第2章傳送網(wǎng)2.1傳輸介質(zhì)2.2多路復(fù)用2.3SDH傳送網(wǎng)2.4光傳送網(wǎng)思考題內(nèi)容1、概念2、通信網(wǎng)基本要素：交換、傳輸、終端、規(guī)程；3、介質(zhì)傳輸特性與材料、工藝、結(jié)構(gòu)有關(guān)；4、復(fù)用FDM、TDM、WDM、CDM5、SDH傳送網(wǎng)的概念、信號(hào)等級(jí)、適配能力6、光傳送網(wǎng)概念、PDU和優(yōu)點(diǎn)要點(diǎn)講授、討論原理結(jié)合實(shí)際SDH結(jié)合體系結(jié)構(gòu)討論方法基本概念通信網(wǎng)按照網(wǎng)絡(luò)功能分，分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)。傳送網(wǎng)：為各種業(yè)務(wù)網(wǎng)提供傳輸通道，為集團(tuán)用戶提供租用中繼電路的網(wǎng)絡(luò)。傳送網(wǎng)a業(yè)務(wù)網(wǎng)b業(yè)務(wù)網(wǎng)支撐網(wǎng)接入網(wǎng)UNISNICPN2.1傳輸介質(zhì)2.1.1基本概念傳輸介質(zhì):傳輸信號(hào)的物理通信線路，是連接通信設(shè)備構(gòu)成通信網(wǎng)的物理實(shí)體。信息有效傳輸取決于信號(hào)質(zhì)量和傳輸介質(zhì)特性。

fU（f）100hzo3400hz8000hz信號(hào)特征：多頻率成分;有效帶寬：電話質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：3100Hz。信號(hào)帶寬無(wú)限，媒介帶寬有界。媒介質(zhì)量：用傳輸距離和帶寬來(lái)衡量，傳輸距離與帶寬成反比；

帶寬與成本：帶寬越寬，成本越高。帶寬與速率：在數(shù)字傳輸中，具有一定帶寬的傳輸介質(zhì)的最大傳輸速率與信號(hào)的調(diào)制方式緊密相關(guān)。信號(hào)帶寬與媒介帶寬2.1.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無(wú)線介質(zhì)。有線介質(zhì)：電磁波沿著有形的固體介質(zhì)傳輸，雙絞線、同軸電纜和光纖；無(wú)線介質(zhì)：電磁波通過(guò)大氣或外層空間傳輸。常用的電磁波段主要有無(wú)線電、微波、紅外線等。

1．雙絞線一對(duì)絕緣的銅導(dǎo)線扭絞在一起組成的物理通信鏈路。將多條雙絞線放在一個(gè)護(hù)套中，叫電纜。雙線扭絞的目的：減少線間低頻干擾。圖2.1雙絞線的物理結(jié)構(gòu)兩個(gè)未絞雙線回路間的串?dāng)_：Ue為主串回路，Us為被串回路。設(shè)：L1的電流為I1：在被串回路L3和L4中產(chǎn)生感應(yīng)電流分別為：I31、I41，I41>I31在被串回路中形成串?dāng)_電流：I11=I41-I310設(shè)：L2的電流為I2：在被串回路L3和L4中產(chǎn)生感應(yīng)電流分別為I32和I42，且I42>I32在被串回路中形成串?dāng)_電流：I12=I42-I32

0總干擾電流：I=I11-I12由于L1與L3、L4的距離比L2較近，Ir=I11-I12>0，為回路Us中形成干擾。內(nèi)部線對(duì)之間的串?dāng)_

設(shè)回路Ue為主串回路，Us為被串回路。分為A、B兩段。分析A段的串?dāng)_：在A段內(nèi)，回路Ue未作扭絞，而回路Us在二分之一處作扭絞;根據(jù)1.2節(jié)的分析可知，由于回路Us在A段的中點(diǎn)扭絞，導(dǎo)線L1對(duì)回路Us的干擾電流為零。同樣道理，導(dǎo)線L2對(duì)回路Us的干擾電流也為零。因此，在A段，回路Ue對(duì)回路Us的串?dāng)_電流為零。優(yōu)點(diǎn)：便宜、易架設(shè)；缺點(diǎn)：工作頻率升高，串音增加；抗干擾能力差，復(fù)用度較低。帶寬一般在1MHz范圍之內(nèi)，傳輸距離約為2～4km。通常用作電話用戶線和局域網(wǎng)傳輸，在局域網(wǎng)范圍內(nèi)傳輸速率可達(dá)100Mb/s。類型：非屏蔽(UTP：UnshieldedTwistedPair)和屏蔽(STP：ShieldedTwistedPair)。普通電話線多采用24號(hào)UTP。類別規(guī)格AWG性能典型應(yīng)用三類22和2416MHzPOTSE1/T1

令牌環(huán)網(wǎng)、10BaseT網(wǎng)等四類各種20MHz4/16Mb/s令牌環(huán)網(wǎng)五類各種100MHz4/16Mb/s令牌環(huán)網(wǎng)、10/100BaseT網(wǎng)等

2．同軸電纜最初用于電視信號(hào)傳輸，由內(nèi)、外導(dǎo)體和中間的絕緣層組成，內(nèi)導(dǎo)體比雙絞線粗，外導(dǎo)體外部有一層護(hù)套，組成同軸結(jié)構(gòu)?？垢蓴_能力比雙絞線強(qiáng)，適合于高頻寬帶傳輸，缺點(diǎn)：成本高，不易安裝埋設(shè)。帶寬500～750MHz，主要應(yīng)用于CATV和HFC。兩種類型：基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜?；鶐S電纜屏蔽層為銅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),特征阻抗為50(如RG-8、RG-58等)；寬帶同軸電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的,特征阻抗為75(如RG-59)。RG-8以太網(wǎng)粗纜，RG-58以太網(wǎng)細(xì)纜。RG-59用于電視系統(tǒng)。RG-62用于ARCnet網(wǎng)絡(luò)和IBM3270網(wǎng)絡(luò)。圖2.2同軸電纜物理結(jié)構(gòu)

3．光纖傳送光信號(hào)的有線介質(zhì)，用玻璃、塑料或高純度的合成硅制成。常用的有石英光纖，以純凈的二氧化硅材料為主，為改變折射率，中間摻有鍺、磷、硼、氟等材料。同軸結(jié)構(gòu)：由纖芯、包層和外套組成同軸結(jié)構(gòu)，纖芯、包層由兩種折射率不同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信號(hào)在纖芯中傳輸,包層的折射率略小于纖芯，以形成光波導(dǎo)效應(yīng)，防止光信號(hào)外溢。外套一般由塑料制成，用于防止?jié)駳?、磨損和其他環(huán)境破壞。外套包層纖芯小于臨界角的光線被外套吸收反射角入射角(1)大容量。光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在1014～1015Hz范圍內(nèi)，近紅外區(qū)，潛在帶寬巨大。目前10Tb/s/100km的系統(tǒng)已試驗(yàn)成功。單纖：40Gb/s/200km同軸電纜：幾百兆比特/每秒每千米雙絞線：幾兆比特每秒/幾千米

(2)體積小、重量輕。便于布設(shè)。(3)低衰減、抗干擾能力強(qiáng)。1310nm：＜0.35dB/km，1550nm：0.25dB/km；內(nèi)外隔離好，信號(hào)傳輸穩(wěn)定，保密性好。多模光纖(MMF)：纖芯直徑較大，通常為50μm或62.5μm，允許多個(gè)光傳導(dǎo)模式同時(shí)傳送。多角度反射，產(chǎn)生模式色散，影響傳輸速率和距離，主要用于短距低速傳輸，接入網(wǎng)和局域網(wǎng)，一般傳輸距離應(yīng)小于2km。單模光纖(SMF)：直徑小（4～10μm）,一種模式光信號(hào)傳送。傳輸特性好，帶寬大，距離遠(yuǎn)。用于長(zhǎng)途傳輸。在ITU-T的最新建議G.652、G.653、G654、G.655中對(duì)單模光纖進(jìn)行了詳細(xì)的定義和規(guī)范。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：包層直徑：125μm，外套直徑：245μm。

光脈沖傳輸過(guò)程中，波長(zhǎng)與傳輸速率、信號(hào)衰減之間有著密切的關(guān)系。窗口：通常采用的波長(zhǎng)集中在某些波長(zhǎng)范圍附近，這些波長(zhǎng)范圍習(xí)慣上又稱為窗口。常用：850nm、1310nm和1550nm為中心的三個(gè)低損耗窗口。120013001400150016001260136014801580衰減波長(zhǎng)單個(gè)光源譜寬光纖標(biāo)準(zhǔn)G.651：漸變多模光纖。聚焦作用獲取最大增益；G.652：常規(guī)單模。1310nm：3.5db/km，0色散點(diǎn)；

1550nm:0.25db/km，-17ps/nm.km。G.653：色散移位光纖。1550nm低色散低損耗;G.654：最小損耗光纖。1550nm,0.13db/km;G.655：色散平坦光纖。一定范圍內(nèi)低，如：1530-1565傳送網(wǎng)光纖發(fā)展應(yīng)用1986中國(guó)開(kāi)始以光纖傳輸為主的骨干通信網(wǎng)的建設(shè)。1995年底完成“八五建設(shè)”任務(wù)，共敷設(shè)長(zhǎng)途一、二級(jí)光纜約11萬(wàn)公里。85計(jì)劃：PDH140Mbit/s系統(tǒng)為骨干的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)；2000.9，廣北昆成光纜干線建成，完成“九五建設(shè)規(guī)劃”。共敷設(shè)長(zhǎng)途一二級(jí)干線約23萬(wàn)公里，其中一級(jí)光纜干線約8萬(wàn)公里。95計(jì)劃：SDH2.5Gbit/s為主的“八縱八橫”的省級(jí)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。1998:對(duì)京滬、京漢廣、京太西、京呼銀蘭、京沈哈、滬寧漢、成渝、西成渝、沈大滬等工程擴(kuò)容。采用16×2.5Gbit/sDWDM及32×2.5Gbit/sDWDM，滬寧及寧漢線進(jìn)行TDM10Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)的驗(yàn)證測(cè)試準(zhǔn)備工作。10.5：DWDM另外，中國(guó)電信還擁有近60萬(wàn)公里的本地網(wǎng)及農(nóng)話光纖網(wǎng)絡(luò)，20多萬(wàn)公里的接入網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)。到目前為止，中國(guó)電信擁有的全部光纜總長(zhǎng)度約為110萬(wàn)皮長(zhǎng)公里，覆蓋中國(guó)的絕大部分行政村以上的地區(qū)。

4．無(wú)線介質(zhì)

1)無(wú)線電無(wú)線電又稱廣播頻率(RF:RadioFrequency),其工作頻率范圍在幾十兆赫茲到200兆赫茲左右。優(yōu)點(diǎn)：長(zhǎng)距離傳輸，穿越能力強(qiáng)，全向傳播，非常適合于廣播通信。缺點(diǎn)：傳輸特性與頻率相關(guān)：低頻信號(hào)穿越能力強(qiáng)，但傳輸衰耗大；高頻信號(hào)趨向于直線傳播，易受障礙物反射；天氣對(duì)高頻的影響大于低頻。易受外界電磁場(chǎng)的干擾。無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格分配頻段。2)微波頻段范圍：300MHz～30GHz，毫米級(jí)，成為微波。視距傳播，于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)；通常中繼距離應(yīng)80km范圍內(nèi)。缺點(diǎn)：易受環(huán)境的影響(如降雨、薄霧、煙霧、灰塵等)，頻率越高影響越大，衰減快。適合于地形復(fù)雜和特殊應(yīng)用環(huán)境，專用網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急通信、無(wú)線接入網(wǎng)、陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，衛(wèi)星通信等。

3)紅外線紅外線指1012～1014Hz范圍的電磁波。不能穿越物體，主要用于短距離、小范圍通信。由于紅外線無(wú)法穿越障礙物，也不會(huì)產(chǎn)生微波通信中的干擾和安全性等問(wèn)題，因此使用紅外傳輸，無(wú)需向?qū)ｉT機(jī)構(gòu)進(jìn)行頻率分配申請(qǐng)。目前主要用于家電產(chǎn)品的遠(yuǎn)程遙控，便攜式計(jì)算機(jī)通信接口等。

LF—LowFrequency；MF—MediumFrequency；HF—HighFrequencyVHF—VeryHighFrequency;UHF—UltraHighFrequency;SHF—SuperHighFrequency;EHF—ExtremelyHigh

Frequency;THF—TremendouslyHighFrequency;

1041051061091071081011101010121014101310151016f(hz)

雙絞線

光纖陸地微波和衛(wèi)星AMRadio

紅外LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF

同軸電纜FMRadio&TV電磁波頻譜及其在通信中的應(yīng)用2.2多路復(fù)用2.2.1基帶傳輸系統(tǒng)短距離內(nèi)直接在傳輸介質(zhì)上傳輸模擬基帶信號(hào)的系統(tǒng)。應(yīng)用：雙絞線、電話用戶線、局域網(wǎng)。優(yōu)缺點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單；帶寬利用率低，不適于在長(zhǎng)途線路上使用。準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH同步數(shù)字體系SDH兩種傳輸體制2.2.2頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)將多路信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻載波信號(hào)調(diào)制后在同一介質(zhì)上傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)。ITU-T標(biāo)準(zhǔn)：話音信號(hào)帶寬4kHz，其中3kHz用于話音，兩個(gè)500Hz用于防衛(wèi)頻帶，12路基帶話音信號(hào)經(jīng)調(diào)制后每路占用60～108kHz帶寬中的一個(gè)4kHz的子信道。12路信號(hào)構(gòu)成的一個(gè)單元稱為群。Supergroup1(60路)Supergroup2(60路)Supergroup5(60路)Mastergroupgroup1(12路)group2(12路)group5(12路)圖2.5FDM原理示意圖(a)FDM信道劃分；(b)FDM系統(tǒng)示意圖FDM主要缺點(diǎn)：傳輸模擬信號(hào)，需要模擬的調(diào)制解調(diào)設(shè)備，成本高且體積大，由于難以集成，穩(wěn)定度不高。計(jì)算機(jī)難以直接處理模擬信號(hào)，導(dǎo)致在傳輸鏈路和節(jié)點(diǎn)之間過(guò)多的模數(shù)轉(zhuǎn)換，傳輸質(zhì)量不高。主要用于微波鏈路和銅線介質(zhì)。2.2.4波分復(fù)用WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)將光纖低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，每一信道占用不同的光波頻率(或波長(zhǎng))。發(fā)送：采用波分復(fù)用器(合波器)將不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)合并起來(lái)送入一根光纖傳輸。接收：波分復(fù)用器(分波器)將不同波長(zhǎng)光載波信號(hào)分離。

分類：粗波分復(fù)用(CoarseWDM)技術(shù)限制，一路光載波信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)窗口，最常見(jiàn)的是二波分復(fù)用系統(tǒng)(分別占用1310nm和1550nm波長(zhǎng))，每路信號(hào)容量為2.5Gb/s，總共5Gb/s容量。密集波分復(fù)用(DenseWDM)DWDM

在1550nm窗口傳送多路光載波信號(hào)。相鄰波長(zhǎng)間隔較窄(一般在0.8～2nm之間)，工作在一個(gè)窗口內(nèi)的各路信號(hào)共享EDFA光放大器。光載波間隔密，采用高分辨率波分復(fù)用器件來(lái)選取，如平面波導(dǎo)型或光纖光柵型等新型光器件。DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

關(guān)鍵技術(shù):1550nm窗口EDFA光放大器(ErbiumDopedOpticalAmplifier)的商用化。EDFA是通過(guò)在光纖中摻入少量稀有金屬制成。多路光信號(hào)在光域直接同時(shí)放大，避免OCO。1550nmEDFA放大頻譜范圍1530～1565nm，增益>+20dB。降低了構(gòu)建DWDM系統(tǒng)的成本，全光網(wǎng)。EDFA和OEO共存：EDFA補(bǔ)償光纖損耗，OEO補(bǔ)償色散、噪聲積累的信號(hào)失真，80～150km設(shè)置一個(gè)EDFA，每隔數(shù)個(gè)EDFA設(shè)置一個(gè)OEO將光纖進(jìn)行分段。雙纖單向：使用兩根光纖分別實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的全雙工通信。單纖雙向：將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在一根光纖的不同波長(zhǎng)上傳輸。復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)：兩個(gè)至幾十個(gè)，8波長(zhǎng)、16波長(zhǎng)、40波長(zhǎng)，每波長(zhǎng)速率為2.5Gb/s或10Gb/s。目前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中已實(shí)現(xiàn)了256波長(zhǎng)，每信道40Gb/s，傳輸距離100km的DWDM系統(tǒng)。目前商用系統(tǒng)400Gbit/s。G.652光纖：ITU-TG.692給出了以193.1THz為標(biāo)準(zhǔn)頻率，間隔為100GHz的41個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)(192.1～196.1THz)，即1530～1561nm波段。193.1f(Thz)194.0十個(gè)載頻194.1195.0十個(gè)載頻195.1196.0十個(gè)載頻196.1192.1192.2192.3192.5192.6192.4192.71928193.0192.9192.1193.0十個(gè)載頻頻率f（Thz）1561.71560.91560.11558.41557.61559.31556.81556.01554.41555.2

（nm）波長(zhǎng)WDM優(yōu)點(diǎn)：

(1)充分利用光纖巨大帶寬資源，降低傳輸網(wǎng)成本，WDM的每個(gè)波長(zhǎng)相當(dāng)于SDH的一根物理光纖；

(2)WDM對(duì)數(shù)據(jù)格式透明，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。一個(gè)WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)”信號(hào)。

(3)利于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展，增加波長(zhǎng)即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量。2.2.5PDH系統(tǒng)

1．簡(jiǎn)介PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)是一種異步復(fù)用方式，多個(gè)PCM的一次群信號(hào)可逐步復(fù)用為二次群、三次群，最高可達(dá)五次群信號(hào)。

2．幀結(jié)構(gòu)ITU-T一次群信號(hào)PCM30/32幀結(jié)構(gòu)，在PCM30/32系統(tǒng)中，由32時(shí)隙/幀，每個(gè)用戶占一個(gè)指定的時(shí)隙(TS：TimeSlot)，用戶在自己的時(shí)隙輪流傳送8位碼組一次，重復(fù)周期125μs(每秒8000次),速率為32×8×8000=2048kb/s。圖2.8PCM30/32系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)

偶數(shù)幀的TS0傳送幀同步碼，后七位固定為“0011011”；奇數(shù)幀TS0的第二位固定為“1”，奇偶幀標(biāo)志，奇數(shù)幀TS0第三位為幀失步告警碼，“0”表示本端工作正常，“1”則表示本端已失步。每幀的TS16用來(lái)傳送數(shù)字型線路信令和復(fù)幀同步碼以及復(fù)幀失步告警碼。復(fù)幀：PCM30/32系統(tǒng)中每16幀為一個(gè)復(fù)幀。增加信道。復(fù)幀前、后八幀叫子復(fù)幀，復(fù)幀中0、2……14等八個(gè)偶幀的TS0第一比特為C1—C4、C1`—C4`。C1—C4為前一緊接本幀已發(fā)送的子復(fù)幀數(shù)據(jù)除以生成多項(xiàng)式G（x）的余數(shù)；C1`

—C4`

，為本復(fù)幀前一子復(fù)幀數(shù)據(jù)除以生成多項(xiàng)式G（x）的余數(shù)。

復(fù)幀的1、3……15等八個(gè)奇幀的TS0為001011E1E2，第一子復(fù)幀出錯(cuò)，E1=1，第二子復(fù)幀出錯(cuò)，E2=1。F0F1F2F3F4F5TS0TS0TS0F8F9F10F11F12F13TS0TS0F6F7F14F15TS0TS0TS0c1c1′

`c2c2′c3c3′c4c4′′2.2.3時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng)將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)PCM(PulseCodeModulation)調(diào)制，變?yōu)樵诿?25s周期內(nèi)占用固定位置時(shí)間段,且段長(zhǎng)很短而定長(zhǎng)的數(shù)字信號(hào)，將各路信號(hào)在每個(gè)周期內(nèi)取樣位置按順序錯(cuò)開(kāi),然后合路。共享一條傳輸介質(zhì)，每路信號(hào)在屬于自己的時(shí)間片中占用傳輸介質(zhì)的全部帶寬。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：北美T載波，一次群信號(hào)T1每幀24時(shí)隙，速率為1.544Mb/s；國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)：E載波，一次群信號(hào)E1每幀32時(shí)隙,速率為2.048Mb/s。相同點(diǎn)：都采用8000Hz采樣，因此每幀時(shí)長(zhǎng)都是125μs。圖2.6TDM原理示意圖(a)TDM信道劃分；(b)TDM系統(tǒng)示意圖差錯(cuò)率低，安全性好，便于集成。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，組網(wǎng)不靈活上下電路難開(kāi)銷低，不利于監(jiān)視維護(hù)管理2.3SDH傳送網(wǎng)2.3.1簡(jiǎn)介

SDH(SynchronousDigitalHierarchy)是ITU-T制定的NNI數(shù)字傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)(光、電接口)和光纖傳輸系統(tǒng)技術(shù)，通過(guò)同步的、靈活的光傳送體系來(lái)運(yùn)載各種不同速率的數(shù)字信號(hào)。

SDH主要優(yōu)點(diǎn)：

1)采用同步復(fù)用和靈活的復(fù)用映射指針調(diào)整技術(shù)，信息凈荷靈活的同步復(fù)用；虛容器(VC：VirtualContainer)支持通道層連接；業(yè)務(wù)信息裝入VC，系統(tǒng)不管所承載的信息結(jié)構(gòu)，只處理各種虛容器，支路信號(hào)在線路信號(hào)（STM-N）中的位置透明，上下電路方便，無(wú)需逐級(jí)ADM,減少設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2)強(qiáng)大的網(wǎng)管功能引入開(kāi)銷字節(jié)(Overhead1/30)，提供網(wǎng)管功能，支持對(duì)網(wǎng)元的分布式管理，對(duì)凈荷支持逐段、端到端的監(jiān)視管理。3)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的光接口,不同廠家設(shè)備互連基礎(chǔ)。4)強(qiáng)大的自愈能力；5)前后兼容，復(fù)用E、T載波體系，使兩大體系在SDH得到統(tǒng)一；適應(yīng)未來(lái)B-ISDN。2.3.2幀結(jié)構(gòu)

1．整體結(jié)構(gòu)

同步復(fù)用、交叉連接、SDH層交換，幀同步周期125μs，字節(jié)間插、指針、虛容器等關(guān)鍵技術(shù)?；緜鬏斔俾剩篠TM-1(SynchronousTransportModule-1,155.520Mb/s)，高階信號(hào)速率均為STM-1的整數(shù)倍。例如：STM-4(4×STM-1=622.080Mb/s)STM-16(4×STM-4=2488.320Mb/s)STM-64(4×STM-16=8853.280Mb/s)表2.2SDH的信號(hào)等級(jí)STM-1：由9行、270列字節(jié)組成，STM-N：由9行、270×N列字節(jié)組成。傳送方式：自左向右，自上而下依次發(fā)送。A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3ATU-PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2某一字節(jié)在STM-N中的位置S（a,b,c）：a=所在行數(shù),b=復(fù)列數(shù)c=復(fù)列內(nèi)層數(shù)。行數(shù)＝a列數(shù)＝N（b-1）+cS（a,b,c）圖2.9STM-1幀結(jié)構(gòu)示意圖261列STM—N凈荷（含POH）圖2.9STM-1幀結(jié)構(gòu)示意圖STM幀由段開(kāi)銷SOH(SectionOverhead)、管理單元指針(AU-PTR:AdministrativeUnitPointer)和STM凈負(fù)荷(Payload)三部分組成。段開(kāi)銷：SDH傳輸網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、管理和指配(OAM&P),保證STM凈負(fù)荷靈活傳送。再生段(RegeneratorSOH)位于SOH區(qū)的1～3行復(fù)用段(MultiplexorSOH)位于SOH區(qū)的5～9行凈荷：STM幀傳送的各種業(yè)務(wù)信息的地方，包含少量用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開(kāi)銷POH(PathOverhead)。管理單元指針AU-PTR：指示STM凈負(fù)荷中的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的起始位置，以便接收端可以正確分離STM凈負(fù)荷，位于STM幀第4行1～9列。

2．開(kāi)銷字節(jié)豐富的開(kāi)銷字節(jié)，簡(jiǎn)化支路信號(hào)的復(fù)用/解復(fù)用、增強(qiáng)SDH傳輸網(wǎng)的OAM&P能力。

(1)RSOH:管理再生段，在再生段的發(fā)端產(chǎn)生，再生段的末端終結(jié)，主要功能:STM-N信號(hào)的性能監(jiān)視、幀定位、OAM&P信息傳送。

(2)MSOH：負(fù)責(zé)管理復(fù)用段，復(fù)用段由多個(gè)再生段組成，它在復(fù)用段的發(fā)端產(chǎn)生，并在復(fù)用段的末端終結(jié)，MSOH透明通過(guò)再生器。主要功能：復(fù)用或串聯(lián)低階信號(hào)、性能監(jiān)視、自動(dòng)保護(hù)切換、復(fù)用段維護(hù)等。(3)POH：用于端到端的通道管理。通道性能監(jiān)視、告警指示、通道跟蹤、凈負(fù)荷內(nèi)容指示等。識(shí)別一個(gè)VC,評(píng)估系統(tǒng)傳輸性能。

(4)AU-PTR：定位STM-N凈負(fù)荷的起始位置。目前ITU只定義了部分開(kāi)銷字節(jié)的功能，很多字節(jié)的功能有待進(jìn)一步定義。不同的開(kāi)銷負(fù)責(zé)管理不同層次的資源對(duì)象。

通道、復(fù)用段、再生段示意圖VcM1M1R1M1R2M2R3M2R4

3．STM凈負(fù)荷的結(jié)構(gòu)

1)VCSDH引入了虛容器VC，使STM凈荷區(qū)可以承載各種速率的同步或異步業(yè)務(wù)信息，傳送VC的實(shí)體稱為通道。VC可以承載任何信息類型：PDH幀、ATM信元、IP分組、LAN分組等。任何上層業(yè)務(wù)信息必須先裝入一個(gè)滿足其容量要求的VC，然后才能裝入STM凈負(fù)荷區(qū)，通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸。

VC=凈荷(Container)+通道開(kāi)銷(POH)兩部分組成。POH在SDH網(wǎng)的入口點(diǎn)產(chǎn)生，在出口點(diǎn)刪除，凈荷被送給最終用戶。VC在SDH網(wǎng)中傳輸時(shí)則保持完整。POH用于定位VC中凈荷的起始位置，在通道中的任一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)靈活地插入/提取，并以VC為單位進(jìn)行同步復(fù)用和交叉連接處理，評(píng)估傳輸性能。

VC分為：高階VC(VC-3，VC-4)低階VC(VC-2，VC-11，VC-12)。2)STM凈荷的組織為增強(qiáng)STM凈荷容量管理的靈活性，SDH引入了兩級(jí)管理結(jié)構(gòu)：管理單元(AU:AdministrativeUnit)和支路單元(TU：TributaryUnit)。

AU=VCn+

AU-PTR

(n3)，骨干網(wǎng)提供高速承載，分為AU-4和AU-3。AU=n個(gè)低階VC。AUG=多個(gè)AU，構(gòu)成高階STM幀。

VC=C+POHTU=VCk+PTR(k3)分類：TU-11、TU-12、TU-2、TU-3TUG(TUGroup)=特定數(shù)目的TU：TUG不包含額外的開(kāi)銷字節(jié)。AU和TU都由兩部分組成：固定部分+浮動(dòng)部分。固定部分是指針，浮動(dòng)部分是VC，通過(guò)指針可以輕易地定位一個(gè)VC的位置。VC是SDH的承載凈荷的實(shí)體，也是SDH進(jìn)行交換的基本單位，它通常在靠近業(yè)務(wù)終端節(jié)點(diǎn)的地方創(chuàng)建和刪除。STM-1(AU-4)的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)示意圖

4．SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖2.12所示。各種信號(hào)復(fù)用到STM幀的過(guò)程分為以下三個(gè)步驟：

(1)映射(Mapping)：在SDH網(wǎng)的入口處，將各種支路信號(hào)通過(guò)增加調(diào)整比特和POH適配進(jìn)VC確切位置的過(guò)程。變換適配。后兼容：保障PDH三大體系各等級(jí)溫和納入SDH傳送模塊中，使PDH受到保護(hù)；前兼容：將各種新業(yè)務(wù)納入傳送模塊。

4．SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

(2)定位(Aligning)：利用POH進(jìn)行支路信號(hào)的頻差相位的調(diào)整，定位VC中的第一個(gè)字節(jié)。

(3)復(fù)用(Multiplexing)：將多個(gè)低階通道層信號(hào)適配進(jìn)高階通道層或是將多個(gè)高階通道層信號(hào)適配進(jìn)復(fù)用段的過(guò)程，復(fù)用以字節(jié)間插方式完成。圖2.12SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)2.3.3SDH傳送網(wǎng)的分層模型不僅實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)異地互連，構(gòu)成相應(yīng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)。而且必須健壯、靈活、可升級(jí)和經(jīng)濟(jì)。SDH傳送網(wǎng)按功能分為兩層：通道層和傳輸介質(zhì)層，如圖2.13所示。圖2.13SDH傳送網(wǎng)的分層模型

1．通道層為一個(gè)或多個(gè)電路層業(yè)務(wù)提供透明通道服務(wù)。高階通道層(VC-3，VC-4)低階通道層(VC-2，VC-11，VC-12)通道建立由網(wǎng)管系統(tǒng)和交叉連接設(shè)備完成；SDH簡(jiǎn)化了電路層交換，使傳送網(wǎng)更加靈活、方便。

2．傳輸介質(zhì)層下對(duì)介質(zhì)，上支持通道。為通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(例如DXC)提供合適的通道容量，一般用STM-N表示傳輸介質(zhì)層的標(biāo)準(zhǔn)容量。

傳輸介質(zhì)層=段層+光層

段層=再生段層+復(fù)用段層再生段層：在點(diǎn)到點(diǎn)的光纖段上生成標(biāo)準(zhǔn)的SDH幀，信號(hào)的再生放大，不對(duì)信號(hào)做任何修改。復(fù)用段層：多個(gè)支路信號(hào)復(fù)用/解復(fù)用，在SDH層數(shù)據(jù)交換。光層：定義光纖類型和接口特性，光復(fù)用段和光再生段兩層。SDH2.3.4基本網(wǎng)絡(luò)單元

1．終端復(fù)用器TM為傳統(tǒng)接口的用戶(如T1/E1、FDDI、Ethernet)提供接入;將多個(gè)PDH低階支路信號(hào)復(fù)用成一個(gè)STM-1或STM-4；完成電信號(hào)STM-N到光載波OC-N的轉(zhuǎn)換。TM：復(fù)用C/OT1/E1/FDDI/Ethernet電口高階通道

2．分插復(fù)用器ADM接入、復(fù)用、轉(zhuǎn)換、上/下電路，便于組環(huán)網(wǎng)，提高生存性。在STM-N中插入或提取低階支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)STM-N之間不同VC的連接。靈活分配帶寬和信道操作，實(shí)現(xiàn)光集成與環(huán)路保護(hù)等功能，提高網(wǎng)絡(luò)抗毀性。

3．SDXCSDH網(wǎng)：SDXC（美DCS），全光網(wǎng)絡(luò)：ODXC。SDXC具有多個(gè)STM-N信號(hào)端口，任意兩端口速率(包括子速率)之間的交叉連接；執(zhí)行檢測(cè)維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)。多環(huán)網(wǎng)孔骨干網(wǎng)。電話交換設(shè)備：面向單個(gè)用戶，信令控制，自動(dòng)交換；SDXC：面向通道(以VC為單位)，無(wú)信令控制的通道交換機(jī)，交換單位小于等于通道速率。為SDH網(wǎng)提供管理靈活性。類型：SDXCp/q，“p”代表端口速率階數(shù)，“q”代表端口可進(jìn)行交叉連接的支路信號(hào)速率階數(shù)。SDXC4/4,表示端口階數(shù)為155.52Mb/s，整體交換；SDXC4/1表示端口階數(shù)155.52Mb/s，交換的支路信號(hào)最小單元為2Mb/s。2.3.5SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)SDH面向業(yè)務(wù)，利用ADM、DXC，可以組建線性、星型、環(huán)型、網(wǎng)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳送網(wǎng)；豐富的開(kāi)銷字段，增強(qiáng)了SDH的可靠性和OAM&P能力。按地理區(qū)域來(lái)分割，現(xiàn)階段我國(guó)SDH傳送網(wǎng)分為四層面：省際干線網(wǎng)、省內(nèi)干線網(wǎng)、中繼網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)，如圖2.14所示。圖2.14我國(guó)SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

1．省際干線網(wǎng)在主要省會(huì)城市和業(yè)務(wù)量大的匯接節(jié)點(diǎn)城市裝有DXC4/4，它們之間用STM-4、STM-16、STM-64高速光纖鏈路構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)孔型結(jié)構(gòu)的國(guó)家骨干傳送網(wǎng)。

2．省內(nèi)干線網(wǎng)在省內(nèi)主要匯接節(jié)點(diǎn)裝有DXC4/4或DXC4/1,它們之間用STM-1、STM-4、STM-16高速光纖鏈路構(gòu)成網(wǎng)狀或環(huán)型省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3．中繼網(wǎng)指長(zhǎng)途端局與本地網(wǎng)端局之間、本地網(wǎng)端局之間的部分。中等城市采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，大城市采用多環(huán)加DXC結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。網(wǎng)元設(shè)備：ADM、DXC4/1；光纖鏈路：STM-1、STM-4連接。

4．用戶接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)邊緣，業(yè)務(wù)容量要求低，業(yè)務(wù)匯聚。網(wǎng)元：ADM、TM，提供的接口類型最多；接口：STM-1、STM-4，PDH體制的2M、34M或140M等。2.4光傳送網(wǎng)2.4.1OTN發(fā)展背景

20世紀(jì)90年代以來(lái)，SDH/SONet已成為傳送網(wǎng)絡(luò)主要的底層技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，提供性能監(jiān)視、故障隔離、保護(hù)切換。缺點(diǎn)：面向話音設(shè)計(jì)，TDM；對(duì)突發(fā)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，帶寬利用率低。Internet和面向數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)，對(duì)帶寬需求不可預(yù)知；以電TDM為基礎(chǔ)的光纖單波長(zhǎng)運(yùn)用的SDH/SONet，解決帶寬困難：埋設(shè)更多的光纖，成本太高，無(wú)法預(yù)知埋多少；采用TDM技術(shù)，提高每信道傳輸速度，商用化的SDH/SONet已達(dá)40Gb/s，接近極限。

滿足Internet/Intranet各種寬帶業(yè)務(wù)帶寬需求爆炸性增長(zhǎng)需求，采用面向數(shù)據(jù)，基于分組的NGN?；贒WDM技術(shù)的OTN是NGN傳輸?shù)淖罴堰x擇。根據(jù)業(yè)務(wù)變更，靈活地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)帶寬擴(kuò)充、指配和管理。

OTN與SDH/SONet都采用面向連接，復(fù)用方式不同。OTN優(yōu)點(diǎn)：

(1)DWDM能隨著技術(shù)進(jìn)步，不斷提高現(xiàn)有光纖復(fù)用度，最大限度利用現(xiàn)有設(shè)施，滿足用戶對(duì)帶寬增長(zhǎng)的需求。

(2)一個(gè)OTN支持多種業(yè)務(wù)。與現(xiàn)有SDH/SONet網(wǎng)絡(luò)兼容。

(3)SDH/SONet管理一根光纖單波長(zhǎng)傳輸，OTN管理多波長(zhǎng)。

(4)OTN基于光層的故障恢復(fù)，比電層更快、更經(jīng)濟(jì)。ITU-TOTN主要標(biāo)準(zhǔn):G.872：定義OTN主要功能需求和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；ITU-TG.709：定義用于OTN的節(jié)點(diǎn)設(shè)備接口、幀結(jié)構(gòu)、開(kāi)銷字節(jié)、復(fù)用方式以及各類凈負(fù)荷的映射方式，它是ITU-TOTN最重要的一個(gè)建議；G.874/G.875：定義OTN網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)功能。2.4.2OTN的分層結(jié)構(gòu)在SDH網(wǎng)絡(luò)中引入光層，分層結(jié)構(gòu)如圖2.15所示。光層：電層到物理媒介層的信息適配，ITU-TG.872將光層分成三個(gè)子層：光信道層(OCh：OpticalChannelLayer)；光復(fù)用段層(OMS：OpticalMultiplexingSectionLayer)；光傳輸段層(OTS：OpticalTransmissionSectionLayer)。鄰層之間遵循OSI模型定義的層間服務(wù)關(guān)系模式。圖2.15OTN的分層結(jié)構(gòu)

1．OCh層

為了在OTN中實(shí)現(xiàn)靈活的OMAP，OTN專門引入OCh層，將SDH/SONet基于單波長(zhǎng)OMAP(Operations、Administration、MaintenanceandProvision)功能引入DWDM。具體作用：為來(lái)自電復(fù)用段層的各種客戶信息選擇路由、分配波長(zhǎng)，光信道連接；處理光信道開(kāi)銷，提供光信道層檢測(cè)、管理功能；網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行重選路由或保護(hù)切換。

2．光復(fù)用段層保證相鄰DWDM設(shè)備之間的DWDM信號(hào)的完整傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)功能。具體作用：為多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)選路的光復(fù)用段重新配置；進(jìn)行光復(fù)用段開(kāi)銷處理，保證復(fù)用段適配信息的完整性；光復(fù)用段的運(yùn)行、檢測(cè)、管理等功能。

3光傳輸層為光信號(hào)在不同光纖上(如G.652、G.655等)提供傳輸適配，并對(duì)光放大器和光再生中繼器的檢測(cè)和控制。具體作用：傳輸適配、功率均衡、EDFA增益控制、色散補(bǔ)償?shù)取庸δ埽篛Ch為電層的各類業(yè)務(wù)信號(hào)提供以波長(zhǎng)為單位的端到端連接；OMS層實(shí)現(xiàn)多個(gè)OCh層信號(hào)的復(fù)用、解復(fù)用；OTS層解決光信號(hào)在特定光介質(zhì)上的物理傳輸問(wèn)題。層間關(guān)系：Client/Server關(guān)系，一個(gè)OCh層由多個(gè)OMS層組成，一個(gè)OMS層又由多個(gè)OTS層組成。圖2.16光傳送網(wǎng)各層間的關(guān)系2.4.3OTN的幀結(jié)構(gòu)

1．OCh層數(shù)字封包ITU-TG.709：定義了OTN的NNI接口、幀結(jié)構(gòu)、開(kāi)銷字節(jié)、復(fù)用以及凈荷的映射方式。OCh層采用數(shù)據(jù)封包(DigitalWrapper)技術(shù)將每個(gè)波長(zhǎng)包裝成一個(gè)數(shù)字信封,每個(gè)數(shù)字信封由三部分組成，如圖2.17所示。SDH/SONetATMFDDIIPPDHSDL千兆以太網(wǎng)OCh靜荷FECOChOverhead數(shù)字封包(1)開(kāi)銷(Overhead)：位于信封頭部。OTN節(jié)點(diǎn)利用開(kāi)銷字節(jié)傳送和轉(zhuǎn)發(fā)管理、控制信息、執(zhí)行性能監(jiān)視，以及其他可能的基于每波長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能。

(2)FEC：信封尾部，裝載FEC(ForwardErrorCorrection)，執(zhí)行差錯(cuò)檢測(cè)和校正，具有校正錯(cuò)誤的能力，運(yùn)營(yíng)商可以支持更多SLA(ServiceLevelAgreement)。最大限度地減少差錯(cuò)，F(xiàn)EC在擴(kuò)展光段的距離、提高傳輸速率方面起重要作用。

(3)凈荷：位于Header和Trailer之間，透明地承載現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包，因此OTN是獨(dú)立于協(xié)議的。

2．OTN的幀結(jié)構(gòu)

OTN幀被稱為光信道傳送單元(OTU：OpticalChannelTransportUnit)，它通過(guò)數(shù)字封包技術(shù)向客戶信號(hào)加入開(kāi)銷OH(Overhead)和FEC部分形成。G.709定義了三種不同速率的OTU-k(k=1，2，3)幀：2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s。客戶層信號(hào)形成OTU的過(guò)程：

(1)客戶信號(hào)加上OPU-OH形成OPU(OpticalChannelPayloadUnit)。

(2)OPU加上ODU-OH后形成ODU(OpticalChannelDataUnit)。圖2.18OTNITU-TG.709客戶信號(hào)的映射OPU客戶信號(hào)(SDH、IP、ATM等)OPU靜荷OPU-OHOPU靜荷OPU-OHFECODU-OHOTU-OHFASOTU(3)FAS(FrameAlignmentSignal)、OTU-OH、FEC加入ODU形成OTU。最后再加上OCh層非隨路的開(kāi)銷，完成OTU到OCh層的映射，并調(diào)制到一個(gè)光信道載波上傳輸。客戶信號(hào)(SDH、IP、ATM等)OPU-OHOPUODU-OH

ODUOTU-OHFASFECOTUOTUk組成：

(1)OPUk：由凈荷和開(kāi)銷組成，凈荷部分包含采用特定映射技術(shù)的客戶信號(hào)，開(kāi)銷包含支持特定客戶的適配信息