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1、广东公司技术线新员工入门课件系列之四传输与光网络技术基础,关珮珊,作者：佛山公司网管维护中心传输室：颜琳目录第一章、传输概述一、传输网络的定义二、传输在网络中的定位三、传输的实现问题第二章、传输网络的标准-一、SDH 概述二、SDH 祯结构三、SDH 复用过程四、SDH 原理的应用第三章、光网络基础一、光纤通信概论二、数字光纤通信系统三、波分技术介绍第四章、传输的组网一、设备组网结构二、传输网络的分层三、传送网络的管理四、传输网络的自愈保护第五章、同步网一、同步网概述二、同步方式三、同步网结构第六章、传输网络的发展一、光传送网络发展简介二、OTN 简介,第一章、传输概述,一、传输网络的定义,首
2、先让我们了解一下，什么是传输网络，它有什么功能。传输网络是实现信号通过某种具体的物理实体传递的网络，我们建立传输网络的目的：为信号建立一种通道，让其从发送端到达接受端。如下图所示，可以把传输简单理解为长距离的线路，实现终端之间的连接。,二、传输在通信网络中的定位,、传输在传统通信系统模型中的定位-,传统通信系统由接入部分、交换部分、传输部分三部分构成（如下图），下面简单介绍一下各,部分的功能。,接入部分解决用户如何接入交换网络，例如固话的接入部分是电话+电话线，而移动通信的接,入部分是手机+无线信号。,交换部分：解决如何接通电话传输部分：解决交换部分的连接,系统模型是按功能进行模块化的抽象模型
3、，实际应用中，因为终端数目多，而且各终端与交换部分之间存在物理距离，所以不可能全部采用终端直接用线接到交换机的方式实现，而要通过业务的汇合与处理，然后再送入交换部分，此部分功能也由传输部分来实现（下图红色连线部分）,、传输在无线通信系统中的定位标准的 GSM 模型：如下图左所示，包括 SS（交换系统）和 BS（基站系统）和 MS（移动台）。交换系统是整个移动网的控制中心,具有话务控制、号码分析、计费、呼叫统计等功能，另外它还具有实现数据业务的功能。包括下列功能单元：入口移动业务交换中心 GMSC,移动业务交换中心 拜访位置寄存器 归属位置寄存器,MSCVLRHLR,鉴权中心 AUC 设备识别寄
4、存器 EIR基站系统包括下列功能单元：基站控制器 BSC-一个 BSC 控制一组无线基站 无线基站 BTS模型中每一功能单元的具体介绍在此不作赘述，看了这个模型之后，我们想想：传输网络处于这个模型的什么地方呢？想一下前面介绍传输在传统通信模型中的定位：交换部分之间的连接+实际应用中终端业务的汇合与处理，对应一下，同时考虑到实际中：AUC（鉴权中心）与 HLR（归属位置寄存器）集成为同一设备，VLR（摆放位置寄存器）与 MSC（移动业务交换中心）集成为同一设备，中国不使用 EIR（设备识别寄存器），因此可以得到关于无线通信系统中传输的定位，即上图右的红色连线部分：交换系统内 GMSC、HLR/A
5、UC 及 MSC/VLR 之间的互联，以及基站系统内 BSC 与 BTS 的互联。其实，传输网络还不止局限于上面的位置，如下图所示，信令网、分组交换网等都需要传输为它们建立通路使信号得以从一个地方到达另一个地方，传输网络为业务提供了可靠的物理平台！,传输网络,ISDN,7号信令,分组交换,DDN,交换网,三、传输网的实现问题,在本章第一节关于传输的定义曾提到：可以把传输简单理解为长途（长距离）线路，实现终端的连接，而在上一节关于传输在通信网络中定位的部分里，我们看到：描述传输部分都是拿一条线直接表示，假想的拿线直接联接来实现传输功能的情况，分析一下，拿线直连的方式存在什么问题呢？下面让我们以上
6、图中 BSC（基站控制器）到 BTS（无线基站）之间的传输为例来说明。分析：一个 BSC（基站控制器）控制一组 BTS（无线基站），其任务是管理无线网络，将有关无线控制的功能尽量的集中到 BSC 上来，以简化基站的设备，这是 GSM 的一个特色。那么这里一组是多少呢？据佛山本地网的统计，平均一个 BSC 控制 38.88 个基站，基站设备的输出用 E1 线进行承载，平均每个基站输出 2 路 E1 信号，而 BSC 一般放在大型的机楼里以方便维护。我们现在假设此 BSC 放在佛山综合楼，假设现在有 5 个 BTS 的业务需要连接到此 BSC，如果用 E1 线直接连,接，有什么问题呢？,1）可实现
7、性：长距离（上图为 1cm：1km 的比例），仅有 5 个基站时需要拉线的条数：5*2（平均每个基站输出 2 条 E1）*2（双向通信需要一收一发 2 条线）=20 条线，大家可以估算一下如果拿线直连的话需要多长的线，仅仅 5 个基站就需要这么长，那么如果全市有几千个基站呢？有没有实现,的可能呢？姑且假设你能容忍佛山变成线之海洋，但是好不容易拉了这么长的线，每条线上却只能承载的信号实际只有 2Mbit/s 的速率，30 路话音，是不是效率太低？,2）安全性：一条来自基站的 E1 线需要千里迢迢跑到 BCS，其中遭艰难险阻的几率与距离成正比，,这样简单的点对点直连方式，一旦中间断掉，上面的业务得
8、不到任何保护,3）可维护性：拿线直连，缺少必要的监控的机制：这么多条 2M 线，如果断掉而引起业务中断，只能通过 BSC 相关端口的告警发现，但具体是在哪一段中断的无从知道，难道一段一段人为去查？那么该怎么做呢？就 BSC 到 BTS 间连接的这个问题，我们在中间引入传送网络，实现端到端,连接的功能。,而针对了我们前面提到的拿线直连方案的弊端，那么传送网络对各个问题的答案又是怎样呢？,我们对应一下：,1）引入传送网络的可实现性？,答：不在使用每个基站单独拉线到的连线方式，而在基站端放置传输设备，基站输出的E1 信号通过此设备接入传送网络，利用传输网络的配置，让多个基站共享一条线路，相当于把,私
9、家车改成了公共汽车，同样的一段路上可以搭乘更多的乘客，效率更高。如下所示的对比图，需要注意的是，因为传送网络设备使用 sdh 复用机制，实现业务由低速-高速的复用和汇合，所,以实际上每一条线路是可以供多个基站，各基站多条业务共同使用的。具体实现理论，将在第二章中介绍。而实际应用中，我们的线路往往不是一条条电线，而利用光通信技术，将电信号转化为光信号，利用光纤光缆进行传输，为什么要用光通信？光通信又是如何实现的？我们将在第三章中介绍。同时，由于是同步的传输体系，需要全网保持一致的步调，因此需要在业务传送的基础上建立一章同步网，以保证步调一致。关于同步网的知识，将在第五章钟介绍。,线路直连,传送网
10、络实现模拟,2）安全性？答：传输采用组网结构和自愈保护，通过配置，能够在线路中断的情况下自动将业务倒换到备用路由进行承载，安全可靠。具体实现理论，将在第四章中介绍。3）可维护性？答：利用 sdh 桢结构的各种字节就信号进行层层监控，最后体现在一个统一平台上，通过分析，能快速准确定位故障发生点。具体实现理论，将在第四章中介绍。好的，通过上面的讲解，我们已经知道了传送网络的定义、位置和实现概述，那么每一部分得具体原理和应用是怎样的呢？那么我们先从传送网络的标准开始，一步步走入传输网络。,第二章、传输网络的标准SDH,1.,SDH 概述,1)SDH 的概念想要明白传输网络的体制标准，首先要搞清楚SD
11、H到底是什么。SDH是一种标准（协议），每种网络都需要一个标准，就像TCP/IP是互联网最基本的协议；而SDH就是传输网络的标准。SDH中文翻译叫做同步数字传输体制，它是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准（协议）。而SDH传输网就是指由一些基本网络单元组成的在传输媒介上（如光纤、微波）进行同步信息传输、复用、分插和交叉的传输网络。2)SDH 的优点在了解SDH的优点之前，先要了解一下SDH产生的背景。那么SDH是在怎样的背景下产生的呢？当时，信息社会即将到来，人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而传统的传输网络技术由于复用方式效率低下、网络接口规范不统一
12、等原因，逐渐成为现代通信网的“瓶颈”，于是SDH就应运而生了。它与传统的传输网络技术相比，具有以下四个方面的优点：统一的网络接口规范由于 SDH 网络在 STM-1 等级上有世界统一的标准，并使用统一的网络接口规范，实现了光接口互通，这就使 SDH 设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一个传输网中可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。同步的复用方式由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将各种其他体制的低速信号复用进 SDH 信号的帧中去，这样使低速信号在高速 SDH 信号帧中的位置也是可预见的，也就是说可以直接从高速SDH 信号帧中直接分插出低速信号。这样就节省了大量的复接/分接设备，
13、增加了可靠性，使业务的上、下更加简便。强大的运行维护能力SDH 信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，用于实现误码监测等功能，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。强兼容性SDH 有很强的兼容性，这也意味着当组建 SDH 传输网时，原有的传输网不会作废，SDH 网可以传送传统 PDH 业务。2.SDH 信号STM-N 的帧结构SDH 信号STM-N 目前有 4 种速率等级，分别为 STM-1、STM-4、STM-16 和 STM-64（分别对应 N 等于 1、4、16、64）。这里的 N 表示这个信号由 N 个 STM-1 信号通过字节间插复用而
14、成。N 越大，STM-N 的速率越高。那么，STM-N 信号有着什么样的帧结构呢？ITU-T（国际电信联盟）规定了 STM-N 的帧是帧频（也就是每秒传送的帧数）为 8000 帧/秒、以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构，如图 2.2 所示。,图 2.2 STM-N 帧结构图从上图看出 STM-N 的信号是 9 行270列的块状帧结构。它由 3 部分组成：分别是段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PRT）；信息净负荷（Payload）。STM-N 信号的传输原则是将块状帧中的字节从左到右、从上到下、一个字节一个字节（也就是一个比特一个比特）的传输
15、，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。值得注意的是，当 N 个 STM-1 信号通过字节间插复用成 STM-N 信号时，仅仅是将 STM-1 信号的列按字节间插复用，行数恒定为 9 行。另外，由于 STM-N 信号帧周期的恒定，使得 STM-N 信号的速率有其规律性，例如 STM-4 信号的传输速率恒定等于 STM-1 信号传输速率的 4 倍，这样的规律性使得从高速 SDH 信号中直接分/插出低速 SDH 信号成为可能。让我们想想，STM-N 帧中单独一个字节的比特传输速率是多少呢？STM-N 的帧频是 8000 帧/秒，也就是说 STM-N 帧中某个字节每秒被传送 8000 次，一个字节
16、有 8bit，所以 STM-N 帧中单独一个字节的比特传输速率等于 8000 次乘以 8 比特，也就是 64Kbit/s。而 64Kbit/s 这个速率恰好就是一路数字电话的传输速率。下面我们对上面提到的 STM-N 帧结构的三大部分的功能进行一一讲述。,1),信息净负荷（Payload）,信息净负荷是 STM-N 帧结构中存放将由 STM-N 传送的各种业务信息码块的地方。若将STM-N 信号帧比做一辆货车，其净负荷区即为该货车装货物的车厢，经过打包待传输的低速信号（也就是信息净负荷）即为车厢内装载的货物。为了实时监测货物（也就是打包的低速信号）在运输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程
17、中加入了监控开销字节通道开销（POH）字节。POH 作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在 STM-N 这辆货车上在 SDH 网中传送，它负责对打包的货物（低速信号）进行通道性能监视、管理和控制。,2),段开销（SOH）,段开销是为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护使用的字节。它负责对 STM-N 这辆货车中的所有货物在运输中是否有损坏进行监控，而上面提到的 POH则可以帮助我们具体到某件出现损坏的货物。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。那么，RSOH 和 MSOH 有什么区别呢？主要是监控范围的区别。举个例子，对于 STM-N,信号来说
18、，RSOH 监控的是 STM-N 整体的传输性能，而 MSOH 监控的则是 STM-N 信号中每一个STM-1 信号的性能。总的来说，RSOH、MSOH、POH 组成对 SDH 信号层层细化的监控体制。举个 STM-16 信号的例子来说，RSOH 监控的是整个 STM-16 信号的传输性能，MSOH 监控的是 STM-16 信号中每一个 STM-1 信号的传输性能，POH 监控的则是每一个 STM-1 中每个打包了的低速信号的传输性能。通过这些开销层层细化的监控功能，使我们可以方便地从宏观和微观的角度对信号的传输状态进行监控、分析与定位。,3),管理单元指针（AU-PTR）,管理单元指针用于定
19、位低速信号在 STM-N 帧（净负荷）中的位置。前面我们说过，SDH 可以从高速信号中直接分/插出低速支路信号，那是因为低速支路信号在高速信号中位置的具有可预见性和规律性。其中，可预见性来源于 AU-PTR，而规律性来源于字节间插的复用方式。那么，SDH是怎么通过 AU-PTR 和字节间插直接分/插某个特定的低速支路信号呢？我们讲过可以把 STM-N 信号看成一辆货车，经过打包的低速信号可以看成车厢内装载的货物。这些货物是按一定的规律（这个规律就是字节间插）摆放的，那么只需知道第一件货物摆放的位置，然后根据其摆放规律就能找到特定的货物，也就是可以直接从一堆货物（高速信号）中取出（分/插）某件货
20、物（低速支路信号）。AU-PTR 的作用就是指示这堆货物中第一件货物的位置。,3.,SDH 的复用过程,SDH 的复用是依复用路线图进行的，ITU-T 规定的复用路线图有多种，但通常一个国家或地区仅使用一种。我国的 SDH 基本复用路线图如图 3 所示。图 3 我国的 SDH 基本复用路线图从上图可以看到，此复用结构包括了一些基本的复用单元：C容器、VC虚容器、TU支路单元、TUG支路单元组、AU管理单元、AUG管理单元组，这些复用单元的下标表示与此复用单元相应的信号级别（譬如说：2Mbit/s 与 C12 相对应、140Mbit/s 与 C4 相对应）。下标为“4”的属于高阶 SDH 信号，
21、下标为“12”或“3”的则属于低阶 SDH 信号。而且，低速支路信号或低阶 SDH 信号要复用进高阶 STM-N 信号中，都必须经过映射、定位、复用 3个步骤。究竟什么是映射、定位、复用呢？容器、虚容器等又是什么东西呢？下面，我们将以最复杂的复用步骤将 2Mbit/s 复用进 STM-N 为例子，简单介绍一下这些基本复用单元和 3 个步骤。,1),根据我国的 SDH 基本复用线路图，2Mbit/s 信号首先要封装进 C12 容器中。C12 是,用来装载 2Mbit/s 信号的标准信息结构。容器的作用是进行速率调整。把 2Mbit/s 信号封装进 C12容器中，即将 2Mbit/s 信号打个包封
22、，将它的速率调整为 C12 的速率。就像我们排队坐缆车时的情形一样：挂在绳索上的缆车不断往前，这时的缆车就相当于容器，而站在站台等待的我们则相当于,低速支路信号，如果我们想坐上缆车，必须在缆车到达之前调整我们的步伐和位置（调整速率），才能坐上（将低速支路信号包封进）缆车（容器）。,2),下一步是给 C12 加上开销（POH），加上开销后，就成为虚容器 VC12。虚容器在,SDH 网络传输中可以看成独立的单位（货物），我们从 STM-N 信号中直接分/插的低速信号的基本单位就是虚容器。将 2Mbit/s 封装进 C12，然后加上 POH 而成 VC12 的过程，就是“映射”。,3),为了能在收端
23、准确地定位出 VC12，必须在 VC12 前附加支路单元指针（TU-PTR）。,VC12 附加 TU-PTR 后，变成支路单元（TU12）。TU-PTR 用于指示 VC12 的起点在 TU12 中的具体位置。添加指针的过程，就是“定位”。4)3 个 TU12 经过字节间插复用合成支路单元组 TUG2；7 个 TUG2 经过字节间插复用合成支路单元组 TUG3；3 个 TUG3 经过字节间插复用合成虚容器 VC4。字节间插是 SDH 的复用方式。其原理如图 3.4 所示。图 3.4 字节间插原理示意图从上图可以看出，对于将 3 个 TU12 通过字节间插复用成 1 个 TUG2 来说，字节间插就
24、是相当于将 3 个 TU12 所包含的所有字节进行重新排列组合：新的次序是先分别取第 1 个、第 2 个和第3 个 TU12 的第 1 个字节，然后分别取第 1 个、第 2 个和第 3 个 TU12 的第 2 个字节如此类推。这样把 3 个 TU12 复用成 TUG2、然后把 7 个 TUG2 复用成 TUG3、再 3 个 TUG3 复用成 VC4 的过程，就是“复用”。,5),到这里，“货物”已经打成标准包封，可以装车了。为了使收端准确地定位出 VC4，,必须在 VC4 前附加管理单元指针（AU-PTR）。VC4 附加 AU-PTR 后，变成管理单元（AU4）。AU-PTR与 TUPTR 的
25、工作机理是一样的，只是分别用于指示高、低阶 VC 在 AU 或 TU 中的具体位置。就如通过 AU-PTR 可以定位出车厢中的某件标准包封的货物（VC4），再通过 TU-PTR 可以定位出该标准包封货物里的某件小独立包装的货物（VC12）。,6)7),一个或多个在 STM 帧中占用固定位置的 AU 组成管理单元组（AUG）。在 AUG 加上 SOH，即变成 STM-1 信号。N 个 STM-1 信号通过字节间插复用成 STM-N,信号。到此，将 2Mbit/s 复用进 STM-N 的复用全过程完成。下面总结一下映射、定位、复用的概念。总的来说，映射，就是将旧体制传输信号（PDH）封装进 C，然
26、后加上 POH 而成 VC 的过程。定位，就是通过指针调整，使指针的值指示低阶 VC 的起点在 TU 中或高阶 VC 的起点在 AU 中的具体位置，使收端能正确分离出相应的 VC。复用，就是把 TU12 组织进 VC4 或把 AU 组织进 STM-N 的过程。,4.,SDH 原理的应用SDH 设备,SDH 原理的应用实体就是 SDH 设备。上面提到的复用过程、以及分/插和交叉，在传送网的发端和收端都必须进行，SDH 设备就是实现这些功能的实体。目前主要的 SDH 设备厂家有：华为、中兴、阿尔卡特-朗讯、西门子。,第三章、光网络基础,一、光纤通信概论、引论,通过以上的讲解，我们了解了通过 SDH
27、 的复用模式可以把低速信号复用成高速信号，同时 SDH,祯结构中的字节可以对信号的优劣进行层层监控，那么标准和流程都已经有了之后，实际信号是通过什么媒介进行传送得呢？下面我们就来看看。,首先，传输按照媒介可以分为有线传输和无线传输，有线传输的媒介包括,：明线、电缆以及光,纤通信，无线传输的媒介为微波、卫星（在山区、沼泽、海洋等地区使用），目前的传输网以光纤通信为主、数字微波和卫星通信为辅。,、光纤通信的定义及优点,光纤通信是指以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信的目的方式。光,通信的特点有：,1）频带宽,通信容量大：理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达 20THz(1THz=
28、1012Hz)以上,现在最先进的光纤通信系统达 400GHz,而一路电话带宽约占 4KHz 频带,一路彩色电视约占 6MHz 频,带。,）损耗低,中继距离长：铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度(或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其损耗超过 500dB/km,目前通信用光纤的最低损耗达 0.2 dB/km,）具有抗电磁干扰能力：光导纤维是绝缘体材料,不受输电线,电气化铁路及高压设备等电器,干扰,可以与高压电线平行架设,还可制成复合光缆,）无串话,保密性好，因此通信质量高,）线径细,重量轻,柔软，可制成大芯数高密度光缆，单芯光缆可安装在飞机,火箭,
29、潜艇及航天,飞机上,）光纤的主要材料为玻璃，因此节约有色金属,原材料资源丰富，可节约大量铜金属,、光纤的结构和特性）通信用光纤的结构。,光纤由包层和纤芯构成，主要材料均为玻璃，但它们掺杂不同的杂质，使包层与纤芯具有不同,的折射率。包层的外面还有一层保护层保护光纤。,）光纤通信原理,光纤通信基于光的全反射原理。首先我们来复习一下全发射的概念。当光线在均匀介质中传播,时是以直线方向进行的，但在到达两种不同介质的分界面时，会发生反射与折射现象，如下图左所示，根据光的折射定律：n1Sin2=n2Sin2（2.2）显然，若 n1n2，则会有 21。如果 n1 与 n2 的比值增大到一定程度，则会使折射角
30、 290，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过（2=90时），或者重返回到纤芯中进行传播（290时），这种现象叫做光的全反射现象，如下图右所示，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。,）光纤的特性,光纤的特性有光学特性,传输特性,机械特性,温度特性等九项,我们关心的传输特性有两个：损耗,特性和色散特性。损耗特性：由于光纤材料吸收、不纯和散射等引起的信号光功率减小，单位是 dBkm。损耗特性是指与光的工作波长有关,在三个工作窗口有相对小的损耗（如下图所示）。第一窗口光工作波长85m,损耗稍大第二窗口
31、光工作波长 131m,损耗中等，第三窗口光工作波长 1 m,损耗最小。常用的工作波长一般在波长窗口或波长窗口内。,色散特性：在光纤传输领域内，色散指的是：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。色散过大会导致接受端收到的信号误码过大,目前降低色度色散的影响主要是采用色散补偿模块对光纤中的色散累积进行补偿,主要方式为使用DCF（色散补偿光纤）。,）光纤的种类,目前应用的多为单模光纤，特点是损耗低、带宽大、成本低，常用光纤类型包括：,G.652 光纤（符合 ITU-T 的 G.652）,即常规单模光纤，在 1310nm 波长工作时，理论色散值为零；在 1550nm
32、波长工作时，,传输损耗最低，但色散系数较大。,G.653 光纤,在 1550nm 波长工作时性能最佳，又称为色散移位光纤。零色散点从 1310nm 移至,1550nm 波长区。,G.654 光纤,截止波长移位的单模光纤，它的设计重点是降低 1550nm 波长处的衷减。主要应用于,需要很长再生段距离的海底光纤通信。,G.655 光纤,又称之为非零色散移位单模光纤，零色散点移至 1570nm 或 15101520nm 附近，使,1550nm 处具有一定的色散值。色散受限距离达数百公里。,色散系 数,G.655,1550nm,1310nm,17ps/nm.km,G.653,波长,G.652:国内大规
33、模使用，具有1310nm零色散特性.,G.653:1550nm零色散特性，FWM现象严重.,G.655:1550nm少量色散，有效控制非线性效应通过上面的介绍，我们知道了光纤的结构和传输特性，实际应用中为了增加其强度将多根光纤（24 芯，48 芯，144 芯）制成光缆，光缆结构分为缆芯，护层，加强元件（如下图）。光缆被铺设在地下或者用电杆架空在室外，有些不法之徒看到之后，以为光缆里面有可以卖钱的铜，所以盗取。而实际上，大家通过介绍都知道了，光纤的主要成分根本不值钱的玻璃，但光缆被盗窃后，将可能造成所承载的业务中断的后果。而根据中华人民共和国刑法 124 条：破坏通信设施，将处 3-7 年有期徒
34、刑，造成严重后果的，将处 7 年以上有期徒刑，所以，盗取光缆的行为实际上是无知基础上的荒谬行为，就像飞车党抢钱包造成事主死亡，而实际抢到钱包里只有 10 多块钱一样。这就是缘于对光缆的不了解，所以我们告诉身边的人，制作各种警示牌（如下图），告知大家：光缆里面没有铜也没有铁，不要偷盗光缆。,二、数字光纤通信系统,介绍完光纤通信的媒介-光纤，光缆之后，下面我们看看数字光纤通信系统的结构是怎样的,数字光纤通信基本结构包括：光发送机、光接收机以及光纤组成（如下图所示）：,其中的中继器为了提高长距离传输性能，在中间加的实现光-电-光的转换得部分。,对于光发送机：,电信号与光信号的相互转换由光发送机与接收
35、机实现，SDH 传送网中光发送、中继、接收功能,被集成到 SDH 设备内部,需要注意的是，光传输系统的光发送机的激光器发送的激光为 1310nm 和 1550nm 波长窗口的不可,见红外光，激光在照射人眼时可能会对眼睛造成永久性伤害！在设备维护的过程中，应避免激光照射到人眼。特别是其使用的拉曼放大器时的发送光功率非常大，在对此单板进行操作和维护时，请务必先关闭激光器，保证人生安全。,三、波分技术介绍,1、使用波分技术的理由：,1）业务流量的迅速增长，需要扩大网络容量满足需求2）实现扩容的方法：SDMTDMWDM,SDM 空分复用是靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。,设
36、备放在机房里，哪有这么多地方？市民因为不了解而反对铺设光缆，同时铺设光缆需要路由资源，需要市政部门的协调批准。那么采用 TDM 提高设备的信号的速率行不行？TDM 时分复用从传统 PDH 的一次群至四次群的复用，到如今 SDH 的 STM-1、STM-4、STM-16 乃至 STM-64 的复用。但采用 TDM 扩容的方式有以下缺点：缺点 1:影响业务；缺点2:速率的升级缺乏灵活性；缺点 3:STM-64-STM-256？前面我们讲到 SDH 设备目前能做到的最高处理速率等级是 40Gbit/s（STM-64），由于信号速率高而导致信号处理实现起来难度大同时,成本很高。,WDM 波分复用是将不
37、同速率（波长）的光混合在一起进行传输，这些不同波长的光信,号所承载的数字信号可以是相同速率、相同数据格式，也可以是不同速率、不同数据格式。可以通过增加新的波长特性，按用户的要求确定网络容量。结论：采用方式扩容,2、光波分复用（WDM：Wavelength Division Multiplexing)技术,1）定义：在一根光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的,光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进一步处理。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中
38、可实现多路光信号的复用传输。本质上 WDM 是在光纤上实,T X,T X,X T,XTT,行的频分复用技术,TX TX TX TX TX TX TX TX,RXRXRXRXRXRXRXRX,RegenRegenRegenRegenRegenRegenRegenRegen,RegenRegenRegenRegenRegenRegenRegenRegen,RegenRegenRegenRegenRegenRegenRegenRegen,EDFA,EDFA,EDFA,XTXT,TXX,RXRXRXRXRXRXRXRX,8,16,32.,TDM 系统,1,DWDM 系统=8,16,32,TDM 系统,
39、DWDM,DMUX,M4,02）与的区别：,MUXM,4,0,O,TU,O,TU,3、波分的分类与应用波分可以分为：1）DWDM：所谓密集，是指相临波长间隔而言，是波分复用的一种具体表现形式。波长间隔只有（0.82）nm，甚至0.8nm）CWDM：稀疏波分，其载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用 5 到 6 个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；但整个 CWDM 系统成本只有 DWDM的 30%，是成本与性能折衷的产物。3）波分复用系统的光工作波长选择 1550nm 波长窗口，现在常用的有 4 波复用、8 波复用、16 波复用、32 波复用等。,第四章、传输的组网一
40、、设备组网结构、传输网络中的网元SDH 传输网是由不同类型的网元通过光缆线路连接组成的，通过不同的网元完成 SDH 网的传送功能，这些功能包括：上下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。SDH 网中常见网元有终端复用器 TM，分插复用器 ADM，再生中继器 REG，数字交叉连接设备 DXC。,）,分插复用器(ADM),分插复用器用于 SDH 传输网络的转接点处，例如链的中间结点或环上结点，是 SDH 网上使用最多、最重要的一种网元，如下图所示。,ADM 有两个线路端口和一个支路端口。两个线路端口各接一侧的光缆(每侧收/发共两根光纤)，为了描述方便我们将其分为西向(W)、东向(E)两个线路端口。A
41、DM 的作用是将低速支路信号交叉复用到线路上去，或从线路端口收到的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东/西向线路侧的 STM-N 信号进行交叉连接。ADM 是 SDH 最重要的一种网元，通过它可等效成其它网元，即能完成其它网元的功能，例如：ADM 可等效成两个 TM。）终端复用器(TM)终端复用器是把多路低速信号复用成一路高速信号，或者反过来把一路高速信号分接成多路低速信号的设备。如下图所示：,Power,公务,告警,网管,STM-N,STM-N,ADM,1.5M,2M,34M,140M,155M,Power,告警,网管,公务TM,STM-N,1.5M,2M,34M,140M,155M
42、,）再生中继器(REG)光传输网的再生中继器主要通过光/电变换(O/E)、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换(E/O)等处理，以达到不积累线路噪声、保证传送信号波形完好的目的。如下图所示：REG 只有两个线路端口。,真正的 REG 只处理 STM-N 帧中的 RSOH，并且不具备交叉连接功能。而 ADM 和 TM 因为要完成将低速支路信号复用到 STM-N 帧中，所以不仅要处理 RSOH，而且还要处理 MSOH，另外ADM 和 TM 都具有交叉连接功能。）数字交叉连接设备(DXC)数字交叉连接设备主要完成 STM-N 信号的交叉连接，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接。D
43、XC 可将输入的 M 路 STM-N 信号交叉连接到输出的 N 路 STM-N 信号上，DXC 的核心是交叉矩阵，功能强大的 DXC 能够实现高速信号在交叉矩阵内的低级别交叉。、设备组网结构包括：1）链型网：如下图所示，链型网络是各站点两两连接成链状的结构，两端为 TM 网元，中间为 ADM网元。优点是组网成本低、易维护操作和管理，缺点是业务无保护。,Power,公务,网管,STM-N,STM-N,告警REG,ADM,ADM,TM,TM,TM,TM,TM3）树型网：如下图所示：优缺点：同链形、星形。,2）星型网：如下图所示：星型拓扑结构是通过各工作站节点连接到中央节点组成的网络结构，各工作节点
44、为网元，中央节点配置成网元。优点是带宽资源的集中管理。缺点是业务无保护、存在瓶颈问题、网络的可靠性取决与中心汇接设备。TM,DXC,TM,TM,TM,TM,TM,ADM+TM,ADM+TM,TM,TM,TM,TM,4）环状网：环型拓扑结构是由连接成封闭回路的网络节点组成的，每一个节点与它左右相邻的节点连接。如下图所示：优点是可靠性高、灵活性强。缺点是保护机制复杂。ADM,ADM,ADM,ADM4）网状网：网络内各节点之间两两相连，如下图所示。优点易实现保护、灵活性最强。缺点是成本高、结构复杂、难于管理。ADM,ADM,ADMADM目前 SDH 设备组网大多采用的是环形+链型的结构。二、传输网络
45、的分层,1、整体分层结构：传输网根据覆盖范围可划分为：,）,骨干网：包括一干（即省级传送网）以及二干（省内传送网）本地/城域传送网,那么，信号在结构中是怎样传送的呢？举个例子：例如河北唐山的信号要传到佛山，那么首先信号在唐山市的本地网中进行传输以到达本地传送网络中与省内传送网相连的那个节点（出市节点），然后通过这个节点连接到省内传送网络，再在河北的省内传送网络中进行传输，到达与省内传送网络中与省际传送网络相连的节点（出省节点），然后进入省际传送网，到达省际传送网络中广东省的入省节点，通过这个节点进入广东省的省内骨干传送网，然后通过省内传送网络到达佛山市的入市节点，进入佛山的本地网，再通过本地网
46、传到目的地。省际骨干传送网省内骨干传送网本地/城域传送网、本地网分层结构看完全国的传送网络整体结构，下面我们具体到本地传送网络，看看本地网的结构。本地网络也具有分层结构，包括骨干层，汇聚层以及接入层。如下图所示：接入层，汇聚层、骨干层分别实现信号从业务侧到节点，节点到机房，以及机房之间的调度和连接。信号在这样的层次中传输，相当于小船要驶向目的地要从小溪（接入层）到江河（汇聚层），江河到大海（骨干层），然后飘洋过海到达另一端，继续入江河，然后到小溪并最终上岸的过程。,三、传送网络的管理传送网络的管理通过网管系统实现，下面是华为网管的截图示意,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BSC
47、,BTS 接入层 BTS,BTS,BTS,BTS,骨干层,BSC,BTS,BTS,汇聚层BTSBTSBTS,、网管的作用包括：1）提示设备和线路状态，上报告警以此知道传输过程的情况2）业务配置-指定业务怎么走3）配置保护关系）对设备的各种操作，通过网管的设置实现、网管的实现）原理：利用 SDH 结构中的 D 字节，建立 ECC 通道（逻辑概念）物理实现（如下图所示）：通过以太网口或串口与网管建立通讯的网元称为网关网元，简称网关。网络中其它网元通过 ECC 通道与网关网元建立通讯。网管和网关网元之间是通过 TCP/IP 协议进行通信的。网络上除网关网元外的其它网元我们就称之为网元。网元的管理信息
48、通过 ECC 传递到达网关网元后，再由网关网元送到网管上。一个网管上至少要有一个网关网元，但可以同时存在多个网关网元。四、传输网络的自愈保护1、自愈保护的概念1）保护的意义：是当传送网络中发生光纤中断、设备等类型的故障时，如何使传送网络中的业务受影响程度降到最低。,2)自愈保护的概念：自动恢复业务。在规定时间 50ms 内完,成业务的恢复。无明显的中断,现象。3)自愈条件：有备用业务通道、足够强的业务交叉连接能力、智能化的网元设备。4)两种自愈模式：恢复式。当主信道故障排除后，业务能自动恢复到主信道传输。非恢复式。当主信道故障排除后，业务仍在备用信道上传输。5)自愈保护的分类：按业务传输路由分
49、为：单向保护环（uni）。业务走分离路由。双向保护环（bi）。业务走一致路由。按光纤数量分为两纤保护环和四纤保护环。6）自愈保护可以通过在网管上配置保护子网方式实现如下图所示：当配置好保护关系后，原来业务所走的主信道（红箭头所标的逆时针方向路径）中断时，业务自动切换到备用信道上（顺时针方向路径）进行传输。,2、常用的自愈保护方式：1）双纤单向通道保护环（PP 环）：特点：通道保护环采用发送端双发接受端选收的方式实行保护，环上业务走分离路由，即业务传输为单向绕环；有主环和备环之分。实质是网上光纤的 1+1 保护。最低以低阶通道 VC-12级别实施保护。PP 环保护举例：（此部分最好以动画形式表现
50、）如下图所示，设 A 到 C 有 2M 业务。主环为图中外圈那个环，按照习惯通常选择逆时针方向为主环方向。正常时，C 接收 A 到 C 主环上逆时针走的业务（下图左），即主环上从 A 经过 B节点到达 C 的业务，而 A 接收 C 到 A 主环上逆时针方向走的业务（下图右），即 C 经过 D 节点到达 A 的业务,可以看到 A、C 两点间收发走的是不同路径，即分离路由。那么保护是如何实现的呢？假设 C 和 D 之间主环的光纤断，此时 C 到 A 主环方向无法走通了，此时 A 站利用支路板的选收功能将接收开关倒向备环。倒换后 C 到 A 的业务延备环（图上内圈的环）传送，业务还是可以由 C 点到
