新型数字交叉连接系统SDXC的功能及其在通信网络中应用研究

范崇武　李振玉

　　摘　要　本文着重介绍数字交叉连接系统SDXC（SDH Digital Crossconnection）的功能及其在通信网络中的应用技术，并以朗讯公司的数字交叉连接DACSVI-2000WaveStarTM-DACS设备进行较深入的研讨，并从两个设计实例，介绍其应用技术。

　　关键词 大容量光纤数字通信 数字交叉连接系统 同步数字体系（SDH）

1 前言: 通信网络的现状与发展

　　随着电信技术的飞速发展和电信网的不断扩大，大容量光纤数字通信传输系统的采用，以及各种新型业务的引入，使得通信网络趋于复杂，容量也越来越大。因此为了有效地保护和管理通信网络，便于控制和分配网络带宽资源，及时为各种不同的用户提供高可靠、低成本和灵活多样的服务，必须使通信网络具有更高的智能化。例如，能够连续地监视系统的性能并及时报告故障和潜在隐患；设备能自动或手动复原；能根据需求快速有效地重新分配电路等功能。

　　基于上述原因，数字交叉连接设备SDXC作为一种新颖的程控数字交换技术，很好地满足了现代光通信的要求，从而得到了电信业普遍的重视，并得以快速的发展。

2 通信网络对数字交叉连接设备的要求

　　（1）现代通信网络要求数字交叉连接设备能有效地保护通信网络的安全；

　　（2）能有效地管理控制和分配网络带宽资源；

　　（3）能有效地为各种不同的用户提供高可靠，低成本和灵活多样的服务，使通信网络具有更高的智能化。

3 SDXC系统技术条件分析

　　SDXC是同步数字体系（SDH，Synchrounous Digital Hierarchy）设备大家族中的一员，在自动配线，路由调度，通信保护/恢复，网络资源优化配置和网络管理等方面发挥着重要的作用，并使网络具有了更高的智能化。

3.1　通道监视

　　利用SDXC中的低阶通道开销监视功能块（LPOM，Low order Path Overhead Monitoring） 和高阶通道开销监视功能块（HPOM，Highorder Path Overhead Monitoring），可以采用非介入方式对通道进行监视，以便于故障定位。

3.2 传输设备管理

　　传输设备管理包括对层间业务量之间的疏导（grooming）和对层内业务量的合并或中枢（hubbing）两个方面。“疏导”是指将客户层的连接按客户层内的相关准则疏散或分配到服务层路径上。例如，将低阶通道按服务类型，目的地或保护种类分别引导进特定的高阶通道内以便于分别管理。疏导的一个应用就是对各种业务在进入交换机之前进行重新组合，利用SDXC将其中的非本地交换业务与本地交换业务分离而节省网络业务传输成本。“合并或中枢”是指在一些部分填充的服务层路径内通过对客户层连接合并以减少服务层路径的数量而起到的提高服务层填充率，使一些部分填充的高阶通道经充实而提高设备利用率。例如，对一些具有相同起始和终结端点或有着公共路段的部分填充的VC-4通道，可通过对VC-12信号的路由进行调整，使这些VC-12结合起来进入上述部分填充的VC-4通道，从而腾出其他的VC-4通道。

3.3 保护倒换

　　利用断开和重新生成交叉连接，SDXC可提供等效于复用段保护。其保护结构可以是1+1或Ｍ：Ｎ。当保护通道的数量少于被保护通道数量时，可设置等级高低进行保护。通常SDXC的整个保护倒换动作仅需几十毫秒，因此对业务的影响很小。同时将SDXC所提供的保护功能和网络中其他设备所提供的诸如子网连接保护和MSP（Multiplexer Section Protection）复用段保护等功能有机地结合，将极大地提高整个网络的可靠性。

3.4　测试接入

　　能提供测试接入功能，即将测试设备与网络单元的空闲端口相连，而通过交叉连接将待测的网络设备端口与该空闲端口相连而进行测试。

　　SDXC具有广播和桥接功能，因此可以进行在线测试。即将VC-1/2/3/4信号桥接到测试端口进行测试而不影响原有的交叉连接业务。利用SDXC的分离接入功能，也可对设备进行停业务测试，即利用SDXC的单向或双向连接功能将输入的VC-1/2/2/3/4信号重新交叉连接至测试端口，并将全1码AIS（Alarm Indication Signal）插入到受影响的输出VC-1/2/3/4信号之中。利用SDXC的交叉连接自环功能，可以将部分设备或线路分离，以便进行分段测试。

3.5 网络恢复

　　能利用节点间的现成容量来替换失效或降级的传输线路的网络恢复功能。SDXC可以从最高级别恢复开始，且同时能进行多个交叉连接，因此其恢复时间大大地短于传统的人工恢复时间，约为数十毫秒至数分钟。完整的恢复过程包括受到失效告警，在空闲容量中按不同等级寻找合适的替代路由，实施交叉连接，业务恢复正常。通常恢复路由应该是最短路由或考虑到各方面因素后的最短路由。

4　DACSVI-2000系统的分析

　　由朗讯科技贝尔实验室研制的新型SDXC系统——DACSVI-2000，已在我国及其他国家和地区得到了广泛应用。下面对其优异的功能及其在网络中的实用进行研讨。

4.1　系统结构

　　DACSVI-2000是朗讯科技贝尔实验室研发的一种能同时适用于同步数字体系（SDH）环境和准同步数字体系（PDH）环境的亚宽带交叉连接系统。它由控制系统（MC），交叉连接矩阵（CC，CrossConnection）和端口接口（PI，Prot Intreface）以及系统定时单元和操作管理维护配置接口（OAM&&P, Operation, Administration, Maintenance and Provisioning）等部分组成。网管部分通过控制系统MC（Main Control）来控制整个设备，控制系统又通过内部控制线（MCLAN）来控制系统的另外两个部分。外界信号通过端口接口部分接入系统，经内部光纤到达交叉矩阵，完成交叉连接后再通过内部光纤回到端口接口部分后输出。

　　DACSVI-2000支持等效于64个双向STM-1信号的交叉连接容量，交叉矩阵采用TST三级交换。在交叉矩阵内部，VC12/VC3信号可以被任意无阻塞地交叉。

　　信号接口为满足ITU-T G.703有关建议的2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s和STM-1电信号以及满足ITU-T G.957有关建议的STM-1光信号。且均支持满足ITU-T G.707标准的映射。

4.2　系统功能特点

4.2.1 同步和定时

　　DACSVI-2000可以从接收到的STM-1或P12信号中提取一到两个时钟信号，也可以接收一到两个外部2048kHz时钟信号。因此DACSVI-2000的两个独立时钟源可以是两个线路，或两个2048 kHz，或两者各一。并可任意选择其中一个为主用，另一个为备用。当其中一个时钟发生故障时，系统会用另一个时钟，且能保持时钟相位或频率的连续性而不影响传输。当两个时钟源均发生故障时，系统会倒换到保持模式（holdover），使原先的时钟相位或频率得以保持24h。一旦任一个时钟源恢复，系统就会倒换回时钟提取（phaselocked）。DACSVI-2000 可向外提供两个2048kHz时钟作为其他设备的参考时钟源。

4.2.2 故障与设备的管理与报告

　　DACSVI-2000能自动地将信号类和设备类的缺陷（defect）和告警（alarm）以及告警清除等信息以时间顺序依次记录。同时系统会记录以不同用户名登录的操作者所执行的命令。

4.2.3 本端CIT接口、网管接口与远端登录或打印接口

　　DACSVI-2000提供采用V.28规约，DCE类型，通信速率为9600 bit/s的异步串行口接口用于CT本端接入，提供X.25、V.11规约，DCE类型的同步串行口作为与网管设备的连接，同时提供 V.28、DTE类型的异步串行口接口，用于连接打印机或操作者利用调制解调器远端登录系统进行操作。

4.2.4 性能监视管理

　　DACSVI-2000提供15min或24h的性能监视管理。对SDH接口的STM-1信号进行复用段VC-4通道的近端/远端码违例（CV）、误码秒（ES）、严重误码秒（SES）和不可用秒（UAS）以及再生段的失帧秒进行监视。对终结的VC-12进行近端/远端码违例、误码秒、严重误码秒和不可用秒的监视。对PDH接口的P12、P31和P4信号，系统通过TS0时隙中CRC4数据对码违例、误码秒、严重误码秒和不可用秒进行监视。

4.2.5 保护和冗余

　　DACSVI-2000系统采用了大量的保护措施，其中有：

　　（1）交叉矩阵1+1保护；

　　（2）系统同步时钟单元（STU）1+1保护；

　　（3）时钟分配单元（CDU）1+1保护；

　　（4）电源滤波单元（PSF）1+1保护；

　　（5）STM-1光或电的MSP；

　　（6）STM-1电的设备倒换模式（SEPS）；

　　（7）2Mbit/s的1:8 保护；

　　（8）34Mbit/s的 1:4 保护；

　　（9）140Mbit/s的 1:1 保护。

4.2.6　安全性

　　（1）具有注册/保密字保护——用户只有同时输入正确的注册名字和保密字后才可进入系统。

　　（2）具有三个用户等级——系统管理级(ADM)、监控级（SUP）、操作员级（OPER）。

　　（3）自动退出——若一段时间内无任何操作，系统会自动退出，用户需重新输入保密字才可再次进入。该段时间用户可在0～120min内定义。

4.2.7 交叉连接种类

　　（1）单向交叉连接（UNI）；

　　（2）双向交叉连接（BI）；

　　（3）桥接式交叉连接（BRIDGE）；

　　（4）滚动式交叉连接（ROLLOVER）；

　　（5）环回式交叉连接（LOOPBACK）。

4.3 　数字交叉连接技术在通信网络的应用

　　1. PDH/SDH 网关

　　网络通常会同时包含SDH和PDH设备，因为DACSVI-2000兼有该两种接口，因而可以作为这两种数字标准间的网桥。信息流可任意和透明地越过PDH/SDH边界。因此采用DACSVI-2000，不仅可支持现有的PDH网，而且也可使PDH网平稳过渡到SDH网。

　　2. 中枢（hubbing）和疏导（grooming）

　　在网络中将重要的，业务量大的节点设定为中枢。利用DACSVI-2000的中枢功能可以减少节点间的连接数量。同时具有中枢功能的网络更容易适应扩容的要求。小型的扩容只需增加少量的节点，并将其连接到最近的中枢点，而大型的扩容则可在网络中再增加新的中枢点。因此所需的设备将远少于点对点拓扑网之所需。

　　利用DACSVI-2000的上/下电路功能，去往相同终点或中间节点的VC-12信号可以插入到同一个STM-1之中。因此DACSVI-2000的这种疏导技术保证了空余容量可以得到充分的利用，也使中枢网的效率得以提高。

　　3. 快速适应网络的变化

　　由于某一设备一旦连接到DACSVI-2000后，它的信号就可以交叉连接到任何与该DACSVI-2000相连的其他设备上，从而减少人为出错的可能性，如重新连接 缆线等。同时极大地减少改变网络结构所需的成本。

　　4. 迅速的路由调度

　　由DACSVI-2000组成的网络可以设计成能从集中的操作维护中心进行以环形网为基础的路由恢复，一旦发现业务中断就可迅速重组网络服务。

5 WaveStarTM DACS系统分析

　　朗讯科技贝尔实验室最近又研制出一个更大容量的新一代SDXC系统——WaveStarTM 并已在世界各地的通信网络中得到广泛的应用。下面进一步解析其新功能及其在网络中的实用技术。

5.1 系统结构

　　为了适应电信网络的发展，朗讯科技贝尔实验室研制出新一代大容量SDH 4/4/3/1交叉连接设备——WaveStarTM DACS。它可以工作于以下任何一种模式：

　　（1）宽带模式（Broad-band 4/4）；

　　（2）亚宽带模式(Wide-band 4/3/1）；

　　（3）宽/亚宽带模式（Broadband/Wideband 4/4/3/1）。

　　在上述三种模式下，WaveStarTM DACS 4/4/1的初始最大容量为256个STM-1的等效电路。最终可升级至2048个STM-1的等效电路。

　　与DACSVI-2000系统相比，WaveStarTM DACS具有类似的结构，但其采用了独创的Ｎ2 比特交换技术。IU（Interface Unit）为外部传输信号接口单元，PU（Port Unit）为端口设备，BSIU（Bit Slice Interface Unit）为交换矩 阵接口单元，均位于系统端口接口（PI）部分。BSSU（Bit Slice Switch Unit）为交叉矩阵，位于系统交叉连接矩阵（CC）部分。PI部分与CC部分之间按并行字节相连，外部信号经IU进入PU，PU将信号中每字节的8bit（b1~b8）分别经BSIU1至BSIU8进入BSSU1至BSSU8进行比特交换（位片结构）。此外尚有2bit并行字节P1和P2用于备用保护。

5.2　系统特点

　　（1）WaveStarTMDACS具有交叉连接时间更短，设备可靠性更高（交叉矩阵具三重保护），体积更小等优点。

　　（2）WaveStarTM DACS系统具有符合ITU-T有关建议的以下标准接口，包括155Mbit/s光，155Mbit/s电，622Mbit/s光(短/长距离)和2.5Gbit/s光（短/长距离）。

　　（3）可执行TU12、TU3、AU3和AU4的无阻塞交叉连接，并具有以上任何速率下的无线广播式的交叉连接功能。

5.3　WaveStarTM DACS的应用

　　WaveStarTM DACS的大容量、快速、有效、宽带和亚宽带交叉连接功能，使其能适用于国家长途干线网、省网和市话网的中枢，疏导互连和网络保护与恢复等。

5.3.1 亚宽带疏导

　　可以提供TU-12和TU-3的疏导功能来增加带宽利用率，提高网络的经济效益。

5.3.2 宽带与亚宽带恢复和快速配置

　　（1）与SDH网管系统（NMS, Network Manage-ment System）相结合，利用WaveStarTM DACS较短的交叉连接建立时间，可使得宽带与亚宽带的电路恢复非常容易而快捷。

　　（2）WaveStarTM DACS与NMS的结合使用可以使得对网络的改变集中在一点进行，这样不仅能够为宽带与亚宽带网络带来快速配置的能力，而且能够以更低的成本对网络进行全程的管理。

5.3.3 宽带与亚宽带的应用

　　由于WaveStarTM DACS具有4/4/3/1功能，它组合了4/4交叉连接和4/3/1交叉连接的能力，这样网络运营者就不必购买和维护两个独立的交叉连接系统，消除了两个独立系统之间必须有的互连缆线而提高整个系统的可靠性。

5.3.4 实例

　　（1）SDH网络中的一部分，包括了6个2.5 Gbit/s环（由WaveStarTM ADM 16/1构成），1个622Mbit/s环（由ISM622构成）和4个WaveStarTM DACS。

　　（2）在4个汇接点上4个WaveStarTM DACS与通过该4个汇接点的2.5Gbit/s双向双纤环ring0、ring5构成了骨干层网面，4个汇接点上4个WaveStarTM DACS与通过该4个汇接点的2.5Gbit/s双向双纤环ring1、ring2、ring3、ring4以及一个622Mbit/s环ring6构成了中继层网面。

　　（3）所有信号在子环之内有子网连接保护，在子环之间则通过WaveStarTM DACS转接。当有业务需从一个子环进入另一个子环时，可由多条路径经由WaveStarTM DACS。因此多重保护确保了业务能够正常地运行。

　　（4）对于部分重要的电路，可以事先在ITM-NM上选择空闲路由，设置保护通道。工作路由和保护路由在跨越不同的子环时将经过不同的WaveStarTM DACS。因此一旦发生故障，WaveStarTM DACS将发挥恢复作用，凡经过WaveStarTM DACS的交叉连接将作适当地改变，必要时其他有关节点上的交叉连接也作相应的改变，旧的受影响的通路全部断开，新的通路建立，从而使业务受到保护。

参 考 文 献

[1] 韦乐平 . 光同步数字传输网 . 北京：人民邮电出版社，1993

[2] 陈云志 . SDH && WDM设备与系统 . 北京：人民邮电出版社，1999

[3] 朗讯科技 . Release 2.1 DACSVI-2000 Installation Test Manual. 1997

[4] 朗讯科技 . Release 3.0 DACSVI-2000 Features and Capabilities Guide. 1997

[5] 朗讯科技 . WaveStarTM DACS 4/4/1 Release 2.1 Maintenance Guide.2000

[6] 朗讯科技 . WaveStarTM DACS 4/4/1 Release 2.1 Application && Planing Guide. 2000

范崇武，男，1963年生，上海市人，上海大学通信专业毕业，朗讯科技中国有限公司客户服务部项目管理经理，高级工程师，上海交通大学通信工程硕士学位。在朗讯科技中国有限公司工作已逾10年，主要从事PDH和SDH通信传输网络的建设和技术支持。曾数次赴美国参加SDH数字交叉连接设备的技术培训。参加并负责了国内福建、北京等近20个省、市的SDH数字交叉连接工程技术实施。

李振玉，女，江苏南通人，北方交通大学现代通信研究所教授，铁道部无线专家组专家，北京无线电协会理事，信息分会副会长，首都女教授联谊会常务理事。主要研究方向为多媒体数字通信、无线接入网技术、数字通信加密与纠错技术等。

----《中国数据通信》