩士學位。在朗訊科技中國有限公司工作已逾10年，主要從事PDH和SDH通信傳輸網絡的建設和技術支持。曾數次赴美國參加SDH數字交叉連接設備的技術培訓。參加并負責了國內福建、北京等近20個省、市的SDH數字交叉連接工程技術實施。

李振玉，女，江蘇南通人，北方交通大學現代通信研究所教授，鐵道部無線專家組專家，北京無線電協會理事，信息分會副會長，首都女教授聯誼會常務理事。主要研究方向為多媒體數字通信、無線接入網技術、數字通信加密與糾錯技術等。

----《中國數據通信》