SDH-传输网络的演进

传输网络技术演进内容大纲传输网络的开展光纤传输特性传输网络技术介绍PDH技术SDH技术MSTP技术ASON技术PTN技术DWDM技术CWDM技术OTN技术传输网络的开展古代光通信3000年前的烽火台；17世纪中叶，创造了望远镜；1791年，法国人创造了信号灯。传输网络的开展现代光通信1970年，美国康宁〔Corning〕公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤，成为光纤通信爆炸性开展的导火索，从而把光纤通信的研究开发推向一个新阶段1976年，美国在亚特兰大〔Atlanta〕进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，码率为45Mbit/s。1980年，多模光纤通信系统商用化〔140Mbit/s〕，并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mbit/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100Mbit/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1990年，单模光纤通信系统进入商用化阶段，并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系〔SDH〕的技术标准。1993年，SDH产品开始商用化〔622Mbit/s以下〕。1995年，2.5Gbit/s的SDH进入商用化阶段。1996年，10Gbit/s的SDH进入商用化阶段。1997年，采用波分复用技术〔WDM〕的20Gbit/s和40Gbit/s的SDH产品试验取得重大突破。传输网络的开展光纤通信分代0=0.85um多模光纤通信系统〔1977年〕；0=1.3um多模光纤通信系统；0=1.3um单模光纤通信系统〔1984年〕；0=1.55um单模光纤通信系统〔80年代中后期〕传输网络的开展典型的数字光纤通信系统传输网络的开展用户间通过交换设备连接传输网络的开展多个交换节点组成的通信网传输网在电信网中的地位传输网是由传输节点设备和传输介质如电缆或光缆等共同构成的网络传输网位于交换节点(分组交换和电路交换〕之间及基站与基站控制器之间〔接入网设备与端局之间〕传输网效劳于各业务网和电信支持网，能对业务进行平安的、长距离、大容量地传输传输网在电信网中的地位接入网接入网CPNCPN

用户所在地网络交换机交换机传输网用户所在地网络传输网在电信网中的地位光口/电口电口/光口传输网络的层次按照所效劳的范围不同分为骨干层一级干线二级干线城域网核心层会聚层接入层传输网络的层次NodeBBTSWimaxMSAN/MSAGLSPONswitchMobileAccessSDH/MSTPDatanetworkRNCBSCBRASTGMetroEdgeMetroCoreBackboneDSLAMSRSGSN/GGSNMSC/TMSCMGWSRCRSDH/MSTPPTN/IPRouterWDMWDMRouterSDXC传输网络各层次的特点骨干层一级干线连接省会城市、直辖市间的交换节点，二级干线连接连接省内各地市之间的交换节点节点之间的业务量非常大，业务颗粒为VC4以上级别由于关系到整个电信网络的平安，所以骨干层网络平安性非常重要传输网络各层次的特点城域核心层的特点强大的业务接入容量多业务会聚和透明传输能力高可靠性的设备和超强的网络保护能力具备较低的组网本钱传输网络各层次的特点城域会聚层的特点带宽的动态分配ATM、IP等数据业务的带宽收敛强大的虚拟数据网〔VDN〕分等级的业务保护能力较低的组网本钱传输网络各层次的特点城域接入层的特点丰富的接口接入层传输设备提供的SDH、PDH、FE以及低速率的数据音频等接口直接满足不同用户的需求较低的组网本钱，良好的扩展能力和环境适应能力灵活的组网和保护功能内容大纲传输网络的开展光纤传输特性传输网络技术介绍PDH技术SDH技术MSTP技术ASON技术PTN技术DWDM技术CWDM技术OTN技术光纤传输特性光纤通信的优点传输频带宽，通信容量大：光纤的通信容量非常巨大，理论计算，1根光纤可以传送1000亿个话路。同时，1根光缆可以包纳几十甚至上千根光纤，可见光纤的通信容量如此巨大。传输衰减小，距离远：由于光纤有极低的衰耗系数，假设配以适当的光发送与光接收设备，在光放大器的帮助下，无电中继传输距离为几千公里。适应能力强：适应能力强是指，抗电磁干扰，不受外界强电磁场影响，保密性好。光纤可挠性强〔弯曲半径大于25厘米时其性能不受影响〕，质量轻，便于运输和敷设。耐化学腐蚀，适用于特殊环境。原料资源丰富，节约有色金属：制造石英光纤的根本原材料是二氧化硅，其在自然界大量存在，资源丰富。光纤传输特性光纤的结构n1n2纤芯包层涂覆光纤传输特性损耗色散非线性123损耗1－吸收损耗吸收损耗光波通过光纤材料时，一局部光能变成热能，造成光功率的损失光纤根底材料〔如SiO2〕固有的吸收，不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收根本确定了某一种材料吸收损耗的下限本征吸收由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗（灰尘，金属离子等）杂质吸收散射损耗损耗2－散射损耗由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射，由此产生的损耗。指光通过密度或折射率等不均匀的物质时，除了在光的传播方向以外，在其他方向也可以看到光，这种现象叫光的散射。散射由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦合与连接等引起的光纤附加损耗损耗3－附加损耗光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗光纤线路中的连接损耗光器件之间的耦合损耗等附加损耗损耗谱00.51.01.52.02.53.08001000120014001600波长（nm）损耗（dB/km）~140THz~50THzOH-吸收峰OH-吸收峰OH-吸收峰OESCLIIIIIIIVV8501310

1550理论值：0.19－0.35dB/km工程值：0.275dB/km色散时间光功率入射光脉冲波形单模光纤时间光功率出射光脉冲波形当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，产生码间干扰，这种现象即为色散。色散光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。脉冲展宽T色散1－色度色散脉冲展宽

(ps)=D(ps/nm*km)×S(nm)×L(km)10101011011010101101InputOutputTimeTime脉冲展宽

1/4比特周期时会引起误码

脉冲展宽色散1－色度色散的影响色散2－偏振模色散PMD光纤中的光传输可描述成完全是沿X轴振动和完全是沿Y轴振动或一些光在两轴上的振动。每个轴代表一个偏振“模”两个偏振模的到达时间差－－偏振模色散PMD环境因素和工艺缺陷引起的纤芯椭圆及应力几乎可忽略，但是无法完全消除，只能从光器件上使之最小化脉冲宽度越窄的超高速系统中，PMD的影响越大色散2－偏振模色散PMD色散2－偏振模色散PMD的影响色散补偿从系统的角度来看，光纤色散与光纤的长度呈正比，即光纤色散是具有累积性质的，因而光通信系统设计上存在着有光纤色散决定的传输距离限制。对于长距(LONGHAUL)、超长距〔ULTRALONGHAUL〕应用，必须对色散进行控制和管理。需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤〔DCF〕，对色散进行补偿，降低整个传输线路的总色散。光纤非线性效应1－自相位调制〔SPM〕激光强度变化光纤折射率变化引起光信号自身的相位调整光纤非线性效应2－交叉相位调制〔XPM〕在多波长系统中，一个信道的相位变化不仅与本信道的光强有关，也与其它相邻信道的光强有关由于相邻信道间的相互作用，相互调制的相位变化称为交叉相位调制〔XPM〕A通道折射率变化B通道信号相位调整B通道折射率变化当多个一定强度的光波在光纤中混波时各个波长信道间的非线性作用会导致新波长的产生；致使各波长信道间能量的转移和互相串扰。光纤非线性效应3－四波混频〔FWM〕产生新的波长，使原有信号的光能量受到损失，影响系统的信噪比等性能；如果产生的新波长与原有某波长相同或交叠，从而产生严重的串扰。

光纤非线性效应3－四波混频的影响光纤非线性效应4－受激拉曼散射〔SRS〕光子输入

lP输出lP光纤非线性效应5－受激布里渊散射〔SBS〕声子光纤传输特性光纤的分类单模光纤多模光纤传输模式只支持基模传输支持多个传导模式纤芯较小（约5μm~10μm）较大（约50μm）色散影响主要由光信号中不同频率成分的传输速度引起，随着光信号光谱宽度的增大而增大由于不同模式的传输速度不同，因此具有较大的模式色散，直接影响传输带宽和传输距离类型普通单模光纤（SMF）、色散位移光纤（DSF）、色散补偿光纤（DCF）等普通多模光纤（MMF）工作窗口1310nm和1550nm850nm和1310nm应用场合长距、大容量的光纤通信系统短距、低速的光纤通信系统颜色黄色橘色光纤传输特性单模光纤分类G.652光纤常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤〔1310性能最正确，0色散，低损耗〕G.653光纤色散移位光纤；(1550nm性能最正确，0色散，容易引起非线性。〕G.654光纤G.655光纤

非零色散移位单模光纤。该种光纤主要应用于1550nm工作波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可以

有效减小四波混频

的影响。截止波长移位的单模光纤；〔1550低衰减，1310零色散〕主要用于海底光缆内容大纲传输网络的开展光纤传输特性传输网络技术介绍PDH技术SDH技术MSTP技术ASON技术PTN技术DWDM技术CWDM技术OTN技术光纤传输特性光纤传输网的复用技术经历了三个阶段：PDHSDHWDM传输网络技术PDHPDH采用比特填充和码位交织的方法将低速率等级的信号复合成高速信号，它能够独立传送国内长途和市话网业务只有地区性的数字信号速率和帧结构而不存在世界性的标准没有世界性的标准光接口标准只支持点对点传输，进行区段保护，无法实现统一工作的多种路由的环状保护复用解复用需要逐级进行，结构复杂，硬件数量庞大传统PDH的运行、管理和维护靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试传输网络技术SDHSDH是为克服PDH的缺点而产生的，它是先有目标再定标准，然后研制设备使北美、日本和欧洲三个地区性的标准在STM-1及其以上等级获得了统一统一的标准光接口能够在根本光缆段上实现横向兼容，允许不同厂家的设备在光路上互通，满足多厂家环境的要求SDH采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，只需利用软件即可使高速信号一次直接分出低速支路信号安排了丰富的开销字节，大大增强了网络进行运行维护管理能力具有前向和后向兼容性，能够兼容PDH和ATM，IP等业务传输网络技术MSTPMSTP阶段一：Original在原有SDH根底上，增加ATM/以太网接口功能，实现数据业务的透明传输功能，如提供数据接口利用ML-PPP映射到SDH虚容器；提供级联接口接入ATM和POS的高速接口等。需要点对点路由，浪费系统带宽。MSTP阶段二：Flexible在透传的根底上，增加数据业务的处理功能，包括以太网的二层交换，ATM交换等MSTP阶段三：Dynamic采用以逐点转发为根底的环网技术，有效提高带宽利用率，包括弹性分组环技术。在此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS、严格平安的用户隔离功能、ATM共享环技术〔VPRing〕传输网络技术ASON智能化：由静态网络向智能网络的演进，实现网络拓扑自动发现、带宽动态申请和释放、Mesh网灵活高效的保护等传输网络的智能化有两条路线：一条是在原有的MSTP网络上加载控制平面，这也是目前商用的ASON网络模式另一条是在OTN的根底上加载控制平面，实现真正的智能化全光网络传输网络技术PTN(分组传送网)是指这样一种传送网络架构和具体技术：在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，该层面针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计；以分组为内核，实现多业务承载；具有更低的总体使用本钱〔TCO〕；秉承光传输的传统优势，包括：高可用性和可靠性高效的带宽管理机制和流量工程便捷的OAM和网管可扩展较高的平安性传输网络技术PTN特点:PTN网络是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接的传送特征，适用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线、L2VPN以及IPTV〔InternetProtocolTelevision〕等高品质的多媒体数据业务。PTN网络具有以下特点:基于全IP分组内核。具有更低的总体使用本钱〔TCO〕。秉承SDH端到端连接、高性能、高可靠、易部署和维护的传送理念。保持传统SDH优异的网络管理能力和良好体验。融合IP业务的灵活性和统计复用、高带宽、高性能、可扩展的特性。具有分层的网络体系架构。传送层划分为段、通道和电路各个层面，每一层的功能定义完善，各层之间的相互接口关系明确清晰，使得网络具有较强的扩展性，适合大规模组网。传输网络的技术开展PTN特点:采用优化的面向连接的增强以太网、IP/MPLS传送技术，通过PWE3仿真适配多业务承载，包括以太网帧、MPLS(IP)、ATM、PDH、FR〔FrameRelay〕等。为L3〔Layer3〕/L2〔Layer2〕乃至L1〔Layer1〕用户提供符合IP流量特征而优化的传送层效劳，可以构建在各种光网络/L1/以太网物理层之上。具有电信级的OAM能力，支持多层次的OAM及其嵌套，为业务提供故障管理和性能管理。提供完善的QoS保障能力，将SDH、ATM和IP技术中的带宽保证、优先级划分、同步等技术结合起来，实现承载在IP之上的QoS敏感业务的有效传送。提供端到端〔跨环〕业务的保护。ZXCTN6100/6200ZXCTN6300/9000会聚层接入层核心层GEGE10GERNCBSCSRZXCTN6100/62002G2G2G2GTDME1Ch.STM-1/4TDME1ZXCTN6300/9000PTN典型业务承载一：TDME1承载从基站传入的TDME1业务，在经过PTN网络后，通过会聚设备的Ch.STM-1/4接口落地。ZXCTN6100/6200ZXCTN6300/9000会聚层接入层核心层GEGE10GERNCBSCSRZXCTN6100/6200IMAE1ATMSTM-N3G3G3GIMAE1e-NBZXCTN6300/9000PTN典型业务承载二：IMAE1承载从基站传入的IMAE1业务，在经过PTN网络后，通过会聚设备的ATMSTM-1/4接口落地。ZXCTN6100/6200ZXCTN6300/9000会聚层接入层核心层GEGE10GERNCBSCSRZXCTN6100/6200FEGE/FE3GFE大客户GE/FE2Ge-NBe-NB家庭应用家庭应用ZXCTN6300/9000PTN典型业务承载三：FE/GE承载(E-LINE/E-LAN/E-TREE)基站/大客户专线的FE业务，在经过PTN网络后，通过会聚设备的GE/FE接口落地。提供标准的E-LINE/E-LAN/E-TREE业务传输网络技术DWDMDWDM是一种能在一根光纤上同时传送多个携带有信息〔模拟或数字〕的光载波，只需通过增加波长〔信道〕实现系统扩容的光纤通信技术DWDM系统与SDH系统均属于传送网层，二者都是建立在光纤传输媒质上的传输手段传统的DWDM主要解决了光缆资源缺乏的问题，OAM功能较弱，保护手段少IPATMSDHDWDM光纤物理层OpenOpticalInterfaceSDHATMIP其它DWDM在传输网中的地位DWDM技术开展趋势更高的通道速率更多波长复用数量超长的全光传输距离完善的业务监控及保护方式从点到点WDM走向业务灵活调度OTN从骨干层开展到城域核心层可配置OADM点对点DWDM传输可重构OXCOXCl1l2lNl1l2lNlililklkDWDM技术开展趋势传输网络技术CWDMCWDM的信道间隔为20nmCWDM设备不需要DWDM所必需的掺铒光纤放大器，使用本钱低薄弱道最高速率可到达2.5G适用于光纤资源紧张、带宽要求很高的城域网络的接入层传输网络技术OTNSDH/SONET已经非常成熟，但其在传送层方面存在缺乏。互联网、电子商务、移动技术开展迅速，以太网等数据业务开展迅速。DWDM的开展。TDM业务在DWDM上传送需要一个统一的标准OTN网络的引入SDH网络功能SDH网络提供了多种业务的传输功能：PDH、IP、Ethernet等；SDH提供丰富的保护、管理功能；不能满足未来骨干网节点的Tbit以上得大容量业务调度；WDM系统功能WDM系统提高了带宽利用率、业务透明传输；纯光网络没有性能监视能力，不能保证性能，也不能满足传送网络的一般要求。OTN的定义OTN－光传送网〔OpticalTransportNetwork〕 由ITU-TG.872、G.798、G.709等建议定义的一种全新的光传送技术体制，它包括光层和电层的完整体系结构，对于各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制。光信号是由波长来表征，光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。OTN在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控，并保证其性能要求和生存性。OTN可以支持多种上层业务或协议，是未来网络演进的理想根底。MPLSOTN虚级联ODU复用SONET/SDHATM，EthernetIPPDHFiberChannelGFPOTN的实现方式为实现T比特传输，传输层采用