王 彧
(山西广播电视无线管理中心,山西 太原 030001)
责任编辑:许 盈
数字微波是一种信息传输方式,当它用于传输广播电视信号时,广电对其的要求是“不间断、高质量、既经济、又安全”,它的传输质量以停传率(秒/百小时)来衡量。微波设备一旦发生故障,造成电路停传,维护人员要及时、准确地抢通电路。这样严格的要求,仅仅依靠维护人员与发生故障的站点值班人员的口头沟通是达不到的,因为这样得到的信息往往与实际有误差,由此会误导维护人员作出正确判断,延误电路的抢通,给广播电视安全播出造成不必要的损失。
微波电路的维护管理亟待依靠现代化的技术手段实现网络化的管理,以满足广播电视安全播出的需要[1-3]。近年来,山西省对建于20世纪80年代的模拟微波电路进行了数字化改造,新的数字微波设备采用了NEC公司生产的SDH-3000系列设备。同步数字体系(SDH)除了传输主业务(净负荷)外,在其帧结构中还安排了大量的开销字节用于网络的运行、管理、维护和配置(OAM&P),使得网络管理能力大大提升。
SDH数字微波的开销字节是如何定义和安排的呢?这些用于网络管理的开销字节分布在两个区域里,第一部分位于STM-1(同步传输模块)帧结构(见图1)内,主要包括有段开销(SOH)和通道开销(POH);另一部分位于STM-1帧结构之外的微波帧结构(见图2)中,主要包括微波帧附加开销(RFCOH)。
段开销是指STM-1帧结构中用于网络运行、管理、维护和配置使用的字节,保证了信息净负荷正常、灵活的传送。SOH分为再生段开销(RSOH,位于前9列的1~3行)和复用段开销(MSOH,位于前9列5~9行),分别用于再生段和复用段的维护管理。具体字节安排如图3所示。
1)再生段踪迹字节J0被用来重复地发送段接入点标识符,以便使段接收机能据此确认其是否与指定的发射机处于持续连接状态。
2)帧定位字节A1和A2用来识别帧的起始位置。
3)公务字节E1和E2用来提供公务联络的语音通路。E1属于RSOH,用于本地公务通路,即慢车公务。
E2则属于MSOH,用于直达公务通路,即快车公务。
4)比特间插奇偶检验码B1(8位),B2(24位)分别用作再生段和复用段的误码监测。
5)自动保护倒换(APS)通路字节K1,K2(b1~b5)用作自动保护倒换信令。
6)复用段远端失效指示(MS-RDI)字节K2(b6~b8)用于向发信端回送一个指示信号,表示收信端检测到发送端故障或正接收复用段告警指示信号。
7)复用段远端差错指示(MS-REI)M1用作复用段远端差错指示,用来传送BIP-24(B2)所检出的误块数。
8)数据通信通路(DCC)D1~D12用来构成SDH管理网的传送链路,为其管理和控制提供了强大的通信基础结构。
9)使用者通路F1为特定维护目的而提供临时的数据或语音通路连接。
10)同步状态字节S1(b5~b8)用于传送4种同步状态信息,能表示16种不同的同步质量等级。
通道开销用于监视、管理和控制通道性能。POH分为低阶通道开销和高阶通道开销。低阶通道开销附加给VC-1/VC-2,负责VC通道的性能监视、维护信号和告警状态指示等。高阶通道开销附加给VC-3/VC-4,负责VC通道的性能监视、维护信号、告警状态指示和复用结构指示等。
微波帧附加开销在SDH复用设备来的主数据流(STM-1,数率为155.520 Mbit/s)中插入一些附加比特,用于传输数字公务信息、路旁业务信息、ATPC信息纠错用的比特、波道倒换和其他一些管理信息。
因此,微波传输的总速率为
具体字节安排及含义如图2所示。
网络是实现管理功能的物理基础,整个网络中的传输、交换和复用等设备负责各点间的信息传输,而管理系统的功能是对整个传输网进行管理,使其更快速、灵活、安全和有效地传送信息。一个良好的管理网应使用尽量少的资源,以实现高性能的管理功能和高质量的服务。SDH网管系统采用了标准化的管理体系和面向对象的信息管理方式,从而保证了SDH网正常、高效地运行。
SDH网管有5类基本功能,分别是一般管理、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、软件下载、远端注册和时间标记管理等。
2)故障管理包括系统状态测试、告警监视、告警历史管理、故障定位等功能。它主要是对SDH传输网中的设备和所处环境设施的状态正常与否进行检测,使工作人员能快速地掌握整个网络的告警状态,并据此准确找到故障所处位置,以确保及时排除故障。
3)性能管理包括数据采集、监视的历史记录、阈值设置和超阈值通知以及性能数据的报告等。
4)配置管理包括网络物理配置和保护切换等功能。
5)安全管理包括使用注册、口令和安全等级设定等,从而确保了SDH网正常安全地运行。
网管信号流程如图4所示。155 Mbit/s的数据流送入155接口盘进行码型变换、段开销处理、管理单元指针处理,还要执行微波通道倒换的无损伤倒换。
然后,送入收发分配盘进行保护切换。在发信端,此模块用来进行从主用波道到保护波道的主数据信号切换。在收信端,用来分配从保护波道接收到的数据信号到各个主用波道。
接着,就到调制解调模块完成QAM正交幅度调制和解调功能,还有RSOH终结,RFCOH终结,FEC(前向纠错),波形失真均衡和XPIC(交叉极化干扰抵消器)功能。
经调制后的中频信号到发信机进行电平均衡放大、混频后得到射频信号,再经放大、滤波后,经天馈线系统发射出去。收信过程则相反。
CTRL(控制)模块收集机架内的告警和状态信息,还收集机架内各种模块的各种性能监测数据、设置和控制信息。这些控制信息一是送到负责OAM&P功能的LMS(本地监控系统)盘进行本地监控、管理、维护和设备的预先设置等工作。二是通过RMCI(远端控制接口)盘进行设备远程访问和控制。
OW(公务)盘在运行、管理、维护以及设置OAM&P上提供了一个工程电话用以进行联络。
SDH微波系统还提供了2 Mbit/s路旁信号的复接,通过WS(路旁)模块实现路旁信号复用到RFCOH中和从RFCOH中解复用出路旁信号。一个WS模块最多支持2个路旁信号的复接。
OH(开销)盘执行STM-1信号的SOH数据在DSC中的插入和提取以及RFCOH字节在DSC中的插入和提取。
目前,电路已经利用开销实现了一些网络管理功能,如利用公务字节E1和E2提供的语音通路,实现了各站点之间的公务连通,方便维护人员之间沟通,增强了对电路运行情况的掌握。利用INI字节实现微波波道的无损伤倒换,使倒换操作无误码。利用MLCM字节提高了编码器的编码增益,这样编码的冗余度低。利用WS字节传输2M复用信号,用于传输电话和网络信号,方便台站实现办公自动化。
其中,ATPC(自动发信功率控制)是最有效的一项应用。在模拟微波传输时,发信端发射的是一个固定电平值,但到了SDH数字微波时,利用其开销字节,使微波发信机的输出功率在ATPC控制范围内自动随接收段接收电平的变化而变化。
其设计理念是,因为微波通路发生多径衰落的概率仅为1%,所以在99%的时间里,发信端发小功率信号就能满足接收端的要求,只有在发生衰落时,才提高发信功率。这样做的好处是:1)在正常传输条件下,可减少射频高功放40%的耗电量,改善了射频高功放的可靠性。2)减少了对相邻系统的干扰,对干扰的衰落储备增加,改进了微波线路的性能。3)允许分支站天线的夹角减小,增加了分支的路由数。4)通过降低输出功率,改善射频高功放的非线性,改善了残余比特率。而且,ATPC还具备一个突出功能,就是当微波线路发生深衰落,接收信号产生误码时,ATPC能在通常的最大发信功率基础上提高2 dB。具体运行原理如图5所示。
利用开销进行网络管理,把维护管理工作提高到了一个新的层次。首先,公务连通更简单,通话质量更好。第二,实现了对微波设备的离线配置功能。第三,实现了线路的实时监测控制功能,能对网元状态信息、告警数据、性能指标进行在线监测。第四,能进行远程登录,及时掌握线路动态。特别是在遇到突发事件时,网管能提供及时准确的数据,让维护人员依此作出判断,快速进行故障定位,恢复电路的正常运行状态,为保障广播电视的安全传输发挥了应有的作用。
下一步,还要实现对机房温度、湿度的监测控制,对机房安全(如门禁、消防等)进行管理。并且,继续利用路旁实现台站之间的视频会议等功能。
[1]孙学康,毛京丽.SDH技术[M].北京:人民邮电出版社,2002.
[2]史润华.基于SDH数字微波的广播电视传输模式[J].电视技术,2003,27(12):40-41.
[3]吕晓骏,顾晓芳.空间分集系统在苏南数字微波电路中的应用[J].电视技术,2000,24(11):39-40.