羅紫晴

摘 要：在民航生產(chǎn)經(jīng)營活動中，通信傳輸技術的可靠性會直接影響到飛行安全。在通信數(shù)據(jù)體量呈指數(shù)增長的今天，傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)絡傳輸方式顯然已經(jīng)無法滿足需求，基于光纖通信技術發(fā)展而來的SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)開始正式進入民航網(wǎng)絡建設的舞臺。文章詳細介紹了SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的概念、架構(gòu)等信息，并深入探討SDH技術在民航安全生產(chǎn)中的應用。

關鍵詞：SDH光傳輸;環(huán)網(wǎng);民航安全

中圖分類號：TN929.11;U285.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）11-116-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.039

SDH技術是一種光傳輸網(wǎng)絡，全稱同步數(shù)字傳輸體系。與傳統(tǒng)的PDH相比，它的光接口更加符合國際標準，組網(wǎng)方式更加靈活，同時環(huán)網(wǎng)的自愈能力也進一步提升了通信可靠性，與ATM技術、以太網(wǎng)技術一起構(gòu)成了現(xiàn)代網(wǎng)絡綜合業(yè)務體系。在民航業(yè)務量激增的今天，其不僅能夠擴展信息傳輸體量，提升傳播速率，還能為數(shù)據(jù)業(yè)務的安全性提供保障，是未來寬帶業(yè)務的主要發(fā)展方向。

1 SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)介紹

1.1 SDH技術的優(yōu)越性

SDH技術采用的是TDM通信模式，能夠以映射方式將數(shù)據(jù)信號分配至各個時間節(jié)點，其包含若干個網(wǎng)絡單元，在光纖技術的支持下可以實現(xiàn)不同速率信號的接收和傳輸，滿足多種業(yè)務需求。與傳統(tǒng)PDH技術不同，SDH技術兼容性十分強大，這主要得益于其統(tǒng)一的節(jié)點接口。同時，其數(shù)據(jù)速率等級也在原有技術模式上得到了統(tǒng)一規(guī)范，采用STM—N的公式，N可以取1、4、16等數(shù)值，最低也可以達到155 Mbit/s的傳輸速率，實現(xiàn)了信息集裝箱式的傳輸效果。其次，在TDM模式下，SDH技術使用一次復用技術，不再需要經(jīng)過逐級分解、復用的繁瑣步驟，交叉數(shù)據(jù)傳輸設備得到進一步簡化，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍蕴嵘?。此外，良好的自愈功能也是SDH技術廣受青睞的原因之一，其設置了豐富的開銷比特，網(wǎng)絡管理的統(tǒng)一性大大提升。當網(wǎng)絡發(fā)生故障時，其能夠利用冗余路由在極短時間內(nèi)恢復數(shù)據(jù)傳輸，50 ms的處理時間幾乎不會讓用戶察覺到任何異常。在此基礎上，SDH技術多樣的拓撲結(jié)構(gòu)又賦予了網(wǎng)絡較高的靈活性，設備組合方式受限小，還能與基本光纜實現(xiàn)兼容，網(wǎng)絡搭建成本明顯降低。

1.2 SDH技術設備及邏輯構(gòu)成

SDH技術設備類型多樣，邏輯構(gòu)成靈活，因此在構(gòu)建時有非常多的方案選擇。在設計時，要注意合理搭配不同的網(wǎng)絡單元，充分發(fā)揮SDH的自愈能力、交叉?zhèn)鬏斈芰Φ?。具體來講，主要有以下幾個方面：一是終端復用器TM，安裝在終端站點部位。在TM的復用功能下，多路、低速信號可以與一路、高速信號按照需求進行轉(zhuǎn)換，為信息的后續(xù)傳輸?shù)於ɑA。二是分插復用器ADM，安裝在轉(zhuǎn)接站點部位。分插復用器也被叫做上下復用器[1]，主要負責信號流的分支和插入，是SDH網(wǎng)絡的核心設備，體現(xiàn)了SDH技術的靈活性。三是數(shù)字交叉連接設備DXC，其相當于一種微型配線架，在交叉矩陣原理的基礎上，可以重新編排信號。四是再生中繼器REG，當信號傳輸過程中發(fā)生失真、中斷等情況時，其可以使信號恢復原狀，具有良好的再定時和整形功能。

1.3 SDH傳送網(wǎng)的物理拓撲

簡單來講，傳送網(wǎng)物理拓撲就是網(wǎng)絡節(jié)點、線路等元素之間的排列組合方式，點對點、星型、總線、網(wǎng)狀等都是較為基礎和常見的拓撲結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，所有終端都以有線或無線的方式連接在同一個中心節(jié)點上，網(wǎng)絡中所有流轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過中央集線器。這種架構(gòu)組織起來較為方便，新節(jié)點的添加也非常容易實現(xiàn)，但中央集線器性能對整個架構(gòu)制約較大，一旦發(fā)生故障，將導致整個網(wǎng)絡的癱瘓?？偩€拓撲結(jié)構(gòu)中，所有終端都會借助接口連接在同一電纜上，同時設置發(fā)送器和接收器，實現(xiàn)并行與串行信息的轉(zhuǎn)化，輔助通訊傳播。當某些節(jié)點發(fā)出通訊訊號時，接收器整合、轉(zhuǎn)化并將信息傳輸給工作站，而工作站發(fā)出信號后，則由發(fā)送器負責廣播，接收器自行匹配地址信息完成接收。由于總線拓撲結(jié)構(gòu)中的各節(jié)點都是通過直線方式連接的，因此電纜長度最短，但受總線能力制約，當接入節(jié)點達到一定數(shù)量后，結(jié)構(gòu)將達到飽和狀態(tài)。環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)則對所有節(jié)點采用環(huán)形串聯(lián)的方式，每兩個相鄰用戶端之間是緊密聯(lián)系在一起的，傾向于單向信息傳輸。SDH傳送網(wǎng)的多種形式如圖1所示。

1.4 SDH自愈網(wǎng)

SDH自愈技術與環(huán)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)密不可分，但遇到線路等故障問題時，其能夠在無人干預的情況下自動恢復信號傳輸。現(xiàn)行自愈環(huán)主要有通道保護環(huán)和復用段保護環(huán)兩大類。其中，業(yè)務保護環(huán)面對的主要是STM—N中的某路PDH信號，根據(jù)接收到的信號質(zhì)量決定是否進行通路倒換，信號質(zhì)量的判斷則主要以TU—AIS警告函為依據(jù)。復用段保護則以度用段信號質(zhì)量為倒換依據(jù)，當復用段某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，整個STM—N中涉及的業(yè)務都會被切換到備用通道上去，LOF、LOS等告警信號[2]都是引發(fā)復用段保護的目標信號。需要注意的是，SDH自愈技術的工作原理是基于備用通道完成的信號傳輸，并不等同于自動修復技術，后續(xù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的檢修、維護仍舊離不開人為干預。

2 SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的應用

綜上所述，在SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的實際應用中，應當從組網(wǎng)配置、設備選擇、時鐘同步等幾個方面進行方案設計。

2.1 組網(wǎng)配置與設備選擇

作為一種同步數(shù)字體系，SDH技術能夠?qū)崿F(xiàn)對各種數(shù)據(jù)信息的有效傳輸。在當前民航行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，擁有實時同步數(shù)字傳輸功能的SDH技術，不僅能夠解決以往網(wǎng)絡傳輸中存在的管理性和兼容性較差的問題，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡信息的安全保護。

SDH技術在實際應用的過程中，與民航行業(yè)原本應用的信息傳輸技術有著較大的差別。通過分析可知，SDH技術在實際應用中具有其他技術無法比擬的優(yōu)越性，結(jié)合當前我國民航數(shù)字行業(yè)的發(fā)展要求，在分析SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的應用之前，首先需要明確SDH環(huán)網(wǎng)應用的基本情況。

在分析眾多SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的應用情況后可以發(fā)現(xiàn)，SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)大多由通信樓、兩個樞紐、三個核心節(jié)點組成。環(huán)網(wǎng)中主要包括四個SDH環(huán)，其中主要包括一個核心環(huán)和三個接入環(huán)，每兩個環(huán)之間由光纜連接。這四個SDH環(huán)主要包含17個站點，能夠傳輸各種數(shù)據(jù)信息。在SDH環(huán)網(wǎng)運行過程中，這四個主要的SDH環(huán)之間可以相互聯(lián)通，結(jié)合當前民航業(yè)務的開展需求不同，滿足不同民航業(yè)務之間的有效鏈接和隔離。

與此同時，SDH環(huán)網(wǎng)可以及時傳輸網(wǎng)管信息，進而實時管理和控制民航業(yè)務開展的整個網(wǎng)絡。在SDH環(huán)網(wǎng)具體運行中，每個核心節(jié)點都能夠依據(jù)不同民航業(yè)務的需求實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務的接入，依據(jù)網(wǎng)絡拓撲在民航業(yè)務和SDH環(huán)網(wǎng)中的作用，滿足具體的業(yè)務需求。

在大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡信息技術不斷發(fā)展的背景下，民航業(yè)務在開展過程中也要更加關注信息傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性等要求，才能更好地促進民航行業(yè)的發(fā)展。考慮到民航業(yè)務大數(shù)據(jù)體量和高安全性能要求，可以選擇2.5G SDH核心設備，在分支節(jié)點的搭建上，則采用622M SDH設備，搭配插入損耗較低的無源光器件，在保障光路之間、器件之間光路傳輸?shù)耐瑫r，也能起到合波與分波的作用。在設備挑選工作中，基于SDH多方向光信號傳輸?shù)奶攸c，選擇多個邏輯網(wǎng)絡單元的設置方式，合理搭配ADM、TM以及REG等設備，以實現(xiàn)民航綜合數(shù)據(jù)業(yè)務的管理監(jiān)控。為提升整個通信系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，還可以對交叉板等重要單板進行附加設計，設置1+1熱備份[3]，幫助母板電源規(guī)避故障停運問題。此外，分散供電與雙電源系統(tǒng)，也是提升SDH網(wǎng)絡穩(wěn)定性的重要渠道。

2.2 時鐘同步方案

時鐘同步是SDH技術中的關鍵部分，能夠保障基準時鐘與下級或同級節(jié)點之間的信息同步，如果時鐘同步方案設計出現(xiàn)缺陷，將導致誤碼、信號lof等后果。在設計時鐘同步方案時，可以從如下兩個角度入手：一是確?；鶞蕰r鐘的準確性，備用同步鐘源的設置就是一個不錯的方案，在若干同步區(qū)域內(nèi)，基準時鐘與鐘源是始終同步的，當其中任一區(qū)域時源失效時，網(wǎng)絡單元就可以切換鎖定與之臨近的區(qū)域，通過同步倒換機制提升穩(wěn)定性。二是要選擇高質(zhì)量的設備和線路，可以借助設備的SSM功能進行判別。

基于上述分析，在民航企業(yè)具體應用過程中，推薦采用外部定時系統(tǒng)，航站樓、臺站等STM節(jié)點統(tǒng)統(tǒng)從中心節(jié)點同步提取信息，主用時鐘采取定期抽取更換的方式，固定順逆時針提取，當某一節(jié)點時鐘故障時，就可以啟用備用時鐘方向。而業(yè)務節(jié)點時鐘故障時，則會自動進入保持模式，待到故障排除再恢復原狀，以保障系統(tǒng)運行的可靠性。

依據(jù)這一原理，在實際應用SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的過程中，以外部定時系統(tǒng)方式作為SDH環(huán)網(wǎng)的時鐘同步系統(tǒng)，首先在中心局站引進外時鐘，然后將外時鐘的節(jié)點STM—N信號與通信樓中心節(jié)點的信號同步，在環(huán)網(wǎng)內(nèi)部則需要按照順時針或逆時針方向調(diào)整時鐘。為保證SDH環(huán)網(wǎng)的正常運行，在抽取過程中要避免環(huán)網(wǎng)時鐘成環(huán)。

在SDH環(huán)網(wǎng)運行中，業(yè)務節(jié)點要從連接環(huán)網(wǎng)的設備中提取時鐘，作為數(shù)據(jù)信息分析的主要依據(jù)。如果在這一階段發(fā)生故障，要及時轉(zhuǎn)變業(yè)務節(jié)點的工作模式，在進入保持模式24小時后，業(yè)務節(jié)點會轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡Ｊ?，直到時鐘的鐘源恢復正常。在鐘源恢復正常之后，需要及時將業(yè)務及運行模式切換回原來的狀態(tài)，才能夠更好地保障環(huán)網(wǎng)的安全運行。

2.3 網(wǎng)絡保護方案

基于當前民航運行和發(fā)展的要求，應用SDH技術要重點關注網(wǎng)絡本身在運行中體現(xiàn)的生存型特征。通過分析可知，SDH技術具有較強的自愈性，在實際應用中能夠克服大多數(shù)網(wǎng)絡運行中的線路中斷和節(jié)點癱瘓等問題，保障環(huán)網(wǎng)安全運行，減少對民航企業(yè)造成的損失。針對這一特性，在建設SDH傳輸網(wǎng)絡時，要制定與SDH技術特性相符合的網(wǎng)絡保護方案，才能夠更好地實現(xiàn)SDH技術的作用，保障信息安全。

自愈能力是SDH技術的一大亮點，如果設計得當，可以杜絕故障引起的通訊網(wǎng)絡癱瘓問題，避免不必要的經(jīng)濟損失。在SDH技術中，PRP冗余網(wǎng)絡保護技術的適用程度最為廣泛。基于民航通訊需求，主要采用雙環(huán)路傳輸鏈，因此網(wǎng)絡保護方案設計也可以分為兩個層面論述。

鏈路層將民航所有通訊節(jié)點連接成為一個閉環(huán)，按照與業(yè)務起始點之間的距離分為主要節(jié)點與次要節(jié)點。主要節(jié)點既要負責信息整合并發(fā)，也要負責優(yōu)質(zhì)信息擇取;次要節(jié)點則不需要特殊配置。同時，主要節(jié)點設置還會受到接收側(cè)與業(yè)務側(cè)倒換方式的影響，要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

對于數(shù)據(jù)層的保護，主要有定向與環(huán)回兩種方式。定向保護方案中，民航通訊系統(tǒng)某一節(jié)點的故障會被廣播到所有節(jié)點當中，業(yè)務發(fā)布源節(jié)點則會根據(jù)故障信息繞開這一節(jié)點，實現(xiàn)信息傳輸。環(huán)回保護方式中，主要是通過附近節(jié)點的診斷，判別故障環(huán)情況，從而實現(xiàn)故障停運和倒換保護。為防止兩種保護方式重復發(fā)生，民航企業(yè)可以對PRP MAC層與SDH物理層的保護進行合理搭配與選用。

2.4 通信管理方案

在民航SDH通信管理中，為方便各航站樓、臺站、服務區(qū)等的通訊需求，可以在現(xiàn)行基礎上提供以太網(wǎng)、E1等多種類型的接口，組建起綜合能力較強的AIMS系統(tǒng)。從分類管理的角度看，機場內(nèi)部的航班信息、E1業(yè)務等完全可以使用以太網(wǎng)傳送交流。對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為復雜、體量較大的空管數(shù)據(jù)來說，可以在SDH節(jié)點設備上連接脈沖編碼調(diào)制器，在擴充業(yè)務體量的同時，通過不同配置對RS—232等通訊業(yè)務提供差異化支持。在網(wǎng)絡設置上，主要采用分布式架構(gòu)，設置管理員與服務端，下設多個客戶端口，用戶可以通過終端發(fā)送請求信息，由服務端接收并作出回應。這種方式分散性控制特點明顯，整個系統(tǒng)功能被分解到若干個服務器中，線路故障不會影響整體的運行效果，維修鎖定也更為便捷和快速。這種方式還能很好地均衡網(wǎng)絡運行載荷，規(guī)避總線控制中線路長、傳輸慢的缺點，延長服務器的運行壽命。分布式管理系統(tǒng)也能很好地體現(xiàn)民航服務特點，在逐層信息接收機制下，服務更具有針對性，質(zhì)量能夠得到保障。

SDH技術廣泛應用于民航業(yè)務，盲降臺、信標臺、雷達站等以接受和傳遞導航監(jiān)控信號為主的設施設備，都要依靠SDH環(huán)網(wǎng)為民航數(shù)據(jù)傳輸提供安全穩(wěn)定的通道，滿足民航業(yè)務對于信息傳輸靈活性的要求。

3 結(jié)語

SDH技術集高效性、穩(wěn)定性、實時性等優(yōu)點于一身，是現(xiàn)代通信技術的一大創(chuàng)舉，在民航通信中引入SDH技術對于安全生產(chǎn)有重要的保障意義。因此，民航企業(yè)要關注SDH技術，合理選擇組網(wǎng)方式、設備類型，設計科學的時鐘同步方案、網(wǎng)絡保護方案等，最大限度發(fā)揮SDH技術的優(yōu)越性，為民航通信事業(yè)的發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻

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