利用開銷實現數字微波的網絡管理

王 彧

（山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001）

責任編輯:許 盈

0 引言

數字微波是一種信息傳輸方式，當它用于傳輸廣播電視信號時，廣電對其的要求是“不間斷、高質量、既經濟、又安全”，它的傳輸質量以停傳率（秒/百小時）來衡量。微波設備一旦發生故障，造成電路停傳，維護人員要及時、準確地搶通電路。這樣嚴格的要求，僅僅依靠維護人員與發生故障的站點值班人員的口頭溝通是達不到的，因為這樣得到的信息往往與實際有誤差，由此會誤導維護人員作出正確判斷，延誤電路的搶通，給廣播電視安全播出造成不必要的損失。

微波電路的維護管理亟待依靠現代化的技術手段實現網絡化的管理，以滿足廣播電視安全播出的需要[1－3]。近年來，山西省對建于20世紀80年代的模擬微波電路進行了數字化改造，新的數字微波設備采用了NEC公司生產的SDH－3000系列設備。同步數字體系（SDH）除了傳輸主業務（凈負荷）外，在其幀結構中還安排了大量的開銷字節用于網絡的運行、管理、維護和配置（OAM＆P）,使得網絡管理能力大大提升。

1 開銷字節安排

SDH數字微波的開銷字節是如何定義和安排的呢？這些用于網絡管理的開銷字節分布在兩個區域里，第一部分位于STM－1（同步傳輸模塊）幀結構（見圖1）內，主要包括有段開銷（SOH）和通道開銷（POH）；另一部分位于STM－1幀結構之外的微波幀結構（見圖2）中，主要包括微波幀附加開銷（RFCOH）。

1.1 段開銷

段開銷是指STM－1幀結構中用于網絡運行、管理、維護和配置使用的字節，保證了信息凈負荷正常、靈活的傳送。SOH分為再生段開銷（RSOH，位于前9列的1～3行）和復用段開銷（MSOH，位于前9列5～9行），分別用于再生段和復用段的維護管理。具體字節安排如圖3所示。

1）再生段蹤跡字節J0被用來重復地發送段接入點標識符，以便使段接收機能據此確認其是否與指定的發射機處于持續連接狀態。

2）幀定位字節A1和A2用來識別幀的起始位置。

3）公務字節E1和E2用來提供公務聯絡的語音通路。E1屬于RSOH，用于本地公務通路，即慢車公務。

E2則屬于MSOH，用于直達公務通路，即快車公務。

4）比特間插奇偶檢驗碼B1（8位），B2（24位）分別用作再生段和復用段的誤碼監測。

5）自動保護倒換（APS）通路字節K1，K2（b1～b5）用作自動保護倒換信令。

6）復用段遠端失效指示（MS－RDI）字節K2（b6～b8）用于向發信端回送一個指示信號，表示收信端檢測到發送端故障或正接收復用段告警指示信號。

7）復用段遠端差錯指示（MS－REI）M1用作復用段遠端差錯指示，用來傳送BIP－24（B2）所檢出的誤塊數。

8）數據通信通路（DCC）D1～D12用來構成SDH管理網的傳送鏈路，為其管理和控制提供了強大的通信基礎結構。

9）使用者通路F1為特定維護目的而提供臨時的數據或語音通路連接。

10）同步狀態字節S1（b5～b8）用于傳送4種同步狀態信息，能表示16種不同的同步質量等級。

1.2 通道開銷

通道開銷用于監視、管理和控制通道性能。POH分為低階通道開銷和高階通道開銷。低階通道開銷附加給VC－1/VC－2，負責VC通道的性能監視、維護信號和告警狀態指示等。高階通道開銷附加給VC－3/VC－4，負責VC通道的性能監視、維護信號、告警狀態指示和復用結構指示等。

1.3 微波幀附加開銷

微波幀附加開銷在SDH復用設備來的主數據流（STM－1，數率為155.520 Mbit/s）中插入一些附加比特，用于傳輸數字公務信息、路旁業務信息、ATPC信息糾錯用的比特、波道倒換和其他一些管理信息。

因此，微波傳輸的總速率為

具體字節安排及含義如圖2所示。

2 基本功能

網絡是實現管理功能的物理基礎，整個網絡中的傳輸、交換和復用等設備負責各點間的信息傳輸，而管理系統的功能是對整個傳輸網進行管理，使其更快速、靈活、安全和有效地傳送信息。一個良好的管理網應使用盡量少的資源，以實現高性能的管理功能和高質量的服務。SDH網管系統采用了標準化的管理體系和面向對象的信息管理方式，從而保證了SDH網正常、高效地運行。

SDH網管有5類基本功能，分別是一般管理、故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。

1）一般管理，包括ECC（嵌入控制通路）管理、軟件下載、遠端注冊和時間標記管理等。

2）故障管理包括系統狀態測試、告警監視、告警歷史管理、故障定位等功能。它主要是對SDH傳輸網中的設備和所處環境設施的狀態正常與否進行檢測，使工作人員能快速地掌握整個網絡的告警狀態，并據此準確找到故障所處位置，以確保及時排除故障。

3）性能管理包括數據采集、監視的歷史記錄、閾值設置和超閾值通知以及性能數據的報告等。

4）配置管理包括網絡物理配置和保護切換等功能。

5）安全管理包括使用注冊、口令和安全等級設定等，從而確保了SDH網正常安全地運行。

3 信號流程

網管信號流程如圖4所示。155 Mbit/s的數據流送入155接口盤進行碼型變換、段開銷處理、管理單元指針處理，還要執行微波通道倒換的無損傷倒換。

然后，送入收發分配盤進行保護切換。在發信端，此模塊用來進行從主用波道到保護波道的主數據信號切換。在收信端，用來分配從保護波道接收到的數據信號到各個主用波道。

接著，就到調制解調模塊完成QAM正交幅度調制和解調功能，還有RSOH終結，RFCOH終結，FEC（前向糾錯），波形失真均衡和XPIC（交叉極化干擾抵消器）功能。

經調制后的中頻信號到發信機進行電平均衡放大、混頻后得到射頻信號，再經放大、濾波后，經天饋線系統發射出去。收信過程則相反。

CTRL（控制）模塊收集機架內的告警和狀態信息，還收集機架內各種模塊的各種性能監測數據、設置和控制信息。這些控制信息一是送到負責OAM＆P功能的LMS（本地監控系統）盤進行本地監控、管理、維護和設備的預先設置等工作。二是通過RMCI（遠端控制接口）盤進行設備遠程訪問和控制。

OW（公務）盤在運行、管理、維護以及設置OAM＆P上提供了一個工程電話用以進行聯絡。

SDH微波系統還提供了2 Mbit/s路旁信號的復接，通過WS（路旁）模塊實現路旁信號復用到RFCOH中和從RFCOH中解復用出路旁信號。一個WS模塊最多支持2個路旁信號的復接。

OH（開銷）盤執行STM－1信號的SOH數據在DSC中的插入和提取以及RFCOH字節在DSC中的插入和提取。

4 實際應用

目前，電路已經利用開銷實現了一些網絡管理功能，如利用公務字節E1和E2提供的語音通路，實現了各站點之間的公務連通，方便維護人員之間溝通，增強了對電路運行情況的掌握。利用INI字節實現微波波道的無損傷倒換，使倒換操作無誤碼。利用MLCM字節提高了編碼器的編碼增益，這樣編碼的冗余度低。利用WS字節傳輸2M復用信號，用于傳輸電話和網絡信號，方便臺站實現辦公自動化。

其中，ATPC（自動發信功率控制）是最有效的一項應用。在模擬微波傳輸時，發信端發射的是一個固定電平值，但到了SDH數字微波時，利用其開銷字節，使微波發信機的輸出功率在ATPC控制范圍內自動隨接收段接收電平的變化而變化。

其設計理念是，因為微波通路發生多徑衰落的概率僅為1%，所以在99%的時間里，發信端發小功率信號就能滿足接收端的要求，只有在發生衰落時，才提高發信功率。這樣做的好處是:1）在正常傳輸條件下，可減少射頻高功放40%的耗電量，改善了射頻高功放的可靠性。2）減少了對相鄰系統的干擾，對干擾的衰落儲備增加，改進了微波線路的性能。3）允許分支站天線的夾角減小，增加了分支的路由數。4）通過降低輸出功率，改善射頻高功放的非線性，改善了殘余比特率。而且，ATPC還具備一個突出功能，就是當微波線路發生深衰落，接收信號產生誤碼時，ATPC能在通常的最大發信功率基礎上提高2 dB。具體運行原理如圖5所示。

5 小結

利用開銷進行網絡管理，把維護管理工作提高到了一個新的層次。首先，公務連通更簡單，通話質量更好。第二，實現了對微波設備的離線配置功能。第三，實現了線路的實時監測控制功能，能對網元狀態信息、告警數據、性能指標進行在線監測。第四，能進行遠程登錄，及時掌握線路動態。特別是在遇到突發事件時，網管能提供及時準確的數據，讓維護人員依此作出判斷，快速進行故障定位，恢復電路的正常運行狀態，為保障廣播電視的安全傳輸發揮了應有的作用。

下一步，還要實現對機房溫度、濕度的監測控制，對機房安全（如門禁、消防等）進行管理。并且，繼續利用路旁實現臺站之間的視頻會議等功能。

[1]孫學康，毛京麗.SDH技術[M].北京:人民郵電出版社，2002.

[2]史潤華.基于SDH數字微波的廣播電視傳輸模式[J].電視技術，2003，27（12）:40－41.

[3]呂曉駿，顧曉芳.空間分集系統在蘇南數字微波電路中的應用[J].電視技術，2000，24（11）:39－40.