現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù) 第8章傳送網(wǎng)

1、第8章 傳 送 網(wǎng)8.1 多路復(fù)用8.2 SDH傳送網(wǎng)8.3 光傳送網(wǎng)思考題8.1 多 路 復(fù) 用8.1.1 基帶傳輸系統(tǒng)指在短距離內(nèi)直接在傳輸介質(zhì)上傳輸模擬基帶信號(hào)的系統(tǒng)。這里的基帶特指話音信號(hào)占用的頻帶(3003400 Hz)。優(yōu)點(diǎn)：線路設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：傳輸媒介的帶寬利用率不高，不適于在長(zhǎng)途線路上使用。目前我國(guó)長(zhǎng)途通信線路已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，因而現(xiàn)在的模擬基帶傳輸系統(tǒng)主要在用戶電話機(jī)到市話交換機(jī)之間的用戶線上。8.1.2 頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)指在傳輸介質(zhì)上采用FDM (Frequency Division Multiplexing)技術(shù)的系統(tǒng)。原理：利用傳輸介質(zhì)的帶寬高于單路信號(hào)的帶寬的特點(diǎn)，將多

2、路信號(hào)調(diào)制到不同的載波頻段上，各頻段之間保持一定的間隔, 各路信號(hào)通過(guò)占用同一介質(zhì)不同的頻帶實(shí)現(xiàn)了復(fù)用。所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源。頻分復(fù)用 頻率時(shí)間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 5(a) FDM信道劃分FDM原理示意圖(b) FDM系統(tǒng)示意圖帶通濾波器 f1s1解調(diào)器 f1m1帶通濾波器 f2s2解調(diào)器 f2m2帶通濾波器 fnsn解調(diào)器 fnmns1m1s2m2snmn調(diào)制器 f1調(diào)制器 f2調(diào)制器 fnf1f2fnfFDM 信號(hào)(b)ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的話音信號(hào)頻分多路復(fù)用策略：每路話音信號(hào)提供4 kHz的信道帶寬，其中3 kHz用于話音，兩個(gè)500 Hz用于防衛(wèi)頻帶，1

3、2路基帶話音信號(hào)構(gòu)成的一個(gè)單元稱(chēng)為一個(gè)群。五個(gè)群又可以構(gòu)成一個(gè)超群Supergroup，還可以構(gòu)成復(fù)用度更高的主群Mastergroup。FDM傳輸系統(tǒng)缺點(diǎn)：傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，需要模擬的調(diào)制解調(diào)設(shè)備，成本高且體積大，難以集成，工作的穩(wěn)定度不高。目前FDM技術(shù)主要用于微波鏈路和銅線介質(zhì)上，在光纖介質(zhì)上該方式更習(xí)慣被稱(chēng)為波分復(fù)用。8.1.3 時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng)指在傳輸介質(zhì)上采用TDM技術(shù)的系統(tǒng)。原理：將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)PCM(Pulse Code Modulation)調(diào)制后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，將多個(gè)話路的PCM 信號(hào)用時(shí)分復(fù)用 TDM (Time Division Multiplexing)的方法裝成時(shí)分復(fù)

4、用幀，然后發(fā)送到線路上。每路信號(hào)在屬于自己的時(shí)間片中占用傳輸介質(zhì)的全部帶寬?，F(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采用脈碼調(diào)制 PCM (Pulse Code Modulation)體制。 采樣周期 Tt信號(hào)t采樣1001001111000010t編碼t解碼t還原TDM原理示意圖(a) TDM信道劃分；(b) TDM系統(tǒng)示意圖s1m1s2m2snmnPCM 編碼時(shí)間(b)(a)PCM 編碼PCM 編碼復(fù)用s1m1s2m2snmnPCM 解碼PCM 解碼PCM 解碼分路12nm 幀12nm1 幀信道1信道2信道n時(shí)隙TDM 信道信號(hào)頻率頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAA在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀T

5、DM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi) ABCDaabbcdbcattttt4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM 用戶ABCDabcdttttt3 個(gè) STDM 幀#1acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用國(guó)際上主要的TDM標(biāo)準(zhǔn)有北美地區(qū)使用的T載波方式，一次群信號(hào)T1每幀24時(shí)隙，速率為1.544 Mb/s；國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)E載波方式（歐洲體制）一次群信號(hào)E1每幀32時(shí)隙, 速率為2.048 Mb/s。相同之處：采用8000 Hz頻率對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行采樣，因此每幀時(shí)長(zhǎng)都是125 s。時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：差錯(cuò)率低，

6、安全性好，數(shù)字電路的高集成度，以及更高的帶寬利用率。它已成為傳輸系統(tǒng)的主流技術(shù)。目前主要有兩種時(shí)分?jǐn)?shù)字傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH和同步數(shù)字體系SDH。E1 的時(shí)分復(fù)用幀 2.048 Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1時(shí)分復(fù)用幀T CH0 CH1 CH2 CH15 CH16 CH17 CH30CH31CH08 bitt時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用幀T = 125 ms15 個(gè)話路15 個(gè)話路8.1.4 波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)指在光纖上采用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)的系統(tǒng)。WDM本質(zhì)上是光

7、域上的頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，每一信道占用不同的光波頻率(或波長(zhǎng))。WDM系統(tǒng)按照工作波長(zhǎng)的波段不同可以分為兩類(lèi)：粗波分復(fù)用(Coarse WDM)和密集波分復(fù)用(Dense WDM)?，F(xiàn)行的DWDM只在1550 nm窗口傳送多路光載波信號(hào)。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 波

8、分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用20 Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120 kmDWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致DWDM商用化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：1550nm窗口EDFA光放大器(Erbium Doped Optical Amplifier)的商用化。使用EDFA后，多路光信號(hào)可以共享一個(gè)EDFA，在光域同時(shí)進(jìn)行放大。DWDM系統(tǒng)可分為:雙纖單向傳輸系統(tǒng)和單纖雙向傳輸系統(tǒng)。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從兩個(gè)至幾十個(gè)不等，現(xiàn)在商用化的一般是8波長(zhǎng)、16波長(zhǎng)、40波長(zhǎng)系統(tǒng)，每波長(zhǎng)速率為2.5 Gb/s或10 Gb/s。目前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中已實(shí)現(xiàn)了256波長(zhǎng)，每信道40 Gb/s，傳輸距離100 km的DWDM

9、系統(tǒng)。對(duì)于常規(guī)的G.652光纖， ITU-T G.692給出了以193.1 THz為標(biāo)準(zhǔn)頻率，間隔為100 GHz的41個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)(192.1196.1 THz)，即15301561 nm波段。WDM技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)：(1) 可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，降低了長(zhǎng)途傳輸?shù)某杀荆?2) WDM對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。(3) 在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中，WDM是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)(如CATV、HDTV和B-ISDN等)的方便手段，增加一個(gè)附加波長(zhǎng)即可引入新業(yè)務(wù)或新容量。8.1.5 PDH系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1簡(jiǎn)介PDH(Psynchronous Digital Hierarc

10、hy)是一種異步復(fù)用方式，多個(gè)PCM的一次群信號(hào)可逐步復(fù)用為二次群、三次群，最高可達(dá)五次群信號(hào)。主要缺點(diǎn)：(1) 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，且互不兼容；(2) 面向點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，組網(wǎng)的靈活性不夠；(3) 低階支路信號(hào)上、下電路復(fù)雜，需要逐次復(fù)用、解復(fù)用；(4) 幀結(jié)構(gòu)中缺乏足夠的冗余信息用于傳輸網(wǎng)的監(jiān)視、維護(hù)和管理。2幀結(jié)構(gòu)下圖描述了ITU-T一次群信號(hào)PCM30/32的幀結(jié)構(gòu)。在PCM30/32系統(tǒng)中，一幀由32個(gè)時(shí)隙組成，每個(gè)用戶占一個(gè)指定的時(shí)隙(TS：Time Slot)，通信時(shí)用戶在自己的時(shí)隙輪流傳送8位碼組一次，重復(fù)周期為125 s(每秒8000次), 因此一次群的傳輸速率為3288000=204

11、8 kb/s。PCM30/32系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)F016 幀為一復(fù)幀，125ms162 msF1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15每幀 32 時(shí)隙，125msTS0TS16TS31偶數(shù)幀，幀同步時(shí)隙10011011復(fù)幀同步、告警碼00001A211在 F0 幀中奇數(shù)幀11A111111線路標(biāo)志碼abcdabcdF1F15幀中 偶數(shù)幀的TS0用來(lái)傳送幀同步碼，后七位固定為“0011011”； 奇數(shù)幀TS0的第二位固定為“1”，以便接收端區(qū)分奇偶幀，第三位為幀失步告警碼，“0”表示本端工作正常，“1”則表示本端已失步。 每幀的TS16用來(lái)傳送數(shù)字型線路信令和復(fù)幀同步碼以

12、及復(fù)幀失步告警碼。 在PCM30/32系統(tǒng)中16幀為一個(gè)復(fù)幀。 多個(gè)PDH的一次群可復(fù)用成一個(gè)二次群，以此類(lèi)推可組成更高次群的信號(hào)。 目前在以光纖為主的傳輸網(wǎng)上，已基本被SDH/SONet取代。8.2 SDH傳送網(wǎng)8.2.1 簡(jiǎn)介 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)是ITU-T制定的，獨(dú)立于設(shè)備制造商的NNI間的數(shù)字傳輸體制接口標(biāo)準(zhǔn)(光、電接口)。主要用于光纖傳輸系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是定義一種技術(shù)，通過(guò)同步的、靈活的光傳送體系來(lái)運(yùn)載各種不同速率的數(shù)字信號(hào)。這一目標(biāo)是通過(guò)字節(jié)間插(Byte-Interleaving)的復(fù)用方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，字節(jié)間插使復(fù)用和段到段的管理得

13、以簡(jiǎn)化。 SDH的主要內(nèi)容借鑒了1985年Bellcore(現(xiàn)在的Telcordia Technologies)向ANSI提交的SONet(Synchronous Optical Network)建議，ITU-T對(duì)其做了一些修改，以適應(yīng)各個(gè)國(guó)家和地區(qū)網(wǎng)絡(luò)互連的復(fù)雜性要求。相關(guān)的建議包含在G.707、G.708和G.709中。 SDH設(shè)備只能部分兼容SONet，兩種體系之間可以相互承載對(duì)方的業(yè)務(wù)流，但兩種體系之間的告警和性能管理信息等則無(wú)法互通。SDH主要優(yōu)點(diǎn)：1) 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的光接口定義了標(biāo)準(zhǔn)的同步復(fù)用格式，用于運(yùn)載低階數(shù)字信號(hào)和同步結(jié)構(gòu)。2) 采用同步復(fù)用和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)采用指針調(diào)整技術(shù)，

14、使得信息凈負(fù)荷可在不同的環(huán)境下同步復(fù)用，引入虛容器(VC：Virtual Container)的概念來(lái)支持通道層的連接。3) 強(qiáng)大的網(wǎng)管功能SDH幀結(jié)構(gòu)中增加了開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)(Overhead)，引入了網(wǎng)管功能。8.2.2 幀結(jié)構(gòu)1整體結(jié)構(gòu)SDH幀結(jié)構(gòu)與PDH一樣，也以125 s為幀同步周期，并采用了字節(jié)間插、指針、虛容器等關(guān)鍵技術(shù)。SDH系統(tǒng)中的基本傳輸速率是STM-1(Synchronous Transport Module-1,155.520 Mb/s)，其他高階信號(hào)速率均由STM-1的整數(shù)倍構(gòu)造而成。例如 STM-4(4STM-1=622.080 Mb/s)，STM-16(4STM-4=24

15、88.320 Mb/s)等。SDH的信號(hào)等級(jí)表STM-1幀格式幀格式是以字節(jié)為單位的塊狀結(jié)構(gòu)。STM-1由9行、270列字節(jié)組成，STM-N則由9行、270N列字節(jié)組成。STM-N幀的傳送方式以行為單位，自左向右，自上而下依次發(fā)送。STM-1的幀格式示意圖：STM-1幀結(jié)構(gòu)示意圖9 列開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)261 列STM-1凈負(fù)荷(含 POH)行 1行 2行 3行 4行 5行 6行 7行 8行 99 行RSOHAU-PTRMSOH270 列行 1行 2行 3行 9125msSTM幀結(jié)構(gòu)： 段開(kāi)銷(xiāo)SOH(Section Overhead)：用于SDH傳輸網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、管理和指配(OAM&P)。分為再生段開(kāi)

16、銷(xiāo)(Regenerator SOH)和復(fù)用段開(kāi)銷(xiāo)(Multiplexor SOH) 。段開(kāi)銷(xiāo)是保證STM凈負(fù)荷正常靈活地傳送必須附加的開(kāi)銷(xiāo)。 管理單元指針(AU-PTR:Administrative Unit Pointer)：用于指示STM凈負(fù)荷中的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的起始位置，位于STM幀第4行的19列。 STM凈負(fù)荷(Payload)：是存放要通過(guò)STM幀傳送的各種業(yè)務(wù)信息的地方，也包含少量的通道開(kāi)銷(xiāo)POH(Path Overhead)。2開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)SDH中的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)主要有： (1) RSOH: 負(fù)責(zé)管理再生段，在再生段的發(fā)端產(chǎn)生，再生段的末端終結(jié)。主要功能有STM-N信號(hào)的性能監(jiān)

17、視、幀定位、OAM&P信息傳送。(2) MSOH：負(fù)責(zé)管理復(fù)用段，復(fù)用段由多個(gè)再生段組成，它在復(fù)用段的發(fā)端產(chǎn)生，并在復(fù)用段的末端終結(jié)。支持的主要功能有復(fù)用或串聯(lián)低階信號(hào)、性能監(jiān)視、自動(dòng)保護(hù)切換、復(fù)用段維護(hù)等。(3) POH：用于端到端的通道管理。支持的功能有通道的性能監(jiān)視、告警指示、通道跟蹤、凈負(fù)荷內(nèi)容指示等。 SDH系統(tǒng)通過(guò)POH可以識(shí)別一個(gè)VC，并評(píng)估系統(tǒng)的傳輸性能。(4) AU-PTR：定位STM-N凈負(fù)荷的起始位置。下圖描述了SDH中再生段、復(fù)用段、通道的含義。通道、復(fù)用段、再生段示意圖支路信號(hào)SDHTM再生段REG再生段SDH DXC或ADM復(fù)用段支路信號(hào)SDHTM再生段REG再生段

18、復(fù)用段通道3STM凈負(fù)荷的結(jié)構(gòu)1) VC一般將傳送VC的實(shí)體稱(chēng)為通道。VC可以承載的信息類(lèi)型沒(méi)有任何限制，信息類(lèi)型有PDH幀、ATM信元、IP分組、LAN分組等。實(shí)質(zhì)：任何上層業(yè)務(wù)信息必須先裝入一個(gè)滿足其容量要求的VC，然后才能裝入STM凈負(fù)荷區(qū)，通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸。VC由信息凈負(fù)荷(Container)和通道開(kāi)銷(xiāo)(POH)兩部分組成。處理過(guò)程：POH在SDH網(wǎng)的入口點(diǎn)被加上，在SDH網(wǎng)的出口點(diǎn)被除去，然后信息凈負(fù)荷被送給最終用戶，而VC在SDH網(wǎng)中傳輸時(shí)則保持完整不變。POH的功能：SDH傳輸系統(tǒng)可以定位VC中業(yè)務(wù)信息凈負(fù)荷的起始位置。 VC分為高階VC(VC-3，VC-4)和低階VC(VC

19、-2，VC-11，VC-12)。注意： VC中的“虛”的含義：VC中的字節(jié)在STM幀中并不是連續(xù)存放的；一個(gè)VC可以在多個(gè)相鄰的幀中存放，即它可以在一個(gè)幀開(kāi)始而在下一幀結(jié)束，其起始位置在STM幀的凈負(fù)荷區(qū)中是浮動(dòng)的。2) STM凈負(fù)荷SDH引入了兩級(jí)管理結(jié)構(gòu)：管理單元(AU:Administrative Unit)和支路單元(TU：Tributary Unit)。AU由AU-PTR和一個(gè)高階VC組成，是在骨干網(wǎng)上提供帶寬的基本單元，目前AU有AU-4和AU-3。AU也可以由多個(gè)低階VC組成，此時(shí)每個(gè)低階VC都包含在一個(gè)TU中。TU由TU-PTR和一個(gè)低階VC組成，目前TU有TU-11、TU-1

20、2、TU-2、TU-3等四種形式。特定數(shù)目的TU根據(jù)路由編排、傳輸?shù)男枰梢越M成一個(gè)TUG(TU Group) ，TUG不包含額外的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)。多個(gè)AU也可以構(gòu)成一個(gè)AUG以用于高階STM幀。實(shí)質(zhì)：AU和TU都是由固定部分+浮動(dòng)部分組成。 固定部分是指針，浮動(dòng)部分是VC，通過(guò)指針定位一個(gè)VC的位置。VC是SDH網(wǎng)絡(luò)中承載凈負(fù)荷的實(shí)體，也是SDH層進(jìn)行交換的基本單位，它通常在靠近業(yè)務(wù)終端節(jié)點(diǎn)的地方創(chuàng)建和刪除。STM-1(AU-4)的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)示意圖J19 列 SOH 開(kāi)銷(xiāo)AU-4 指針B3C2G1F2H4F3K3N1VC-4 的 POH261 列 STM-1 凈負(fù)荷VC-4 的起點(diǎn)STM-1 第

21、m 幀AU-4 指針STM-1 第 m1 幀一個(gè) VC4 的區(qū)域4SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如下圖。復(fù)用到STM幀的過(guò)程分三個(gè)步驟：(1) 映射(Mapping)：在SDH網(wǎng)的入口處，將各種支路信號(hào)通過(guò)增加調(diào)整比特和POH適配進(jìn)VC的過(guò)程。(2) 定位(Aligning)：利用PTR進(jìn)行支路信號(hào)的頻差相位的調(diào)整，定位VC中的第一個(gè)字節(jié)。(3) 復(fù)用(Multiplexing)：將多個(gè)低階通道層信號(hào)適配進(jìn)高階通道層或是將多個(gè)高階通道層信號(hào)適配進(jìn)復(fù)用段的過(guò)程，復(fù)用以字節(jié)間插方式完成。SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)NSTM-NAUG13AU-4VC-43TUG-31TU-3VC-37AU-3VC

22、-3TUG-271TU-2VC-2C-2C-344.376 Mb/s34.368 Mb/s6.312 Mb/sC-4139.264 Mb/sTU-12VC-12C-122.048 Mb/sTU-11VC-11C-111.544 Mb/s34指針處理；定位；映射；復(fù)用5SDH的復(fù)用舉例PCM四次群（139.264Mbit/s）組成STM-1映射：將各種PDH信號(hào)經(jīng)過(guò)碼速調(diào)整裝入標(biāo)準(zhǔn)容器C，再加入通道開(kāi)銷(xiāo)POH形成VC的過(guò)程。具體過(guò)程：PCM四次群經(jīng)過(guò)正碼速調(diào)整裝入C-4；再加上VC-4 POH形成VC-4。9 列開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)261 列STM-1凈負(fù)荷(含 POH)9 行RSOHAU-4 PTRMSO

23、H270 列VC-4 POHVC-4C-4其中C-4的每一行分成20個(gè)字節(jié)塊，每個(gè)字節(jié)塊由13個(gè)字節(jié)組成，字節(jié)塊的第一個(gè)字節(jié)由W、Y、X、Z字節(jié)交錯(cuò)組成。POHW96 IY96 IX96 IY96 IY96 IY96 IX96 IY96 IY96 IX96 IY96 IY96 IY96 IX96 IY96 IY96 IY96 IX96 IY96 IZ96 IW=IIIIIIIIY=RRRRRRRRX=CRRRRROOZ=IIIIIISRI=信息比特 R=固定塞入比特O=開(kāi)銷(xiāo)比特 S=調(diào)整機(jī)會(huì)比特C=調(diào)整控制比特C-4的行結(jié)構(gòu)每行的信息比特 I=（9620）+8+6=1934比特其中W、X、Y、

24、Z字節(jié)中含有一個(gè)浮動(dòng)比特，因此C-4可容納的信息速率IC的范圍：ICmax=（1934+1）9 8000=139320kb/sICmin =（1934+0）9 8000=139248kb/sPCM四次群速率范圍為139261139266kb/s。定位：VC-4加上AU-4 PTR構(gòu)成AU-4。一個(gè)AU-4可構(gòu)成AUG。復(fù)用：AUG加上SOH構(gòu)成STM-1。8.2.3 SDH傳送網(wǎng)的分層模型SDH傳送網(wǎng)按功能分為兩層：通道層和傳輸介質(zhì)層，如圖所示。圖 SDH傳送網(wǎng)的分層模型電路層網(wǎng)絡(luò)(IP、ATM、PSTN、租用線網(wǎng)絡(luò)等)低 階通道層 VC-11 VC-3 VC-12 VC-2 VC-4 VC-

25、3高 階通道層復(fù)用段再生段光層段層通道層傳輸介質(zhì)層SDH 傳送網(wǎng)1通道層通道層負(fù)責(zé)為一個(gè)或多個(gè)電路層提供透明通道服務(wù)。定義了數(shù)據(jù)如何以合適的速度進(jìn)行端到端的傳輸，這里的“端指通信網(wǎng)上的各種節(jié)點(diǎn)設(shè)備。通道層又分為高階通道層(VC-3，VC-4)和低階通道層(VC-2，VC-11，VC-12)。通道的建立由網(wǎng)管系統(tǒng)和交叉連接設(shè)備負(fù)責(zé)，它可以提供較長(zhǎng)的保持時(shí)間。2傳輸介質(zhì)層與具體的傳輸介質(zhì)有關(guān)，它支持一個(gè)或多個(gè)通道，為通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(例如DXC)提供合適的通道容量。一般用STM-N表示傳輸介質(zhì)層的標(biāo)準(zhǔn)容量。傳輸介質(zhì)層又分為段層和光層。 段層又分為再生段層和復(fù)用段層。再生段層負(fù)責(zé)在點(diǎn)到點(diǎn)的光纖段上生成

26、標(biāo)準(zhǔn)的SDH幀，負(fù)責(zé)信號(hào)的再生放大，不對(duì)信號(hào)做任何修改。 復(fù)用段層負(fù)責(zé)多個(gè)支路信號(hào)的復(fù)用、解復(fù)用，以及在SDH層次的數(shù)據(jù)交換。光層則是定義光纖的類(lèi)型以及所使用接口的特性的。8.2.4 基本網(wǎng)絡(luò)單元1終端復(fù)用器TM主要為使用傳統(tǒng)接口的用戶(如T1/E1、FDDI、Ethernet)提供到SDH網(wǎng)絡(luò)的接入。2分插復(fù)用器ADMADM的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了方便組建環(huán)網(wǎng)，提高光網(wǎng)絡(luò)的生存性。3數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC一個(gè)SDXC具有多個(gè)STM-N信號(hào)端口，通過(guò)內(nèi)部軟件控制的電子交叉開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可以提供任意兩端口速率(包括子速率)之間的交叉連接，另外SDXC也執(zhí)行檢測(cè)維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)等功能。SDXC設(shè)備的類(lèi)型

27、用SDXC p/q的形式表示，“p”代表端口速率的階數(shù)，“q”代表端口可進(jìn)行交叉連接的支路信號(hào)速率的階數(shù)。例如SDXC 4/4, 代表端口速率的階數(shù)為155.52 Mb/s，并且只能作為一個(gè)整體來(lái)交換；SDXC 4/1代表端口速率的階數(shù)為155.52 Mb/s，可交換的支路信號(hào)的最小單元為2 Mb/s。8.2.5 SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)按地理區(qū)域來(lái)分割，現(xiàn)階段我國(guó)SDH傳送網(wǎng)分為四個(gè)層面：省際干線網(wǎng)、省內(nèi)干線網(wǎng)、中繼網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)。如圖2.14所示。1省際干線網(wǎng)在主要省會(huì)城市和業(yè)務(wù)量大的匯接節(jié)點(diǎn)城市裝有DXC4/4，它們之間用STM-4、STM-16、STM-64高速光纖鏈路構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)孔型結(jié)構(gòu)的國(guó)

28、家骨干傳送網(wǎng)。圖2.14 我國(guó)SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)STM-4、STM-16、STM-64DXC4/4DXC4/4DXC4/4DXC4/4DXC4/1DXC4/1DXC4/4DXC4/4STM-1、STM-4、STM-16ADMADMDXC4/1省際干線網(wǎng)省內(nèi)干線網(wǎng)ADMADMDXC4/1DXC4/1ADMADMDXC4/1中繼網(wǎng)STM-1、STM-4ADMADMADMTMADMTMTMADM用戶接入網(wǎng)2省內(nèi)干線網(wǎng)在省內(nèi)主要匯接節(jié)點(diǎn)裝有DXC4/4或DXC4/1, 它們之間用STM-1、STM-4、STM-16高速光纖鏈路構(gòu)成網(wǎng)狀或環(huán)型省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3中繼網(wǎng)中繼網(wǎng)指長(zhǎng)途端局與本地網(wǎng)端局之間，

29、以及本地網(wǎng)端局之間的部分。該層面主要的網(wǎng)元設(shè)備為ADM、DXC4/1，它們之間用STM-1、STM-4光纖鏈路連接。4用戶接入網(wǎng)該層面處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，環(huán)型和星型結(jié)構(gòu)十分適合于該層面。使用的網(wǎng)元主要有ADM和TM。提供的接口類(lèi)型也最多，主要有STM-1、STM-4，PDH體制的2M、34M或140M接口等。 8.3 光 傳 送 網(wǎng)8.3.1 背景 SDH/SONet的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，提供對(duì)傳送網(wǎng)的性能監(jiān)視、故障隔離、保護(hù)切換，以及理論上無(wú)限的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)容方式。缺點(diǎn)：SDH/SONet的體系結(jié)構(gòu)是面向話音業(yè)務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的，采用嚴(yán)格的TDM技術(shù)方案，對(duì)于突發(fā)性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，帶寬利用率不高。SDH/S

30、ONet系統(tǒng)是以電TDM為基礎(chǔ)的單波長(zhǎng)每光纖傳輸系統(tǒng)，解決帶寬的增長(zhǎng)需求的手段：埋設(shè)更多的光纖；采用TDM技術(shù)，提高每信道傳輸速度?；贒WDM技術(shù)的OTN正是為滿足未來(lái)NGN的需求而設(shè)計(jì)的。OTN主要優(yōu)點(diǎn)：(1) DWDM技術(shù)可以提高現(xiàn)有光纖的復(fù)用度，。(2) 由于DWDM技術(shù)獨(dú)立于具體的業(yè)務(wù)，同一根光纖的不同波長(zhǎng)上接口速率和數(shù)據(jù)格式相互獨(dú)立，使得運(yùn)營(yíng)商可以在一個(gè)OTN上支持多種業(yè)務(wù)。(3) SDH/SONet系統(tǒng)只能管理一根光纖中的單波長(zhǎng)傳輸，而OTN系統(tǒng)既能管理單波長(zhǎng)，也能管理每根光纖中的所有波長(zhǎng)。(4) 采用基于光層的故障恢復(fù)比電層更快、更經(jīng)濟(jì)。與OTN相關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)有：ITU-T G

31、.872定義了OTN主要功能需求和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；ITU-T G.709定義了用于OTN的節(jié)點(diǎn)設(shè)備接口、幀結(jié)構(gòu)、開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)、復(fù)用方式以及各類(lèi)凈負(fù)荷的映射方式，是ITU-T OTN最重要的一個(gè)建議；OTN網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)功能則在G.874和G.875建議中定義。8.3.2 OTN的分層結(jié)構(gòu)OTN分層結(jié)構(gòu)如圖2.15所示。光層負(fù)責(zé)傳送電層適配到物理媒介層的信息，在ITU-T G.872建議中，它被細(xì)分成三個(gè)子層：光信道層(OCh：Optical Channel Layer)光復(fù)用段層(OMS：Optical Multiplexing Section Layer) 光傳輸段層(OTS：Optical Tra

32、nsmission Section Layer)圖2.15 OTN的分層結(jié)構(gòu)IP/MPLS電層或非標(biāo)準(zhǔn)光層的各種業(yè)務(wù)信號(hào)PDHSTM-NGaEATM光信道層(OCh)光復(fù)用段層(OMS)光傳輸段層(OTS)1光信道層負(fù)責(zé)為來(lái)自電復(fù)用段層的各種類(lèi)型的客戶信息選擇路由、分配波長(zhǎng)，為靈活的網(wǎng)絡(luò)選路安排光信道連接，處理光信道開(kāi)銷(xiāo)，提供光信道層的檢測(cè)、管理功能，并在故障發(fā)生時(shí)，支持端到端的光信道連接，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行重選路由或進(jìn)行保護(hù)切換。2光復(fù)用段層保證相鄰的兩個(gè)DWDM設(shè)備之間的DWDM信號(hào)的完整傳輸?shù)?，為波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)功能。3 光傳輸層為光信號(hào)在不同類(lèi)型的光纖介質(zhì)上(如 G.652、G

33、.655等)提供傳輸功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光放大器和光再生中繼器的檢測(cè)和控制等功能。圖2.16中描述了OTN各分層之間的相互關(guān)系。OCh層為來(lái)自電層的各類(lèi)業(yè)務(wù)信號(hào)提供以波長(zhǎng)為單位的端到端的連接；OMS層實(shí)現(xiàn)多個(gè)OCh層信號(hào)的復(fù)用、解復(fù)用；OTS層解決光信號(hào)在特定光介質(zhì)上的物理傳輸問(wèn)題，圖2.16 光傳送網(wǎng)各層間的關(guān)系8.3.3 OTN的幀結(jié)構(gòu)1數(shù)字封包ITU-T G.709中定義了OTN的NNI接口、幀結(jié)構(gòu)、開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)、復(fù)用以及凈負(fù)荷的映射方式。OCh層采用數(shù)據(jù)封包(Digital Wrapper)技術(shù)將每個(gè)波長(zhǎng)包裝成一個(gè)數(shù)字信封, 由三部分組成，如圖2.17所示。圖2.17 光信道的數(shù)字封包SDH/

34、SONetATMFDDIIPPDHSDL千兆以太網(wǎng)OCh 凈負(fù)荷OChOverheadFEC(1) 開(kāi)銷(xiāo)部分(Overhead)：位于信封頭部，裝載開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)。(2) FEC部分：位于信封尾部，裝載前向差錯(cuò)校正碼FEC(Forward Error Correction) ，F(xiàn)EC有校正錯(cuò)誤的能力。(3) 凈負(fù)荷部分：位于Header和Trailer之間，承載現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包。2OTN的幀結(jié)構(gòu)OTN中的幀被稱(chēng)為光信道傳送單元(OTU：Optical Channel Transport Unit)。在G .709中，定義了三種不同速率的OTU-k(k=1，2，3)幀結(jié)構(gòu)，速率依次為2.5 Gb/s、10 Gb/s、40 Gb/s。如圖2.18所示，在OTN中客戶層信號(hào)的傳送經(jīng)歷如下過(guò)程：(1) 客戶信號(hào)加上OPU-OH形成OPU(Optical Channel Payload Unit)。OPU加上ODU-OH后形成ODU(Optical Channel Data Unit)。(3) FAS(Frame Alignment Signal)、OTU-OH、FEC加入ODU形成OTU。圖2.18 OTN ITU-T G.709客戶信號(hào)的映射OPU客戶層信號(hào)(SDH、IP、ATM 等)OPU 凈負(fù)荷OPU-OHOPU 凈負(fù)荷