PDH在本地传输网SDH节点的汇聚及网管一体化

恋々风

摘要：PDH由于价格低廉，目前在运营商大客户接入、移动通信的基站传输等方面得到广泛使用。但在实际运行中PDH存在着难以网管、无法与本地网中心机房公务通信、布线多不方便电路调度、占用大量机架空间等诸多问题。本文结合SDH的技术特点，提出了实现PDH在本地传输网SDH节点汇聚及网管一体化改造的建议。

    关键词：PDH、SDH；互联与网管；一体化

    一、概述

    运营商大客户的业务接入由于PDH价格低廉，为最低端155MSDH价格的1/5至1/6，越来越广泛地得到使用。例如，运营商大客户接入、IP电话超市等主要采用的是传统的PDH传输设备点对点的星状接入；在移动通信中，一个本地网要建几百甚至上千个基站，其传输也大都采用PDH。这些应用基本上是在本地网SDH分插复用（ADM）节点上，通过DDF架用2M同轴电缆跳线将PDH与SDH的2M信号进行端口的硬互联，再由SDH本地网上传到本地网中心机房。

    传统的独立式单端、220V交流供电的PDH接入设备，由于其不能网管，无法发现光路、2M电路的误码、中断等故障，用电（使用交流220V）不稳定、断电无告警，独立式单端PDH安装浪费机房空间，2M布线多、无时隙交叉功能不利于提高2M的时隙利用率、不方便电路调度，个别即使有公务的PDH也无法通过SDH公务系统上联到本地网有人中心机房。由于这些问题，故障往往是用户中断通信发现故障申告后，运营服务商的运维人员才知道，然后开始进行故障查找，根本无法满足用户SLA的服务承若。因此，独立式单端PDH作为接入传输使用必须加以改进，建议在不改变原有SDH结构的情况下，采用子框的方式，使用直流－48V双电源模块供电，设计集成度高的2、4、6口PDH光接口板节省了制造成本，一个子框（占1/4的机架）可插10块以上的PDH光接口业务板，其容量相当于5个机架所安装的传统独立式单端PDH的光接口容量，机房空间得到高效利用。插板式PDH电信号连同其公务及网管信息复接为STM-1电信号，与本地网该节点SDH的STM-1电口互联，再由SDH本地网上传到本地网中心机房，在本地网SDH的ADM节点大量减少2M支路板，由此所降低的成本可抵消了因增加STM-1电接口板所带来的成本，甚至更低。PDH子框与SDH子框互联只用一对155M同轴电缆，代替了63对2M同轴电缆，不但节省了电缆成本，更重要的是设备故障及维护工作量。因此机架型插板式集中网管PDH子架，实现了PDH在本地传输网SDH节点的汇聚及网管一体化，同时还降低了制造成本。

    二、实现方式的建议

    1、PDH汇聚子框的基本功能及硬件结构

    PDH子框功能

    时隙交叉连接单元（DXC）实现PDH信号的时隙交叉功能；

    网元控制处理单元实现网元控制和ECC处理；开销处理单元实现公务电话的交换及上传；PDH光接口板实现光电/电光转换；STM-1电接口单元实现接口匹配、复接与解复接、映射与解映射、2M支路再定时、HW总线合成与分离、DCC提取与插入等；电源/时钟板提供系统时钟以及一次和二次电源。

    PDH子框的硬件结构


说明：U1、U2为电源/时钟板、U3为本地网管板、U4为STM-1支路接口板U5－U16为PDH光接口板
图3：PDH子框的硬件结构图

    如图3所示，PDH子框的基本单板有：直流－48V电源板（可双模块热备份或负荷均担）、本地网管及公务通道板（提供以太网RJ45、串行RS－232网管接口以及公务联络）、STM-1电口板（复接各PDH公务、PDH网管信息及各路PDH电信号为STM-1电信号）、PDH光接口板（可提供2、4、6口光收发通道）。

    2、SDH的帧结构为PDH网管的集中及公务实现提供了通道

    SDH帧结构简述

    在SDH中，基本数据单元的帧长是125µS，其帧结构与PDH的一维线性结构不同的是，它是二维的块状结构，图4为STM-1信号的帧结构。


   图4：STM－1SOH中各字节的安排

    一个STM-1帧分组共计9行，270列，每列中一个字节（8bit），帧周期，即帧频为8000帧/秒。STM-1的传输速率为：270x8x9x8000=155.520Mbit/s。帧结构中设置了两种开销，分别是段开销（SOH）和通道开销（POH）。段开销（SOH）在STM-1中共包含72Byte，占到一帧数据量的3%，主要作用是提供帧同步和网络运行管理等，含有再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；通道开销中含有低阶通道开销（LPOH）和高阶通道开销（HPOH）。在图5中为开销类型和定义。

   
图5：开销类型和定义

    PDH集中网管实现的通道

    SOH的DCC信道是为网管提供的专门通路，PDH的网管信息当然可以在其中传输。D1~D12为数据通信通路(DCC)，总速率达768kbit/s。其中：D1~D3为192kbps的数据通道，用于再生段；D4~D12为576kbps的数据通道，用于复接段，PDH的网管信息（如：收无光、电源障碍、PDH对端自环等）可以在其中定义，也可以使用其他预留字节。

    PDH公务联络的实现

    SOH提供了通道公务联络字节E1/E2，用于进行语音公务联络。E1属于再生段开销（RSOH），提供64kbit/s的语音通道，用于再生段再生器之间的公务联络；E2属于复用段开销（MSOH），提供64kbit/s的语音通道，用于复用段终端之间的公务联络，也可以同时用于PDH公务连接，具体可在PDH子框中的本地网管及公务通道板上设置空分交换矩阵，将各PDH的公务通道进行交叉连接，对PDH各光口方向的公务电话号码进行编排，以实现本地网网管中心到任何一个PDH光方向终端设备的公务联络，方便电路测试、调度以及障碍处理。PDH的公务通道也可以使用SOH的预留比特承载。

    3、多个PDH信号转换为STM-1信号的交叉复接与映射

    交叉复接：

    如图6所示，2Mbps、34Mbps、及140Mbps的PDH电信号分别被装入标准的容器C12，C3及C4中，在各容器的包封上附上称为通道开销（POH）的一些码字，POH的内容包括指示容器内信号在端对端传送过程中的状态、性能及装载情况，带有POH标签的容器则称为虚容器VC。在虚容器的基础上再加上指针（PTR）就构成支路单元TU（TributaryUnit）或管理单元AU。PTR的作用是为了指明各自VC在对应的复用TU帧中的起始电位置并用来进行频率调整。若干个TU经复接，如图中的×1，×3，×7等就构成支路单元组TUG。根据帧结构中的PTR指示的位置，灵活地转移VC，或直接取下/插入某一支路信息。

   
图6：SDH的一级复用结构

    映射：

    在PDH的2Mbps以上通道等级互通时，用异步映射方式将PDH通道层信号适配进STM-1通道层，利用净负荷指针来表示在STM－N帧内浮动的净负荷的准确位置。当出现净负荷在一定范围内的频率变化时，可增减指针数值进行调整，即：各种速率等级的数据流进入相应的容器（C），完成适配功能（主要是速率调整），然后进入虚容器（VC），加入通道开销（POH）。VC在SDH网中传输时可作为一个独立的实体在通道中任意位置取出或插入，以便进行同步复用和交叉连接。由VC输出的数据流再按图6中规定的路线进入管理单元（AU）或支路单元（TU）。在AU和TU中进行速率调整，使得低一级数字流在高一级数字流中的起始点是浮动的。为了准确地确定起始点的位置，AU和TU设置了指针，在相应的帧内进行灵活地和动态地定位。在AUG的基础上，再附加段开销SOH，便形成了STM－1的帧结构。图中的定位校准即是利用指针调整技术来取代传统的125μs缓存器，实现支路频差的校准和相位的对准。

    PDH信号进入SDH的过程

    PDH信号进入SDH的帧结构经过三个步骤，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。具体为：多个2.048MbpsPDH信号复接为139.264Mbps信号，139.264Mbps信号进入标准容器，速率调整后输出149.76Mbps数字信号，再进入虚拟容器，加入通道开销576kbps后输出150.336Mbps的信号，在管理单元内加入管理单元指针576kbps，输出150.336Mbps的信号，由一个单元组加人段开销4.608Mbps后，输出155.520Mbps的STM-1电信号。PDH子框输出的STM-1电信号与SDH子框的STM-1接口互联，只需一对155M同轴电缆跳线，节省了传统PDH与SDH进行2M互联时所需的63对2M同轴电缆，更好的方便了电路调度，减少了故障环节和维护工作量，PDH在本地传输网SDH的ADM节点汇聚后，由SDH本地网网管中心实现集中网管。