SDH 數字技術及在廣播電視傳輸中的應用

唐大勇

（遼寧省二O一廣播電視臺，錦州 北鎮 121300）

前言

光纖傳輸具有傳輸頻帶寬、傳輸容量大、傳輸損耗低、傳輸信息不受電磁干擾等優點。用光纖傳輸的廣播電視信號不僅傳輸質量好且信號穩定，因而光纖已成為傳輸廣播電視的新媒介,SDH技術與光纖技術相結合而構成的同步數字傳輸網是一個融復接、線路傳輸及交換功能于一體由統一網管系統操作的綜合信息網絡,可實現網絡有效管理、動態網絡維護等功能,有效地提高了網絡資源的利用率,滿足了廣播電視傳輸網的信息傳輸和交換的要求,SDH技術目前已成為廣播電視領域傳輸技術方面的發展和應用熱點。

1 SDH的概念

SDH（Synchronous Digital Hierarchy），同步數字系列，光端機容量較大，一般是16E1到4032E1。SDH是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡，是美國貝爾通信技術研究所提出來的同步光網絡（SONET）。國際電話電報咨詢委員會（CCITT）（現ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名為SDH，使其成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛星傳輸的通用技術體制。 它可實現網絡有效管理、實時業務監控、動態網絡維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現靈活可靠和高效的網絡運行與維護，因此是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發展和應用的熱點，受到人們的廣泛重視。

2 SDH的基本原理

2.1 SDH幀結構

SDH采用的信息結構等級稱為同步傳送模塊STM-N(Synchronous Transport Moduled的縮寫,N=1,4,16,64),最基本的模塊為STM-1,4個STM-1 同步復用構成 STM-4,16個STM-1 或4個STM-4 同步復用構成STM-16。SDH采用塊狀的幀結構來承載信息,每幀由縱向9 行和橫向270×N 列字節組成,發送順序為從左至右,從上到下依次發送。傳輸1幀需125μs,每秒可傳輸8000 幀。對于STM-1來說, 傳輸速率可計算得 9×(270×N)×8bit/字節×8000 幀/s=155 520mbps。而STM-4的傳輸速率為 4×155 529mbps=622 080mbps;STM-16 的傳輸速率為 16×155 520(或 4×622 080)=2488 320mbps。整個幀結構分成段開銷區 (Section Over Head,縮寫為SOH)、STM-N凈負荷區（Payload)和管理單元指針區(AUPTR)3個區域。其中段開銷區主要用于網絡的運行、管理、維護及指配以保證信息能夠正常靈活的傳送,它又分為再生段開銷(Regenerator Section Over Head,RSOH)和復用段開銷(Multiplex Section Over Head,MSOH);管理單元指針用來指示凈負荷區域內的信息首字節在STM-N 幀內的準確位置以便接收時能正確分離凈負荷;凈負荷區域用于存放真正用于信息業務的比特和少量的用于通道維護管理的通道開銷字節。

2.2 SDH的映射、復用和指針處理

SDH傳輸業務信號時各種業務信號要進入SDH的幀都要經過映射、定位和復用3個步驟:映射是將各種速率的信號先經過碼速調整裝入相應的標準容器(C),再加入通道開銷區(POH)形成虛容器(VC)的過程,幀相位發生偏差稱為幀偏移;定位即是將幀偏移信息收進支路單元(TU)或管理單元(AU)的過程。它通過支路單元指針(TUPTR)或管理單元指針(AUPTR)的功能來實現。復用則是將多個低價通道層信號通過碼速調整使之進入高價通道或將多個高價通道層信號通過碼速調整使之進入復用層的過程。

3 SDH的特點

SDH之所以能夠快速發展這是與它自身的特點是分不開的，其具體特點如下。

3.1 SDH傳輸系統在國際上有統一的幀結構，數字傳輸標準速率和標準的光路接口，使網管系統互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現有的PDH 完全兼容，并容納各種新的業務信號，形成了全球統一的數字傳輸體制標準，提高了網絡的可靠性。

3.2 SDH接入系統的不同等級的碼流在幀結構凈負荷區內的排列非常有規律，而凈負荷與網絡是同步的，它利用軟件能將高速信號一次直接分插出低速支路信號，實現了一次復用的特性，克服了PDH 準同步復用方式對全部高速信號進行逐級分解然后再生復用的過程，由于大大簡化了DXC，減少了背靠背的接口復用設備，改善了網絡的業務傳送透明性。

3.3 由于采用了較先進的分插復用器（ADM）、數字交叉連接（DXC）、網絡的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。因SDH幀結構中安排了信號的5%開銷比特，它的網管功能顯得特別強大，并能統一形成網絡管理系統，為網絡的自動化、智能化、信道的利用率以及降低網絡的維管費和生存能力起到了積極作用。

3.4 由于SDH有多種網絡拓撲結構，它所組成的網絡非常靈活，它能增強網監，運行管理和自動配置功能，優化了網絡性能，同時也使網絡運行靈活、安全、可靠，使網絡的功能非常齊全和多樣化。

3.5 SDH有傳輸和交換的性能，它的系列設備的構成能通過功能塊的自由組合，實現了不同層次和各種拓撲結構的網絡，十分靈活。

4 SDH技術傳輸廣播電視信號的過程

SDH技術基本處于OSI的第一層,用來提供比特流傳輸的手段,它不具備動態鏈路建立和交換能力,只擁有靜態的電路分插復用和交叉連接能力,即通過操作員發出電路連接指令來建立某個物理通道;廣播電視領域的SDH網起著公共的物理傳輸平臺的作用,在此平臺上一部分帶寬用來傳輸經數字終端設備(CODEC)編解碼的廣播電視節目,另一部分用來直接傳輸用戶數據或是傳輸從ATM、IP 交換機匯聚來的數據流等。用SDH技術傳輸廣播電視信號必須先對信號進行數字化處理,數字化處理分為取樣、量化、編碼等步驟,取樣即是以一定的取樣頻率抽取輸入信號的一個瞬時幅度值(取樣值),取樣后得到一系列的脈沖式的取樣值稱為取樣序列,量化即是對取樣序列進行幅度上的離散化過程,編碼就是用二進制代碼表示量化值,在信號傳輸的目的地將量化值轉換為信號的過程稱為解碼。由于電視信號編碼后數據量大因而需對其進行壓縮編碼,壓縮編碼主要是通過減少圖像像素之間的相關性來達到壓縮圖像的目的,其主要優點是降低了對傳輸容量的要求,缺點是當壓縮所含信息量大的圖像時由于要犧牲掉部分圖像信息從而導致方塊效應;圖像壓縮編碼后每個數碼對前后圖像都有影響,如果傳輸中發生誤碼則接收端還原出來的圖像將會受較大影響,即誤碼擴散問題;此外壓縮編碼還將給圖像信號中插入如股票行情等增值信息帶來不便等。

5 結束語

SDH技術是一種新型的傳輸技術,這種技術的一系列優點使其非常適合傳輸廣播電視信號。因而近年來,該技術在各級廣播電視傳輸網中的應用正越來越普遍。當然還有些問題有待在應用、發展中不斷完善。

[1]孫學康，毛京麗，SDH技術[M].人民郵電出版社，2002。

[2]劉增基.光纖通信[M].西安:西安電子科技大學出版社,2001