【摘要】在SDH的課程教學(xué)中，指針調(diào)整的原因及過程通常是學(xué)生理解的難點(diǎn)，通過一個(gè)生活化的實(shí)例的引入，讓學(xué)生對(duì)SDH的時(shí)鐘不同步造成的后果及由此而來的補(bǔ)救措施有一個(gè)直觀的了解，從而達(dá)到掌握指針調(diào)整機(jī)制的目的。

【關(guān)鍵詞】SDH；指針調(diào)整；教學(xué)

1、引言

SDH（Synchronous Digital Hierarchy）被稱為同步數(shù)字體系，與PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）準(zhǔn)同步數(shù)字體系的最大區(qū)別在于“同步”二字，而在教學(xué)過程中學(xué)生卻會(huì)產(chǎn)生一些疑問，比如為什么同步網(wǎng)絡(luò)還會(huì)存在“貨物”與“貨車”不同步而需要進(jìn)行調(diào)整的狀況呢？因此，要讓學(xué)生掌握指針調(diào)整的方法，就需要先解釋清楚為什么SDH同步網(wǎng)絡(luò)還會(huì)存在時(shí)鐘不同步的情形。然后才進(jìn)一步解釋時(shí)鐘不同步會(huì)引起什么后果？存在哪幾種補(bǔ)救措施？各有什么優(yōu)劣？經(jīng)過前述的鋪墊之后再具體介紹指針調(diào)整的機(jī)理，至此，學(xué)生對(duì)前后內(nèi)容才能有較連貫的理解。

2、時(shí)鐘不同步的后果

2.1時(shí)鐘同步的概念

時(shí)鐘信號(hào)頻率和相位都一致才叫做時(shí)鐘同步，如果頻率不一致或者相位不一致都叫做時(shí)鐘不同步。如果發(fā)送網(wǎng)元和接收網(wǎng)元所使用的時(shí)鐘頻率不相同，即在同一個(gè)時(shí)間長度之內(nèi)發(fā)送的碼元個(gè)數(shù)和接收的碼元個(gè)數(shù)不相同，則會(huì)引起“牛頭不對(duì)馬嘴”的錯(cuò)亂情形，接收方無法正確還原出幀結(jié)構(gòu)，甚至于無法正確定到幀頭。為此，通常SDH網(wǎng)元的接收側(cè)電路會(huì)首先從接收到的線路信號(hào)中還原出時(shí)鐘信號(hào)，用以正確接收從上游網(wǎng)元發(fā)來的信號(hào)，這稱為SDH網(wǎng)元的接收時(shí)鐘。而在該網(wǎng)元向其他網(wǎng)元發(fā)送信號(hào)時(shí)，會(huì)利用本地的發(fā)送時(shí)鐘來發(fā)送信號(hào)。正常情況下，本地的發(fā)送時(shí)鐘會(huì)與接收時(shí)鐘同步（采取時(shí)鐘跟蹤的技術(shù)），因此SDH網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)元都互相同步了。這就是SDH稱為同步網(wǎng)絡(luò)的原因。

2.2時(shí)鐘不同步的原因及彌補(bǔ)措施

在SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)中，要求各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備保持時(shí)鐘同步，以保證業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量。但是由于種種原因，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)SDH設(shè)備的時(shí)鐘不可能絕對(duì)地同步，總存在著或多或少的差異，例如：時(shí)鐘頻率差異和時(shí)鐘相位差等。這也就意味著可能一個(gè)SDH網(wǎng)元從其他網(wǎng)元接收到的信號(hào)時(shí)鐘與本設(shè)備發(fā)往其他設(shè)備的信號(hào)時(shí)鐘存在著些許頻率或相位差異。

一般說來，數(shù)字系統(tǒng)對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)的不一致均具備一定的適應(yīng)能力。SDH系統(tǒng)對(duì)于一定范圍內(nèi)的時(shí)鐘失步的適應(yīng)能力表現(xiàn)在：

1、當(dāng)設(shè)備間的時(shí)鐘同步存在程度較小的不一致時(shí)（如較小的快速交變頻差和相差），如某一個(gè)時(shí)刻設(shè)備A的時(shí)鐘頻率高，而另一個(gè)時(shí)刻則是設(shè)備B的時(shí)鐘頻率高，可以通過設(shè)備的接收緩存器對(duì)此進(jìn)行容納。也就是說，能對(duì)本端接收SDH信號(hào)流的速度和本端設(shè)備對(duì)該SDH信號(hào)流處理、轉(zhuǎn)發(fā)速率的不一致進(jìn)行適配。注意，此時(shí)緩存FIFO的寫時(shí)鐘同步于從上一站接收到的線路信號(hào)，而FIFO的讀時(shí)鐘同步于往下一站發(fā)出的線路信號(hào)時(shí)鐘。所以如果增大接收緩存器的容量，則能容忍更大的頻差和相差，但是也增加了設(shè)備成本和信號(hào)時(shí)延，因此只適用于時(shí)鐘同步存在程度較小的不一致時(shí)。

2、當(dāng)SDH設(shè)備間的時(shí)鐘同步存在程度較大的不一致時(shí)（如較小的慢速交變頻差和相差），為避免接收緩沖器的溢出，在實(shí)現(xiàn)對(duì)本端接收SDH信號(hào)流的速率和本端設(shè)備對(duì)該SDH信號(hào)流處理、轉(zhuǎn)發(fā)速率的不一致進(jìn)行適配時(shí)，SDH體制采用了指針調(diào)整機(jī)制，即在SDH信號(hào)流中插入或取出填充字節(jié)的方式。在這種情況下，SDH系統(tǒng)通過少量的指針調(diào)整來適配時(shí)鐘的差異，對(duì)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量不會(huì)造成大的影響，業(yè)務(wù)傳輸一般不會(huì)出現(xiàn)誤碼。

3、指針調(diào)整的機(jī)理

在教學(xué)過程中，作者發(fā)現(xiàn)學(xué)生理解的一個(gè)難點(diǎn)在于“設(shè)備對(duì)本端接收SDH信號(hào)流的速率和本端設(shè)備對(duì)該SDH信號(hào)流處理、轉(zhuǎn)發(fā)速率的不一致進(jìn)行適配”。由于SDH網(wǎng)路中VC（虛容器）是作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體在網(wǎng)絡(luò)中傳送，除了在起始點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行開銷的處理之外，在其他中間節(jié)點(diǎn)都是作為一個(gè)完整的個(gè)體中轉(zhuǎn)的，因此作者決定以此為切入點(diǎn)進(jìn)行講解。

由于傳輸網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)是運(yùn)送客戶信號(hào)，而各種客戶信號(hào)都是映射封裝到高階或低階的虛容器VC中的。假設(shè)一條140M的PDH客戶信號(hào)需要從網(wǎng)元1接入，封裝到VC4中通過網(wǎng)元2中轉(zhuǎn)后到達(dá)終點(diǎn)網(wǎng)元3，網(wǎng)元2沒有權(quán)限處理該VC4信號(hào)，只能原原本本地轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)元3。

假設(shè)網(wǎng)元1與網(wǎng)元2的發(fā)送時(shí)鐘不同步，意味著網(wǎng)元2從網(wǎng)元1接收到的VC4信號(hào)時(shí)鐘與網(wǎng)元2發(fā)往網(wǎng)元3的VC4信號(hào)時(shí)鐘頻率或相位不一致。假設(shè)網(wǎng)元1的發(fā)送頻率較高，網(wǎng)元2的發(fā)送頻率較低，則網(wǎng)元2在相同時(shí)間內(nèi)接收到的VC4的碼元數(shù)比網(wǎng)元2轉(zhuǎn)給網(wǎng)元3的VC4的碼元數(shù)要多。如果不及時(shí)處理的話，網(wǎng)元2的VC4緩存將會(huì)溢出。為了在緩存溢出之前就扭轉(zhuǎn)這種局面，就要采取負(fù)調(diào)整的指針調(diào)整方法。負(fù)調(diào)整就是在SDH的幀頭區(qū)域預(yù)留了3個(gè)H3字節(jié)[1]，在接收緩存達(dá)到溢出的閾值之后，在當(dāng)前那一個(gè)發(fā)往網(wǎng)元3的STM-N幀里在H3字節(jié)的位置放置有效的VC4數(shù)據(jù)，該幀稱為“負(fù)調(diào)整幀”。于是在該幀比未調(diào)整狀態(tài)下的幀（正常幀）多發(fā)送了3個(gè)字節(jié)的有效信息。經(jīng)過多次調(diào)整之后（有時(shí)只需一次調(diào)整）就能將網(wǎng)元從接收緩存快溢出的危險(xiǎn)境地中“解救”下來。唯一要注意的是兩次調(diào)整之間要間隔3幀。

正調(diào)整則相反。假設(shè)網(wǎng)元1的發(fā)送頻率較低，網(wǎng)元2發(fā)往網(wǎng)元3的發(fā)送頻率較高，則網(wǎng)元2在相同時(shí)間內(nèi)接收到的VC4碼元數(shù)比網(wǎng)元2轉(zhuǎn)給網(wǎng)元3的VC4碼元數(shù)少，在經(jīng)過一段時(shí)間累積之后，VC4的接收緩存即將讀空。為了在緩存讀空之前就扭轉(zhuǎn)這種局面，就要讓網(wǎng)元2降低單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送給網(wǎng)元3的VC4碼元數(shù)目。時(shí)鐘頻率不可改變，可控制的只有發(fā)送的內(nèi)容。于是SDH采用的正調(diào)整機(jī)制就是網(wǎng)元2在接收緩存達(dá)到讀空的閾值之后，在當(dāng)前要發(fā)往網(wǎng)元3的那一幀的正調(diào)整字節(jié)（在STM-N幀凈負(fù)荷區(qū)域里）處不發(fā)有效的VC4碼元，而用填充的偽隨機(jī)字節(jié)代替。間接地達(dá)到了單位時(shí)間內(nèi)降低VC4發(fā)送碼元個(gè)數(shù)的目的，從而經(jīng)過一次或多次的正調(diào)整將網(wǎng)元2從接收緩存快讀空的危險(xiǎn)境地“解救”出來。

通過這樣的一個(gè)從前往后的講解，學(xué)生就能大致理解觸發(fā)SDH網(wǎng)元指針調(diào)整的原因，以及正、負(fù)調(diào)整各自的作用。

4、結(jié)論

在工科類的課程講授時(shí)，不應(yīng)只講怎么做，而應(yīng)該著重講為什么要這么做，這樣學(xué)生才更易于理解。否則學(xué)生只知道SDH的指針調(diào)整機(jī)制做了些什么，思維很受局限。要從根源講起，解決掉課程難點(diǎn)時(shí)才能讓學(xué)生有恍然大悟的感覺，才能真正把知識(shí)內(nèi)化。

參考文獻(xiàn)

[1]孫學(xué)康.SDH技術(shù)[M].第2版.北京：人民郵電出版社，2009：起止頁碼，34-36

作者簡介

陳娟（1981-），女（漢），四川成都人，工程師，研究生，在華為技術(shù)有限公司工作六年，現(xiàn)從事三網(wǎng)融合、光傳輸網(wǎng)絡(luò)方面的研究。