SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)在民航安全生產(chǎn)保障中的應(yīng)用

羅紫晴

摘 要：在民航生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，通信傳輸技術(shù)的可靠性會(huì)直接影響到飛行安全。在通信數(shù)據(jù)體量呈指數(shù)增長(zhǎng)的今天，傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)絡(luò)傳輸方式顯然已經(jīng)無法滿足需求，基于光纖通信技術(shù)發(fā)展而來的SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)開始正式進(jìn)入民航網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的舞臺(tái)。文章詳細(xì)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(shù)在民航安全生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：SDH光傳輸;環(huán)網(wǎng);民航安全

中圖分類號(hào)：TN929.11;U285.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）11-116-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.039

SDH技術(shù)是一種光傳輸網(wǎng)絡(luò)，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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，組網(wǎng)方式更加靈活，同時(shí)環(huán)網(wǎng)的自愈能力也進(jìn)一步提升了通信可靠性，與ATM技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)一起構(gòu)成了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)體系。在民航業(yè)務(wù)量激增的今天，其不僅能夠擴(kuò)展信息傳輸體量，提升傳播速率，還能為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的安全性提供保障，是未來寬帶業(yè)務(wù)的主要發(fā)展方向。

1 SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)介紹

1.1 SDH技術(shù)的優(yōu)越性

SDH技術(shù)采用的是TDM通信模式，能夠以映射方式將數(shù)據(jù)信號(hào)分配至各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，其包含若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元，在光纖技術(shù)的支持下可以實(shí)現(xiàn)不同速率信號(hào)的接收和傳輸，滿足多種業(yè)務(wù)需求。與傳統(tǒng)PDH技術(shù)不同，SDH技術(shù)兼容性十分強(qiáng)大，這主要得益于其統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)接口。同時(shí)，其數(shù)據(jù)速率等級(jí)也在原有技術(shù)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(dá)到155 Mbit/s的傳輸速率，實(shí)現(xiàn)了信息集裝箱式的傳輸效果。其次，在TDM模式下，SDH技術(shù)使用一次復(fù)用技術(shù)，不再需要經(jīng)過逐級(jí)分解、復(fù)用的繁瑣步驟，交叉數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備得到進(jìn)一步簡(jiǎn)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(shù)廣受青睞的原因之一，其設(shè)置了豐富的開銷比特，網(wǎng)絡(luò)管理的統(tǒng)一性大大提升。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，其能夠利用冗余路由在極短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸，50 ms的處理時(shí)間幾乎不會(huì)讓用戶察覺到任何異常。在此基礎(chǔ)上，SDH技術(shù)多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又賦予了網(wǎng)絡(luò)較高的靈活性，設(shè)備組合方式受限小，還能與基本光纜實(shí)現(xiàn)兼容，網(wǎng)絡(luò)搭建成本明顯降低。

1.2 SDH技術(shù)設(shè)備及邏輯構(gòu)成

SDH技術(shù)設(shè)備類型多樣，邏輯構(gòu)成靈活，因此在構(gòu)建時(shí)有非常多的方案選擇。在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意合理搭配不同的網(wǎng)絡(luò)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(gè)方面：一是終端復(fù)用器TM，安裝在終端站點(diǎn)部位。在TM的復(fù)用功能下，多路、低速信號(hào)可以與一路、高速信號(hào)按照需求進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為信息的后續(xù)傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。二是分插復(fù)用器ADM，安裝在轉(zhuǎn)接站點(diǎn)部位。分插復(fù)用器也被叫做上下復(fù)用器[1]，主要負(fù)責(zé)信號(hào)流的分支和插入，是SDH網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，體現(xiàn)了SDH技術(shù)的靈活性。三是數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC，其相當(dāng)于一種微型配線架，在交叉矩陣原理的基礎(chǔ)上，可以重新編排信號(hào)。四是再生中繼器REG，當(dāng)信號(hào)傳輸過程中發(fā)生失真、中斷等情況時(shí)，其可以使信號(hào)恢復(fù)原狀，具有良好的再定時(shí)和整形功能。

1.3 SDH傳送網(wǎng)的物理拓?fù)?/p>

簡(jiǎn)單來講，傳送網(wǎng)物理拓?fù)渚褪蔷W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、線路等元素之間的排列組合方式，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星型、總線、網(wǎng)狀等都是較為基礎(chǔ)和常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)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(gè)中心節(jié)點(diǎn)上，網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)的添加也非常容易實(shí)現(xiàn)，但中央集線器性能對(duì)整個(gè)架構(gòu)制約較大，一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓?？偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有終端都會(huì)借助接口連接在同一電纜上，同時(shí)設(shè)置發(fā)送器和接收器，實(shí)現(xiàn)并行與串行信息的轉(zhuǎn)化，輔助通訊傳播。當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)發(fā)出通訊訊號(hào)時(shí)，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(hào)后，則由發(fā)送器負(fù)責(zé)廣播，接收器自行匹配地址信息完成接收。由于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的各節(jié)點(diǎn)都是通過直線方式連接的，因此電纜長(zhǎng)度最短，但受總線能力制約，當(dāng)接入節(jié)點(diǎn)達(dá)到一定數(shù)量后，結(jié)構(gòu)將達(dá)到飽和狀態(tài)。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則對(duì)所有節(jié)點(diǎn)采用環(huán)形串聯(lián)的方式，每?jī)蓚€(gè)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(shù)與環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密不可分，但遇到線路等故障問題時(shí)，其能夠在無人干預(yù)的情況下自動(dòng)恢復(fù)信號(hào)傳輸?，F(xiàn)行自愈環(huán)主要有通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)兩大類。其中，業(yè)務(wù)保護(hù)環(huán)面對(duì)的主要是STM—N中的某路PDH信號(hào)，根據(jù)接收到的信號(hào)質(zhì)量決定是否進(jìn)行通路倒換，信號(hào)質(zhì)量的判斷則主要以TU—AIS警告函為依據(jù)。復(fù)用段保護(hù)則以度用段信號(hào)質(zhì)量為倒換依據(jù)，當(dāng)復(fù)用段某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，整個(gè)STM—N中涉及的業(yè)務(wù)都會(huì)被切換到備用通道上去，LOF、LOS等告警信號(hào)[2]都是引發(fā)復(fù)用段保護(hù)的目標(biāo)信號(hào)。需要注意的是，SDH自愈技術(shù)的工作原理是基于備用通道完成的信號(hào)傳輸，并不等同于自動(dòng)修復(fù)技術(shù)，后續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的檢修、維護(hù)仍舊離不開人為干預(yù)。

2 SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用

綜上所述，在SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)從組網(wǎng)配置、設(shè)備選擇、時(shí)鐘同步等幾個(gè)方面進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

2.1 組網(wǎng)配置與設(shè)備選擇

作為一種同步數(shù)字體系，SDH技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息的有效傳輸。在當(dāng)前民航行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，擁有實(shí)時(shí)同步數(shù)字傳輸功能的SDH技術(shù)，不僅能夠解決以往網(wǎng)絡(luò)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(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的安全保護(hù)。

SDH技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，與民航行業(yè)原本應(yīng)用的信息傳輸技術(shù)有著較大的差別。通過分析可知，SDH技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)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(yīng)用之前，首先需要明確SDH環(huán)網(wǎng)應(yīng)用的基本情況。

在分析眾多SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)的應(yīng)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(gè)樞紐、三個(gè)核心節(jié)點(diǎn)組成。環(huán)網(wǎng)中主要包括四個(gè)SDH環(huán)，其中主要包括一個(gè)核心環(huán)和三個(gè)接入環(huán)，每?jī)蓚€(gè)環(huán)之間由光纜連接。這四個(gè)SDH環(huán)主要包含17個(gè)站點(diǎn)，能夠傳輸各種數(shù)據(jù)信息。在SDH環(huán)網(wǎng)運(yùn)行過程中，這四個(gè)主要的SDH環(huán)之間可以相互聯(lián)通，結(jié)合當(dāng)前民航業(yè)務(wù)的開展需求不同，滿足不同民航業(yè)務(wù)之間的有效鏈接和隔離。

與此同時(shí)，SDH環(huán)網(wǎng)可以及時(shí)傳輸網(wǎng)管信息，進(jìn)而實(shí)時(shí)管理和控制民航業(yè)務(wù)開展的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在SDH環(huán)網(wǎng)具體運(yùn)行中，每個(gè)核心節(jié)點(diǎn)都能夠依據(jù)不同民航業(yè)務(wù)的需求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓诿窈綐I(yè)務(wù)和SDH環(huán)網(wǎng)中的作用，滿足具體的業(yè)務(wù)需求。

在大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，民航業(yè)務(wù)在開展過程中也要更加關(guān)注信息傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性等要求，才能更好地促進(jìn)民航行業(yè)的發(fā)展?？紤]到民航業(yè)務(wù)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(shè)備，在分支節(jié)點(diǎn)的搭建上，則采用622M SDH設(shè)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(shí)，也能起到合波與分波的作用。在設(shè)備挑選工作中，基于SDH多方向光信號(hào)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，選擇多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)單元的設(shè)置方式，合理搭配ADM、TM以及REG等設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)民航綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的管理監(jiān)控。為提升整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還可以對(duì)交叉板等重要單板進(jìn)行附加設(shè)計(jì)，設(shè)置1+1熱備份[3]，幫助母板電源規(guī)避故障停運(yùn)問題。此外，分散供電與雙電源系統(tǒng)，也是提升SDH網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的重要渠道。

2.2 時(shí)鐘同步方案

時(shí)鐘同步是SDH技術(shù)中的關(guān)鍵部分，能夠保障基準(zhǔn)時(shí)鐘與下級(jí)或同級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的信息同步，如果時(shí)鐘同步方案設(shè)計(jì)出現(xiàn)缺陷，將導(dǎo)致誤碼、信號(hào)lof等后果。在設(shè)計(jì)時(shí)鐘同步方案時(shí)，可以從如下兩個(gè)角度入手：一是確?；鶞?zhǔn)時(shí)鐘的準(zhǔn)確性，備用同步鐘源的設(shè)置就是一個(gè)不錯(cuò)的方案，在若干同步區(qū)域內(nèi)，基準(zhǔn)時(shí)鐘與鐘源是始終同步的，當(dāng)其中任一區(qū)域時(shí)源失效時(shí)，網(wǎng)絡(luò)單元就可以切換鎖定與之臨近的區(qū)域，通過同步倒換機(jī)制提升穩(wěn)定性。二是要選擇高質(zhì)量的設(shè)備和線路，可以借助設(shè)備的SSM功能進(jìn)行判別。

基于上述分析，在民航企業(yè)具體應(yīng)用過程中，推薦采用外部定時(shí)系統(tǒng)，航站樓、臺(tái)站等STM節(jié)點(diǎn)統(tǒng)統(tǒng)從中心節(jié)點(diǎn)同步提取信息，主用時(shí)鐘采取定期抽取更換的方式，固定順逆時(shí)針提取，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘故障時(shí)，就可以啟用備用時(shí)鐘方向。而業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘故障時(shí)，則會(huì)自動(dòng)進(jìn)入保持模式，待到故障排除再恢復(fù)原狀，以保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

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

在SDH環(huán)網(wǎng)運(yùn)行中，業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)要從連接環(huán)網(wǎng)的設(shè)備中提取時(shí)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(shí)轉(zhuǎn)變業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的工作模式，在進(jìn)入保持模式24小時(shí)后，業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡Ｊ?，直到時(shí)鐘的鐘源恢復(fù)正常。在鐘源恢復(fù)正常之后，需要及時(shí)將業(yè)務(wù)及運(yùn)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(yùn)行。

2.3 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案

基于當(dāng)前民航運(yùn)行和發(fā)展的要求，應(yīng)用SDH技術(shù)要重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)本身在運(yùn)行中體現(xiàn)的生存型特征。通過分析可知，SDH技術(shù)具有較強(qiáng)的自愈性，在實(shí)際應(yīng)用中能夠克服大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的線路中斷和節(jié)點(diǎn)癱瘓等問題，保障環(huán)網(wǎng)安全運(yùn)行，減少對(duì)民航企業(yè)造成的損失。針對(duì)這一特性，在建設(shè)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要制定與SDH技術(shù)特性相符合的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)SDH技術(shù)的作用，保障信息安全。

自愈能力是SDH技術(shù)的一大亮點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，可以杜絕故障引起的通訊網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在SDH技術(shù)中，PRP冗余網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)的適用程度最為廣泛?；诿窈酵ㄓ嵭枨?，主要采用雙環(huán)路傳輸鏈，因此網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案設(shè)計(jì)也可以分為兩個(gè)層面論述。

鏈路層將民航所有通訊節(jié)點(diǎn)連接成為一個(gè)閉環(huán)，按照與業(yè)務(wù)起始點(diǎn)之間的距離分為主要節(jié)點(diǎn)與次要節(jié)點(diǎn)。主要節(jié)點(diǎn)既要負(fù)責(zé)信息整合并發(fā)，也要負(fù)責(zé)優(yōu)質(zhì)信息擇取;次要節(jié)點(diǎn)則不需要特殊配置。同時(shí)，主要節(jié)點(diǎn)設(shè)置還會(huì)受到接收側(cè)與業(yè)務(wù)側(cè)倒換方式的影響，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于數(shù)據(jù)層的保護(hù)，主要有定向與環(huán)回兩種方式。定向保護(hù)方案中，民航通訊系統(tǒng)某一節(jié)點(diǎn)的故障會(huì)被廣播到所有節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，業(yè)務(wù)發(fā)布源節(jié)點(diǎn)則會(huì)根據(jù)故障信息繞開這一節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸。環(huán)回保護(hù)方式中，主要是通過附近節(jié)點(diǎn)的診斷，判別故障環(huán)情況，從而實(shí)現(xiàn)故障停運(yùn)和倒換保護(hù)。為防止兩種保護(hù)方式重復(fù)發(fā)生，民航企業(yè)可以對(duì)PRP MAC層與SDH物理層的保護(hù)進(jìn)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(tái)站、服務(wù)區(qū)等的通訊需求，可以在現(xiàn)行基礎(chǔ)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(qiáng)的AIMS系統(tǒng)。從分類管理的角度看，機(jī)場(chǎng)內(nèi)部的航班信息、E1業(yè)務(wù)等完全可以使用以太網(wǎng)傳送交流。對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、體量較大的空管數(shù)據(jù)來說，可以在SDH節(jié)點(diǎn)設(shè)備上連接脈沖編碼調(diào)制器，在擴(kuò)充業(yè)務(wù)體量的同時(shí)，通過不同配置對(duì)RS—232等通訊業(yè)務(wù)提供差異化支持。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置上，主要采用分布式架構(gòu)，設(shè)置管理員與服務(wù)端，下設(shè)多個(gè)客戶端口，用戶可以通過終端發(fā)送請(qǐng)求信息，由服務(wù)端接收并作出回應(yīng)。這種方式分散性控制特點(diǎn)明顯，整個(gè)系統(tǒng)功能被分解到若干個(gè)服務(wù)器中，線路故障不會(huì)影響整體的運(yùn)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(luò)運(yùn)行載荷，規(guī)避總線控制中線路長(zhǎng)、傳輸慢的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)服務(wù)器的運(yùn)行壽命。分布式管理系統(tǒng)也能很好地體現(xiàn)民航服務(wù)特點(diǎn)，在逐層信息接收機(jī)制下，服務(wù)更具有針對(duì)性，質(zhì)量能夠得到保障。

SDH技術(shù)廣泛應(yīng)用于民航業(yè)務(wù)，盲降臺(tái)、信標(biāo)臺(tái)、雷達(dá)站等以接受和傳遞導(dǎo)航監(jiān)控信號(hào)為主的設(shè)施設(shè)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(wù)對(duì)于信息傳輸靈活性的要求。

3 結(jié)語

SDH技術(shù)集高效性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)于一身，是現(xiàn)代通信技術(shù)的一大創(chuàng)舉，在民航通信中引入SDH技術(shù)對(duì)于安全生產(chǎn)有重要的保障意義。因此，民航企業(yè)要關(guān)注SDH技術(shù)，合理選擇組網(wǎng)方式、設(shè)備類型，設(shè)計(jì)科學(xué)的時(shí)鐘同步方案、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案等，最大限度發(fā)揮SDH技術(shù)的優(yōu)越性，為民航通信事業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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