基于OTN技术的城域传送网组网研究与设计-电子与通信工程专业论文

1、南京邮电大学 工程硕士学位论文摘要学科、专业工科电千与通信工程研究方向：光纤通信作者： 2009级 研究生吴 迪指导教师：赵夙副教授题目： 基于OTN 技术的城域传送网组网研究与设计英 文 题目 ： T he study and design of metro transmission networkbased on OTN technology主题词：光通信城域传送网光传送网波分复用网络设计Keywords:Optical Communication, Metro Transmission Network OpticalTransportNetwork,WavelengthDivision

2、Multiplexing, Network Designing南京邮电大学全日制工程硕士研究 生学位论文滴要摘要随若 3G 牌照的发放和宽带业务的发展 运菩商所承载的业务正进行菩大翻地瑕的变化 从以往大呈的语音和少呈的数据业务到现在迅速增长的数据业务运营商的承载网络尤其是城域传送网 由于其技术自身的局限性已适应不了新时期的承载要求 OTN ( Optical Transport Network 光传送网）技术是一种新型的光通信技术它综合了以往城域传送网中相夫技术的优势 以其大容呈调度、强大的运维管理能力和灵活的组网方式等特点 成为了目前运营商的城域传送网中篷点夫注和投入的技术本文首先分析了城域

3、传送网夫键技术和应用现状。然后从设备类型应用领域、 组网方式和保护方案等方面着豆对OTN技术进行了研究和分析井讨论了城域传送网中引入 OTN 技术时的设备选用建议。本文殿后结合我参与的无锡电信基于OTN技术城域传送网设计项目 对实际城域传送网应用中技术选择、设备选型和组网方式选择进行了探讨和分析井在此基础匕着重对OTN技术带调度层交叉组网模式方案的设计思路和网络结构进行了分析由于引入核心洞度层 采用多个核心节点的特点该设计方案满足了本次工程数据需求较大且瑕盖范围较广的 要求工程投入使用证明基千 OTN 技术可以提升传送网络对高带宽 IP 业务的承 载 、词度和管理能力夫键字：光通信城域传送网

4、光传送网 波分复用网络设计Abstrac,两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文AbstractWith the issuance of 3G licensesand the development of broadband services, the business of operators carrying has a huge change. From a lot of voice and a little amount of data services in the past to the rapid growth of data services, transmission ne

5、twork can not adapt to the new transmission requirements d ue to its technical limitations, especially in the metro transmission nenvorks. OTN (Optical Transport Network) technology is a new type of optical corrun unication technology, which combines the advantage of the technology in the metro tran

6、s port network in the past, with its large-capacity scheduling, operation and management capabilities and flexible netvorking.The characteristics of the metro transmission network make it be the consideration technology in the future.This thesis analyzes the key technologies, application status of t

7、he metro transmission network firstly. Then the work of research and analysis focuses on OTN technology in the device types, applications fields, networking, ru1d protect programs, and discusses the eq11ipment selection recommendations after the introduction of the OTN technology to the metro transm

8、ission network. Finally, combined with the participation of Wu 劝 Telecom metro transmission networks based on OTN technology design projects, it was anal)zed that practical application of the metro transmission netvork technology selection, equipment selection, and networking options. The design ide

9、as and network structure were analyzed focusing on OTN technology with scheduling layer cross-network model program. Beca1L e of the introduction of the core scheduling layer and using the characteristic of core nodes, the designing of program meets the requirements of data needs and a broader range

10、 covered. The result of the project putting to use has proved that the OTN technology can enhance the capacity of the transmission nelvork carrying high-bandwidth IP services,scheduling and management.Keywords: Optical Communication, Metro Transmission Network, Optical Transport Network, Wavelength

11、Division Mul tiplexing, Network DesigningII缩烙迈两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文缩略语缩略语英文全称中文全称OAMOperation Administration and Maintenance操作 、管理和维护SDHSynchronous D屯ta! Hierarchy同步数字体系STMSynchronous Transport Modu le同步传送模块PONPassive Optical Network无源光网络MSTPMulti-Service Transfer Platform多业务传送平台VDMWavelength Divisio

12、n Multiplex_i ng波分复用OTNOptical Transport Nehvork光传送网VCVirtual Container虚容器TCMTandem Connection Monitoring串型连接监测OTMOptical Termination Multiplexer光终端复用器OChOptical Channel光通道ODUOptical Channel Data Unit光通道数据单无OPUOptical Channel Payload Unit光通道静荷单无OTUOptical Transform Unit光通道传送单无OMSOptical Multiplex Se

13、ction光复用段层OTSOptical Transmission Section光传输段层OTMOpt、ical Transport Module光传送模块OCCOptical Channel Carrier光通道载波00SOTM Overhead SignalOTM 开销信号oscOptical Supervisory Channel光监控通道OHOverhead开销FECForward ErrorCorrection前向纠错FEFast Ethernet快速以太网GEGigabit Ethernet千兆以太网POSPacket over SDHSDH的数据包0THOpticalTrans

14、mission Hierarchy光传送系列3缩筠语两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文4ROADM Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer LANLocal Area NetworkOLT0 ptical Line TenninalODN Optical Distribution Network OLPOptical Fiber Line Protection OWOptical WavelengthVLAN Virtual Local Area NetworkSNCPSubNetwork Connection Protection ODF

15、Optical Distribution FrameFIUOptical FiberLine Interface Unit QoSQualityof ServiceOSNROptical Signal to Noise Ratio可重构的光分插复用器局域网光缆终端设备光布线网络 光线路保护 光波长虚拟局域网 于网连接保护光纤配线架光纤线路接口单无服务质呈光信噪比目录两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文目录摘要 . .1二: : : : : : :;目录 v第 一 至绪 论 l1.1论 文 课 题 弱 奈 11.2光 通信 系 统 21.2 . 1 光 通 信 系 统 的 组 成 21.2.

16、2光 通 信 系 统 的 应 用 领 域 21.3 论 文 主 要 工 作 和 内 容 安 排 3第 二 至城 域 传 送 网 夫 键 技 术 分 析 42.1 城 域 传 送 网 的 定 义 4 2.2 城 域 传 送 网 夫 键 技 术 概 述 52. 2.1 PON 技 术 概 述 52.2.2 PDH 技 术 概 述 62.2.3 SDH 技 术 概 述 72.2.4 MSTP 技 术 概 述 92.2.5 WDM 技 术 概 述 92. 2.6 0 TN 技 术 概 述II2.3 城 域 传 送 网 的 现 状 152.3.1 城 域 传 送 网 所 面 临 的 间 题 152.3.

17、2 城 域 传 送 网 的 发 展 趋 势 152.4 本军J结 17第 三 至O TN 技 术 的 应 用 研 究 18 3 . 1 OTN的 设 备 类 型 及 发 展 悄 况 183.2 0 T N 技 术 的 应 用 分 析 203.2.1 OTN 技 术 的 应 用 领 域 203.2.2 0 TN 技 术 的 功 能 选 择 203.3 0 TN 组 网 方 案213.4 OTN 保 护 方 案 2 3,V3.4.1 光 线 路 保 护 243.4.2 光 通 道 保 护 24 3.4.3 SNCJ 保 护 263.5城 域 传 送 网OT N 设 备 选 用 的 建 议 . 29

18、3.6 本 军 1J结 30第 四 至无 锡 电 信 城 城 传 送 网 基 于 Ol N 技 术 的 设 计 方 案 . . . 31 HYPERLINK l _TOC_250001 4.1 工 程 设 计 思 路 314.1.1 工 程 建 设 菏 宗 31 HYPERLINK l _TOC_250000 4.1.2 技 术 选 择 334.1.3 拓扑结构344. l.4 0 TN 设 备 选 型 .404.2 传 输 系 统 与 局 站 配 罢 444.2.1 设 备 配 罢 与 安 装 444.2.3 保 护 方 式 . 464.2.4 网 昔 系 统 与 电 源 系 统 464.3

19、 传 输 性 能 指 标 要 求 474.3.1 光 信 喉 比 指 标 474.3.2 误 码 性 能 指 标 474.3.30 TU 输 出 口 容 许 的 录 大 输 出 抖 动 . . 484.3.4 OTU 输 入 口 的 抖 动 容 限 484.4 本 至 1丿结49第五军结束语5.0参考文献16致谢两京邮大电学全制日程硕士研究生学位论文第一玄绪论第一章绪论论文课题背景近些年来运营商所承载的业务发生了大翻地瑕的变化 语音业务已经不再是主流。由于3G 牌照的发放和宽带业务的发展强 有力的带动了运营商的数据业务的发展 因此对运营商的城域传送网提出了新的挑战 。为了适应这种变化 现在的城

20、域传送网必须能提供大容呈的带宽来满足发展的需求 井且需要有灵活的组网方式和强大的OAM 功能 。目前城域传送网使用的主要是SDH和WDM 这两种技术 但是这两种技术由于自身的特点存在若一定的局限性不能适应新时期发展的要求SDH 技术偏里于业务的电层处理具有电交叉的能力因此有灵活的组网方式井且保护能力和OAM功能也很完 善但是SDH技术的交叉颗粒较小 井且由于采用的是单通道模式传输容呈也受到了一定的限制无法满足目前城域传送网的需求相对于 SDH 技术WDM 技术由于采用了波分复用技术的多通道模式 传输容虽有了很大了提升 但是 WDM 技术缺少数据的电层处理组网方式不灵活只能组成简单的点对点方式而

21、且缺少强大的OAM 功能也是WDM技术的缺陷之一OTN技术是一种新型的光通信技术它不仅拥有光层处理的能力也拥有层电处理的能力 而且具有完菩的保护方式和强大的OAM 功能可实现 6 级串联连接监测 TCM) 功能” I .故障 监测定 位能力很完菩OTN技术具有像SDH技术一样的电交叉能力 但是OTN技术的电交叉是基于ODUk 的交叉 这使得交叉颗粒达到了2.5G以匕 可以实现大颗粒的业务调度 OTN技术同样采用了波分复用 技术的多通道模式因此具备了大容呈传输的能力OTN技术的相夫标准录早在2000年就已经制定但是随菩运营商业务的发展数据业务 替代了语音业务成为了主要承载的业务 因 此在这过程中

22、OTN技术的相夫标准也在修改和完菩当中目前 业内OTN技术的标准化工作主要集中在以下几个方面( 2 ) :( I ) 能够适应低速信号传送的帧结构比 如 ODUO( 2 ) 更高速的40GE/IOOGE信号的传送 如正在定义的ODU4 ( 3 ) 由于设备使用的不用的FEC的应用导致的不兼容的问题第一扫绪论两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文光通信系统光通信系统的组成-光通信技术是现代通信的主要支柱技术之一 是运营商的传输网络所用的主要技术光通信在信息高速公路的建设中扮演菩至夫匿要的角色 这些年发展迅速应用面非常广泛 本淉题的研究内容属于光通信系统的范畴 因此了解光通信系统的组成非常必要

23、图1-1 为光通信系统的组成图P l用户丛t用 户心用户知.ft电终 端传输介质勹1尸用户,-BlA 段B 段C 段图 1-1 光通信系统的网络结构在光通信系统的网络结构中：A 段为发射系统 发 射系统的主要任务是把电信号转变为光信号即电光转换详细过程为由电端机发出的电信号输入到光端机 该电信号通过驱动电路对光源进行调制产生带有信息的光信号 井耦合到光纤（光缆 ）进行传输 。电端机的作用是对来自于信息源的信号进行处理 例如AID变换、多路复用等 B 段为传输系统传输系统主要由光纤（光缆）和光中继器组成。光纤的主要功能是传输光信号完成信息的传送任务实际的传输线路往往采用由多条光纤构成的光缆光信号

24、在光纤中传输一段距离后 由于会受到干扰或衰减的影响 光信号的波形会产生失真。为了使光信号能长距离传送 每膘一段距离设置光中继器光中继器的主要作用是： 对光信号进行放大 补偿光信号的衰减 ； 对失真的信号波形进行调整。C 段为接受系统 ：接收系统主要任务是将接收到的光信号还原为电信号送到接收端电端机即光电转换。光电转换是由光电检测器来完成的l. 2.2 光通信系统的应用领域光通信系统具有传输衰减小 、容呈大、不受外界干扰 、保密性好 、传输质呈佳 、原材料环保等特点 因此得到了广泛的应用,光通信的应用领域是很广泛的由于其特有的优势光通信已经在市话中继线中得到了应用 逐步替代了电缆。而如今我国的信

25、息技术迅速崛起数据业务得到了相当大的发展光通信由于其容虽大的特点被音为信息的高速公路在我国国家的一级干线 、各省二级干3线和部分数据业务多的地市城域传送网也得到了广泛的应用 论文主要工作和内容安排本论文通过某企业的城域传送网的新建（扩容）项目 对OTN技术特性进行了研究和实际的应用给出了该企业对某地市的城域传送网的设计方案2010 年 9 月至 20 11 年 9 月 我借助在某企业的实习机会 参与了该企业某地区 OTN城域传送网的设计项目我在该OTN城域传送网 设计项目中主要进行 了以下方面的工作：1文 献词研城域传送网相夫的理论知识阐述了城域传送网以及相夫技术的概念 总结了当前城域传送网面

26、临的问题和发展趋势研究了新技术的组网的方案和设备的应用2 参与了某企业此次工程的设计工作 主要负责参与方案的讨论 、研究与制订 前期机房的歪勘和后期波道分配设计 CAD制图的工作本论文共分为五銮各室内容安排如下：第一章绪论简要介绍了论文课题的背景 光通 信系统的 组成 、应用领域和我在此项课题中所参与的工作第二章城域传送网夫键技术分析介绍了城域传送网的定义以及城域传送网中所用技术 即PDH技术 、SDH技术 、MSTP技术 、PON 技术 、WDM技术和 OTN技术的相夫知识 分析了这几种技术的特点阐述了城域传送网发展过程当中所面临的一些间题以及发展趋势第三章 OTN 技术及其组网应用的研究本

27、甄介绍了 OTN 技术应用发面的知识 首 先 介绍了 OTN的设备类型 分为光终端复用设备 、电交叉设备 、光交叉设备和光电混合交叉设备四种 。然后分析和研究了这四种设备类型的组网的方案和组网特点接若 介 绍了 O TN 技术保护方式的情况等 井殿后介绍了城域传送网中 引入OTN技术的建议第四窒无锡电信城域传送网基于OTN技术的设计方案本窐结合实际的工程项目 分析了工程的建设肯景 对设计方案进行了探讨和总结 根据无锡电信的实际需求 给出了该市城域传送网中继传输层的设计方案. itil:后 给 出 了 局 站 系 统 与局站的配置情况和其他一些需要说明的问题第五幸结束语主要是对论文工作做了总结第

28、二玄城域传送网夫链技术分析两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文第二章城域传送网夫键技术分析随着3G牌照的发放和宽带业务的发展 强 有力的带动了数据业务的迅速发展城域传送中超过90的容虽已用于承载数据相夫的业务这种发展对运营商的城域传送网络技术有了 新的要求第一 由于数据业务是呈现熔炸性增长的 所以需要城域传送网提供巨大带宽来满足业务发展的需求； 第二数据业务的发展对城域传送网的 安全性和调度能力都提出了更高的要求城域传送网建设的投人呈相当大 井且相夫技术繁多技术发展迅速达到眼花综乱的程度因此如何根据运营商各自的特点和优势 合理的建设城域传送网使高效的利用城域传送网的容呈降低网络建设的成本和

29、维护成本 成为了各个运营商殿为夫注的问题3G牌照的发放和宽带业务的发展加速了IP 业务的发展 业务烟炸式发展使城域传送网的业务承载出 现了瓶颈 对传送网业务的发展提出了巨大的挑战因此各个运营商都掀起了城域传送网的建设高潮城域传送网相夫技术的发展与运用成了业为内扭点夫注的问题之一城域传送网的定义城域网是指谡盖一个城市的市区和郊区的网络 在这个网络中为语音和数据业务提供传送的平台城域网提供各种接入的接口 使需要传送的信息接入到城域网中来 然后城域网再把信息向干线传输来达到信息传送的目的 。城域网经过了很多年的发展 目前来说城域网的建设还是以光纤为主 其占当前城域网建设的 90左右城域网根据用途的不

30、同可以分成业务网 传送网和光缆网三种网络目前城域网技术的发展有三个主流的方向 即IP城域网技术 、城域以太网技术、光城域网技术这其中前面两项技术属于城域数据网的范围； 而后面一项属于城域传送网的范围 主要作用就是利用光通信相夫的传送技术实现业务的承载城域传送网可划为3 层结构 即核心层、汇聚层和接入层其中：核心层 在这一层主要是处理大颗粒业务主要是实现多种大颗粒务业的调度处理核心层的组网方式可根据技术的选型和保陷网络的安全性来灵活组主网要 有环型和网状结构汇聚层在这一层主要是处理中小颗粒业务主要是实现多种中小颗粒业务的汇聚和洞度处理汇聚层主要是起到缓解核心层端口资源紧张的问题通过引入汇聚层可以

31、实现接 入范围的扩大如果是小型城市的城域传送网核心端口很充足可考虑省略一这层的建设接入层：在这 一 层 主要是处理小颗粒业务主要实现多种小颗粒业务的接入和涸度处理 接入层的组网方式也是多种多样的根据接入技术的选型和用户的分布情况来灵活选用组网方式主要有树型、环型和链型图 2-1为城域传送网结构图4f J :核心层汇聚层接入层 图2-1 城域传送网结构图城域传送网的三层结构层次鲜明 各层的分工各有不同 所使用的技术也会有相应的差异但是这三层结构的层次井不是绝对的在实际的工程项目中还要考虑到城市的规模和业 务的种类在中小型城市中由于接入的信息虽较少 信息的分布也很局限核心层的端口就能满足信息的汇聚

32、和调度因此可以省略汇聚层 采用核心层和接入层两层结构来建设城域传送网络于此相对应的 在其他一些城市或是一些特定的技术中 可以省略接入层 只采用核心层和汇聚层两层结构城域传送网夫键技术概述城域传送网作为城域网中各种业务的传送载体 是整个城域网络的基础 因此系统的认识城域传送网以及相夫技术的发展对运营商来说十分援要2.2.l PON 技术概述V 、1PON 技术是无源光网络的技术 此技术是作用于接人层、作为一种瑕盖晟后一公里的宽带接人光纤技术在光纤接人网中 如果光分配网络 ( ODN ) 不含有任何有源的节点 全部是由无源器件组成那么这种光纤接入网就是无源光纤接人网PON 如果光分配网络仅仅是由分

33、光器和光纤等无源的光器件组成 那么 PON 技术就会具有良好的抗干扰性能和安全性能 ，是光纤接入网中所常用的技术PON技术由于自身的特点可以减少光纤和其他光学器件的使用 节省资源图 2-2 为PON结构图( SJ :叫:I,II I dOLTODNO NUIONT图 2-2PON结构图根据传送信号 数据格式的不同 PON可以进一步分为基于ATM的 APON 、基于 Ethernet的 EPON 和千兆比特兼容的GPON等PON是由有源光网络发展起来的 与有源接入相比 PON由于在消除了在用户端和局端的有源设备全部是由无源设备组成 因此使得网络变得节约资源 稳定性变高 且使得维护简单是目前接入层

34、流行的技术PDH 技术概述从 1966年高饿提出了光传输理论开始光传送网开始了它的发展历程 1980 年 P DH（ 准同步序列）产品开始出现井得到应用 。PDH是以 PCM脉冲编码调制实现模拟信号到数字信号的转化是通信技术的一次质的飞跃 。长期以来准同步数字体系 ( PDH) 在电信网的传输中占着主导地位带宽低 成本低 质呈高的光纤通信技术步入成熟阶段为城域传送网提供了理想传输媒介 因而在长途通信网、市话网和用户网等许多场合中普遍使用了数字通信技术然而随若数字通信技术在通信网的普及以及用户业务需求呈的不断增加目 前所采用的准同步数字体系的技术缺陷也县露无遗PDH 技术母初发展时是用于传送语音

35、信号的 准同步数字体系的每路数字电话占用64Kb/s 每路模拟语音信号要占用0.3到3.4KHZ 准同步数字体系井不能完全实现同步因此同步信号还是会有很大的抖动和时延 而且只能做到简单的点对点的通信6由于各自技术的发展的封闭性 全球主要产生了三种类型的准同步数字体系中国和欧洲采用的是 PCM30/32系列 基群为 30 路 ； 而日本和美国采用的是 PCM24系列 基群都为24路 但是三次群和四次群有所不同这三种准同步数字体系由于技术的不同因此相互不能兼容给国际间的互联互通迼了成一定的难度。准同步数字体系的三大标准如下表 2-1161 :表2-1 准同步数字系列三大标准一次群（基群）二次群三次

36、群四次群北美24 路!. 544Mbit/s96 路 ( 24*4 )6.3I2Mbit/s672 路 ( 96*7 )44.736Mbit/s4032路( 672*6 )274.J76Mbit/s日本24 路!.544Mbit/s96 路 ( 24*4 )6.312Mbit/s480路 ( 96*5 )6.3I2Mbit/s1440 路( 480*3 )97.728Mbit/s欧洲中国30 路!. 544Mbit/s120 路( 30*4 )8.448Mbit/s480 路 ( 120* 4 )34.368Mbit/s1920 路( 480*4 )I39 .26 41.1b it/sPDH

37、技术井没有统一的光接口标准 这样导致了各个厂家的产品互补兼容 限制了设备选择的灵活性 也同时增加了网络的复杂性和运营成本。而且 PDH 网管带宽严重不足给建立集中式电信管理带来困难由于 PDH 帧结构采用的是条状结构未能提供丰富的辅助比特给网络维护和管理 ( OAM ) 的使用特别是在电信业务突飞猛进发展的今大人们已经认识 到现代电信网要求网络具有强大的OAM 功能显然 PDH 系统无法提供大呈的开销比特难以满足电信管理网 ( TMN ) 发展的要求SDH 技术概述1985 年 为了促 进国际间的互联互通和标准化的统一 美国国家标准协会 ( ANSI ) 对设备在光接口开展了光同步标准化的工作

38、 井且命名为同步光网络( SONET ) 第二年 CC叮 r 在SONET的 基础匕制定了 SDH 同步数字体系标准 这种同步网可以适用于多种网络 包括光纤传输网、微波通信网和卫星通信网SDH技术的工作原理就是将诸如 PDH 、ATM等用户信号进行打包分装 然 后进行时分复用 封装到同步传送模块中进行传输晟 后 传 送到终端时 对信息包进行解复用 分解出用户信号SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N(Syncbronous Transport N=I 4 16 7. 品基本的模块为STM-1 4 个STM-1同 步复用构成 STM-4 16 个 STM-1或4 个STM-4 同步复

39、用构成 STM-16 STM-1 是 SDH 的第一个等级又叫 基本同 步传送模块 比特率为155.520Mb/s -STM-N 是 SDH 第N 个等级的同步传送模块 比 特率是 STM-1 的 N 倍(N=4n=l 4 I6 64 256) SDH 采用块状的帧结构来承载信息 信息净负荷(Payload)分成一个个固定容器 SDH 采用 ITU-T 建议的映射结构阁 2- 3 为 S DH 帧 结构 映 射图71: NXIl3926 心,i ti, ,-,- E匕指针处理复用X1巨 豆K色小. 乃6kb i 山20 岭灿，定位 校验 映射图 2-3SDH帧结构映射图区玉.七l 丸 4 ld

40、 邮屯互沪七峦- -SDH 技术结构克服 PDH技术的不足 与 传统的PDH技术相比较 SDH 技术具有如下明显的特点( I ) 灵活的分插功能。SDH规定了严格的映射复接的方法 井采用指针技术支路信号在线路信号中的位置是透明的 因此可以直接从线路信号中灵活地匕下支路信号 无须通过逐级复用实现分插功能减少背罪背设备的数呈 简化了网络的结构 节省了资源( 2 ) 强大的网络管理功能 SDH的帧结构中有足够的开销比特（ 开销比特约占总容呈的1/30 ) 不仅满 足目前的告尝 、性能监控、网络配豆 、倒换和公务等的需要 而且还有进一步扩展的余地用以满足将来的监控和网管需要( 3 ) 强大的自愈能力S

41、DH技术的网管系统具有强大的智能检测功能提升网络的自愈能力在SDH网络发生故障之时能离效的定位故障能使得故障能及时的得到维护 井迅速的恢复业务SDH 的标准化SDH 有标准的光接口规范 标准化能使得不同的厂家设备可以实现在光路匕互联互通实现兼容SDH 具有兼容性SDH 的 STM-1 既可复用 2Mbit/s 系列的PDH 信号又可复用I.SMbit/s系列的PDH信号 这样可以使得两大系列能在SDH 技术中得到统一 平滑的实现PDH 技术向 SDH 技术过渡能使两大系列在国际匕得到互联互通 SDH的STM-1 和STM-4 的速率已被选定为B-lSDN 的用户网络接口的标准速率 适应新业务A

42、TM和IP 等的接入总结起来SDH核心特点是：具有同步复用的功能 标准化光接口提升网络的兼容性强大的网络管理功能当然SDH技术井不是十全十美的 它也有一些不足之处( SJ:( I ) 由 于开销比特很多 因此频带利用率不如PDH技术 ，8( 2 ) 大规 模采用软件技术一旦计笋机系统出现问题将造成全网瘫痪，( 3 ) 为了能兼容各种速率信号、实现横向连接采用指针调控技术产生 较大的抖动 对信号造成一定的传输损伤STP 技术概述随着时代的发展数据业务成为城域网传送的主要业务 因此出现了一种基于SDH技术的可以传送多种业务的技术 这种技术成为MSTP技术其基本功能模型如阁2-4所示( 9 ):|

43、P 亟 口 1I 心 如1 - I-I.-1ve 、 HI 以太柯怡口 1汇 口ll!IAIH总占图 2-4MSTP 基本功能模型图MSTP技术由于是基千SDH核心的技术因此具有明显的时代性和广泛性。SDH技术在国内得到了广泛的应用 已经成为传送网的夫键技术 SDH技术具有很多优点非常适合用于传送网络为了可以继续的使用SDH的优点井且能够提供多业务的支持实现技术的平滑 过渡 MSTP 技术应运而生 MSTP技术可以把各种业务的分组数据映射到SDH的虚容器充分利用 SDH 技术高效的检测管理功能和保护方式 是目前城域网中所使用的重要技术之MSTP技术可以提供各种业务的接口 如PDH接口 、ATM

44、 接口以太网接口和SDH接口 通过映射以后再提供统一的管理检测功能 然后再进行传送。但是 由于MSTP技术始终是基于SDH技术发展起来的 调 度颗粒仍然很小 在：目 前 数据 业务需求巨大的今大 MSTP 技术的优势越来越小2.2. 5 WD M 技术概述9光波分复用 ( WDM Wavelength Division Multiplexing ) 技术是在一根光纤中同时传输多个波长的光信号的一项技术 。WDM 技术的原理就是在发送端将不同波长的光信号组合复接成一个光信号复用后在光缆线路的同一根光纤中进行传输 然后在接收终端 将复用后的光信号进行解复用 还原成若干光信号 组后再送到不同的线路匕

45、以匕整个过程就是波分复用的整个技术过程波分复用系统的工作波长可以从0.8um 到 J.7um，由此可见 它可以适两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文第二玄城域传送网夫键技术分析用于所有低衰耗 、低色散窗口 这样可以充分利用现有的光纤通信线路 提高通信能力满第二玄城域传送网夫链技术分析两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文足急剧增加的业务需求。根据波道间院不同分为粗波分复用 ( CWDM CoarseWavelength Di, sion Multiplexing ) 和密集波分复用（D叩 M DenseWavelengthDivision Multiplexing ) 通常人们把8 波以

46、匕光波分复用称为密集波分复用DWDM 系统是一种波道间隔很小的WDM系统 通常只有 0.2-0.8nm 在DWDM 长途光缆中 由千各波长间隔比较窄 因而可以共用一个 DEPA 这样两个波分复用终端之间可采用 EDFA 来代替多个传统的光电光 再 生中 继器 以此来延长光信号的传输距离 。圾初的DWDM系统是为长途通信而设计的 然 而随着技术的发展 用户需求的提高 现在越来越多地将其应用到城域网和接入网之中但由千 DWDM 设备成本较高因此在接入网应用中应考虑到安装成本 3 不同运营者的需求以及带宽增加等问题在这种愣况下仅 16 、32 或 64 波的复 用通道数太少为了满足接入网应用的要求

47、因而近来流行一种称为粗波分复用的技术即 C WDM 目前 CWDM 技术也已经发展的非常成熟 由于其较低成本的优势 使得CWDM技术在城域传送网的核心层 、汇聚层和小型城市和地区得到了广泛的应用 而 DWDM 由于其传送容呈的优势成为了核心传送网的重要技术 其发展方向是更大容呈和智能化的传送网络光波分复用系统组成如阁2-5 所示( IOJ :信 道 1检测器入1检测器杠入1入2 . . . . . 入 n；图 2-5 光波分复用系统组成框图光波分复用技术由于其特点受到了运营商的重点夫注在传送网中得到了迅速的发展 其特点主要为：( I ) 超 高的系统容呈和资源利用率在以往的传送网中过多的采用了

48、 SDH 技术但是 SDH 技术的原理是在光层匕实现单通道的模式 没有充分的利用光纤巨大的传输带宽 而 WDM 技术是在光层匕实现多通道的模式 提高了系统的传输容呈和资源的利用率(2) WDM设备体积小 结构简单WDM设备的功能主要是实现多种波长的复用 提 高系统容呈的作用 在 这种技术之中的夫键器件是波分复用器这种器件是一种无源器件 不含有任何的电于原件 因为整个波分10复用器件的结构简单。而且波分复用是一个双向的过程是可逆的可以实现在一根光纤匕 实现双向传输不仅节 省了光 纤资源也节省了光波分器件的使用 所以传输同样容虽的数据WDM设备所占的体积较小由于没有电于无件因而设备结构简单。( 3

49、 ) 提供透明的 信息传送WDM技术能提供透明的信息传送只是提 供一个传送信息的通道 跟 任何电层的调制无夫。因此WDM技术的使用很好的提高了新业务开通的效率当有新的业务需要加进来时 不用管信号是采用了什么特定的电层调制只需要在系统中添加一个空闲的波道给这个新业务 就可以使新业务迅速的开通( 4 ) 克服了器件的电瓶颈由于电于器件的传输速率是有限制的远远低于光学器件而WDM 技术采用了大呈的光学器件 如光波分复用器、光纤等克服了电于器件的电瓶颈因而大大的提升了 WDM 网络系统的传输容虽( 5 ) 存在插人损耗和串光问题光波分复用方式的实施 主要是依靠波分复用器来完成的它的使用会引入插入损耗

50、这将降低系统的可用功率此外 一根光纤中不同波长的光信号会产生相互影响造成串光的结果从而影晌接收灵敏度( 6 ) 组网方式的单一WDM 技术是作用于光层的技术只是为信号波分复用后提供一个光传送的平台没有任何电层的处理因而不像电层处理的SDH技术一样 可以采取灵活的组网方式WDM 技术只能采用简单的点对点组网方式只能实现线形和环形的结构。( 7 0 AM能力的保护方式不完菩WDM 技术的OAM功能很不完善 没 有复杂的调度能力 不能实现端到端的调度由千WDM 技术的组网方式很简单只能实现点到点的组网井且没有电层处理 因而没有类似SDH技术的保护方式不能实现于网连接等保护 WDM 技术的保护只能提供

51、光层的线性保护和环形保护而且保护后资源利用率不高2.2 .6 0 TN 技术概述OTN (Optical Transport Network ) 称为光传送网。OTN技术是一种光网络技术 是由一系列的光网无链路组成的 是能提供客户信号的复用 、交叉连接 、传送和监测管理的传送技术光传送网络 ( OTN ) 是结合SDH 技术和WDM技术的优点而发展出来的一种新的光传送技术一方面它不仅具有 SDH 与 WDM 两者的优势 既 像 WDM那样可以提供超大容虽的带宽又像SDH 那样可操作 、可管理在 OTN 出现之前 SDH 与 WDM 技术已经是成熟的产品井获得非常广泛的应用 。SDH 技术偏篮于

52、业务的电层处理 以小颗粒业务的调度为主具有同步复用的功能 在光层面匕是单通道传送的 有强大的 OAM 功能和保护方式 而 WDM技术是一种光层处理的技术在光层面匕进行光信号的波分复用和解复用 实现多通道传送因此提升了系统的传送容呈OTN 技术综合了SDH技术和 WDM技术的特点 在电层匕具有同SDH技术相似的电交叉 、复用、同步 、映射等特点；在 光层匕具有光波分复用的能 力提升了光层匕的传送容呈 井引入了G 702接口提升了光层匕的检测管理能力 OTN 网络可分为光信道层 ( OCh )、光复用层 ( OMS )、光传输段层 ( OTS ) 三层结构 光信道层又分为三个于层光 信 道 净 荷

53、 单 无 ( OPU ) 、光信 道 数 据 单无 ( ODU ) 、光 信道传送单无 ( OTU ) OTN网络的分层如图 2-6 所示“I ) :层子娥电 3个PIP、ETHERN ET、ATM、SDH/SONET光信道净丙尔元(OPU)O二 puca l C!la叩I(lOa阿net work光信进层）光仿诅数振掣无(ODU)光信道伶诺缘充(OTU)光信谌C)ChOptical Multiplex S釭 l lqn复lya用e r段ne启two r k光(OMS)Optical Trammi1Slon Setlon layer ne twork光传i层 (OTS)客户层埮光:光层图 2-

54、60 TN分层结构图光信道层的作用是提供两个光网络节点间端到端的信道可以支持不同格式的用户信号 提供包括连接 、交叉调度 、监测 、配蓝 、备份和光层保护与恢复等功能 。光复用段层的作用是在光层匕实现光信号的波分复用管理复用后的光信号提供波分复用、复用段保护和恢复等服务功能。光传输段层的作用是在光媒介匕为复用后的光信号提供传输的功能为复用信号提供监测管理功能井在传输时提供放大器和光中继器 保证传输信号的质虽和延长传输的距离。光传送层信号包括OTM-n.m 、OTM- 16.m 、OTM-0.m等 OTN 帧结构类似于 SDH 的帧结构阁 2-7 为 OTN的帧结构图 ：12.r3K开pu。叩K

55、开销亟位开销II,，,4，2？ODUk开销34IS I矗FEC开销OTUI工作光纤千一爹 保 护光纤LWX胪鸟 、LWX壬一客户绳光纤千-工作肖板总线一保护肖板总线帝宾中交叉祝溢I I勹SCS/OPI 主XCs-备-X-C-S-，-心一心一会图 311 客尸侧l+ I 保护组网阁客户侧1+1保护的倒换恢复过程为图3-12 所示：,SCS OLP 刁工 作肖板总线一今保护背扳总线一少工作光纤壬一少保 护光纤图3-12 客户侧l+ I 保护倒换恢复过程OTU客户侧1+1保护倒换时间小于50ms 单端倒换无论波分侧还是客户侧如果只有一个方向断纤则收方向不会倒换到备用段 仍旧通过主用通道传输信号 。而

56、双端倒换就是同时转换到备用端主机软件对SCS 和 OLP两种悄况的控制原理是不一样的 。对SCS 主机根据主备状态 直接完成选收保证主备客户侧激光器一开一夫对OLP 主机只需根据OTU的接收状态控制对应的客户侧激光器正常时开异 常时夫此时外部的倒换命令是下发到OLP单板倒换原理为数据业务需要 PHY 芯片而绝大部分 PHY 芯片有一个特性：一 个方向匕收不到帧 就不会往该方向发送帧 。主要通道SF 则 PHY 芯片就回收不到帧 如果发送喘不倒换由于这块单板不发帧 业务会中断 因此发送端也需要倒换 即为双端倒换 目前客户侧断纤和波分断纤都会双端倒换第三玄OTN 技术的应用研究两京邮电大学全日制工

57、程硕士研究生学位论文 PAGE 26( 2 ) 板内!+! 保护第三它OTN 技术的 应 用研究两京邸电大学全日制工程硕士研究生学位论文 PAGE 27板内 l+l 保护的组网阁为图3-13所示cA B 亡竺：,:-D r,匕二J on 洋板 二 业务站点,：光汝OADM站点仁f IUIO 惮 板 工作光纤保 护光纤图 3 -13 板内l+ l 保护组网圈运用 OTU 单板双发选收功能对OTU 后端的设备和光纤进行保护该种保护的应用场景为环型链型组网 采用分离路由进行保护 A 、C 间的业务通过OTU 双发选收实现保护 该波长业务在环网的B 、D等其他站点惊醒光层穿透主从于架模式下 OLP/D

58、CP和OTU单板可以在不同于架 但是不能在不同网无匕板内! + I 保护的倒换恢复过程为图3-14 所示 ：AB2.5GOTU2.5GOTU图3 - 14板内 l+ I 保护倒换恢复过程OTU 板内 1+1 保护原 理：1+1双发选收单端倒换倒换时间小于50ms 。默认为非恢复式SNCP保护SNCP保护分为SW-SNCP保护 、ODU I-SNCP保护和 VLAN-SNCP 保护。可用于环形和网状结构SW-SNCP保护SW-SNCP 保护的组网图为图3-15 所示两京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文第三玄 OTN 技术的应用研究 PAGE 28对偶板位祝盎菩工 作 G 曰A n 哩 i板

59、总 线L.QM 妞 吵 Q M线路部分忙令保 护 G f/ A n 喟 扳 总线IH1:. . ;； II心丛线路部分冬on千工作光纤千保护光纤壬刁客户网光纤、-R一块埣 板图 3- 15 SW-SNCP保护组网图利用电层交叉的双发选收进行保护交叉粒度为GE、 Any 。SW-SNCP保护对OTU 单板线路部分及其后的单无进行保护保护通过对偶板位的交叉或者集中交叉板完成SW-SNCP保护倒换恢复过程为图3-16 所示ouc伦一_ , UG- -op叩UC的uc汜:Ii-ll -l六 - -， _ ：，一 古，I主X云：高xcsUC巨勹一备xcs千夕工作OOUl背扳总线拿 言侃护OOO1百羲总线

60、七于工作光纤仁 屯 枉 仁虾觥 纤SW-SNCP图 3-16SW-:SNCP保护倒换恢复过程保护通过配蓝交叉完成双发选收单端倒换倒换时间小于50ms非恢复式 不需要全网协议ODUk-SNCP 保护ODUk-SNCP保护组网图为图3-17 所示 ：司TQS主双芯-Io备巴:.!雪图3- 17 ODUk-SNC保P 护组网图ODUk-SNCP利用电层交叉的双发选收进行保护 交叉粒度为ODUk 目前可以支持ODUI 和ODU2级别的SNCP。ODUk-SNCP 保护主要对线路板及其以后的单无进行保护ODUk-SNCP 保护倒换恢复过程为图3-18 所示 ：第三它 OTN 技术的应用研究两京邸电大学全