1 引言
同步數(shù)字體系（SDH）是由國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)部ITU-T在美國貝爾實驗室提出光同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）的基礎(chǔ)上建立的技術(shù)體制，并確定了比特率、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口、復(fù)用結(jié)構(gòu)、復(fù)用設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理、線路系統(tǒng)、光接口等多個標(biāo)準(zhǔn)和SDH信息模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和抖動性能等建議。由于SDH具有同步復(fù)用、國際標(biāo)準(zhǔn)光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管功能、傳輸透明性、高速大容量傳輸、性能穩(wěn)定運行可靠等一系列的特點，可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能完全兼容，所以，無論是國際網(wǎng)、國家網(wǎng)，還是省網(wǎng)和本地網(wǎng)都已采用了同步數(shù)字體系SDH傳輸，為電信常規(guī)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。
異步轉(zhuǎn)送模式（ATM）是一種基于快速分組交換的傳送技術(shù)，綜合了電路交換和分組交換的特點，具有很大的靈活性，適應(yīng)不同速率、不同實發(fā)程度和不同實時要求的業(yè)務(wù)，能在給定帶寬內(nèi)高速提供任意速率業(yè)務(wù)，將多種不同的業(yè)務(wù)綜合在一網(wǎng)中傳輸和交換，實現(xiàn)B-ISDN。它能滿足會議電視、高速數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程醫(yī)療、異地辦公、遠(yuǎn)程教育、點播電視、家庭購物等寬帶新業(yè)務(wù)的要求，將成為通信業(yè)務(wù)的主流技術(shù)。
在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)中，采用SDH傳送ATM信息組網(wǎng)，就是用已建成的SDH傳輸網(wǎng)來傳送ATM信息。目前SDH網(wǎng)絡(luò)已四通八達(dá)，傳輸容量非常大，本身性能穩(wěn)定，同時還有環(huán)網(wǎng)保護(hù)功能，運行穩(wěn)定可靠，基于SDH的ATM網(wǎng)絡(luò)可大大降低數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)的組網(wǎng)成本。所以，目前數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)的傳輸都采用這種方式，同時也用于各種城域網(wǎng)、互連網(wǎng)的數(shù)據(jù)組網(wǎng)方式。因此，了解怎樣利用SDH網(wǎng)傳送ATM信息單元非常必要。
2 ATM信息的基本傳送原理
ATM實際上是一種尋址型特殊分組轉(zhuǎn)移模式，來自數(shù)字話音、數(shù)據(jù)、圖象等所有數(shù)字業(yè)務(wù)的信息經(jīng)分割處理后變成一個個具有固定長度的數(shù)據(jù)塊，在每個數(shù)據(jù)塊的前端加上含有地址的控制信息（信息頭Header），形成一個信息單元，簡稱信元（Cell）。信元在ATM網(wǎng)中傳送時，信元動態(tài)占用信道，根據(jù)信頭的標(biāo)志比特選擇通路和路由，使信息正確地到達(dá)目的地。原理方框圖1中，來自用戶或其它信息源的64kbit/s、2Mbit/s、34Mbit/s的連續(xù)均勻數(shù)字信息和不均勻比特率信息或數(shù)據(jù)快信息，經(jīng)分割處理后變成一個個ATM信息單元，這些信元經(jīng)SDH復(fù)用器處理后變成STM-1（155Mbit/s）或更高等級的STM-N信號被送到線路上去進(jìn)行傳送。當(dāng)信元到達(dá)某一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點后，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)信頭中的控制信息選擇目的用戶，或選擇到達(dá)目的用戶的路由，將信息轉(zhuǎn)發(fā)到目的用戶所在的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點去，然后由目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將信息傳送到目的用戶。由于ATM信元動態(tài)占用信道，所以大大提高了信道利用率。
ATM信元是ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的基本載體，ITU-T規(guī)定其長度為53個字節(jié)，包括5個字節(jié)的信頭（Header）和48個字節(jié)的凈荷（Payload）兩部分，如圖2。按照網(wǎng)絡(luò)接口不同，信元可分為用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）信元和網(wǎng)絡(luò)接點接口（NNI）。
UNI信元和NNI信元的不同之處主要在于信頭。UNI信元信頭中有4比特的一般流量控制段（GFC），用于用戶-網(wǎng)絡(luò)接口的流量控制，以防止信道過載，虛通道標(biāo)識（VPI）為8比特；而NNI信元中無GFC，VPI為12比特，其余的二者相同：虛通路標(biāo)識（VCI）為16比特，凈荷類型（PT）為3比特，信頭優(yōu)先級（CLP）為1比特，信頭誤碼控制（HEC）為8比特。
3 用SDH幀傳送ATM信元
ATM信息是通過通信線路相互連接的兩個物理層實體相互傳送的，可以認(rèn)為兩個物理層實體的業(yè)務(wù)接入點之間存在一條傳送ATM信元的邏輯電路，簡稱為ATM鏈路。連接兩個物理層實體的通信線路有多種類型。目前已定義了在各種媒體上傳送ATM信元的方法，SDH是最重要的傳輸方式。那么，ATM信息是怎樣在SDH網(wǎng)絡(luò)中被傳送的呢？通過分析我們可以發(fā)現(xiàn)，只要將ATM信元裝入SDH中STM-N幀中的凈荷區(qū)域，就可實現(xiàn)基于SDH的ATM傳輸。
在SDH系統(tǒng)中，采用的是以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的塊狀幀結(jié)構(gòu)，最基本的也是最重要的傳輸模塊是STM-1，對應(yīng)的速率為155.520 Mb/s，相應(yīng)的光接口線路信號只是STM-1信號經(jīng)擾碼和光電轉(zhuǎn)換后形成的，速率不變，更高級的STM-4（622.080Mb/s）、STM-16（2488 .320Mb/s）、STM-64（9953.280Mb/s）是STM-1的同步復(fù)用，速率是其前一級的4倍，所攜帶的信息容量也是前一級的4倍。下面以STM-1為例，說明將ATM信元裝入SDH幀結(jié)構(gòu)的方法。
一個STM-1幀是由9行、270列（每行270字節(jié)）組成的塊狀幀結(jié)構(gòu)，幀長度為9X270=2430個字節(jié)（19440比特），傳送周期是125μｓ，傳輸速率是１５５．５２０Ｍｂｉｔ／ｓ，傳輸順序為自左至右，自上而下。
ＳＴＭ－１幀分為三個區(qū)域：
（１） 段開銷（ＳＯＨ）區(qū)域：第１至９列，第１至３行和第５至９行，共９Ｘ（３＋５）＝７２字節(jié)為段開銷，主要是為了運行、管理、維護(hù)使用，是保證信息凈荷正常靈活傳送所必須的附加字節(jié)，
（２） 信息凈荷（ｐａｙｌｏａｄ）區(qū)域：是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息的地方。圖３中第１０至第２７０列、第１至第９行，共２６１Ｘ９＝２３４９個字節(jié)都屬于凈負(fù)荷區(qū)域，可用于裝載ＡＴＭ信息。
（３） 管理單元指針（ＡＵ－４ ＰＴＲ）區(qū)域：第１至第９列，第４行的９個字節(jié)屬于ＡＵ－４ ＰＴＲ。ＡＵ－４ ＰＴＲ是一種指示符，主要用來指示信息凈荷的第一個字節(jié)在ＳＴＭ－１幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便在接收端正確地分解。
ＡＴＭ信元的映射到ＳＤＨ幀結(jié)構(gòu)中的方法，是通過將每個信元的字節(jié)結(jié)構(gòu)與所用虛容器字節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位對準(zhǔn)的方法來完成的。在ＳＴＭ－１爭結(jié)構(gòu)中有２６１Ｘ９字節(jié)的信息凈荷區(qū)域，被稱為虛容器ＶＣ－４。ＶＣ－４中每一行的第一字節(jié)稱為通道開銷（ＰＯＨ），用于通道性能監(jiān)視、管理和控制，通常ＰＯＨ作為凈荷的一部分。ＶＣ－４中除去ＰＯＨ的部分叫容器Ｃ－４，用于裝載ＡＴＭ信元，ＡＴＭ信元裝入Ｃ－４后，再加上ＰＯＨ包裝成ＶＣ－４容器。裝載時ＡＴＭ信元以字節(jié)排列，其邊界應(yīng)和ＳＴＭ－１中字節(jié)的邊界對齊。信元在每行一個接一個排列，在第一行可排４個完整信元，第五個信元只能占據(jù)４８字節(jié)位。第二行開始是第一行第五個信元剩余的５字節(jié)，然后是４個完整信元，最后以某信元的４３字節(jié)結(jié)束，如此類推進(jìn)行排列。由于Ｃ－４的長度為９Ｘ２６０字節(jié)（２３４０字節(jié)），而一個ＡＴＭ信元的長度為５３字節(jié)，Ｃ－４的容量（９Ｘ２６０字節(jié)）不等于整數(shù)個ＡＴＭ信元的長度〔ＮＸ（４８＋５）字節(jié)〕，最后一行的最后一個ＡＴＭ信元會跨過Ｃ－４邊界延伸到下一幀的Ｃ－４。在ＳＴＭ－１幀中對信元定界采用下述方式：首先利用ＳＴＭ－１的指針ＡＵ－４ ＰＴＲ找到ＶＣ－４的起始位置，然后利用信元定界ＨＥＣ機(jī)理在ＶＣ－４中尋找信元的起始位置，這樣即使信元跨越ＡＴＭ－１幀也不會影響信元的讀取。
用ＳＴＭ－１在傳送ＡＴＭ信息時，短開銷（ＳＯＨ）和通道開銷（ＰＯＨ）保持不便，利用虛容器（凈荷區(qū)）傳送ＡＴＭ信息。由于ＳＤＨ幀包括了用于完成再生段、數(shù)字段、傳輸路徑的ＯＡＭ功能的字段，因此基于ＳＤＨ的ＡＴＭ物理層中不需要再傳輸ＰＬ－ＯＡＭ信元。ＳＴＭ－１的標(biāo)準(zhǔn)速率為１５５．５２０Ｍｂｉｔ／ｓ，去掉各種開銷信元的傳送速率為１５５．５２０Ｘ２６０／２７０＝１４９．７６０Ｍｂｉｔ／ｓ。
４ 在ＳＤＨ上建立ＡＴＭ網(wǎng)
面對令人目不暇接的眾多網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，建網(wǎng)時所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)選型就顯得非常重要，而投資巨大、涉及面廣的廣域骨干網(wǎng)建設(shè)更是需要慎之又慎。
目前，面對成熟的ＳＤＨ和ＡＴＭ技術(shù)，電信廠商建設(shè)廣域骨干網(wǎng)時通常的作法是：第一、采用光纖作為傳輸介質(zhì)，這是必然的選擇了；第二、使用ＳＤＨ技術(shù)連接光纖端接設(shè)備，形成一個距離范圍可達(dá)到無限的ＳＤＨ光纖網(wǎng)；第三、在ＳＤＨ傳輸網(wǎng)上采用各種ＡＴＭ交換設(shè)備，構(gòu)建具備數(shù)據(jù)、話音、視頻等多服務(wù)能力的ＡＴＭ骨干網(wǎng)。
５ 結(jié)束語
作為提供靈活的遠(yuǎn)程電信基本傳輸能力的一種設(shè)施，基于ＳＤＨ的電信傳送網(wǎng)正在成為各種現(xiàn)代電信網(wǎng)的共同基礎(chǔ)，ＳＤＨ和ＡＴＭ兩大寬帶技術(shù)的結(jié)合，可充分發(fā)揮各自發(fā)優(yōu)點，ＡＴＭ信元在裝入虛容器（ＶＣ）后，就可以利用ＳＤＨ傳送網(wǎng)而不是利用某種電信線路來送，使信息發(fā)交換與傳輸集中于一個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，?jié)省大量投資。由于ＳＤＨ與ＡＴＭ信息的結(jié)構(gòu)不同，維護(hù)測試也有不同，在網(wǎng)絡(luò)的實際運行中給障礙的監(jiān)測、判斷和處理帶來了一定的困難，但其缺點和采用ＳＤＨ組建ＡＴＭ網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點相比，是微不足道的，而且隨著科技的進(jìn)步，缺點正被逐漸克服或彌補(bǔ)，向更完善、更合理化方向發(fā)展
