第四章1．闡述光網(wǎng)絡的系統(tǒng)組成?答：光纖通信系統(tǒng)的主要組成部分包括光發(fā)送機、光接收機的有源器件，還包含如光纖、光纜、中繼器、光纖連接器、耦合器等無源器件。2．什么是光纖計算機網(wǎng)，解釋其工作原理？答：光纖計算機網(wǎng)絡就是基于光纖將局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)相互連通的網(wǎng)絡。以光纖光纜為傳輸介質的光網(wǎng)絡特別適于作為計算機網(wǎng)絡，這是因為要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號在發(fā)射端只需進行一次電-光轉換，在接收端進行一次光-電轉換就可以了。而目前，構建互聯(lián)網(wǎng)主要干線的高速通道使用的就是光纖。3．什么是光纖電視網(wǎng)？簡述基帶模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)字電視光纖傳輸系統(tǒng)的區(qū)別和優(yōu)缺點。答：光纖網(wǎng)絡的核心是各類數(shù)據(jù)的傳輸載體光纖，簡單來說，由光纖組成的網(wǎng)絡都可稱為光纖網(wǎng)絡。也就是從通過光纖連接的電子交換機組成的通信網(wǎng)絡，到提供端到端的用戶連接而不需要電光轉換設備的全光纖網(wǎng)，都可稱為光纖網(wǎng)絡。適用于電視業(yè)務的光纖網(wǎng)絡就是光纖電視網(wǎng)。光纖電視網(wǎng)分為兩類：基帶模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)字電視光纖傳輸系統(tǒng)?；鶐M視頻信號光纖傳輸系統(tǒng)主要用于高質量的短程傳輸線路，它是模擬電視光纖傳輸最基本的傳輸形式。數(shù)字信號在傳輸中具有抗干擾能力強，無噪聲和失真積累，不受傳輸距離影響，能與多種信息業(yè)務兼容傳輸?shù)葍?yōu)點。數(shù)字電視信號是將模擬電視信號經(jīng)過取樣、量化、編碼變成數(shù)字信號，經(jīng)過頻帶壓縮，使每路電視信號壓縮至3～10Mbit/s的碼率后進行傳輸?shù)模蚨c一般的數(shù)字信號一樣，采用同樣的方式進行傳輸、交換和處理。在發(fā)送端，將經(jīng)過整形或碼形變換處理的數(shù)字視頻信號對光源進行強度調制，將電脈沖轉換為光脈沖，送入光纖中傳輸。在接收端，通過光檢測器將光脈沖轉換為電脈沖，再經(jīng)放大、均衡、判決，恢復為標準的數(shù)字脈沖信號。數(shù)字信號的傳輸過程與模擬信號相同，但由于所傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，因而有許多與模擬信號傳輸要求不同之處。4．闡述同步數(shù)字體系、多業(yè)務傳輸平臺、波分復用、光傳送網(wǎng)、分組傳送網(wǎng)等技術的關鍵特點。答：SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步數(shù)字體系）是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體，并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡。它不僅適用于光纖，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g體制。SDH可實現(xiàn)網(wǎng)絡有效管理、實時業(yè)務監(jiān)控、動態(tài)網(wǎng)絡維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網(wǎng)絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡運行與維護。SDH網(wǎng)絡有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI），從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復用、交叉連接等過程。SDH的特性使其得到了廣泛應用，中國各大運營商都已經(jīng)大規(guī)模建設了基于SDH的光網(wǎng)絡。（1）SDH傳輸系統(tǒng)在國際上有統(tǒng)一的幀結構、數(shù)字傳輸標準速率和標準的光路接口，并且其網(wǎng)管系統(tǒng)可實現(xiàn)互聯(lián)互通。為此，SDH傳輸系統(tǒng)有了更好的橫向兼容性，容納了各種新的業(yè)務信號，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標準，提高了網(wǎng)絡的可靠性。（2）SDH接入系統(tǒng)的不同等級的碼流在幀結構凈負荷區(qū)內的排列非常有規(guī)律，而凈負荷與網(wǎng)絡是同步的，它利用軟件能將高速信號一次直接分插出低速信號，實現(xiàn)了一次復用的特性，增加了網(wǎng)絡業(yè)務傳送透明性。（3）SDH網(wǎng)絡的自愈功能和重組功能非常強大，具有較強的生存率，并形成了統(tǒng)一網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。（4）SDH有多種網(wǎng)絡拓撲結構，組網(wǎng)靈活，有較強的網(wǎng)絡監(jiān)控、運行管理、自動配置功能，網(wǎng)絡性能優(yōu)化。（5）SDH傳輸介質豐富，可采用雙絞線、同軸電纜、光纖，既適用于干線通道，也可作支線通道。（6）SDH屬于底層的物理層，支持ATM或IP傳輸。（7）SDH嚴格同步，從而保證了整個網(wǎng)絡穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復用和調整。廣義的MSTP（Multi-ServiceTransportPlatform，多業(yè)務傳送平臺）技術指能夠滿足多業(yè)務傳送要求的所有技術或解決方案；狹義的MSTP技術指能夠滿足多業(yè)務傳送要求的、基于SDH技術的多業(yè)務傳送技術。它是基于SDH平臺，同時實現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)、IP等業(yè)務的接入處理和傳送并提統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務平臺。本書中介紹的都是狹義MSTP技術。（1）虛級聯(lián)（VirtualConcatenation，VC）。SDH通道（VC-4/3/12）的虛級聯(lián)功能是由ITU-TG.707/2000定義規(guī)范的。虛級聯(lián)使得所有虛容器（VC）成為自由的個體，并不限定它們要包含在同一個復用段之內，使用復幀標識和序列號碼，虛級聯(lián)結合多個VC組成一個更大的管道傳送信號（特別是數(shù)據(jù)信號）。（2）通用成幀規(guī)程（GenericFramingProcedure，GFP）。ITU-TG.7041定義的GFP是一種簡便的可將高層客戶數(shù)據(jù)信號適配到位/字節(jié)同步物理傳輸信道的通用方法，并可有效地提高傳輸效率。GFP采用了與ATM技術相似的幀定界方式，可以透明地封裝各種數(shù)據(jù)信號，利于多廠商設備互聯(lián)互通。（3）鏈路帶寬調整方案（LinkCapacityAdjustmentScheme，LCAS）。LCAS最初被稱為VBA（VariableBandwidthAllocation，可變帶寬分配），它是一種可以自動調整和同步SDH中VC虛級聯(lián)組大小的方案。調整原因可以是鏈路狀態(tài)發(fā)生變化（失效），也可以是配置發(fā)生了變化。LCAS可以將有效凈負荷自動映射到可用的VC上，從而實現(xiàn)帶寬的連續(xù)調整，不僅提高了帶寬指配速度、對業(yè)務無損傷，而且當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以動態(tài)調整系統(tǒng)帶寬，無須人工介入，在保證服務質量的前提下，使網(wǎng)絡利用率得到顯著提高。（4）多協(xié)議標簽交換（MultiprotocolLabelSwitching，MPLS）。MPLS在無連接的IP網(wǎng)絡上引入面向連接的標簽交換概念，將第三層路由技術和第二層交換技術結合，充分發(fā)揮了IP路由的靈活性和二層交換的簡捷性。在MPLS網(wǎng)絡中，設備根據(jù)短而定長的標簽轉發(fā)報文，省去了通過軟件查找IP路由的煩瑣過程，為數(shù)據(jù)在骨干網(wǎng)絡中的傳輸提供了一種高速高效的方式。MPLS位于鏈路層和網(wǎng)絡層之間，它可以建立在各種鏈路層協(xié)議（如PPP、ATM、幀中繼、以太網(wǎng)等）之上，為各種網(wǎng)絡（IPv4、IPv6等）提供面向連接的服務，兼容現(xiàn)有各種主流網(wǎng)絡技術。WDM（WavelengthDivisionMultiplexing，波分復用）是將兩種或多種不同波長的光載波信號在發(fā)送端經(jīng)復用器匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)模诮邮斩?，?jīng)解復用器將各種波長的光載波信號分離，然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號的技術。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個以上不同波長光信號的技術稱為波分復用技術。（1）超大容量傳輸。由于WDM系統(tǒng)的復用光通路速率可以為2.5Gbit/s、10Gbit/s等，而波分復用的光通路數(shù)量可以是4、8、16、32，甚至更多，因此系統(tǒng)的傳輸容量可以達到單波長傳輸系統(tǒng)容量的幾倍、幾十倍乃至幾百倍。（2）各信道透明傳輸。只要增加復用信道數(shù)量和設備就可以增加系統(tǒng)的傳輸容量以實現(xiàn)擴容，WDM系統(tǒng)的各復用信道是彼此相互獨立的，所以，各信道可以分別透明地傳送不同的業(yè)務信號，如語音、數(shù)據(jù)和圖像等，彼此互不干擾，這給使用者帶來了極大的便利。（3）高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟性和可靠性。摻鉺光纖放大器具有高增益、寬帶寬、低噪聲等優(yōu)點，且其光放大范圍幾乎可以覆蓋WDM系統(tǒng)的工作波長范圍。因此，用一個帶寬很寬的摻鉺光纖放大器就可以對WDM系統(tǒng)的各復用光通路信號同時進行放大，以實現(xiàn)系統(tǒng)的超長距離傳輸，并避免了每個波長的光傳輸系統(tǒng)都需要一個光放大器的情況。WDM系統(tǒng)的超長傳輸距離可達數(shù)百千米同時節(jié)省大量中繼設備，降低成本。由于WDM系統(tǒng)大多數(shù)是光電器件，而光電器件的可靠性很高，因此系統(tǒng)的可靠性也可以保證。相比用傳統(tǒng)的電時分復用技術組成的網(wǎng)絡結構，利用WDM技術構成的新型通信網(wǎng)絡層次分明，各種業(yè)務的調度只需調整相應光信號的波長即可實現(xiàn)，由此而帶來的網(wǎng)絡的靈活性是顯而易見的。（4）可擴展性強。由于系統(tǒng)可以同時傳輸不同波長，當有新的需求時，無須對光纜線路進行改造，只需增加可傳輸?shù)牟ㄩL信號即可，因此WDM系統(tǒng)的擴展性非常強。（5）可組成全光網(wǎng)絡。全光網(wǎng)絡是未來光纖傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。在全光網(wǎng)絡中，不僅各種業(yè)務的上下、交叉連接等都是在光路上通過對光信號進行調度來實現(xiàn)的，甚至可以直接與光腦配合來直接處理光信息，從而完全消除E/O轉換中電子器件的瓶頸。WDM系統(tǒng)可以和OADM、OXC混合使用，組成具有高度靈活性、高可靠性、高生存性的全光網(wǎng)絡，以適應帶寬傳送網(wǎng)的發(fā)展需要。光傳送網(wǎng)（OpticalTransportNetwork，OTN）是以波分復用技術為基礎、在光層組織網(wǎng)絡的傳送網(wǎng)，是下一代的主干傳送網(wǎng)。OTN是通過G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”，將解決傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡無波長/子波長業(yè)務調度能力差、組網(wǎng)能力弱、保護能力弱等問題。OTN跨越了傳統(tǒng)的電域（數(shù)字傳送）和光域（模擬傳送），是管理電域和光域的統(tǒng)一標準。OTN處理的基本對象是波長級業(yè)務，它將傳送網(wǎng)推進到真正的多波長光網(wǎng)絡階段。由于結合了光域和電域處理的優(yōu)勢，OTN可以提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長/子波長連接以及電信級的保護，是傳送寬帶大顆粒業(yè)務的最優(yōu)技術。（1）多種客戶信號封裝和透明傳輸。基于ITU-TG.709的OTN幀結構可以支持多種客戶信號的映射和透明傳輸，如SDH、ATM、以太網(wǎng)等。對于SDH和ATM可實現(xiàn)標準封裝和透明傳送，但對于不同速率以太網(wǎng)的支持有所差異。（2）大顆粒的帶寬復用、交叉和配置。OTN定義的電層帶寬顆粒為光通路數(shù)據(jù)單元（ODUk，k=0,1,2,3），光層的帶寬顆粒為波長，相對于SDH的VC-12/VC-4的調度顆粒，OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，能夠顯著提升高帶寬數(shù)據(jù)客戶業(yè)務的適配能力和傳送效率。（3）強大的開銷和維護管理能力。OTN提供了和SDH類似的開銷管理能力，OTN光通路（OCh）層的OTN幀結構大大增強了該層的數(shù)字監(jiān)視能力。另外，OTN還提供6層嵌套串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM）功能，這樣使得OTN組網(wǎng)時，采取端到端和多個分段同時進行性能監(jiān)視的方式成為可能，為跨運營商傳輸提供了合適的管理手段。（4）增強了組網(wǎng)和保護能力。通過OTN幀結構、ODUk交叉和多維度可重構光分插復用器（ROADM）的引入，大大增強了光傳送網(wǎng)的組網(wǎng)能力，改變了基于SDH的VC-12/VC-4調度帶寬和WDM點到點提供大容量傳送帶寬的現(xiàn)狀。前向糾錯（FEC）技術的采用，顯著增加了光層傳輸?shù)木嚯x。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務保護功能，如基于ODUk層的光子網(wǎng)連接保護（SNCP）和共享環(huán)網(wǎng)保護、基于光層的光通道或復用段保護等，但共享環(huán)網(wǎng)技術尚未標準化。分組傳送網(wǎng)（PacketTransportNetwork，PTN）是指這樣一種光傳送網(wǎng)絡架構和具體技術：在IP業(yè)務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設計，以分組業(yè)務為核心并支持多業(yè)務提供，具有更低的總體使用成本，同時秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、可擴展、較高的安全性等。（1）TDM業(yè)務的支持方式。在對TDM業(yè)務的支持上，目前一般采用PWE3（端到端偽線仿真，PseudoWireEmulationEdge-to-Edge）的方式，目前TDMPWE3