通工专业(卓越)-现代通信网B-第二章-传送网

1、 第第2章章 传送网传送网TRANSPORT NETWORK 传送网是以光或电为载体传送信息的网络。由具有发送、转移、接收信息功能的各种节点和链路组成。 传送网是现代通信网的一个重要组成部分。内容内容2.1 物理层及传输介质l基本概念l有线介质l无线介质l物理层标准举例2.2 多路复用l基带传输系统l频分复用系统l时分复用系统l波分复用系统lPDH系统内容内容2.3 SDH传送网lSDH简介lSDH帧结构lSDH传输网分层模型lSDH网络单元l我国SDH传送网结构2.4 OTN光传送网l技术背景l分层结构l帧结构l光传送网结构2.1物理层及传输介质物理层及传输介质l物理层物理层的主要任务就是规

2、定各种传输介质和接口与传输信号相关的一些特性，即： l机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。l电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。l功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。l规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2.1.1 基本概念基本概念l传输介质传输介质：传输信号的物理通信线路。l传输介质也有带宽，其工作特性就像一个带通滤波器；可以用传输介质的有效传输距离和带宽来衡量其质量，其中传输距离与带宽成反比，同时带宽越宽，成本越高。l信号：信号：无论是电信号还是光信号，都是以电磁波的形式传输的。l频谱频谱：信号

3、包含的频率成分的范围。l带宽带宽：频谱的绝对宽度。 l有效带宽有效带宽：指包含信号主要能量的那一部分带宽。l传输介质分为两大类传输介质分为两大类：l有线介质：双绞线、同轴电缆和光纤等l无线介质：无线电、微波、红外线等无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018

4、 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波频谱电信领域使用的电磁波频谱2.1.2 有线介质有线介质l双绞线双绞线l屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair）l无屏蔽双绞线UTP (Unshielded Twisted Pair) l同轴电缆同轴电缆l50 基带同轴电缆（总线型以太网）l75 宽带同轴电缆（CATV）l光纤光纤l多模光纤MMF（MultiMode Fibre）l单模光纤SMF（Single Mode Fibre）扭距1双绞线l由一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的一条物理通信链路。l双线扭绞可减少线间的低频干扰，扭绞越紧抗干扰越好。l特点

5、：特点：带宽一般在1MHz范围之内，传输距离约为24 km l优点：优点：最便宜和易于安装使用l缺点：缺点：串音会随频率的升高而增加，抗干扰能力差，复用度不高l使用范围：使用范围：常用于电话用户线和局域网传输介质UTPUTP和和STPSTP铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线 STP铜线聚氯乙烯 套层绝缘层无屏蔽双绞线 UTP非屏蔽非屏蔽(UTP(UTP：Unshielded Twisted Pair)Unshielded Twisted Pair)：应用于电话用户线和局域网屏蔽屏蔽(STP(STP：Shielded Twisted Pair )Shielded Twisted Pair )

6、：应用于IBM的令牌环网表表2.1 2.1 常用常用UTPUTP的性能的性能UTP和STP2同轴电缆(COAX)l指由内、外导体和中间的绝缘层组成，内导体是比双绞线更粗的铜导线，外导体外部还有一层护套，共同组成一种同轴结构。l优点优点：抗干扰能力强于双绞线，适合于高频宽带传输 l缺点缺点：成本高，不易安装埋设 l特点特点：能提供500750 MHz（1GHz)的带宽（75） l使用范围使用范围：主要用于CATV和光纤同轴混合接入网同轴电缆同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体同轴电缆外部保护套外导体内导体绝缘层3光纤（Fibre）l指一种很细的可传送光信号的有线介质。目前使用的光纤多为石

7、英光纤。l光纤由纤芯、包层和外套三个同轴部分组成。其中纤芯、包层由两种折射率不同的玻璃材料制成，包层的折射率略小于纤芯，外套一般由塑料制成。光线在光纤中的折射光线在光纤中的折射 折射角入射角 包层（低折射率的媒体） 包层（低折射率的媒体） 纤芯（高折射率的媒体） 包层纤芯光纤的工作原理光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射多模光纤多模光纤(MMF)(MMF)：纤芯直径较大，通常为50m或62.5m，允许多个光传导模式同时通过光纤，主要用于短距低速传输，比如接入网和局域网，一般传输距离应小于2km。单模光纤单模光纤(SMF)(SMF)：纤芯直径非常小，

8、通常为410m,只允许光信号以一种模式通过纤芯，为信号的传输提供更大的带宽，更远的距离。目前长途传输主要采用单模光纤。在ITU-T的最新建议G.652、G.653、G654、G.655中进行了定义和规范。单模光纤和多模光纤单模光纤和多模光纤输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤l优点：l大容量，工作频率分布在10141015Hz范围内；l体积小、重量轻； l低衰减、抗干扰能力强，同时安全保密性也很好。l窗口:通常采用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围附近。 l常用的有850 nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口 l应用范围： l

9、在局域网中较常采用850nm；l在长距离和高速率的城域网和长途网中均采用1550 nm波长。2.1.3 无线介质无线介质l通过无线介质（即自由空间）传输光、电信号的通信形式习惯上叫做无线通信。l无线传输所使用的频段很广，常见的电磁波频段有无线电无线电频段、微波微波频段、红外线红外线频段。1）无线电l又称广播频率(RF: Radio Frequency), 其工作范围在几十MHz到200MHz左右。 l优点：优点：易于产生，能够长距离传输，能轻易地穿越建筑物，其传播是全向的，适于广播通信。 l缺点：缺点：其传输特性与频率相关：低频信号穿越障碍能力强，但传输衰耗大；高频信号趋向于沿直线传输，但易在

10、障碍物处形成反射，并且天气对高频信号的影响大于低频信号。所有的无线电波易受外界电磁场的干扰。2) 微波l指频段范围在300MHz30GHz的电磁波。 l特点：特点：在空间沿直线传播，在视距（LOS：Line of Sight)范围内实现点对点通信，微波中继距离应在80km范围内 l缺点：缺点：信号易受环境的影响，频率越高影响越大。l使用范围：使用范围：适于地形复杂和特殊应用需求的环境。3) 红外线l指10121014Hz范围的电磁波信号。 l缺点：缺点：不能穿越固体物质； l使用范围：使用范围：用于短距离、小范围内的设备之间的通信，应用在家电产品的远程遥控，便携式计算机通信接口等。2.1.4

11、物理层标准举例物理层标准举例lEIA-232-E接口标准lRS-449接口标准EIA-232-E EIA-232-E 接口标准接口标准lEIA-232-E是美国电子工业协会EIA制订的著名物理层异步通信接口标准。l1962年 RS-232l1969年 RS-232-Cl1987年 EIA-232-Dl1991年 EIA-232-ElEIA232是DTE和DCE之间的接口。DTEDTE和和DCE DCE lDTE(Data Terminal Equipment)是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。lDCE(Data Circuit-terminating Equi

12、pment)是数据电路端接设备，它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。 DTEDTE通过通过DCEDCE与通信传输线路相连与通信传输线路相连 DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境EIA-232EIA-232的特点的特点l机械特性：机械特性：使用ISO2110ISO2110标准，使用25根引脚的DB-25插头座。l电气特性：电气特性：与ITU-T V.28ITU-T V.28建议书一致。3V电压，采用负逻辑。l逻辑0相当于对信号地线有3V或更高的电压。l逻辑1相当于对信

13、号地线有3V或更低的电压。l功能特性：功能特性：与ITU-T V.24ITU-T V.24建议书一致，规定了什么电路应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用。l规程特性：规程特性：与ITU-T V.24ITU-T V.24建议书一致，规定了在DTE和DCE之间所发生的事件的合法序列。EIA-232/V.24 的信号定义的信号定义 (1) 保护地(2) 发送数据(3) 接收数据(4) 请求发送(5) 允许发送(6) DCE 就绪(7) 信号地(8) 载波检测(20) DTE 就绪(22) 振铃指示DTEDCE计算机或终端调制解调器两个两个DTE通过通过DCE进行通信进行通信EIA-232/

14、 V.24 接口EIA-232/ V.24 接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-B调制解调器网 络(1) 保护地(2) 发送数据(3) 接收数据(4) 请求发送(5) 允许发送(6) DCE 就绪(7) 信号地(8) 载波检测(20) DTE 就绪(22) 振铃指示DTEDCE计算机或终端调制解调器利用虚调制解调器与两台计算机相连利用虚调制解调器与两台计算机相连 插头插头插座插座计算机虚调制解调器计算机（1）保护地（2）发送（3）接收（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE 就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE 就绪（22）振铃指示（1）保护地（2）发送（3）接收（4）

15、请求发送（5）允许发送（6）DCE 就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE 就绪（22）振铃指示RS-449RS-449接口标准接口标准 lRS-449 由3个标准组成。即：lRS-449：规定接口的机械、功能、过程特性。采用37根引脚的插头座。相当于ITU-T的V.35。lRS-423-A：规定在采用平衡传输时的电气特性，速率可达300kb/s。lRS-422-A：规定在采用非平衡传输时的电气特性，速率可达2Mb/s. 2.2.1 基带传输系统基带传输系统l指在短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。l只有双绞线可以直接传输基带信号。l优点：优点：线路设备简单； l缺点：缺点：

16、传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用；l使用范围：使用范围：在传统电话用户线上或在局域网中使用。2.2 多多 路路 复复 用用2.2.2 频分复用频分复用(FDM)传输系统传输系统FDM是利用传输介质的带宽高于单路信号的这一特点，将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 5FDM将每路信号调制到不同的载波频段上，而且各频段之间保持一定的间隔，各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用。带通滤波器 f1s1解调器 f1m1带通滤波器 f2s2解调器 f2m2带通滤波器 fnsn解调器 fnmns1m1s2m2snmn调

17、制器 f1调制器 f2调制器 fn信道 1信道 2信道 n时间频率f1f2fnfFDM 信号(b)(a)频分复用传输系统l缺点：缺点：需要模拟的调制解调设备，成本高且体积大，难以集成，稳定度不高。 l使用范围：使用范围：主要用于微波链路和铜线介质上。2.2.3 时分复用时分复用(TDM)传输系统传输系统lTDM将模拟信号经过PCM(Pulse Code Modulation)调制后变为数字信号，然后进行时分多路复用的技术。 lTDMTDM国际标准国际标准： l北美地区使用的T T载波方式，一次群信号T1每帧24时隙，速率为1.544Mb/s； l国际电联标准E E载波方式，一次群信号E1每帧3

18、2时隙, 速率为2.048Mb/s。l优点优点：差错率低，安全性好，数字电路的高集成度，更高的带宽利用率。 l目前传输体系：目前传输体系：准同步数字体系PDH和同步数字体系SDH。s1m1s2m2snmnPCM 编码时间(b)(a)PCM 编码PCM 编码复用s1m1s2m2snmnPCM 解码PCM 解码PCM 解码分路1 2nm 帧1 2nm1 帧信道1信道2信道n时隙TDM 信道信号频率TDM原理示意图TDM是一种数字复用技术，TDM中多路信号以时分的方式共享一条传输介质，每路信号在属于自己的时间片（时隙）中占用传输介质的全部带宽。时分复用时分复用 频率时间B C DB C DB C D

19、B C DAAAA在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧时分复用时分复用 频率时间C DC DC DAAAABBBB C D在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧时分复用时分复用 频率时间BDBDBDAAAA BCCCC D在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧时分复用时分复用 频率时间B CB CB CAAAA B CDDDD在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧时分复用可能会造成线路资源的浪费时分复用可能会造成线路资源的浪费 ABCDaab

20、bcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户统计时分复用统计时分复用 STDM 用户ABCDabcdttttt3 个 STDM 帧#1acbab b cac d#2#3统计时分复用统计时分复用是一种根据用户实际需要动态分配线路资源的时分复用方法。只有当用户有数据要传输时才给他分配线路资源，当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可以被其他用户使用。采用统计时分复用时，每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可达到线路总的传输能力。2.2.4 波分复用波分复用(WDM)传输系统传输系统l指在光纤上采用WDM(Wavelength Divisi

21、on WDM(Wavelength Division Multiplexing)Multiplexing)技术的系统。 lWDM本质上是光域上的频分复用(FDM)技术。 l将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，每一信道占用不同的光波频率(或波长)。在发送端，采用波分复用器(合波器)将不同波长的光载波信号复用；在接收端，由波分复用器(分波器)将不同的波长光载波信号分离。l粗波分复用(Coarse WDM)：通常一路光载波信号占用一个波长窗口，波长之间间隔很大。l密集波分复用(Dense WDM)：目前只在1550 nm窗口传送多路光载波信号，相邻波长间隔比较窄。l波分复用就是光的频分复用。 155

22、0 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 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器放大器120 km波分复用的原理波分复用的原理(DWDM)2.2.5 PDH系统简介系统简介1 1简介简介lPDH(Plesiochronous Digital Hierarchy): 准同步数字序列是一种异步复用方式，多个一次

23、群信号可以逐步复用为二次群、三次群，最高可达五次群信号。l缺点：缺点：l标准不统一，存在三种标准，且互不兼容；l面向点到点的传输，组网的灵活性不够；l低阶支路信号上、下电路复杂，需要逐次复用、解复用；l帧结构中缺乏足够的冗余信息用于传输网的监视、维护和管理。F016 帧为一复帧， 125 us162 msF1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15每帧 32 时隙，125 usTS0TS16TS31偶数帧，帧同步时隙10011011复帧同步、告警码00001A211在 F0 帧中奇数帧11A111111线路标志码abcdabcdF1F15帧中一帧由32个时隙组成，每

24、个用户占一个指定时隙时隙(TS(TS：Time Slot)Time Slot)来传送8位码组，重复周期为125 s(8000次/秒), 因此一次群的传输速率为3288000=2048 kbit/s。 TS0 偶数帧：用来传送帧同步码，后七位固定为“0011011”。 奇数帧：第二位固定为“1”，使接收端区分奇偶帧，第三位为帧失步告警码，“0”表示本端同步，“1” 表示本端已失步。 TSlTS15，TS17TS3l共30个时隙 每帧：用作话路，传送话音信号 TS16 F0：用来传送复帧同步码以及复帧失步告警码 F1F15：用来传送数字型线路信令，15*8=30*4 复帧：PCM30/32系统中1

25、6帧为一个复帧。 PDH发展趋势： 目前在以光纤为主的传输网上，已基本被SDH/SONet取代。2.3 SDH传送网传送网l同步光纤网同步光纤网 SONETSONETl美国于1988年推出SONET。l同步光纤网 SONET(Synchronous Optical NETwork) 的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。 l第1级同步传送信号 STS-1 (Synchronous Transport Signal)的传输速率是51.84 Mb/s。l光信号则称为第1级光载波 OC-1，OC表示Optical Carrier。 2.3.1 SDH简介简介lITU-T 以美国标准 SONET 为基

26、础，制订出国际标准同步数字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。lSDH是独立于设备制造商的NNI间的数字传输体制接口标准(光、电接口)。l使用范围：主要用于光纤传输系统。l设计目标：定义一种技术，通过同步的、灵活的光传送体系来运载各种不同速率的数字信号。lSDH内容：包括传输速率、接口参数、复用方式和高速SDH传送网的OAM。lSDH的基本速率为155.52Mb/s，称为第1 1级同步传递模块(Synchronous Transfer Module)，即STM-1，相当于SONET体系中的OC-3速率。l其他高阶信号速率均由STM-1的整数倍构造而成。

27、lSTM-4 (4STM-1=622.080 Mb/s)lSTM-16 (4STM-4=2488.320 Mb/s)线路速率(Mb/s)SONET符号ITU-T符号表示线路速率的常用近似值 51.840OC-1/STS-1 155.520*OC-3/STS-3STM-1155 Mb/s 466.560OC-9/STS-9STM-3 622.080*OC-12/STS-12STM-4622 Mb/s 933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-81866.240OC-36/STS-36STM-122488.320*OC-48/STS-48STM

28、-162.5 Gb/s4876.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gb/sSONET 的 OC 级与 SDH 的 STM 级的对应关系 2.3.2 帧结构帧结构1 1整体结构整体结构lSDH帧结构与PDH一样，以125s为帧同步周期，并采用了字节间插、指针、虚容器等关键技术。l以以STM-1STM-1为例，其帧格式为为例，其帧格式为由9行、270列字节组成，是以字节为单位的块状结构。l高阶信号均以STM-1为基础，采用字节间插的方式形成，STM-N则由9行、270N列字节组成。lSTM-N帧的传送方式以行为单位，自左向右，自

29、上而下依次发送。9 行9 列开销字节261 列STM -1净负荷(含 POH)行 1行 2行 3行 4行 5行 6行 7行 8行 9RSOHAU -PTRMSOH270 列行 1行 2行 3行 9125msSTM-1帧结构示意图2. STM2. STM帧组成结构帧组成结构l段开销段开销SOHSOH (Section Overhead)：用于SDH传输网的运行、维护、管理和指配(OAM&P)。l再生段开销再生段开销(Regenerator SOH)：位于SOH区的13行l复用段开销复用段开销(Multiplexor SOH)：位于SOH区的59行lSTMSTM净负荷净负荷：存放各种业务信

30、息，也包含少量的通道开销POH (Path Overhead)。l管理单元指针管理单元指针AU-PTRAU-PTR：用于指示STM净负荷中的第一个字节在STM-N帧内的起始位置。位于RSOH和MSOH之间，即STM帧第4行的19列。开销字节l用于简化支路信号的复用/解复用、增强SDH传输网的OAM&P能力。lSDH的开销字节分类：l(1) RSOH：负责管理再生段。支持的功能有STM-N信号的性能监视、帧定位、OAM&P信息传送。 l(2) MSOH：负责管理复用段。支持的功能有复用或串联低阶信号、性能监视、自动保护切换、复用段维护等。 l(3) POH：用于端到端的通道管理。

31、支持的功能有通道的性能监视、告警指示、通道跟踪、净负荷内容指示等。 l(4) AU-PTR：定位STM-N净负荷的起始位置。3. 3. 虚容器虚容器VCVCl虚容器VC：可承载不同信息类型。任何上层业务信息必须先装入VC，然后才能装入STM净负荷区，通过SDH网络传输。 l通道：传送VC的实体。lVC组成结构：l信息净负荷(Container)：存放业务信息。 l通道开销(POH)：用于通道管理。便于定位VC中业务信息净负荷、通道的插入和提取，以VC为单位进行同步复用和交叉连接。 lVC分为高阶VC(VC-3，VC-4)和低阶VC(VC-2，VC-11，VC-12)。lVC中的字节在STM帧中

32、并不是连续存放的；l一个VC可以在多个相邻的帧中存放。STMSTM净负荷的组织净负荷的组织两级管理结构： l管理单元(AU: Administrative Unit)：由AU-PTR和一个高阶VC组成， AU也可由多个低阶VC组成。目前AU有AU-4和AU-3两种形式。 l支路单元(TU：Tributary Unit)：由TU-PTR和一个低阶VC组成。目前TU有TU-11、TU-12、TU-2、TU-3等四种形式。lTUG(TU Group)：由特定数目TU根据路由编排、传输需要组成。lAUG：由多个AU构成。J19 列 SOH 开销AU - 4 指针B3C2G1F2H4F3K3N1VC -

33、 4 的 POH261 列 STM- 1 净负荷VC - 4 的起点STM -1 第 m 帧AU - 4 指针STM -1 第 m1 帧一个 VC4 的区域 STM-1(AU-4)的净负荷结构4 4SDHSDH的复用映射结构的复用映射结构信号复用的步骤：l映射映射(Mapping)(Mapping)：在SDH网的入口处，将各种支路信号通过增加调整比特和POH适配进VC。l定位定位(Aligning)(Aligning)：利用POH进行支路信号的频差相位的调整，定位VC中的第一个字节。l复用复用(Multiplexing)(Multiplexing)：将多个低阶通道层信号适配进高阶通道层或将多个

34、高阶通道层信号适配进复用段的过程，复用以字节间插方式完成。N NSTMSTM - -N NAUGAUG1 13 3AUAU - -4 4VCVC - -4 43 3TUGTUG - -3 31 1TUTU - -3 3VCVC - -3 37 7AUAU - -3 3VCVC - -3 3TUGTUG - -2 27 71 1TUTU - -2 2VCVC - -2 2C C- -2 2C C- -3 344.376 Mb/s44.376 Mb/s34.368 Mb/s34.368 Mb/s6.312 Mb/s6.312 Mb/sC C- -4 4139.264 Mb/s139.264 Mb/

35、sTUTU - -1212VCVC - -1212C C- -12122.048 Mb/s2.048 Mb/sTUTU - -1111VCVC - -1111C C- -11111.544 Mb/s1.544 Mb/s3 34 4指针处理；指针处理；定位；定位；映射；映射；复用复用SDH的复用结构通道、复用段、再生段光子层通道层复用段层再生段层复用段光子层通道层复用段层再生段层光子层复用段层再生段层光子层再生段层光子层复用段层再生段层光子层再生段层SDH终端SDH终端复用器或分用器复用器或分用器转发器转发器再生段再生段通道再生段现代传送网除了将各种业务节点互联构成各种业务网以外，还必须满足健壮

36、性、灵活性、可升级性和经济性等要求。SDH传送网按功能分为两层：通道层和传输介质层。电路层网络(IP、ATM、PSTN、租用线网络等)低 阶通道层 VC -11 VC -3 VC -12 VC -2 VC -4 VC -3高 阶通道层复用段再生段光层段层通道层传输介质层SDH 传送网2.3.3 SDH传送网的分层模型传送网的分层模型通道层l负责为一个或多个电路层提供透明通道服务，定义数据如何以合适的速度进行端到端的传输（“端”指通信网上的各种节点设备）。l通道层的划分：l高阶通道层(VC-3，VC-4) l低阶通道层(VC-2，VC-11，VC-12，VC-3) l通道的建立由网管系统和交叉连

37、接设备负责。传输介质层l与具体的传输介质有关，支持一个或多个通道，为通道层网络节点(例如DXC)提供合适的通道容量，一般用STM-N表示传输介质层的标准容量。l段层段层: : l再生段层：负责在点到点的光纤段上生成标准的SDH帧，负责信号的再生放大。多个再生段构成一个复用段。 l复用段层：负责多个支路信号的复用、解复用，以及在SDH层次的数据交换。 l光层：光层：定义光纤的类型以及所使用接口的特性。2.3.4 基本网络单元基本网络单元l终端复用器终端复用器l分插复用器分插复用器l数字交叉连接设备数字交叉连接设备1 1终端复用器（终端复用器（TMTM ） l为传统接口用户(如T1/E1、FDDI

38、、Ethernet)提供到SDH网络的接入接入。 l将多个PDH低阶支路信号复用复用成一个STM-1或STM-4，也可完成电信号STM-N到光载波OC-N的转换转换。2分插复用器（ADM ） l提供与TM一样的功能，主要是便于组建环网，提高光网络生存性。 l负责在STM-N中插入（Add）或提取（Drop）低阶支路信号，利用内部时隙交换功能实现两个STM-N之间不同VC的连接。 l一个ADM环中的所有ADM可以整体进行管理，以实施动态带宽分配，提供信道操作与保护、光集成与环路保护等功能，从而减少因断缆和设备故障造成的影响。l是目前SDH网中应用最广泛的网络单元。3 3数字交叉连接设备（数字交叉

39、连接设备（DXCDXC）lSDXC，SDH网中的DXC设备（在美国则称为DCS）。 l一个SDXC具有多个STM-N信号端口，通过内部软件控制的电子交叉开关网络，可提供任意两端口速率(包括子速率)之间的交叉连接。 lSDXC还执行监测维护，网络故障恢复等功能。l多个SDXC互连即可构成光纤环网，形成多环连接的网孔网骨干结构。lSDXC的交换功能以VC为单位，不是面向单个用户的业务需求，而是为SDH网络管理提供灵活性。lSDXC设备的类型用SDXC p/q的形式表示。lp：端口速率的阶数lq: 端口可进行交叉连接的支路信号速率的阶数lp，q：0表示64Kbps；数字1-4分别表示PDH中1-4次

40、群的速率；数字4还表示SDH中STM-1，数字5表示STM-4，数字6表示STM-16。l例如： l SDXC 4/1：端口速率的阶数为155.52 Mb/s，可交换的支路信号的最小单元为2 Mb/s。l SDXC 4/4：端口速率的阶数为155.52 Mb/s，只能作为一个整体来交换。 2.3.5 SDH传送网的结构传送网的结构 不同于PDH（面向点到点传输），SDH（面向业务）利用ADM和DXC等设备，可以组建线型、星型、环型和网型等多种拓扑结构的传送网。 SDH还提供了丰富的开销字段，增强了SDH传送网的可靠性和OAM&P能力。我国我国SDH传送网的结构传送网的结构l现阶段我国S

41、DH传送网分为四个层面：省际干线网、省内干线网、中继网、用户接入网。l1.1.省际干线网省际干线网 l在主要省会城市和业务量大的汇接节点城市装有DXC4/4l用STM-4、STM-16、STM-64高速光纤链路构成一个网孔型结构的国家骨干传送网国家骨干传送网。l2.2.省内干线网省内干线网l在省内主要汇接节点装有DXC4/4或DXC4/1 l用STM-1、STM-4、STM-16高速光纤链路构成网状或环型省内省内骨干传送网结构骨干传送网结构。l3 3中继网中继网 l指长途端局与本地网端局之间，以及本地网端局之间的部分。 l中等城市一般可采用环型结构，特大和大城市则采用多环加DXC结构组网。 l

42、主要设备为ADM、DXC4/1，它们之间用STM-1、STM-4光纤链路连接。l4 4用户接入网用户接入网 l该层面处于网络的边缘，业务容量要求低。 l多采用环型和星型结构。 l使用的网元为ADM和TM。 l提供的接口有STM-1、STM-4，PDH体制的2M、34M或140M接口等。我国我国SDH传送网的结构传送网的结构2.4 光光 传传 送送 网网lOTN OTN (Optical Transport Network) ： 是一种以DWDM与光通道技术为核心的新型传送网结构，由光分插复用器、光交叉连接、光放大器等网元设备组成，是面向NGN的下一代新型传送网。2.4.1 技术背景技术背景l2

43、0世纪90年代以来，SDH/SONet成为传送网络主要的底层技术。 l优点：技术标准统一，提供对传送网的性能监视、故障隔离、保护切换，以及理论上无限的标准扩容方式。 l缺点：体系结构面向话音业务优化设计，采用严格的TDM技术方案，对于突发性很强的数据业务，带宽利用率不高。l随着INTERNET和数据业务的快速增长，带宽需求急剧增长。lSDH/SONet系统解决带宽增长需求只有两种手段：l埋设更多的光纤，但成本太高，数量无法预知；l采用TDM技术，提高没信道传输速率，但目前商业化的速率已达40Gb/s，接近电子器件的处理极限。l下一代网络NGN是面向数据，基于分组技术的，面对INTERNET等的

44、爆炸性的带宽需求，需要一种新型的网络体系，使得运营商能够根据业务需求更灵活地进行网络带宽扩充、指配和管理。l基于DWDM技术的OTN为满足未来NGN的需求应运而生。lOTN与SDH/SONet传送网l主要差异：复用技术不同l相似之处：都是面向连接的物理网络，网络上层的管理和生存性策略也大同小异OTNOTN主要优点主要优点lDWDM技术可以不断提高现有光纤的复用度，最大限度利用现有设施。lDWDM技术独立于具体的业务，同一根光纤的不同波长上接口速率和数据格式相互独立，使得运营商可以在一个OTN上支持多种业务。lOTN系统既能管理单波长，也能管理每根光纤中的所有波长。l采用基于光层的故障恢复比电层

45、更快、更经济。与OTN相关的主要标准lITU-T G.872l定义了OTN主要功能需求和网络体系结构lITU-T G.709l定义了用于OTN的节点设备接口、帧结构、开销字节、复用方式以及各类净负荷的映射方式 lITU-T G.874和G.875l定义了OTN的网络管理功能IP/MPLS电层或非标准光层的各种业务信号PDHSTM-NGaEATM光信道层(OCh)光复用段层(OMS)光传输段层(OTS)2.4.2 OTN的分层结构的分层结构lOTN是在在传统SDH网络中引入光层发展而来的。l光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息。 lITU-T G.872ITU-T G.872建议中，光层分为三

46、个子层：建议中，光层分为三个子层： l光信道层(OCh：Optical Channel Layer) l光复用段层(OMS：Optical Multiplexing Section Layer) l光传输段层(OTS：Optical Transmission Section Layer)1光信道层（OChOCh）l提供基于多波长复用技术的光网络OMAP。l负责为来自电复用段层的各种类型的客户信息选择路由、分配波长，为灵活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销；l提供光信道层的检测、管理功能；l在故障发生时，支持端到端的光信道(以波长为基本交换单元)连接；在网络发生故障时，执行重选路由或进行保

47、护切换。2光复用段层（OMS)l保证相邻的两个DWDM设备之间的DWDM信号的完整传输，为波长复用信号提供网络功能。l主要功能包括l为支持灵活的多波长网络选路重新配置光复用段功能；l为保证DWDM光复用段适配信息的完整性进行光复用段开销的处理；l光复用段的运行、检测和管理等功能。3. 光传输层（OTS)l为光信号在不同类型的光纤介质上(如 G.652、G.655等)提供传输功能，同时实现对光放大器和光再生中继器的检测和控制等功能。 12WDM OA12路由器、ODXC及其他 OCh终端设备WDMn路由器、ODXC及其他 OCh终端设备nOTSn，mOTSn，mOChOMSn，mn波长数；m速率

48、的阶数，有 2.5 G、10 G、40 G4. OTN各子层间的关系lOCh层：为电层的业务信号提供以波长为单位的端到端连接；OMS层：实现多个OCh层信号的复用、解复用； OTS层：解决光信号在特定光介质上的物理传输问题。l各层之间形成Client/Server形式的服务关系： 一个OCh层由多个OMS层组成，一个OMS层又由多个OTS层组成。底层出现故障，相应的上层必然会受到影响。2.4.3 OTN的帧结构的帧结构1 1数字封包数字封包(Digital Wrapper)lITU-T G.709中定义了OTN的NNI接口、帧结构、开销字节、复用以及净负荷的映射方式。l为了在OTN中实现灵活的

49、OMAP，OTN专门引入了OCh层。在该层采用数字封包技术：将每个波长包装成一个数字信封。l每个数字信封由三部分组成：lHeader：开销（Overhead）lTrailer：FEClPayload：净负荷 数字封包l开销部分：位于信封头部，装载开销字节。用于传送和转发管理和控制信息，执行性能监视，以及其他基于每波长的网络管理功能。lFEC部分：位于信封尾部，执行差错的检测和校正，有利于扩展光段的距离、提高传输速率。l净负荷部分：位于Header和Trailer之间，承载现有的各种网络协议数据包，而不改变它们。SDH/SONetATMFDDIIPPDHSDLGEOCh 净负荷OChOverhe

50、adFEC2 2OTNOTN的帧结构的帧结构lOTN帧：光信道传送单元(OTUOTU：Optical Channel Transport Unit)，通过数字封包技术向客户信号加入开销和FEC部分形成。lG.709定义了三种不同速率的OTU-k (k=1，2，3)帧结构，速率依次为lOTU-1：2.5Gb/slOTU-2：10Gb/slOUT-3：40Gb/sOPU客户层信号(SDH、IP、ATM 等)OPU 净负荷OPU-OHOPU 净负荷OPU-OHFECODU-OHOTU-OHFASOTUOTN 客户信号的映射(客户层信号OPUODUOTU)(1) 客户信号加上OPU-OH形成OPU(O

51、ptical Channel Payload Unit)。(2) 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，再加上OCh层非随路的开销(通过光监控信道OSC传送)，完成OTU到OCh层的映射，并将其调制到一个光信道载波上传输。 OTUK的组成lOPUK：由净负荷和开销组成l净负荷：包含采用特定映射技术的客户信号l开销：包含用于支持特定客户的适配信息lODUK：由OPUK和多个开销字段组成：PM (Path performance Monito

52、ring)、TCM (Tandem Connection Monitoring) 、 APS/PCC (Automatic Protection Switching /Protection Communication Control channel) lOTUK：由ODUK、FEC和用于管理及性能监视的开销SM (Section Monitoring)组成，FEC则基于ITU-T G.975建议的Reed Solomon算法。OTN的帧结构和开销字节Alignment1OTUk-OHODUk-OH2OPUk-OH3415 16OPUk净负荷(43808 字节)12345678910111213

53、1415161417FASRESTCM3GCC1GCC2TCMACTTCM2TCM6MFASTCM1PMEXPOPUkOverheadTCM5TCM4FTFLSMGCC0RESAPS/PCCRES382413 3OTNOTN的时分复用的时分复用l采用异步映射方式异步映射方式。l规则规则：l四个ODU1复用成一个ODU2l四个ODU2复用成一个ODU3，即16个ODU1复用成一个ODU3。ODU1AlignmentODU1-OHOPU1-OH客户层信号AlignmentODU1-OHOPU1-OH客户层信号OPU2-OHODU2-OHODU2AlignmentODU1-OHOPU1-OH客户层信

54、号OPU2-OHODU2-OHOTU2AlignmentOTU2-OHOTU2FEC4OTN的时分复用（四个ODU1信号复用成一个ODU2的过程）lODU1信号以异步映射方式与ODU2时钟相适配； l适配后的四路ODU1信号以字节间插方式进入OPU2的净负荷区； l加上ODU2的开销字节后，映射到OTU2中， l加上OTU2开销、帧定位开销和FEC，完成信号的复用。2.4.4 光传送网的结构光传送网的结构l实现光网络的关键实现光网络的关键 在OTN节点实现信号在全光域的交换、复用和选路。lOTN网络节点有两类：l光分插复用器（光分插复用器（OADMOADM）l光交叉连接器（光交叉连接器（ OX

55、COXC） l光分插复用器（光分插复用器（OADMOADM）l在光域实现传统SDH中的SADM在时域中实现的功能，包括从传输设备中有选择地下路(Drop)去往本地的光信号，同时上路(Add)本地用户发往其他用户的光信号，而不影响其他波长信号的传输。l与电ADM相比，它更具透明性，可以处理不同格式和速率的信号，大大提高了整个传送网的灵活性。l光交叉连接器（光交叉连接器（ OXCOXC） lOXC的主要功能与传统SDH中的SDXC在时域中实现的功能类似。 l不同点在于OXC在光域上直接实现了光信号的交叉连接、路由选择和网络恢复等功能。无需进行OEO转换和电处理。典型的OTN拓扑结构三级三级OTNO

56、TN结构结构 l长途核心网：通常在物理上采用网孔结构，在网络恢复策略上可采用基于OADM的共享保护环方式，也可以采用基于OXC的网格恢复结构（保证高可靠性和实施灵活的带宽管理）。l城域网：主要采用环形结构。l接入网：主要采用环形结构。Ring4080 长途网OADMOADMOADMOADMOXCRing 40城域网OADMOADMOADMOADMOXC业务节点Ring 816 接入网OADMOADMOADMOADM业务节点OXCOXCOXCOXC网格4080 光网络的结构采用基于OADM的共享保护环方式，或基于OXC的网格恢复结构。主要采用基于OADM的环形结构MSTPlMSTP（Multi-

57、Service Transfer Platform）（基于SDH 的多业务传送平台）是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。lMSTP技术在现有城域传输网络中备受关注，得到了规模应用，并且即将作为业界的一项行业标准而发布。它的技术优势与其他技术相比在于：解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题；解决了ATM/IP 对于TDM业务承载效率低、成本高的问题；解决了IP QoS不高的问题；MSTP解 决了RPR技术组网限制问题，实现双重保护，提高业务安全系数；增强数据业务的网络概念，提高网络监测、维护能力；降低业务选型风险；实现降低

58、投资、统一建网、按需建设的组网优势；适应全业务竞争需求，快速提供业务。lMSTP使传输网络由配套网络发展为具有独立运营价值的带宽运营网络，利用自身成熟的技术优势提供质高价廉的带宽资源，满足城域带宽需求。由于自身多业务的特性，利用B-ADM 设备构建的城域传输网可以根据用户的要求提供种类丰富的带宽服务内容，MSTP技术体制下的B-ADM设备在网络调度、设备等一些方面融入运营理念、智能特性，实现业务的方便、快捷的建立，从而进一步保证带宽运营的可实施性，满足市场对于城域传输网络的需求。主要功能特征主要功能特征（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

59、太网业务的传送功能包括点到点的透明传送功能；（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。工作原理工作原理MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉连接器（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。基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间，还适合于大企事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以S

60、DH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。所以，它将成为城域网近期的主流技术之一。ASONASON (Automatically Switched Optical Network)即自动交换光网络。ASON的概念来源于ION（智能光网络）。2000年的ITU-T正式确定由SGL5组开展对ASON的标准化工作。ITU-T进一步提出自动交换传送网（ASTN）的概念，明确ASON是ASTN应用与OTN的一个子集。ASON是在选路和信令控制下，完成自动交换功能的新一代光网络，是一种标准化了的智能光传送网，代表了未来智能光网络发展的主流方向，是下一代智能光传送网络的典型代表。概述概述A