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1、课程：光纤通信技术 项目：浅谈SDH与WDM网络的联系与区别学期：20112012第二学期 学院：电子信息与自动化学院专业： 电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 10907990210 指导教师： 目 录一、摘要.2二、SDH和WDM的基本概况.22.1、SDH基本概况.22.1.1、 SDH网元类型.22.1.1.1、 终端复用器TM.22.1.1.2、分插复用器ADM.42.1.1.3、再生中继器.52.1.1.4、 数字交叉连接设备DXC.52.1.2、 SDH网络的物理拓扑.62.1.2.1、 线形.62.1.2.2、星形（枢纽形）.62.1.2.3. 树形.62.1.2.4. 环形
2、.72.1.2.5. 网孔形.72.1.3 SDH网络保护.72.1.3.1、路径保护.82.1.3.2、线路保护.82.1.3.3、N线路保护.103.1.3.4. 二纤单向复用段保护环.102.2 WDM技术.112.2.1. 空分复用 SDM（Space Division Multiplexer）.112.2.2 时分复用 TDM（Time Division Multiplexer）.122.2.3. 波分复用 WDM（Wavelength Division Multiplexing）.12三、SDH与WDM联系与区别.13四、SDH与WDM在通信工程中的主要应用.14参考文献.15一、
3、摘要：作为一种新兴的现代通信技术，现代光纤通信有着其他通信材料难以比拟的优势，SDH与WDH就是这个领域运用较为广泛的两种技术体系。本文通过介绍SDH与WDM的定义、特点、最新技术及其发展方向，对SDH与WDM进行了初步的探究，进而从这两类新技术在本地骨干传输网络、长途干线传输网络、宽带城域网以及宽带接入网等不同通信环境中的应用进行了研究。 关键词：SDH和WDM；通信工程，光纤通信技术 近年以来，随着我国经济的持续较快地发展，科学技术也得到长足的进步，通信工程技术的发展日新月异。不论是在居民日常的生活，工作中，还是在突发自然灾害的情况下，现代通信技术得到越来越普遍的应用，所起的作用也越来越大
4、，尤其是其在突发事件中通信方面的应用，由此可见，我们一定要加快光纤通信技术的发展与创新。 二、SDH和WDM的基本概况 以往我们采用的传统的传输网络体系是是准同步的数字体系，即 PDH，但是随着信息社会对信息通信的要求越来越高，这个体系已经难以满足现代通信网络的信息传输要求，在这种背景下，一方面同步的数字体系，即SDH逐步得到开发和广泛的运用；另一方面随着光缆在我们的现代通信中大量得到应用，大容量通信的情况也越来越多，波分复用，即WDM在实践中得到广泛的运用。2.1、SDH基本概况2.1.1、 SDH网元类型光同步数字传输网是由SDH网元设备和光缆线路系统两部分组成。网元设备完成对信息的同步传
5、输、复用和交叉连接，分为终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和数字交叉连接设备（DXC）。2.1.1.1、 终端复用器TM下面以STM-1信号等级为例，说明终端复用器（TM）的功能和特点。 终端复用器的功能如图1-1所示。 图1-1 终端复用器的功能终端复用器的主要任务是将PDH各低速支路信号，如1.5Mbit/s、2Mbit/s、34Mbit/s、45Mbit/s、140Mbit/s和SDH的155Mbit/s电信号，纳入STM-1帧结构中并经电（光）转换为STM-1光线路信号，同时终端复用器也完成上述过程的逆过程。终端复用器主要用在点到点的网元设备上和链形网的两个
6、端点，如图1-2和图1-3所示。当然，终端复用器也经常应用在星形、树形、环带链的场合，作为SDH传输网络的端点。图1-2 点到点的应用图1-3 简单的链形网应用另外，在实际应用中，TM也经常出现在下列环带链的应用中，如图1-4所示。图1-4 环带链网中的应用2.1.1.2、分插复用器ADM分插复用器是网络中应用最为广泛的网元形式，这主要是因为它将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号的能力。以STM-4信号等级为例，说明分插复用器（ADM）的功能和特点，分插复用器的功能如图1-5所示。图1-5 STM-1分插复用器的功能ADM除了完成与TM一样的信号复用和解复用功能外
7、，最主要是还能完成两侧线路信号间，以及线路信号与支路信号间的交叉连接。如接入的2Mbit/s系列支路信号和1.5Mbit/s系列支路信号可以分别复用并连接到东向、西向的STM-4信号中。另外，东向和西向的STM-4信号也可以互连。分插复用器在链形网、环形网和枢纽形网中应用十分广泛，如图1-6、图1-7和图1-8所示。图1-6 链形网中的应用图1-7 环形网中的应用图1-8 枢纽形网中的应用2.1.1.3、再生中继器REG再生中继器的功能主要是完成信号的再生、放大与中继传输功能，与TM、ADM相比，它在站点上没有上、下业务的功能，主要用于各种类型网络的中长距离信号再生。再生中继器的功能图如图1-
8、9所示。图1-9 再生中继器功能图2.1.1.4、 数字交叉连接设备DXC数字交叉连接设备（DXC）是SDH网络的重要网络单元，兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管多项功能，DXC的核心是交叉连接。以上给出了网元设备的各种工作类型，不同类型的网元设备的选用是根据网元在网络中的位置、上下业务的特点以及管理上的方便等因素决定。2.1.2、 SDH网络的物理拓扑网络的物理拓扑结构即网络节点和传输线路的几何排列，也就是将维护和实际连接抽象为物理上的连接。如果通信是从一点到另一点进行传输，这就是点到点拓扑结构，常规PDH系统和早期PDH系统即基于这种物理拓扑结构。除此之外，还有五种基本类型的物理拓扑结
9、构，如图2-10所示。图2-10 基本物理拓扑结构模型2.1.2.1、 线形将通信网络中的所有点一一串联，而使首尾两点开放，这就形成了线形拓扑结构，有时也称为链形拓扑结构。这种拓扑结构的特点是其间所有点都应具有完成连接的功能。这也是SDH早期应用的比较经济的网络拓扑结构。2.1.2.2、星形（枢纽形）这一种拓扑结构即是通信中某一特殊点与其他各点直接相连，而其他各点间不能直接相连接，即星形拓扑结构。在这种拓扑结构中，特殊点之外的两点通信一般应通过特殊点进行。这种网络拓扑结构形成的优点是可以将多个光纤终端统一成一个终端，并利用分配带宽来节约成本。但也存在着特殊点的安全保障问题和潜在瓶颈问题。2.1
10、.2.3. 树形所谓树形拓扑结构可以看成是线形拓扑结构和星形拓扑结构的结合。即将通信的末端点连接到几个特殊点。这种拓扑结构可用于广播式业务，但它不利于提供双向通信业务，同时还存在瓶颈问题和光功率限制问题。2.1.2.4. 环形环形的拓扑结构实际上就是将线型拓扑结构的首尾之间相互连接，即为环形拓扑结构。这种环形拓扑结构在SDH网中应用比较普遍，主要是因为它具有一个很大的优点，即很强的生存性，这在当今网络设计、维护中尤为重要。2.1.2.5. 网孔形当涉及通信的许多点直接互相连接时就形成了网孔形拓扑结构，若所有的点都彼此连接即称为理想的网孔形拓扑结构。这种拓扑结构为两点间通信提供多种可选路由，有可
11、靠性高、生存性强且不存在瓶颈问题和失效问题的好处，但结构复杂、成本也高。从以上可看出，各种拓扑结构各有其优点。在作具体的选择时，应综合考虑网络的生存性、网络配置的容量，同时考虑网络结构应当适于新业务的引进等多种实际因素和具体情况。一般来说，星形拓扑结构和树形拓扑结构适合用户接入网，环形拓扑结构和线形拓扑结构适用于中继网，树形和网孔形相结合的拓扑结构适用于长途网。2.1.3 SDH网络保护SDH网络的主要优点之一，是可利用不同的基本网络结构组合，使整个传输网具有应付网络故障的能力，可提高网络运行的可靠性。SDH网络主要依靠保护（Protection）和恢复（Restoration）这两种互不相同
12、的作用机制，保证通信业务在故障情况下可以得到保持。保护通常是指一个较快的转换过程，其转换的执行是由倒换开关的部件自动确定的。保护作用后，占用了在各网络节点之间预先指定的某些容量，因此转换后的通道也具有预先确定的路由。现在SDH的自愈保护机制有如下4类：l 路径保护l 子网连接保护l 环间双节点互通连接保护l 共享光纤虚拟路径护2.1.3.1、路径保护SDH线路保护的工作原理是当工作系统传输中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备自动将主信号转至备用光纤系统传输。它主要用来保护传输媒介和再生中继器以及终端（TM）和分插复用设备（ADM）的线路终端接口（例如光/电与电/光转换部分），而不保护终端T
13、M或ADM节点的故障。2.1.3.2、线路保护1+1保护结构，即每一个工作系统都有一个专用的保护系统。两个系统互为主备用。工作、保护两个系统发端永久桥接，收端根据接收信号的质量优劣决定从工作或保护系统接收信号，所以该保护结构不允许提供无保护的额外业务通路。1+1保护结构分为单端倒换和双端倒换。l 单端倒换：是一种只在被保护实体，受影响的一端执行切换动作的保护倒换方法，如图3-11所示。l 双端倒换：即使在单向故障的情况下，在被保护实体两端执行切换动作的保护倒换方法，如图3-12所示。图3-11 11单端倒换图3-12 11双端倒换1+1保护结构中单端倒换不需要自动保护倒换协议（APS）的参与，
14、只根据接收信号的故障或缺陷而自动进行，也可接收外部命令实施强制的倒换或锁定；双端倒换需要自动保护倒换协议（APS），由于在1+1保护结构中，工作通路的发端永久地桥接于工作段和保护段，因此切换与否的判决只是由收端作出，所以，这种APS操作具有简单、可靠、快速端特点。1+1保护结构采用恢复和非恢复两种方式。l 恢复式：节点处于倒换状态时，工作系统恢复正常后，节点释放倒换，回复到原先到正常状态。l 非恢复式：节点处于倒换状态时，即使工作系统恢复了正常，节点仍然维持倒换态。2.1.3.3、N线路保护1：N保护结构（N1），即N个工作系统共享一个保护系统。工作系统传送正常的业务信号，保护系统可以传送正常
15、的业务信号，也可以传送额外业务信号或者是无效信号。但系统一旦发生倒换，保护系统上传送的信号将会丢失。1：N保护结构需要自动保护倒换协议（APS）的参与，保护原理如图5-13和图5-14所示。图3-13 1：N保护结构（正常状态）图3-14 1：N保护结构（倒换状态）3.1.3.4. 二纤单向复用段保护环这种环形结构中节点在支路信号分插功能前的线路上都有一保护倒换开关，如图5-15（a）所示。正常情况下，低速支路信号仅仅从S1光纤进行分插，保护光纤P1是空闲的。图3-15 二纤单向复用段保护环示意图当BC节点间光缆被切断，两根光纤同时被切断，与光缆切断点相邻的两个节点B和C的保护倒换开关将利用A
16、PS协议转向环回功能，如图5-15（b）所示。对于AC间的业务：在B节点，S1光纤上的业务信号（AC）经倒换开关从P1光纤返回，沿逆时针方向经A节点和D节点仍然可以到达C节点，并经C节点倒换开关环回到S1光纤并落地分路。其它节点（A和D）的作用是确保P1光纤上传的业务信号在本节点完成正常的桥接功能，畅通无阻的传向分路节点。这种环回倒换功能可保证在故障状况下仍维持环的连续性，使低速支路上业务信号不会中断。故障排除后，倒换开关返回其原来位置。对于CA间的业务：由于业务是经过D点在S1光纤上进行传输的，不受断纤的影响，与正常时传输情况相同。2.2 WDM技术随着科学技术的迅猛发展，通信领域的信息传送
17、量正以一种加速度的形式膨胀。信息时代要求越来越大容量的传输网络。近几年来，世界上的运营公司及设备制造厂家把目光更多地转向了 WDM技术，并对其投以越来越多的关注，增加光纤网络的容量及灵活性，提高传输速率和扩容的手段可以有多种，下面对几种扩容方式进行比较。 2.2.1. 空分复用 SDM（Space Division Multiplexer）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。在光缆制造技术已经非常成熟的今天，几十芯的带状光缆已经比较普遍，而且先进的光纤接续技术也使光缆施工变得简单，但光纤数量的增加无疑仍然给施工以及将来线路的维护带来了诸多不便，并且对于已有的光
18、缆线路，如果没有足够的光纤数量，通过重新敷设光缆来扩容，工程费用将会成倍增长。而且，这种方式并没有充分利用光纤的传输带宽，造成光纤带宽资源的浪费。作为通信网络的建设，不可能总是采用敷设新光纤的方式来扩容，事实上，在工程之初也很难预测日益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。因此，空分复用的扩容方式是十分受限。 2.2.2 时分复用 TDM（Time Division Multiplexer）时分复用也是一项比较常用的扩容方式，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。通过时分复用技术可以成倍地提高光传输信息的容量，极大
19、地降低了每条电路在设备和线路方面投入的成本，并且采用这种复用方式可以很容易在数据流中抽取某些特定的数字信号，尤其适合在需要采取自愈环保护策略的网络中使用。但时分复用的扩容方式有两个缺陷：第一是影响业务，即在“全盘”升级至更高的速率等级时，网络接口及其设备需要完全更换，所以在升级的过程中，不得不中断正在运行的设备；第二是速率的升级缺乏灵活性，以 SDH设备为例，当一个线路速率为 155Mbit/s的系统被要求提供两个 155Mbit/s的通道时，就只能将系统升级到 622Mbit/s，即使有两个 155Mbit/s将被闲置，也没有办法。对于更高速率的时分复用设备，目前成本还较高，并且 40Gbi
20、t/s的 TDM设备已经达到电子器件的速率极限，即使是 10Gbit/s的速率,在不同类型光纤中的非线性效应也会对传输产生各种限制。不管是采用空分复用还是时分复用的扩容方式，基本的传输网络均采用传统的 PDH或 SDH技术，即采用单一波长的光信号传输，这种传输方式是对光纤容量的一种极大浪费，因为光纤的带宽相对于目前我们利用的单波长信道来讲几乎是无限的。我们一方面在为网络的拥挤不堪而忧心忡忡，另一方面却让大量的网络资源白白浪费。2.2.3. 波分复用 WDM（Wavelength Division Multiplexing） WDM波分复用是利用单模光纤低损耗区的巨大带宽，将不同速率（波长）的光
21、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。对于2.5Gb/s以下的速率的 WDM,目前的技术可以完全克服由于光纤的色散和光纤非线性效应带来的限制，满足对传输容量和传输距离的各种需求。WDM扩容方案的缺点是需要较多的光纤器件，增加失效和故障的概率。 三、SDH与WDM联系与区别所谓的同步数字体系，就是一种取代了准同步数字系列的新型数字传输的网络体制，这种体系主要是针对现代光纤传输的，其形成的基础是同步光网络标准，可以将信号固定在网络中的帧结构中，再以一定的高速率在通信
22、光纤中传送。同步数字体系在电路层中对信号进行复用与上下。最新的SDH体系已经运用到适用于传输纯的IP业务的POS等新技术。SDH体系的发展方向是向着高速化迈进, 新一代的SDH将在已经投入通信工程中运用的SDH基础上实现速率的飞跃。 波分复用则是一种在光纤中同时传输波长有所不同的信号的现代通信技术。它的工作原理就是将各类波长不一的信号运用光发射机进行发送，再复用在同一根光纤上，在其节点处对耦合的信号进行解复用处理。在波分复用新技术中，值得一提的是光纤的WDM光传输，该系统将是光传输领域的一个全新的发展方向。当前WDM的发展趋向多波化，可以进行不需要格式的论文联盟WWW.LWLM.COM整理高效
23、率IP 传输的IP OVER WDM技术已经进行实质性的研究，在大容量的WDM体系中也已经大量运用到G.655的光纤。而传输设备也逐步从单一化演变为多元化、综合化趋势。 由此可见，波分复用是一种基于光层上的复用，而同步数字体系则是在电层上的复用，这两种技术有着很大的区别。波分复用主要通过OADM对光信号进行直接的上下处理，而无需通过OE的转换。尤其是具备掺饵光纤放大器的波分复用还以在无光中继的情况下进行距离较长的光传输。 两者的区别是，SDH，全称为“数字同步序列”，主要采用分插复用来对E1（2M）、E3、T3、STM-1STM-64等等级数据进行传送。且可以对各种类型的数据如：ATM、E1、
24、FE、GE等类型的数据进行统一封装传输，兼容性较强；WDM，称为波分服用系统，有DWDM和CWDM之分，主要通过光波信号的频率来区分不同的波道用于传送信号，其可以承载包括SDH、FCOM、GE等大颗粒业务的传送，主要用于省际和省内传送网络。 四、SDH与WDM在通信工程中的主要应用 在长途干线传输网络中，SDH从一开始出现就因其具备同步的复用能力、较为灵活的电路上下与强大的网管能力而受到广泛的关注，继而在出现有标准的光接口之后, 各个生产厂家的设备可以互通，同步数字体系的传输网成了各大运营商的。可是, SDH在长途传输网络中每一个主交换中心之间的距离不能太长，因为光缆如果以直埋方式进行敷设，今
25、后出现扩容不论在经济上还是技术上都难以将光缆取出再增加芯数。这种情况下我们可以将SDH和WDM结合起来组成一个系统，既不必增加光缆的数量，也无须对设备进行升级，只需要新开一些波长的信号，就可以满足将传输容量成倍甚至十几倍的扩大。 在本地的骨干传输网络中，考虑到其容量较小，如果采用WDM会实现最高的经济价值, 甚至无需EDFA技术就可实现一个环网的连接。而且数量中等的波长也可以使设备自身在升级、维护与备份管理等处理方面都具备一定的潜力, 当然，其价格也会比一般的大容量干线WDM体系更便宜。 在宽带城域网中，SDH因为在本地的骨干传输网络中已经成功应用，因此在宽带城域网中也得到普遍的应用。同步数字
26、体系主要通过ADM对各种业务进行上下处理，而在某些业务量超大的入网点则运用DXC将各个波长的信号进行交叉连接。当然，由于宽带城域网的各个基站距离比本地的传输网络还要短, 因此也多用于经济较为发达的大中城市，其用户的节点较多,对数据信号传输的质量也有较高的要求, 而接入网中的信号格式也是多种多样的, 此种情况下运用WDM就可以将各类信号与相应的波长进行匹配，在匹配过程中需要能够避免延时和误码的现象出现，所以一般而言，要避免信号复用到固定直接地把各类信号匹配到相应的波长上，所以一般而言，要有效的避免因为信号复用的帧格式。由于以太网所支持的简易网络升级，以及对新应用和数据类型处理的灵活性、网络的可伸
27、缩性，使得以太网在城域和接入层面得到了广泛的应用，由过去的10Mbit/s以太网向100Mbit/s、1Gbit/s发展。随着多业务节点概念的提出，作为长途/城域传输的SDH系统，对以太网接口就更为重要。目前，2.5Gbit/s SDH 设备开始支持100Mbit/s 以太网接口。由于GE 进行长途还存在着一定的局限性。目前还需要封装在SDH 帧结构中，10Gbit/s系统对GE的支持更是成了各厂商的竞争热点。从目前技术看，一种是采用VC-4-8C相邻级联技术，采用8个相邻的VC论文联盟WWW.LWLM.COM整理-4传输，这种方式占用的带宽是固定的，由于GE 的带宽最多才是1Gbit/s，至
28、少会造成 1个VC-4 浪费，而实际上以太网的带宽是动态的，平均带宽可能远远低于1Gbit/s ，可能造成带宽更大的浪费。 在宽带接入网中，调制解调器、不对论文联盟www.LWlM.com称的数字用户线与光纤同轴的电缆混合网等仍然还是当前的个人用户接入到因特网与有线电视的首要选择，企业大用户则多偏向于使用局域网接入，这类接入就多以SDH体系进入传输网中，其ADM技术可以提供多种接口，灵活地满足不同用户的各类宽带需求。 参考文献 1王义明. SDH 和WDM 的新技术A.第六届卫星通信新业务新技术学术年会，2010(03) 2李广侠,马冲,胡靖. 现代传输网络在突发事件中的应用J.数字通信世界，2009(06) 3黄金刚.浅议SDH在我国通信工程项目中的应用与发展潜力J.数字通信世界，2006(08) 4刘贤承，宫荣群浅议当代通信工程面临的新挑战及其对策J山西数字通信报，20093(3)：3345
