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1、光传送网,OTN西安邮电学院,一、光传送网的演进,从电通信到光通信1、电报电话电视可视电话2、步进制交换机纵横制交换机程控交换机光交换3、双绞线同轴电缆光缆4、从PDH/SDH WDM OTN 点到点的WDM系统点到点的超长WDM系统（核心网边缘处实现业务疏导）中间节点站引入OADM（可重新配置的光分插复用器）在枢纽节点引入OXC5、速率：2Mb/s 34Mb/s 155.520Mb/s 2.5Gb/s 1.6Tb/s,OSI参考模型,规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。在这一层，数据的单位称为比特（bit）
2、。,数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。,网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等,传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的传输，及端到端的差错控制和流量控制问题。在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。传输层
3、协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。,OSI模型,。会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。,PDH存在的主要问题,（1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难。北美和日本采用以1.544Mbit/s为基群速率的PCM24路系列，但略有不同，中国采用以
4、2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。如表1-1所示。（2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。（3）准同步复用方式，上下电路不便。（4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。（5）网络结构缺乏灵活性（6）面向话音业务,表1-1准同步数字体系,SDH的产生和基本概念,1SDH的产生 1984年美国贝尔提出一种新的传输体制光同步传送网（SYNTRAN）。1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名为同步光网络（SONET）。1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起了ITU-T的关注。1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，
5、重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。表1-2是SONET和SDH的速率对照。1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。,SDH的产生和基本概念,表1-2 SDH和SONET网络节点接口的标准速率,SDH的产生和基本概念,2SDH的概念 所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。它的基本网元有终端复用器（TM）、
6、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。,SDH的产生和基本概念,3 SDH基本网络单元简介（1）终端复用器和分插复用器：TM将低速支路信号纳入STM-1帧结构，并将电/光转换成为STM-1光线路信号。ADM将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体。也具有电/光转换功能。（2）再生中继器：放大，整形，再生。（3）同步数字交叉连接设备：实现支路之间的交 叉连接。,SDH的特点,（1）新型的复用映射方式：同步复用和灵活的映射结构。（2）接口标准统一：全世界统一的NNI，体现了横向兼容性。（3）网络管理能力强：帧结构中丰富的开销比特。（4）组网与自愈能力强：采用
7、先进的ADM、DXC等组网。（5）兼容性好：具有完全的前向兼容性和后向兼容性。（6）先进的指针调整技术：可实现准同步环境下的良好工作。（7）独立的虚容器设计：具有很好的信息透明性。（8）系列标准规范：便于国内、国际互连互通。注：SDH最为核心的三个特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准。,SDH的速率与帧结构,1网络节点接口 网络节点接口（NNI）是表示网络节点之间的接口，在实际中也可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。它在网络中的位置如图1-1所示。SDH的NNI处有标准化接口速率、信号帧结构和信号码型，即SDH在NNI实现了标准化。,SDH的速率与帧结构,图1-1 N
8、NI在网络中的应用,SDH的速率与帧结构,2SDH的速率 SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64，），相应各STM-N等级的速率为STM-1155.520Mbit/sSTM-4622.080Mbit/sSTM-162 488.320Mbit/sSTM-649 953.280Mbit/s,SDH的速率与帧结构,3SDH的帧结构 SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9行和270N 列字节组成，如图1-2所示。帧周期为125s。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。对于STM-1而言，其信息结构为9行270列的块状帧结构，传输速率：
9、fb=927088 000=155.520Mbit/s。从结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。,SDH的速率与帧结构,图1-2 STM-N帧结构,SDH的速率与帧结构,（1）段开销（SOH）区域 段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，主要用于网络的OAM功能。段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。（2）信息净负荷（Payload）区域 信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特，也存放了少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（POH）字节。（3）管理单元指针区域 管理单
10、元指针（AU-PTR）是一种指示符，其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端能正确分离净负荷。,段开销字节,SDH开销是指用于SDH网络的运行、管理和维护的比特。SDH的开销分两类：段开销SOH和通道开销POH，分别用于段层和通道层的维护。SOH分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）两种。RSOH负责管理再生段，可在再生器接入，也可在终端设备接入；MSOH负责管理复用段，它将透明地通过每个再生器，只能在AUG组合或分解的地方才能接入或终结。,段开销SOH,1、段开销,2、通道开销（POH：Path Overhead）,作用：VC通道功能监视、
11、维护信号、告警状态指示、复用结构指示。,段开销字节,STM-1的段开销（SOH）字节安排，如图1-3所示。STM-N（N1，N=4，16，）的SOH字节，可利用字节间插方式构成，安排规则如下：第1个STM-1的SOH被完整保留，其余N1个SOH中仅保留A1，A2、B2和 M1字节，其他字节均省去。以STM-1为例。,图1-3 STM-1 SOH字节安排,SDH的通用复用映射结构,SDH的通用复用映射结构，如图1-4所示。将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤。,图1-4 SDH的通用复用映射结构,我国的SDH复用映射结构,我国采用的复用映射结构使得每种速率的信
12、号只有惟一的复用路线到达STM-N，接口种类由5种简化为3种，主要包括C-12，C-3和C-4三种进入方式。,图1-5 我国的SDH复用映射结构,复用单元,1、容器（C）容器是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，其基本功能是完成PDH信号与VC之间的适配（即码速调整）。ITU-T规定了5种标准容器，C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，每一种容器分别对应于一种标称的输入速率，即1.544 Mbit/s、2.048 Mbit/s、6.312 Mbit/s、34.368 Mbit/s和139.264 Mbit/s。我国的SDH复用映射结构仅涉及C-12、C-3及C-4。,复用单元,2、虚
13、容器（VC）虚容器是用来支持SDH通道层连接的信息结构，由信息净负荷（容器的输出）和通道开销（POH）组成，即 VCn=Cn+VCn POH VC可分成低阶VC和高阶VC两类。TU前的VC为低阶VC，有VC-11、VC-12、VC-2和VC-3（我国有VC-12和VC-3）；AU前的VC为高阶VC，有VC-4和VC-3（我国有VC-4）。用于维护和管理这些VC的开销称为通道开销（POH）。管理低阶VC的通道开销称为低阶通道开销（LPOH）。管理高阶VC的通道开销称为高阶通道开销（HPOH）。,复用单元,（3）支路单元（TU）支路单元是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适配功能的信息结构，是传送
14、低阶VC的实体，可表示为TU-n（n=11，12，2，3）。TU-n由低阶VC-n和相应的支路单元指针（TU-n PTR）组成，即TU-n=低阶VC-n+TU-n PTR（4）支路单元组（TUG）支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。有TUG-3和TUG-2两种支路单元组。1TUG-2=3TU-121TUG-3=7TUG-2=21TU-121VC-4=3TUG-3=63TU-12,复用单元,5、管理单元（AU）管理单元是一种提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构，是传送高阶VC的实体，可表示为AU-n（n=3，4）。它是由一个高阶VC-n和一个相
15、应的管理单元指针（AU-n PTR）组成，AU-n=高阶VC-n+AU-n PTR（6、管理单元组（AUG）管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定的、确定位置的管理单元组成。例如：1AUG=1AU-4 7、同步传送模块（STM-N）N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上SOH就构成了STM-N信号（N=4，16，64，），即NAUG+SOH=STM-N,举例,动画演示,基本复用映射过程,各种信号复用映射进STM-N帧的过程都要经过映射、定位和复用3个步骤。（1）映射 映射（Mapping）即装入，是一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。例如，将各种速率的P
16、DH信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销，以形成标准的VC。（2）定位 定位（Alignmem）是把VC-n放进TU-n或AU-n中，同时将其与帧参考点的偏差也作为信息结合进去的过程。通俗讲，定位就是用指针值指示VC-n的第一个字节在TU-n或AU-n帧中的起始位置。,映 射,映射是一种使各种支路信号在SDH网边界与VC适配（与网同步），以便独立进行传送、复用和交叉连接的过程。一、三种映射方法 1、异步映射 异步映射是一种对映射信号的结构无任何限制（信号有无帧结构均可），也无需其与网同步，仅利用正码速度调整将信号适配装入VC的映射方法。2、比特同步映射 比特同步映
17、射是一种对映射信号结构无任何限制，但要求其 与网同步，从而无需码速调整即可使信号适配装入VC的映射方法。,3、字节同步映射字节同步映射是一种要求映射信号具有块状帧结构（例如PDH基群帧结构）并与网同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定位置的映射方式。二、两种工作模式 1.浮动VC模式 浮动VC模式是VC净负荷在TU内的位置不固定,并由TU-PTR批示其起点位置的一种工作模 式。2.锁定TU模式是一种信息净负荷与网同步并处于TU帧内固定位置,因而无需TU-PTR的工作模式。,PDH信号进入SDH的映射方式,定 位,一、VC-4/VC-3 在 AU-4/TU-3 中定位,AU-4=VC
18、-4+AU-4 PTR,N,N,N,S,N,S,I,I,D,I,I,I,D,D,D,D,AU-4 和TU-3 PTR 中 H1和 H2 构成的 16bit 指针码字,类别,新数据标帜,10 bit 指针值,下一帧返回正常值，并在3 帧内不变。,正常：0 1 1 0,变化：1 0 0 1,对AU-4TU-3和TU-12，SS=10TU-2，SS=00TU-11，SS=11,正常时指针值确定了 VC-4/VC-3 帧 在 AU-4/TU-3 帧内的起始位置。若 VC帧速率比 AU/TU 帧速率低，5个 I 比特反转表示要作正调整，该VC帧起始点后移，下帧中指针值加1。若 VC帧速率比 AU/TU
19、帧速率高，5个 D 比特反转表示要作负调整，该VC帧起始点前移，下帧中指针值减1。,基本复用映射过程,（3）复用 复用（Multiplex）是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，即指将多个低速信号复用成一个高速信号。其方法是采用字节间插的方式将TU组织进高阶VC或将AU组织进STM-N。复用过程为同步复用，复用的路数可参见图1-5。如：1STM-1=1AUG=1AU-4=1VC-4=3TUG-3=21TUG-2=63TU-12=63VC-12 1STM-1=1AUG=1VC-4=3TUG-3=3TU-3=3VC-3 1STM-1=1AUG=1V
20、C-4 STM-N=NSTM-1,字节间插复用,举例,动画演示,SDH设备的典型功能块的组成,SDH设备的逻辑功能块,SPI SDH物理接口 TTF 传送终端功能 RST 再生段终端 HOI 高阶接口 MST 复用段终端 LOI 低阶接口MSP 复用段保护 HOA 高阶组装器 MSA 复用段适配 HPC 高阶通道连接 PPI PDH物理接口 OHA 开销接入功能LPA 低阶通道适配 SEMF 同步设备管理功能LPT 低阶通道终端 MCF 消息通信功能LPC 低阶通道连接 SETS 同步设备时钟源HPA 高阶通道适配 SETPI 同步设备定时物理接口HPT 高阶通道终端,SDH网元,SDH传输网
21、由各种网元构成，网元的基本类型有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等。TM、ADM和SDXC的主要功能框图如图1-6所示。,图1-6 SDH网元功能示意图,SDH网元,1终端复用器（TM）TM的作用是将准同步电信号（2 Mbit/s、34 Mbit/s或140Mbit/s）复接成STM-N信号，并完成电/光转换；也可将准同步支路信号和同步支路信号（电的或光的）或将若干个同步支路信号（电的或光的）复接成STM-N信号，并完成电/光转换。在收端则完成相反的功能。,SDH网元,2分插复用器（ADM）（1）概念及作用 ADM是一个三端口设备，有两个线路（也称群路
22、）口，和一个支路口，支路信号可以是各种准同步信号，也可以是同步信号。ADM作用是从主流信号中分出一些信号并接入另外一些信号。（2）连接能力 ADM设备应具有支路群路（上/下支路信号）和群路群路（直通）的连接能力。支路群路又可分为部分连接和全连接，如图1-7（a）和（b）所示。支路支路的连接功能，如图1-7（c）所示。具有支路支路连接能力的ADM设备进行有机地组合，可实现小型DXC的功能，如图1-7（d）所示。（3）应用：常用于线性网和环形网。,SDH网元,图1-7 ADM设备的连接能力,SDH网元,3数字交叉连接设备（DXC）（1）基本概念 DXC是一种具有一个或多个准同步数字体系（G.702
23、）或同步数字体系（G.707）信号的端口，可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接和再连接的设备。适用于SDH的DXC称为SDXC，SDXC能进一步在端口间提供可控的VC透明连接和再连接。这些端口信号可以是SDH速率，也可以是PDH速率。,SDH网元,图1-8 DXC简化结构,（2）基本结构 DXC由复用/解复用器和交叉连接矩阵组成。DXC的简化结构，如图1-8所示。DXC的核心部分是交叉连接矩阵，参与交叉连接的速率一般等于或低于接入速率。而交叉连接速率与接入速率之间的转换需要由复用和解复用功能来完成。,SDH网元,（3）基本功能 分离本地交换业务和非本地交换业务；为非本地交换业务（
24、如专用电路）迅速提供可用路由；为临时性重要事件（如政治事件、重要会议和运动会）迅速提供电路；网络出现故障时，迅速提供网络的重新配置；按业务流量的季节性变化使网络最佳化；网络运营者可以自由地在网中使用不同的数字体系（PDH或SDH）。,SDH网元,表1-3 DXC与常规数字交换机的主要区别,（5）DXC与常规数字交换机的主要区别：如表1-3所示。,SDH网元,4再生中继器（REG）再生中继器的功能是对经传输衰减后的信号进行放大、整形和判决再生，以延长传输距离。首先将线路口接收到的光信号变换成电信号，然后对电信号进行放大、整形和判决再生，最后再把电信号转换为光信号送到线路上。,SDH网同步的基本概
25、念,网同步的目标是使网中所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内，以便使网内各交换节点的全部数字流实现正确、有效的交换。否则会在数字交换机的缓冲器中产生信息比特的溢出和取空，导致数字流的滑动损伤，造成数据出错。,网同步的工作方式,两种基本的网同步方式，即主从同步方式和相互同步方式。1主从同步方式 主从同步方式使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与其上一级时钟同步，在网中的最高一级时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC）。如图1-9所示。ITU-T将各级时钟分为以下4类：基准主时钟（PRC），精度达11011，G.811建议规范；转接局从时钟，精度达5109，G.812（T）建议规范
26、；端局从时钟，精度达1107，由G.812（L）建议规范；SDH网元时钟（SEC），精度达4.6106，G.813建议规范。,图1-9 主从同步方式,优点：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较低；控制简单；网络的滑动性能也较好。缺点：一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。基准主时钟应采用多重备份。同步分配链路也尽可能有备用。,网同步的工作方式,网同步的工作方式,2相互同步方式 这种同步方式在网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，最后都调整到一个稳定的、统一的系统频率上，从而实现全网的同步工作。网频率为各交换节点时钟频率的加权平均值。图1-10所示为相互同步方式。,
27、图1-10 相互同步方式,特点：网频率的稳定性高；对同步分配链路的失效不甚敏感，适于网孔形结构，对节点时钟要求较低，设备便宜。网络稳定性不如主从方式，系统稳态频率不确定且易受外界因素影响。,网同步的工作方式,3我国数字同步网的网络结构“多基准钟，分区等级主从同步”方式，如图1-11所示。,图1-11 我国数字同步网的网络结构,网同步的工作方式,我国数字同步网的网络结构特点如下。（1）在北京、武汉各建了一个以铯（CS）钟为主的、包括了GPS接收机的高精度基准钟，称为PRC。（2）在其他29个省中心以上城市（北京、武汉除外）各建立了一个以GPS接收机为主加铷（Rb）钟构成的高精度区域基准钟，称为L
28、PR。（3）LPR以GPS信号为主用，当GPS信号发生故障或降质时，该LPR转为经地面数字电路跟踪于北京或武汉的PRC。（4）各省以本省中心的LPR为基准钟组建数字同步网。（5）地面传输同步信号一般采用PDH 2Mbit/s（2Mbit/s专线或局间中继），在缺乏PDH链路而SDH已具备传输定时的条件下，可采用STM-N线路码流传输定时信号。,SDH网元的定时,SDH网元从取得定时信号的来源可以分成3种定时方式，如表1-4所示。表1-4SDH网元定时方式,SDH网元的定时,图1-12 SDH网元的定时方式,SDH传送网的分层与分割,1分层与分割的概念 传送网可从垂直方向分解为3个独立的层网，即
29、电路层、通道层和传输媒质层。分割往往是从地理上将层网络再细分为国际网、国内网和地区网等，并独立地对每一部分行使管理。分层和分割是正交的，如图所示。对网络进行分层的好处是：对每一层网络比对整个网络作为单个实体设计简单；简化了TMN管理目标的规定；使网络规范与具体实施方法无关，保持较长时间的稳定；某一层网络的更新与改变不会影响其他层。对网络进行分割的好处是：便于管理；便于改变网络组成，使之最佳化等。,SDH传送网的分层与分割,图1-13 分层和分割视图,SDH传送网的分层与分割,2SDH传送网的分层 电路层网络是面向业务的，严格上讲不属于传送层网络。传送网本身大致分为两层，通道层和传输媒质层。如图
30、所示。,图1-14 SDH传送网的分层模型,SDH传送网的分层与分割,（1）电路层网络 电路层网络直接为用户提供通信业务，例如：电路交换业务、分组交换业务、IP业务和租用线业务等。根据提供的业务不同可以区分不同的电路层网络。电路层网络的主要节点设备包括用于交换各种业务的交换机，用于租用线业务的交叉连接设备以及IP路由器等。（2）通道层网络 通道层网络支持一个或多个电路层网络，为电路层网络节点（如交换机）提供透明的传送通道（即电路群）。通道层网络又可进一步划分为低阶通道层（VC-11、VC-12、VC-2和VC-3）和高阶通道层（VC-4、VC-4-Xc和VC-3）。,SDH传送网的分层与分割,
31、（3）传输媒质层网络 传输媒质层网络与传输媒质（光缆或微波）有关，它支持一个或多个通道层网络，为通道层网络节点（例如DXC、ADM等）间提供合适的通道容量。传输媒质层又分为段层和物理媒质层（简称物理层）。段层网络可分为复用段层网络和再生段层网络。复用段层网络为通道层提供同步和复用功能，并完成有关MSOH的处理和传送等功能；再生段层网络提供定帧、扰码、再生段误码监视以及RSOH的处理和传送等功能。物理层网络涉及到支持段层网络的光纤、金属线对或无线信道等传输媒质，主要完成光/电脉冲形式的比特传送任务。,SDH传送网的物理拓扑,网络的物理拓扑泛指网络的形状，它反映了物理上的连接性。网络的基本物理拓扑
32、有5种类型，如图1-15所示。,图1-15 网络基本物理拓扑类型,SDH传送网的物理拓扑,图1-16 SDH传输网络结构举例,SDH自愈网,自愈网能在网络出现意外故障情况时，无需人为干预，在极短的时间内（50ms)，自动恢复业务。其基本原理是使网络具备发现替代传输路由，并在一定时限内重新建立通信。,SDH自愈网,图1-17 再生段、复用段和通道示意图,有3种自愈技术：线路保护倒换、ADM自愈环和DXC网状自愈网。前两种是保护型策略，后一种是恢复型策略。要理解自愈技术，首先要明确界定再生段、复用段和通道。如图1-17。,线路保护倒换,基本原理：当出现故障时，业务由工作通道倒换到保护通道。类型：线
33、路保护倒换有1+1和1N 两种方式。（1）1+1方式 如图1-18（a）所示，1+1方式采用并发优收。（2）1N 方式 如图1-18（b）所示，保护段（1个）由N（N=114）个工作段共用，当其中任意一个出现故障时，均可倒至保护段。（3）1+1方式与1N 方式的不同 1+1方式，正常情况下保护段传送业务信号，所以不能提供无保护的额外业务；11的保护方式，在正常情况下，保护段不传业务信号，因而可以在保护段传送一些级别较低的额外业务信号，也可不传。,线路保护倒换,图1-18 线路保护倒换,自愈环保护,定义：所谓自愈环（Self-Healing Ring，SHR）是指采用分插复用器（ADM）组成环形
34、网实现自愈的一种保护方式，如图1-19所示。,图1-19 ADM自愈环,自愈环保护,分类：根据自愈环的结构，可分为通道保护环和复用段保护环。通道保护环，保护的单位是通道（如VC-12，VC-3或VC-4），倒换与否以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定，一般利用告警指示信号（TU-AIS）来决定是否应该进行倒换。这种环属于专用保护，保护时隙为整个环专用，在正常情况下保护段往往也传业务信号。复用段保护环，业务量的保护以复用段为基础，倒换与否按每一对节点间复用段信号质量的优劣而定。复用段保护环需要采用自动保护倒换（APS）协议，多属于共享保护，即保护时隙由每一个复用段共享，正常情况下保护段往往是空
35、闲的。告警信号是LOS，LOF MA-AIS，MS-EXC。,自愈环保护,根据环中节点间信息的传送方向，自愈环可分为单向环和双向环。单向环中收发业务信息的传送线路是一个方向。双向环中收发业务信息的传送线路是两个方向。通常，双向环工作于复用段倒换方式，单向环工作于通道倒换方式或复用段倒换方式。根据环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分，自愈环有二纤环和四纤环。对于双向复用段倒换环既可用二纤方式也可用四纤方式，而对于通道倒换环只可用二纤方式。,自愈环保护,1二纤单向通道保护环 二纤单向通道保护环：两根光纤，一根传业务信号，称W1光纤，另一根保护，称P1光纤（如图1-20）。采用1+1保护方式。,图
36、1-20 二纤单向通道保护环,自愈环保护,2二纤双向通道保护环 二纤双向通道保护环：采用两根光纤，可分为1+1和11两种方式。图1-21所示为1+1方式的二纤双向通道保护环的结构。,图1-21 二纤双向通道保护环,自愈环保护,3四纤双向复用段共享保护环(1:1)在每个区段（节点间）采用两根工作光纤（一发一收，Wl和W2）和两根保护光纤（一发一收，P1和P2），如图,图1-22 四纤双向复用段共享保护环,自愈环保护,4二纤双向复用段共享保护环(1:1)采用了时隙交换技术，如图1-23所示。在一根光纤中同时载有工作通路W1和保护通路P2，在另一根光纤中同时载有工作通路W2和保护通路P1。每条光纤上
37、的一半通路规定作为工作通路（W），另一半通路作为保护通路（P），一条光纤的工作通路（W1），由沿环的相反方向的另一条光纤上的保护通路（P1）来保护；反之亦然。对于传送STM-N的二纤双向复用段共享保护环，实现时是利用W1/P2光纤中的一半AU-4时隙（例如从时隙1到N/2）传送业务信号，而另一半时隙（从时隙N/2+1到N）留给保护信号。另一根光纤W2/P1也同样处理。也就是说，编号为m的AU-4工作通路由对应的保护通路在相反方向的第（N/2+m）个AU-4来保护。,自愈环保护,图1-23 二纤双向复用段共享保护环,动画演示,DXC网形网保护,（1）DXC的工作方式 DXC的工作方式按路由表的计
38、算方式不同，可分为静态方式、动态方式和即时方式3种。即时方式需要最少的保护容量，动态方式次之，静态方式需要的保护容量最大。然而，即时方式的业务恢复时间最长，静态方式的业务恢复时间最短。按DXC自愈网控制方式，有集中式控制和分布式控制。集中控制方式的业务恢复时间很长；在分布式结构中业务恢复时间较短。可根据实际情况选用不同方式。,T型网,我们将干线上设为STM-16 系统，支线上设为STM-4 系统，T 型网的作用是将支路的业务STM-4 通过网元A 上/下到干线STM-16 系统上去，此时支线接在网元A 的支路上，支线业务作为网元A 的低速支路信号，通过网元A进行分插。,环带链,环带链是由环网和
39、链网两种基本拓扑形式组成，链接在网元A 处，链的STM-4 业务作为网元A 的低速支路业务，并通过网元A 的分/插功能上/下环。STM-4 业务在链上无保护，上环会享受环的保护功能。例如：网元C和网元D 互通业务，AB 光缆段断，链上业务传输中断，AC 光缆段断，通过环的保护功能，网元C 和网元D 的业务不会中断。,环行子网的支路跨接,两STM-16 环通过A、B 两网元的支路部分连接在一起，两环中任何两网元都可通过A、B 之间的支路互通业务，且可选 路由多，系统冗余度高。两环间互通的业务都要经过A、B 两网元的低速支路传输，存在一个低速支路的安全保障问题。,相切网,图中三个环相切于公共节点网
40、元A，网元A 可以是DXC，也可用ADM 等效（环、环均为网元A 的低速支路）。这种组网方式可使环间业务任意互通，具有比通过支路跨接环网更大的业务疏导能力，业务可选 路由更多，系统冗余度更高。不过这种组网存在重要节点（网元A）的安全保护问题。,相交网,为备份重要节点及提供更多的可选路由，加大系统的冗余度，可将相切环扩展为相交环,枢纽网,网元A 作为枢钮点可在支路侧接入各个STM-1 或STM-4 的链路或环，通过网元A 的交叉连接功能，提供支路业务上/下主干线，以及支路间业务互,通。支路间业务的互通经过网元A 的分/插，可避免支路间铺设直通路由和设备，也不需要占用主干网上的资源。,DXC网形网
41、保护,图1-25 混合保护结构,图1-24 利用DXC的保护结构,（2）举例 图1-24给出了一种自愈网结构。图1-25给出了环形网和DXC保护混合的示例。,各种自愈保护比较,线路保护倒换方式配置容易，网管简单，恢复时间很短（50ms），但成本较高，一般用于保护较重要的光缆连接（1+1方式）或两点间有较稳定的大业务量情况。自愈环具有很高的生存性，网络恢复时间较短（50ms），并具有良好的业务量疏导能力，但它的网络规划较难实现，适用于接入网、中继网和长途网。在接入网部分，适于采用通道保护环；而在中继网和长途网中，则一般采用双向复用段保护环；至于二纤或四纤方式取决于容量和经济性的综合比较。DXC的
42、保护方式也具有很高的生存性，于规划和设计，但网络恢复时间较长。DXC保护最适合于高度互连的网孔形拓扑，在长途网中应用较多。利用DXC将多个环形网互连应用也较多。,SDH测试项目,光接口测试 电接口测试 误码测试 抖动测试漂移测试 定时，同步测试 时钟测试保护倒换测试 环回测试开销和维护信号测试 网管系统功能测试网管接口测试 以太网测试ATM测试,光接口特性测试：1、平均发送光功率，2、接收机灵敏度，3、接收机过载光功率，4、光输入口允许频偏。电接口特性测试：1、输入口允许衰减，2、输入口允许频偏，3、输出口波形，4、输出口信号比特率。时钟定时和同步测试：1、内部振荡器自由振荡工作方式的输出频率
43、，2、噪声转移特性，3、跟踪、锁定、切换功能。抖动和飘移性能测试：1、SDH设备STM-N口输入口抖动容限，2、SDH设备STM-N口输出抖动的产生，3、PDH支路口输入口抖动容限，4、PDH支路口输入口结合抖动，5、PDH支路口输入口映射抖动。SDH误码性能测试：24小时误码观测。同步设备管理功能和管理控制功能测试：1、对ECC管理的一般要求，2、时间标记，3、告警监视，4、告警记录管理，5、性能数据采集，6、性能监视记录，7、门限值设定和越限报告，8、性能数据报告，9、配置管理功能。,网络演进的需要,鉴于网络边缘的客户层信号相对更为复杂，业务类型多，速率差异大，要求SDH必须从传统的基础光
44、传送网转变为集传送网和业务网为一体的多业务传送平台。SDH 的缺陷:1、缺乏精细粒度的带宽适配能力。2、缺乏带宽资源的动态调度能力，业务扩展性差，不能及时满足用户的新业务要求。3、网络调度复杂，运营维护费时费力，成本高。,MSTP-SDH的变革,多业务传送平台（MSTP）:基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，增强传送节点对多类型业务的综合承载能力。提供统一网管的多业务节点。适于TDM业务为主的网络，符合融合的发展趋势。,MSTP的功能,（1）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能；（2）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明
45、传送功能；（3）具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能；（4）具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。,MSTP的工作原理,MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称为
46、融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。,前后向兼容，持续优化：封装、动态带宽匹配、QOS，业务策略，NGN的适应性等,ATM处理,VC映射处理,RPR,MPLS,LAPS/PPP封装,L2交换,业务策略处理,GFP-T封装,GFP/,（VCatLCAS）,波分复用系统,定义 WDM技术是在一根光纤上传输多个光信道，从而充分利用光纤的带宽，有效扩展通信容量的光纤通信方式。属于物理层。特点 1.充分利用光纤带宽 2.大容量长距离传输时节约光纤,降低成本 3.同一根光纤上实现多种速率、多种业务的混合传输,用于大容量高速点到点的长程干线传输；用于混合传输速率的干线传输（如2.5Gb/s+10
47、Gb/用于大容量都市网的局间传输；用于混合信号格式(SDH+非SDH)的传输；用于混合信号类型(数字+模拟)的传输；用于不同业务提供者的信号传输。,适用环境：,十、WDM系统在传输中的应用,光放大器,WDM系统的分类,按照通道间隔的差异，WDM系统可分为W-WDM（通道间隔大于等于25nm）,M-WDM（通道间隔大于3.2nm小于25nm）,D-WDM(通道间隔小于3.2nm)。可分为开放式的DWDM系统和集成式的DWDM系统。以信道数分类：4，8，16，32 等以信道速率分类：2.5Gbit/s、10Gbit/s及混合速率以信道承载业务类型分类：PDH、SDH、ATM、IP或混合业务等,13
48、10nm/1550nm窗口的波分复用 仍用于接入网，但很少用于长距离传输 1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)可广泛用于长距离传输，用于建设全光网络,十、DWDM系统在传输中的应用,开放式系统的关键技术,波长转换,DWDM系统的组成,1、发射和接收机部分（有源）2、合波和分波部分（无源）3、光传输和光放大4、光监控信道5、网管系统,光发射机和接收机有源部分,光发射机：波长范围和特定波长，波长谱宽，发射输出光功率，波长稳定度，波长间隔，发射消光比。中心波长和中心频率：193.1THz（1552.520nm),间距100GHz（0.8nnm）光接收机：动态范围，灵敏度,中心波长和中心频率,D
49、WDM系统对合波和分波无源器件的基本要求,合波器：常用的合波器类型有耦合器型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型。合波器的参数主要有插入损耗、光反射系数、工作波长范围、极化相关损耗和各通路插损的最大差异。分波器：分波器的类型主要有光栅型、干涉滤波器型、熔锥型和集成光波导型分波器等类型。分波器的参数主要有通路间隔、插入损耗、光反射系数、相邻通路隔离度、非相邻通路隔离度、极化相关损耗、温度系数、0.5dB和 20dB带宽。,光传输和光放大,光纤部分：光纤衰减，光纤色度色散，光纤PMD,光纤非线性效应。传输使用的三种不同类型的单模光纤 G.652单模光纤（NDSF）不适用于 10Gb/s 以上速率传输，
50、但可应用于2.5Gb/s 或以下速率的DWDM。G.653单模光纤（DSF）适用于10Gb/s以上速率单信道传输，但不适用于 DWDM 应用，已经被市场淘汰。(四波混频)G.655单模光纤（NZ-DSF）适用于 10Gb/s 以上速率DWDM传输，是未来大容量传输光纤的理想选择。,光纤放大器,EDFA的主要技术参数：工作波长范围、输入功率范围、输出功率范围、饱和输出功率、噪声系数、偏振相关增益、小信号增益、增益平坦度、增益变化、增益斜度、输入光回损、输出光回损等。对EDFA模块的其它要求：-具有泵浦源自动关闭功能。-寿命不小于30万小时。-具有放大器自动增益均衡（控制）功能。,光监控信道,监控
