光纖通信第8章(精簡版)第一頁，共25頁。第8章光纖通信網(wǎng)絡(luò)

8.1通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢通信網(wǎng)總的發(fā)展趨勢是數(shù)字化、綜合化和寬帶化。與光纖通信關(guān)系最為密切的是寬帶化。

數(shù)字化就是在通信網(wǎng)的各個部分(核心網(wǎng)和接入網(wǎng))及各個環(huán)節(jié)(傳輸、交換、接入、終端等)全面采用數(shù)字技術(shù)。

綜合化，主要指業(yè)務(wù)的綜合，即通信網(wǎng)要由原來的單一業(yè)務(wù)網(wǎng)(如電話網(wǎng)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng))發(fā)展為能同時提供多種業(yè)務(wù)(包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等)，特別是多媒體業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)?？傊簶I(yè)務(wù)綜合化必將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的寬帶化，寬帶化就意味著光纖將成為主要的傳輸介質(zhì)。第二頁，共25頁。今天，在核心網(wǎng)內(nèi)以光纖為傳輸媒質(zhì)，采用DWDM技術(shù)實現(xiàn)寬帶傳輸，同時采用光交換技術(shù)構(gòu)成全光通信網(wǎng)，已成為現(xiàn)實。在接入網(wǎng)中，從帶寬要求和經(jīng)濟(jì)性考慮，接入網(wǎng)采用光纖沒有必要也不可能如同核心網(wǎng)那樣采用DWDM技術(shù)，而是采用比較簡單和廉價的光纖通信設(shè)備。故接入網(wǎng)和核心網(wǎng)實現(xiàn)寬帶化的技術(shù)途徑是不同的。本章將分別進(jìn)行介紹。

第三頁，共25頁。8.2SDH傳送網(wǎng)

8.2.1SDH傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)電信網(wǎng)有兩大功能群：傳送功能群和控制功能群。傳送網(wǎng)：完成傳送功能的手段，也能傳遞各種網(wǎng)絡(luò)控制信息。傳送網(wǎng)通常用分層(Laying)和分割(Partitioning)的概念，把網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)元件按功能分為參考點(接入點)、拓?fù)湓?、傳送實體和傳送處理功能四大類。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓譃椋簩泳W(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)和鏈路。第四頁，共25頁。

1.傳送網(wǎng)的分層和分割傳送網(wǎng)由垂直方向分層構(gòu)成，從上而下分別為電路層、通道層和傳輸媒質(zhì)層(又分為段層和物理層)。下層網(wǎng)絡(luò)為其相鄰的上層網(wǎng)絡(luò)提供傳送服務(wù)，上層使用相鄰的下層網(wǎng)絡(luò)所提供的傳送服務(wù)。下層稱為服務(wù)者(Server)，上層稱為客戶(Client)，相鄰的上下兩層為客戶/服務(wù)者關(guān)系。SDH傳送網(wǎng)分層模型如圖8.1所示。自上而下依次為電路層網(wǎng)絡(luò)、通道層網(wǎng)絡(luò)和傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)。第五頁，共25頁。圖8.1SDH傳送網(wǎng)的分層模型

第六頁，共25頁。圖8.2SDH傳送網(wǎng)完整分層模型第七頁，共25頁。分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：可以對每層單獨加以規(guī)定，簡便地對每層分別進(jìn)行設(shè)計與管理；可以靈活地對每層進(jìn)行設(shè)計和改變。傳送網(wǎng)為了便于管理，在垂直分層的基礎(chǔ)上，又將每層在水平方向上進(jìn)行了分割，分割為若干子網(wǎng)和鏈路連接等。圖8.3給出了傳送網(wǎng)分割概念與分層概念的一般關(guān)系。第八頁，共25頁。圖8.3傳送網(wǎng)的分割(a)分層概念；(b)分割概念第九頁，共25頁。采用分割的優(yōu)點：方便同一網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，為層網(wǎng)絡(luò)提供靈活的連接能力，方便網(wǎng)絡(luò)管理，便于使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳化。

2.傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)圖8.4為傳送網(wǎng)的功能模型示例。層網(wǎng)或子網(wǎng)之間通過連接(網(wǎng)絡(luò)連接、子網(wǎng)連接、鏈路連接)和適配(如層間適配，包括復(fù)用解復(fù)用、編碼解碼、定位與調(diào)整、速率變化等)構(gòu)成整個傳送網(wǎng)。相鄰的層間符合客戶/服務(wù)者關(guān)系。第十頁，共25頁。8.3WDM光網(wǎng)絡(luò)

WDM技術(shù)極大地提高了光纖的傳輸容量，隨之帶來了對電交換結(jié)點的壓力和變革的動力。為了提高交換結(jié)點的吞吐量，必須在交換方面引入光子技術(shù)，從而引起了WDM全光通信的研究。WDM全光通信網(wǎng)是在現(xiàn)有的SDH傳送網(wǎng)上加入光層，在光上進(jìn)行分插復(fù)用(OADM)和交叉連接(OXC)，目的是減輕電結(jié)點的壓力。由于WDM全光網(wǎng)絡(luò)能夠提供靈活的波長選路能力，又稱為波長選路網(wǎng)絡(luò)(WavelengthRoutingNetwork)。基于WDM和波長選路的全光網(wǎng)絡(luò)及其與單波長網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，如圖8.10所示。第十一頁，共25頁。

圖8.11光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)(a)SDH網(wǎng)絡(luò)；(b)WDM網(wǎng)絡(luò)；(c)電層和光層的分解第十二頁，共25頁。8.4光接入網(wǎng)

8.4.1光接入網(wǎng)概述

1.接入網(wǎng)的概念接入網(wǎng)作為交換局與用戶終端間的連接部分，是整個電信網(wǎng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)將電信業(yè)務(wù)透明地傳送到用戶。第十三頁，共25頁。圖8.23接入網(wǎng)的界定第十四頁，共25頁。

2.光接入網(wǎng)的參考配置光接入網(wǎng)(OAN)：為共享相同網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口并由光傳輸系統(tǒng)所支持的接入鏈路群，有時稱之為光纖環(huán)路系統(tǒng)(FITL)。從系統(tǒng)配置上可以分為無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)，如圖8.24所示。

第十五頁，共25頁。

3.光接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有4種：單星形、雙星形、總線形和環(huán)形，如圖8.25所示。

4.光接入網(wǎng)的應(yīng)用類型根據(jù)ONU的位置不同，光接入網(wǎng)有4種基本應(yīng)用類型：光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到辦公室(FTTO)和光纖到家(FTTH)。FTTC：ONU設(shè)置在路邊的人孔或電線桿上的分線盒處，有時也可以設(shè)置在交接箱處。FTTC一般采用雙星形結(jié)構(gòu)，從ONU到用戶之間采用雙絞線銅纜，若要傳送寬帶業(yè)務(wù)則要用高頻電纜或同軸電纜。第十六頁，共25頁。圖8.25光接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第十七頁，共25頁。FTTB：將ONU直接放在大樓內(nèi)(如企業(yè)、事業(yè)單位辦公樓或居民住宅公寓內(nèi))，再由銅纜將業(yè)務(wù)分配到各個用戶。FTTB比FTTC的光纖化程度更進(jìn)一步，更適合高密度用戶區(qū)，也更容易滿足未來寬帶業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰?。如果將FTTC結(jié)構(gòu)中設(shè)置在路邊的ONU換成無源光分路器，將ONU移到大企業(yè)事業(yè)單位(如公司、政府機(jī)關(guān)、大學(xué)或研究所)的辦公室內(nèi)就成了FTTO。將ONU移到用戶家里就成了FTTH。FTTH：是一種全透明全光纖的光接入網(wǎng)，適于引入新業(yè)務(wù)，對傳輸制式、帶寬和波長等基本上沒有限制，并且ONU安裝在用戶處，供電、安裝維護(hù)等都比較方便。第十八頁，共25頁。CATV傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)（CATV）是指以光纜、電纜為主要傳輸媒介傳送電視節(jié)目的信息系統(tǒng)。隨著光纖傳輸技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等的迅速發(fā)展，CATV已經(jīng)發(fā)展成為綜合業(yè)務(wù)寬帶網(wǎng)絡(luò)，不僅傳輸廣播電視節(jié)目，而且可以提供多媒體數(shù)據(jù)廣播和數(shù)據(jù)通信等業(yè)務(wù).第十九頁，共25頁。

8.4.4光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）HFC(HybridFiber－Coaxial)網(wǎng)的發(fā)展歷程：從傳統(tǒng)的同軸電纜CATV網(wǎng)——經(jīng)歷了單向光纖CATV網(wǎng)——雙向光纖CATV網(wǎng)，最后發(fā)展成HFC網(wǎng)。

HFC網(wǎng)的基本原理：在雙向光纖CATV網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)光纖的寬頻帶特性，用空余的頻帶來傳輸話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或個人信息，以充分利用光纖的頻譜資源。第二十頁，共25頁。HFCHFC:HybridFiber－Coaxial的縮寫，即混合光纖同軸電纜網(wǎng)。是一種經(jīng)濟(jì)實用的綜合數(shù)字服務(wù)寬帶網(wǎng)接入技術(shù)。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺出來的節(jié)目信號先變成光信號在干線上傳輸；第二十一頁，共25頁。到用戶區(qū)域后把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。它與早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的不同之處主要在于，在干線上用光纖傳輸光信號，在前端需完成電—光轉(zhuǎn)換，進(jìn)入用戶區(qū)后要完成光—電轉(zhuǎn)換。第二十二頁，共25頁。

8.4.4光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）HFC(HybridFiber－Coaxial)網(wǎng)的發(fā)展歷程：從傳統(tǒng)的同軸電纜CATV網(wǎng)——經(jīng)歷了單向光纖CATV網(wǎng)——雙向光纖CATV網(wǎng)，最后發(fā)展成HFC網(wǎng)。

HFC網(wǎng)的基本原理：在雙向光纖CATV網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)光纖的寬頻帶特性，用空余的頻帶來傳輸話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或個人信息，以充分利用光纖的頻譜資源。第二十三頁，共25頁。HFC的原理如圖8.30所示，由前端出來的視頻業(yè)務(wù)信號和由電信部門中心局出來的電信業(yè)務(wù)信號在主數(shù)字終端(HDT)處混合在一起，調(diào)制