第5章

SDH/MSTP光同步網絡內容提要5.1SDH概述5.2SDH傳送網5.3SDH的基本網元及組網保護5.4基于SDH的MSTP

21世紀是一個以網絡為核心的信息時代，人們對信息的需求與日俱增，順應時代發(fā)展，光纖通信在電信網中獲得了大規(guī)模應用，其應用場合已遍及長途通信網、本地電話網并逐步轉向用戶接入網。而且從以電話業(yè)務為主的通信網絡逐步擴展到以多媒體業(yè)務為主的信息通信網絡，每個用戶占用的帶寬也由64kbit/s將逐步提高到6Mbit/s左右，由此估計通信網總業(yè)務量將增加約100倍。

第5章SDH/MSTP光同步網絡

如果考慮到今后要支持諸如付費電視、可視電話、數字圖像（DVD）、高清晰度電視（HDTV）等更寬帶寬的業(yè)務以及按指數規(guī)律逐年增長的Internet業(yè)務，網絡寬帶化將是人們不可避免的迫切需求。由于光纖通信技術的成熟，特別是密集波分復用（DWDM）技術的發(fā)展，使得網絡的傳輸帶寬大大增加。如果雙絞銅線的傳輸帶寬按2Mbit/s估計，一根光纖采用DWDM技術，傳輸容量可達到20~200Gbit/s，也就是說，光纖的傳輸容量是銅線的一萬至十萬倍，因此寬帶化意味著光纖將成為主要的傳輸媒質。圖5-1所示是人們對光網絡發(fā)展趨勢的總結和預測。點到點的WDM鏈路在1994年開始商用，并很快在全球的骨干網上占據重要角色。在20世紀末，隨著人們對OTN的研究日趨成熟，采用光分插復用設備組成的WDM光自愈環(huán)形網開始應用，具有容量大、生存性強而且易于平滑升級的優(yōu)點，引起了國內外各大公司的重視。但環(huán)形光網絡畢竟是簡單的網絡拓撲，隨著網絡規(guī)模的擴大和網絡智能的增加，網狀光網絡的研究和應用必然提到日程。ASON就是支持環(huán)網保護倒換的網狀拓撲結構，ASON和PTN在21世紀的第一個年代的中后期先后開始商用。從圖中還可以看到，OBS和OPS是光網絡的進一步發(fā)展方向。圖5-1光網絡發(fā)展的總結和預測5.1SDH概述

5.1.1基本概念與幀結構

數字傳輸體制有兩種，即PDH和SDH。PDH早在1976年實現了標準化，在1990年以前，光纖通信一直沿用準同步數字體系（PDH）。隨著電信發(fā)展和用戶需求不斷提高，PDH系統(tǒng)在運用中暴露出一些明顯的弱點，SDH解決了PDH存在的問題。SDH數字傳輸體系是1988年由ITU-T參照SONET（同步光纖網）概念提出的規(guī)范建議，并批準了一系列SDH的有關標準，ITU-T已通過15個建議，使之成為不僅適用于光纖傳輸，而且也適用于微波和衛(wèi)星傳輸的全世界統(tǒng)一的技術體制，形成了一套高度標準化的技術規(guī)范。1．SDH的基本概念

SDH的基本概念源于80年代美國AT&T（貝爾實驗室）的SONET（同步光網絡）。1988年ITU-T以SONET為基礎制定了SDH（同步數字傳輸體制）標準。SDH首先是一套國際標準，又是一個組網原則，也是一種復用方法。SDH網絡節(jié)點（網元）有一套標準化的信息結構速率等級，稱為“同步傳輸模塊”（STM-N，N為1,4,16,64,…）。如果SDH信號速率等級是STM-1，其網絡節(jié)點接口的速率為155.520Mbit/s，更高等級的STM-N速率是155.520Mbit/s的N倍。目前SDH能支持的世界統(tǒng)一等級N為1、4、16、64和256。2SDH的幀結構圖5-2STM-N幀結構及SOH字節(jié)安排

SDH采用以字節(jié)為基礎的塊狀幀結構，STM-N的幀結構如圖5-2（a）所示，STM-N的幀長為125

s，合計9×270N字節(jié)，（即每秒8000幀），每幀分為9行，270N列個字節(jié)。STM-N幀結構分為3個區(qū)域，如圖5-2（a）所示。凈負荷是結構中存放各種信息容量的地方，其中含有少量用于通道監(jiān)測、管理和控制的通道開銷字節(jié)（PathOverhead，POH）。POH又有低階LPOH（VC-11/VC-12的POH）和高階HPOH（VC-3/VC-4的POH）。

結構中的段開銷（SectionOverhead，SOH）如圖5-2（b）所示，是為了保證信息凈負荷正常、靈活地傳送所必需的附加字節(jié)，主要供網絡運行、管理和維護使用。SOH分為兩部分，第1~3行為再生段開銷（RSOH），其作用是監(jiān)控STM-N信號在再生段的傳輸狀態(tài)。第5~9行為復用段開銷（MSOH），作用是監(jiān)控STM-N信號在復用段的傳輸狀態(tài)。

幀結構中的第4行前9N列為管理單元指針（AU-PTR：AdministrationUnitPointer），它是一種指示符，主要用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM-N幀內的準確位置，以便在接收端根據這個指示符的值（指針值）正確分離信號凈負荷。幀結構中字節(jié)的傳輸是從左到右,由上而下按順序一個字節(jié)一個字節(jié)地進行傳送。開銷字節(jié)傳送的不是用戶的業(yè)務信息，而是SDH網絡中的控制與維護信息。對于STM-N（N=1，4,16,…）的幀結構和段開銷，是由STM-1幀結構和段開銷按一定規(guī)律經字節(jié)間插同步復用而成，因而分析清楚STM-1結構，STM-N結構就不難分析。STM-1段開銷中各字節(jié)的安排以及它們的功能和用途如表5.1所示。

3.SDH的段開銷字節(jié)

識別幀的起始位置類別縮寫字符功能幀定位字節(jié)A1,A1,A1,A2,A2,A2A1=11110110A2=00101000再生段蹤跡字節(jié)J0重復發(fā)送“段接入點識別符”比特間插奇偶校驗碼（BIP-8）B1再生段誤碼監(jiān)測公務字節(jié)E1,E2E1和E2分別用于RSOH和MSOH的公務通信通路使用者通路F1為使用者（通常指網絡提供者）特定維護目的而提供的臨時通路連接類別縮寫字符功能數據通信通路（DCC）D1~D12SOH中用來構成SDH管理網（SMN）的傳送鏈路誤碼監(jiān)測（BIP-24）B2復用段誤碼監(jiān)測自動保護倒換（APS）通路K1,K2用做APS信令同步狀態(tài)字節(jié)S1（b5~b8）S1的后4bit表示同步質量等級空閑字節(jié)M1未正式定義表5.1SOH各字節(jié)的功能同步復用映射方法是SDH具有特色的內容之一，它使數字信號的復用由PDH大量僵硬的硬件配置轉變?yōu)殪`活的軟件配置。SDH的復用分為兩步：一是將PDH通過映射定位復用成STM-1，二是把STM-1通過字節(jié)間插復用成STM-N。SDH對于155.520Mbit/s以上的信號，采用同步復接的方法，而對于低速支路信號，采用固定位置映射法，不僅不同制式的PDH低速信號，而且異步轉移模式（ATM）等其他信號都能映射進SDH的幀結構中去。

5.1.2SDH的復用映射結構

ITU-TG.707建議了SDH的基本復用映射結構，如圖5-4所示。圖中SDH的基本復用單元包括標準容器（C-n）、虛容器（VC-n）、支路單元（TU-n）、支路單元群（TUG-n）、管理單元（AU-n）和管理單元群（AUG），其中n為單元等級。圖5-3G.707建議的SDH復用映射結構圖2.048Mbit/s復用映射結構中各部分單元功能與作用簡介如下：1.標準容器C-n標準容器是一種用來裝載各種速率等級的數字業(yè)務信號的信息結構，對應PDH速率體系有C-11,C-12,C-2,C-3和C-4，例如2.048Mbit/s的PDH碼流裝進C-12容器里。這些容器主要完成碼速調整等適配功能。2.虛容器VC-n虛容器是由標準容器輸出的數字流加上通道開銷POH后構成的。這個過程稱為映射。VC-n的封包速率與SDH網同步，因此不同VC-n是互為同步的，而VC-n內部卻允許承載來自不同標準容器C-n的凈負荷。虛容器VC-n根據承載凈負荷容量可分為高階和低階虛容器。VC-11,VC-12和VC-2為低階虛容器，VC-3和VC-4為高階虛容器。3.支路單元TU-n和支路單元群TUGTU-n由一個相應的低階VC-n和一個相應的支路單元指針TU-nPTR組成，即：TU-n=VC-n+TU-nPTRTU-nPTR又稱為一級定位指針，它指示低階VC-n凈負荷起點相對于高階VC幀起點間的偏移。TUG是把一些不同規(guī)模的TU-n組合成一個TUG的信息凈負荷，可增加傳送網絡的靈活性。例如1個TUG-2由1個TU-2或3個TU-12或4個TU-11按字節(jié)間插組合而成。

4.管理單元AU-n和管理單元群AUGAU-n由一個相應的高階VC-n和一個相應的管理單元指針AU-nPTR組成：AU-n=高階VC-n+AU-nPTRAU-nPTR又稱為二級定位指針，它指示高階VC-n凈負荷起點對于復用段幀起點間的偏移。AU指針相對于STM-N幀的位置總是固定的。AUG是在STM-N的凈負荷中固定占有規(guī)定位置的1個AU或多個AU集合構成。例如1個AUG由1個AU-4或3個AU-3按字節(jié)間插組合而成。在AUG中加入段開銷后便可進入STM-N。5.指針指針除了用來指定信息凈負荷的起點位置,在SDH中還利用指針來調整頻率或相位，以便碼流實現同步,其作用可歸納為3條：（1）當網絡處于同步工作狀態(tài)時，指針用來實現信號間的相位校準；（2）當網絡失去同步工作狀態(tài)時，指針用作頻率和相位校準；（3）指針還可以吸收網絡中的頻率抖動和漂移。5.1.32.048Mbit/s到STM-1的復用映射過程

SDH的復用映射過程就是各種業(yè)務信號復用進入STM-N幀的過程，包括映射、定位和復用三個步驟。圖5-4中的復用映射過程為：先將標稱速率為2.048Mbit/s的PDH信號適配進入C-12，C-12加上POH映射到VC-12，其速率為2.240Mbit/s。將VC-12加上TU-12-PTR定位到TU-12，經速率調準和相位對準后的TU-12速率變?yōu)?.304Mbit/s。經同步復接，即間插復用將3個TU-12（3×2.304Mbit/s）裝入TUG-2，又經7個TUG-2逐字節(jié)間插復用成TUG-3（加上塞入字節(jié)使速率達到49.536Mbit/s），再由3個TUG-3經字節(jié)間插加上高階POH和塞入字節(jié)后構成VC-4凈負荷，速率為150.336Mbit/s。最后加上AU-4PTR的576kbit/s的指針信號組成了AU-4，速率為150.912Mbit/s。單個AUG直接接入加上4.608Mbit/s的段開銷組成STM-1（標稱速率為155.520Mbit/s）的幀結構。圖5-42.048Mbit/s復用映射形成STM-1的過程5.2SDH傳送網5.2.1傳送網分層與分割傳送網與傳輸網是電信網中兩個常用的概念。傳送網是一個強調邏輯功能的網絡概念，定義為在不同地點之間傳遞用戶信息的全部功能的集合。它與傳輸網的概念存在著一定的區(qū)別。傳輸網是一個強調物理實體的網絡，它是由具體設備的集合組成。在某種意義下，傳輸網或傳送網都是可泛指全部實體網絡和邏輯網。本節(jié)是將從邏輯的角度簡單描述有關傳送網定義和規(guī)范。

1．傳送網分層傳送網是一個復雜、龐大的網絡，為了設計和管理方便，網絡采用分層（Layering）和分割（partitioning）的概念。傳送網從垂直方向可以分解為若干獨立的層網絡，SDH傳送網可分為電路層、通道層和傳輸媒質層。如圖5-5（a）所示，下一層為上一層提供服務。在分層結構的基礎上，再從水平方向上將每一層網絡按照其內部結構分為若干部分（子網），如圖5-5（b）所示，這就是分割。因而分層與分割的關系是相互正交的。首先介紹對SDH傳送網垂直方向分層模型，然后對分層模型進行再分析(解剖)。SDH傳送網分層模型，如圖5-11所示。圖5-5傳送網分層與分割的概念及關系

圖5-5*傳送網分層與分割的關系5.2.2傳送網分層模型首先介紹對SDH傳送網垂直方向分層模型，然后對分層模型進行再分析（解剖），SDH傳送網分層模型，如圖5-6所示。圖5-6SDH傳送網分層模型1.電路層電路層主要為用戶提供各種交換數字業(yè)務信號，它包括電路交換網提供的語聲信號，分組交換網提供的數據信號以及PDH系列異步電路傳輸信號、同步數據信號（64kbit/s，384kbit/s，ISDN的2B+D，30B+D）及寬帶交換信號（如異步轉移模式ATM信號），還有LAN（局域網），MAN（城域網）計算機網信號和圖像信號等。

2．通道層通道層主要實現使不同類型電路層信號通過接口進入SDH終端的功能。其步驟是首先通過適配進入虛容器（如VC-11/VC-12或VC-3/VC-4），處理后在高階復用匯合，并提供通道連接和通道監(jiān)視等功能。3．傳輸媒質層傳輸媒質層又分為段層和物理媒體層，其含義如圖5-7所示。

圖5-7段層及通道的含義

（1）段層可分為復用段層和再生段層，復用段、再生段含義可由圖5-12解釋。其中，復用段層為通道層提供同步和復用功能，完成復用段開銷MSOH處理和傳遞；再生段層獲得再生器與復用段終端之間的信息傳遞，如定幀、擾碼、解擾、再生段誤碼監(jiān)測、再生段開銷RSOH處理、監(jiān)視和傳遞等。（2）物理媒質層可分為光纖、電纜、微波和衛(wèi)星傳輸媒體。光纖傳輸媒質是最適合于傳送SDH信號的傳輸媒質，因此稱用光纖線路傳輸SDH信號為“光同步傳輸體系”。ITU-T對SDH光接口有較全面的要求，規(guī)范了很多對PDH系統(tǒng)未曾標準化的光參數。5.3SDH的基本網元及組網保護SDH設備是根據SDH幀結構和復接方式來設計的，為了使設備在網絡中與其他設備互通及兼容，就需要制訂統(tǒng)一標準，對各種設備進行規(guī)范，為此，ITU-TG781規(guī)定了SDH復用設備協(xié)議結構；G782又規(guī)定了SDH復用設備的類型和一般特性；G783協(xié)議給出了SDH設備的基本功能塊的功能描述。SDH基本網絡單元設備有終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、再生中繼器（REG）和同步數字交叉連接設備（DXC）。這些設備都是由各種邏輯功能塊組合而成的，下面簡單介紹之。5.3.1SDH的基本網元

1.終端復用設備TM和分插復用設備ADMSDH網的基本網絡單元中最重要的兩個網絡單元是終端復用器和分插復用器。以STM-1等級為例，其各自的功能，如圖5-8和圖5-9所示。圖5-8STM-1終端復用設備（TM）圖5-9STM-1分插復用設備(ADM)終端復用器TM的主要任務是將PDH各低速支路信號納入STM-1幀結構，并經電/光轉換為STM-1光線路信號，其逆過程正好相反。分插復用器ADM是將同步復用和數字交叉連接功能綜合于一體，具有靈活地分插任意支路信號能力的網絡設備，在組網上有很大靈活性。支路盤接口速率是2Mbit/s，34Mbit/s和140Mbit/s。另外，ADM也具有電/光轉換、光/電轉換功能。

ADM設備充分體現了SDH系統(tǒng)的特點，具有靈活的上、下電路功能。ADM設備可以替代TM作為終端復用器，其內部結構，如圖5-7所示。它可以在系統(tǒng)中間站方便地將支路信號從主信號碼流中提取出來，也可將支路信號方便地插入到主信號碼流中。還可以將西向線路的STM-1光信號穿到東向線路上。從而方便地實現網絡中信號碼流的分配、交叉與組合。

圖5-10ADM內部結構2.再生中繼器（REG）

再生中繼器（REG）示意圖，如圖5-11所示。其作用是將光纖長距離傳輸后受到較大衰減及色散畸變的光脈沖信號轉換成電信號進行放大、整形、再生為原電脈沖信號，再調制光源變換為光脈沖信號送入光纖繼續(xù)傳輸，以延長通信距離。圖5-11再生中繼器圖3.數字交叉連接設備（DXC）數字交叉連接設備（DXC）是SDH網絡的重要網絡單元，兼有復用、配線、保護/恢復、光/電和電/光轉換、監(jiān)控和網管多項功能。在SDH中DXC實現交叉連接的支路可以是各同步傳遞模塊STM-N（N=1,4,16,64），也可以是更低等級的信號，包括PDH的各支路信號及各種虛容器。常常把數字交叉連接的功能內置在ADM中或者說ADM包括了數字交叉連接的功能。通常用DXCm/n表示一個DXC類型，其中m≥n，m表示接入速率最高等級，n表示參與交叉連接的最低速率等級。

DXC的作用與交換機不同，交換機實現的是用戶之間的動態(tài)連接，用戶有權改變這個連接；而DXC實現的是支路之間的交叉連接，是半永久性的連接，用戶無權改變這個連接，這個連接的改變是由網管中心控制。

數字交叉連接設備（DXC）是SDH網絡的重要網絡單元，兼有復用、配線、保護/恢復、光/電和電/光轉換、監(jiān)控和網管多項功能。數字交叉連接設備DXC，對提高SDH系統(tǒng)組網的靈活性和自愈能力有很大作用。它是一種可以在某端口信號與其他端口的信號之間進行可控連接和再連接的設備。DXC的交叉功能，如圖5-12所示。圖5-12DXC的交叉結構5.3.2SDH網絡結構SDH網絡拓撲的選擇應綜合考慮網絡的生存性,網絡配置的難易，網絡結構是否適合新業(yè)務的引入等多種因素，根據具體情況來決定。一般來說，除了最簡單的點到點物理拓撲外，網絡拓撲有如圖5-13所示的5種類型。圖5-13SDH網絡基本拓撲的結構

1．鏈型網將通信網中的所有網元串聯起來，首末兩端開放配置TM，中間各網元配置ADM或REG，構成比較經濟的鏈型（線型）拓撲網。2．星型網和樹型網網中有一個特殊點以輻射的形式與其余所有點直接相連，而其余點之間互相不能直接相連，便構成了星狀拓撲；當末端點連接到幾個特殊點時就形成了樹狀拓撲。樹狀拓撲可以看成是線狀和星狀拓撲的結合。星狀和樹狀都適合于廣播式業(yè)務，但在特殊點存在著瓶頸問題、光功率預算限制和失效問題，這兩種網絡拓撲不適合提供雙向通信業(yè)務。

3．環(huán)型網

將鏈型網首末兩點開放網元相連便形成了環(huán)型網。環(huán)型網的最大優(yōu)點是具有很高的網絡生存性，因而在SDH網絡中受到特殊的重視，在中繼網和接入網中得到廣泛的應用。4．網孔型網當涉及通信的許多點直接相連時就形成了網孔狀拓撲，網孔狀拓撲不受節(jié)點瓶頸問題的影響，兩點間有多種路由可選，網絡可靠性高。其缺點是網絡結構復雜、成本較高，適合于業(yè)務量很大的干線網。5.3.3SDH自愈環(huán)網原理SDH傳輸網中所采用的網絡結構有多種，其中環(huán)狀結構才具有真正意義上自愈功能，故稱為自愈環(huán)。即網絡在無需人為干預情況下，就能在極短時間內（ITU-T建議小于50ms）從失效狀態(tài)自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網絡已出現了故障。其基本原理就是使網絡具有備用路由，并重新確立通信能力。SDH環(huán)型網絡保護原理有1+1保護方式和1：1或1：n保護方式。1＋1保護方式是指發(fā)端在工作/保護兩根光纖上發(fā)送同樣的信息（并發(fā)），收端在正常情況下選收工作光纖上的業(yè)務，在工作光纖損壞時，選收保護光纖的備用業(yè)務，即雙發(fā)選收，也稱為熱備份。1:1保護方式是將每一根光纖在邏輯信道上一分為二，一半為工作信道，一半為保護信道。在正常時，發(fā)端在工作信道上發(fā)主用業(yè)務，在保護信道上發(fā)額外業(yè)務（低級別業(yè)務），收端從工作信道收主用業(yè)務，從保護信道收額外業(yè)務。當工作信道損壞時，發(fā)端將主用業(yè)務轉發(fā)到另一根光纖的保護信道上，收端將切換到從保護信道“選收”主用業(yè)務，此時額外業(yè)務被終結，也稱為冷備份。1:n保護方式是指一條保護信道保護n條工作信道，這時信道利用率更高，但一條保護信道只能同時保護一條工作信道，所以系統(tǒng)可靠性降低了。1.二纖單向通道保護環(huán)圖5-14二纖單向通道保護環(huán)二纖單向通道保護環(huán)的結構如圖5-14（a）所示，它采用1+1保護方式。二纖單向通道倒換環(huán)的結構如圖5-14（a）所示，它采用1+l保護方式。若環(huán)網中網元A與C互通業(yè)務，網元A和C都將業(yè)務“并發(fā)”到環(huán)S1和P1上，S1和P1上的所傳業(yè)務相同且流向相反。在網絡正常時，A→C方向傳送過程為：信息由網元A插入，一路由主環(huán)光纖S1攜帶，經B網元（節(jié)點）到達C節(jié)點，另一路由備環(huán)光纖P1攜帶，經D到達C網元，在網元C自動“選收”主環(huán)纖S1上的A到C的業(yè)務，完成網元A到網元C的業(yè)務傳輸。同理，C→A方向傳送過程為：當信息由網元C插入后，分別由主環(huán)光纖S1和備環(huán)光纖P1所攜帶，前者經網元D，后者經網元B，到達網元A，在網元A仍然“選收”主環(huán)纖S1上的C到A的業(yè)務，完成網元A到網元C的業(yè)務傳輸。

當B,C節(jié)點間出現斷纖故障時，如圖5-14（b）所示，由于網元A,C在環(huán)上業(yè)務的“并發(fā)”功能沒有改變，也就是S1環(huán)和P1環(huán)上的業(yè)務還是一樣的。這時網元A與網元C之間的業(yè)務是如何被保護的呢？網元A到網元C的業(yè)務由網元A并發(fā)到S1和P1光纖上，其中P1業(yè)務經網元D傳至網元C，S1的業(yè)務經網元B，由于B與C間光纖斷了，所以光纖S1上的業(yè)務無法傳到網元C，此時網元C立即切換選收備環(huán)P1上的A到C的業(yè)務。于是A到C的業(yè)務得以恢復，完成環(huán)上業(yè)務通道保護。同樣網元C到網元A的業(yè)務也是并發(fā)到S1環(huán)和P1環(huán)上，其中P1環(huán)上的C到A業(yè)務，由于B與C間光纖斷了，所以無法傳到網元A，而S1環(huán)上的C到A業(yè)務經網元D傳到網元A并未斷纖，再加上網元A本身設置為默認選收主環(huán)S1上的業(yè)務，這時網元C到網元A業(yè)務并未中斷，網元A不做保護倒換。2．二纖雙向復用段保護環(huán)

二纖雙向復用段保護環(huán)結構如圖5-15（a）所示，它采用1：1保護方式。從圖5-15（a）可見，S1和P2，S2和P1的傳輸方向相同，由此人們設想采用時隙技術，將總時隙數一分為二，前半時隙用于傳送主用光纖S1的信息，后半時隙用于傳送備用光纖P2的額外信息，這樣可將S1和P2的信號置于一根光纖（即S1/P2光纖），同樣S2和P1信號也可同時置于另一根光纖（即S2/P1光纖）上，這樣可以將四纖環(huán)簡化為二纖環(huán).圖5-15二纖雙向復用段倒換環(huán)

下面還是以網元A，C間的信息傳遞為例，說明其工作原理。正常工作情況下當信息由A插入時，首先是由S1/P2光纖的前半時隙（例如STM-16系統(tǒng)中前1~8個STM-1）所攜帶，經B節(jié)點到C節(jié)點，完成由A到C網元的信息傳送，而當信息由C網元插入時，則是由S2/P1光纖的前半時隙來攜帶，經B節(jié)點到達A節(jié)點，從而完成C到A網元信息傳遞。當B，C網元間出現斷纖故障時，如圖5-15（b）所示，由于光纖斷線故障點相連的網元B，C都具有環(huán)回功能，這樣當信息由網元A插入時，信息首先由S1/P2光纖的前半時隙攜帶，到達B節(jié)點，通過環(huán)回功能電路，將S1/P2光纖前半時隙所攜帶的信息橋接裝入S2/P1光纖的后半時隙，此時S2/P1光纖P1時隙上的額外信息被沖掉，然后，經網元A，D傳輸到達C，在C處利用其環(huán)回功能電路，又將S2/P1光纖中后半時隙所攜帶的信息置于S1/P2光纖的前半時隙之中，從而實現網元A到C的信息傳遞，而由C插入的信息則首先被送到S2/P1光纖的前半時隙之中，經C網元的環(huán)回功能轉入S1/P2光纖的后半時隙，沿線經D，A到達B，又由B網元的環(huán)回功能處理，將S1/P2光纖后半時隙中攜帶的信息轉入S2/P1光纖的前半時隙傳輸，最后到達網元A，以此完成由C到A的信息傳遞。5.3.4SDH網絡管理

1.SDH網絡管理系統(tǒng)的組成最常用的SDH網絡管理建立是由網管計算機（包括軟、硬件）與SDH網絡中網元（NE）的連接構成，如圖5-16所示。圖5-16（a）是用直連網線連接傳輸網絡的一個網關網元的以太網接口。SDH網元之間通過光纖保持連通。圖5-16（b）是用Modem通過公用電話網連接傳輸網絡中的多個網關網元的X.25接口。SDH網元之間通過光纖保持連通。圖5-16SDH網絡管理系統(tǒng)示意圖2.SDH網絡管理基本功能網絡管理一般功能是嵌入控制通路的管理。為了SDHNE間能進行通信，必須對構成其邏輯通信鏈路的ECC進行有效的管理。其他一般功能，包括安全、軟件下載、遠端注冊等。（1）系統(tǒng)管理主要有：創(chuàng)建SDH網關/網元、數據庫轉儲管理、日志管理等。（2）配置管理：按TMN原理，主要實施對網絡單元的控制、識別和數據交換。（3）告警管理：有告警的查詢、監(jiān)視、自動上報、告警聲響等故障診斷測試。（4）性能管理：性能數據采集，按協(xié)議G82X規(guī)定的誤碼性能有關事件采集，這些事件是利用SDH幀結構中有關性能開銷字節(jié)采集的。（5）安全管理：安全管理涉及注冊、口令和安全等級等。（6）賬目（計費）管理：賬目管理涉及計費功能和資費功能。

3.SDH設備網管接口SDH網絡管理主要有Q接口、F接口、X.25，RS232和以太口等。5.3.5SDH光網絡在長途干線網中的應用

某市SDH在長途傳輸干線網的應用，如圖5-17所示。圖5-17某市SDH長途傳輸干線網中的應用5.4基于SDH的MSTP5.4.1MSTP概念MSTP是指在SDH的基礎上提供TDM、ATM、以太網等多種業(yè)務的接入、處理和傳送，并提供統(tǒng)一網管的多業(yè)務節(jié)點接口。MSTP可以將傳統(tǒng)的SDH復用器、數字交叉鏈接器（DXC）、WDM終端、網絡二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立的設備集成為一個網絡設備的處理單元，優(yōu)化了數據業(yè)務對SDH虛容器的映射，從而提高了帶寬利用率，降低了組網成本。

MSTP的關鍵點是除應具有標準SDH傳送節(jié)點所具有的功能外，在原SDH上增加了多業(yè)務處理能力，即具有以下主要功能特征。

（1）具有TDM業(yè)務、ATM業(yè)務或以太網業(yè)務的接入功能；

（2）具有TDM業(yè)務、ATM業(yè)務或以太網業(yè)務的傳送功能包括點到點的透明傳送功能；

（3）具有ATM業(yè)務或以太網業(yè)務的帶寬統(tǒng)計復用功能；

（4）具有ATM業(yè)務或以太網業(yè)務映射到SDH虛容器的指配功能。

基于SDH的多業(yè)務傳送節(jié)點可根據網絡需求應用在傳送網的接入層、匯聚層，應用在骨干層的情況有待研究。

基于SDH的多業(yè)務傳送平臺（MSTP）已經成為建設以城域網（或本地網）為代表的多業(yè)務傳送網的首選技術，它具有分組數據業(yè)務高效地映射到SDH虛容器的能力，把以太網、ATM、POS等多種技術進行有機融合，實現SDH從純傳送網轉變?yōu)閭魉途W和業(yè)務網一體化的多業(yè)務平臺。從傳輸網絡現狀來看，大部分的城域網絡仍以SDH設備為主，基于技術成熟性、可靠性和成本等方面綜合考慮，以SDH為基礎的MSTP技術在城域網應用領域扮演著十分重要的角色。隨著近年來數據、寬帶等IP業(yè)務的迅猛增長，MSTP技術的發(fā)展主要體現在對以太網業(yè)務的支持上，以太網新業(yè)務的要求推動著MSTP技術的發(fā)展。

城域網是當前電信運營商爭奪的焦點，目前城域網組網技術種類繁多，大致包括基于SDH結構的城域網、基于以太網結構的城域網、基于ATM結構的城域網和基于DWDM結構的城域網。其實，SDH、ATM、Ethernet、WDM等各種技術也都在不斷吸取其他技術的長處，互相取長補短，即要實現快速傳輸，又要滿足多業(yè)務承載，另外還要提供電信級的QoS，各種城域網技術之間表現出一種融合的趨勢。MSTP的實現基礎是充分利用SDH技術對傳輸業(yè)務數據流提供標準化、保護恢復能力和較小的延時性能等方面的優(yōu)勢，并對網絡業(yè)務支撐層加以改造，以適應多業(yè)務應用，實現對二層、三層的數據智能支持。在國內，1999年提出這種MSTP新的傳送網體系——誕生了多業(yè)務傳送平臺(MultiServiceTransportPlatform,MSTP）的概念，它能夠很好地兼容TDM語音業(yè)務與數據業(yè)務，是網絡發(fā)展的方向之一。5.4.2MSTP的功能塊模型及實現1.MSTP的功能塊模型MSTP的功能塊模型如圖5-18所示。圖5-18MSTP功能塊模型

從圖5-18中可見，MSTP設備是由多業(yè)務處理模塊（含ATM處理模塊、以太網處理模塊等）和SDH設備構成的。多業(yè)務處理模塊端口分為用戶端口和系統(tǒng)端口。用戶端口與PDH和SDH接口、ATM接口、以太網接口連接，系統(tǒng)端口與SDH設備的內部電接口連接。2．各業(yè)務在MSTP上傳送實現

1）PDH/SDH業(yè)務在MSTP上傳送實現MSTP的用戶端口提供了標準的PDH和SDH接口，支持VC12/3/4級別的連續(xù)級聯與虛級聯。對從PDH接口輸入到用戶端口的PDH各等級信號可通過系統(tǒng)端口直接進行映射復用定位和加開銷處理，最終形成STM-N幀結構，以線路信號發(fā)送出去。對從SDH接口輸入到用戶端口的SDH各等級信號，進行去復用段開銷和再生段開銷處理后，通過系統(tǒng)端口映射至VC虛容器中，再經過VC-N交叉連接，加入復用段開銷和再生段開銷，最終形成STM-N的幀結構以線路信號發(fā)送出去。2）以太業(yè)務在MSTP上傳送實現以太網處于OSI模型的物理層和數據鏈路層，遵從網絡底層協(xié)議。以太網業(yè)務是指在OSI第二層采用以太網技術來實現數據傳送的各種業(yè)務。就以太網業(yè)務在MSTP上的傳送實現過程來看，以太網處理模塊，能提供以太網點到點透傳功能、支持以太網二層交換功能，并且可實現多個用戶端口業(yè)務占用一個系統(tǒng)端口帶寬的共享和多個系統(tǒng)端口業(yè)務占用一個用戶端口帶寬的匯聚功能，如圖5-19所示。以太網處理模塊不僅融合了彈性分組環(huán)（RPR）技術，還在以太網和SDH間引入智能的中間適配層RPR和多協(xié)議標簽交換（MPLS）來處理以太網業(yè)務的按需帶寬（BoD）和QoS要求。圖5-19以太網多業(yè)務處理模塊的端口以太網處理模塊不僅融合了彈性分組環(huán)（RPR）技術，還在以太網和SDH間引入智能的中間適配層RPR和多協(xié)議標簽交換（MPLS）來處理以太網業(yè)務的按需帶寬（BoD）和QoS要求。級聯方式分為連續(xù)級聯與虛級聯兩種：①連續(xù)級聯是把被級聯的各個VC-n連續(xù)排列，在傳送時它們被捆綁成為一個整體來考慮。級聯后的VC記為VC-n-Xc，其中X表示有X個VC-n級聯在一起，通常以VC-n-Xc中第一個VC-n的通道開銷POH作為級聯后的VC-n-Xc的POH。②虛級聯是指被級聯的各個VC-n并不連續(xù)排列，級聯后的VC記為VC-n-Xv，其中X也表示被級聯VC-n的數目。組成虛級聯的各個VC-n可能獨立傳送，因此各VC-n都需要使用各自的POH來實現通道監(jiān)視與管理等功能，接收端對組成VC-n-Xv的各VC-n在傳送中引入的時延差必須給予補償，使各VC-n在接收側相位對齊。連續(xù)級聯和虛級聯的示例，如圖5-20所示。圖5-20連續(xù)級聯與虛級聯示意圖在映射過程中還有一個關鍵技術就是鏈路容量調整方案（LCAS），如果虛級聯中一個VC-n出了故障，整個虛級聯組將失效，但數據傳輸具有可變帶寬的要求，可采用虛級聯和LCAS協(xié)議相結合解決此狀況。例如表5-2中，MSTP現行分配46個VC-12的虛級聯來承載一個100Mbit/s的FE業(yè)務，如果其中的6個VC-12出現故障，剩余的40個VC-12能無損傷地（比如不丟包和無較大延時）將此FE業(yè)務傳送過去；如果故障恢復，FE業(yè)務也相應恢復到原來的配置。業(yè)務速率未采用級聯方式采用級聯方式虛容器映射效率虛級聯（或連續(xù)級聯）映射效率10Mbit/sVC-3（48.384Mbit/s）20%VC-12-5v/c92%100Mbit/sVC-4（149.760Mbit/s）67%VC-3-2v/c，VC-12-46v/c100%200Mbit/sVC-4-2v/c67%VC-3-4v/c100%1000Mbit/sVC-4-8v/c83%VC-3-22v/c94%表5.2以太網映射到SDH虛容器VC的對應關系虛級聯最大的優(yōu)勢在于它可以使SDH為數據業(yè)務提供大小合適的帶寬通道，避免了帶寬的浪費。虛級聯技術可以以很小的顆粒如2Mbit/s來調整傳輸帶寬，以適應用戶對帶寬的不同需求。由于每個虛級聯的VC在網絡上的傳輸路徑是各自獨立的，這樣當物理鏈路有一個路徑出現中斷時，不會影響從其他路徑傳輸的VC。3）ATM業(yè)務在MSTP上傳送實現對于ATM接口，在映射入VC之前，MSTP系統(tǒng)還能提供統(tǒng)計ATM復用功能和VP、VC交換功能。可對多個ATM業(yè)務流中的非空閑信元進行抽取，復用進一個ATM業(yè)務流，從而節(jié)約了ATM交換機的端口數，提高了SDH通道的利用率。對于寬帶數據業(yè)務的映射，MSTP還應該支持低階和高階的VC級聯功能，包括相鄰級聯和虛級聯。3.MSTP的優(yōu)勢MSTP主要優(yōu)勢：（1）業(yè)務的帶寬靈活配置，MSTP上提供的10/100/1000Mbit/s系列接口，通過VC的捆綁可以滿足各種用戶的需求。現階段大量用戶的需求還是固定帶寬專線，主要是2Mbit/s、10/100Mbit/s、34Mbit/s、155Mbit/s。對于這些專線業(yè)務，大致可以劃分為固定帶寬業(yè)務和可變帶寬業(yè)務。對于固定帶寬業(yè)務，MSTP設備從SDH那里集成了優(yōu)秀的承載、調度能力，對于可變帶寬業(yè)務，可以直接在MSTP設備上提供端到端透明傳輸通道，充分保證服務質量，可以充分利用MSTP的二層交換和統(tǒng)計復用功能共享帶寬，節(jié)約成本，同時使用其中的VLAN劃分功能隔離數據，用不同的業(yè)務質量等級（QoS）來保障重點用戶的服務質量。

（2）可以根據業(yè)務的需要，工作在端口組方式和VLAN方式，其中VLAN方式可以分為接入模式和干線模式：而端口組方式：單板上全部的系統(tǒng)和用戶端口均在一個端口組內。這種方式只能應用于點對點對開的業(yè)務。換句話說，也就是任何一個用戶端口和任何一個系統(tǒng)端口被啟用了，網線插在任何一個啟用的用戶端口上，那個用戶口就享有了所有帶寬，業(yè)務就可以開通。

·（3）可以工作在全雙工、半雙工和自適應模式下，具備MAC地址自學習功能；

（4）QoS設置。QoS實際上限制端口的發(fā)送，原理是發(fā)送端口根據業(yè)務優(yōu)先級上有許多發(fā)送隊列，根據QoS的配置和一定的算法完成各類優(yōu)先級業(yè)務的發(fā)送。因此，當一個端口可能發(fā)送來自多個來源的業(yè)務，而且總的流量可能超過發(fā)送端口的發(fā)送帶寬時，可以設置端口的QoS能力，并相應地設置各種業(yè)務的優(yōu)先級配置。當QoS不作配置時，帶寬平均分配，多個來源的業(yè)務盡力傳輸。

（5）對每個客戶獨立運行生成樹協(xié)議。（6）在城域匯聚層，實現企業(yè)網絡邊緣節(jié)點到中心節(jié)點的業(yè)務匯聚，具有節(jié)點多、端口種類多、用戶連接分散和較多端口數量等特點。采用MSTP組網,可以實現IP路由設備10M/100M/1000MPOS和2M/FR業(yè)務的匯聚或直接接入，支持業(yè)務匯聚調度，綜合承載，具有良好的生存性。根據不同的網絡容量需求，可以選擇不同速率等級的MSTP設備。

5.4.3MSTP網絡的典型應用

MSTP業(yè)務適用于政府部門、金融行業(yè)、企業(yè)、學校等對穩(wěn)定性、安全性和寬帶要求較高的客戶組建城市范圍的光域網。MSTP網絡適用以太網專線業(yè)務，可于用企業(yè)組建長途以太網專線業(yè)務和點到點或端到端等以太專線業(yè)務。。1．MSTP網絡的長途以太網專線應用

采用MSTP技術組建企業(yè)長途以太網專線網絡是最適用的，如圖5-21所示。圖5-21企業(yè)組建MSTP長途以太網專線業(yè)務2．MSTP網絡的跨域以太網專線業(yè)務應用

MSTP網絡的跨域端到端以太網專線業(yè)務應用如圖5-22所示。圖5-22MSTP跨域端到端以太網專線業(yè)務應用3．MSTP網絡點到點的以太專線業(yè)務應用

MSTP網絡的點到點的以太專線業(yè)務應用如圖5-23所示。圖5-23MSTP點到點的以太專線業(yè)務應用4．MSTP網絡的以太網ADSL和IP上行匯聚業(yè)務應用以太網ADSL、IP上行匯聚專線業(yè)務MSTP組網，如圖5-24所示。圖5-24以太網ADSL、IP上行匯聚專線業(yè)務MSTP組網第6章DWDM/光傳送網TON

內容提要6.1DWDM的基本概念6.2DWDM基本網元設備6.3DWDM網絡結構與保護6.4光傳送網OTN6.5OTN的基本網元和組網保護第6章

DWDM/光傳送網(OTN)為了滿足多種寬帶業(yè)務（會議電視、高清晰度電視等）對傳輸容量和網絡交互性、靈活性的要求，在光纖傳輸網上，產生了多種復用技術，如空分復用，即鋪設大芯數新光纜，然而，鋪設新光纜并不是增加信息傳輸容量的最好辦法。考慮到漫長的線路鋪設周期，昂貴的成本，鋪設新光纜僅僅在不存在光纖線路的情形下才是最有效的。采用時分復用，在現有光纖線路基礎上使用更高比特率的時分多路復用系統(tǒng)是擴大容量的方法之一，從PDH到SDH的發(fā)展就是例證，更高比特率（如40Gb/s）的時分多路復用系統(tǒng)也在研究中，但是制造數十吉比特速率的電子線路將會遇到很多困難。另一擴容的重要方法是采用光波分復用WDM，即將多個不同光波長的光纖通信系統(tǒng)合在一根光纖里傳輸，這些不同波長的光信號所承載的可以是不同速率、不同格式或不同種類的信號，從而大大提高了信息傳輸容量。本章首先介紹光波分復用和光傳送網（OTN）的概念，然后著重對DWDM系統(tǒng)結構，基于DWDM的OTN分層、幀結構、復用映射、新增基本網元和組網保護等進行討論.6.1DWDM的基本概念6.1.1．波分復用的概念及在傳輸網中的位置1．波分復用的概念把不同波長的光信號復用到一根光纖中進行傳送（每個光波長承載一個TDM電信號或模擬電信號等）的方式統(tǒng)稱為波分復用。通常還有一種習慣細分為：波分復用（WDM）是指光纖不同低損耗窗口的光波復用；而密集波分復用（DWDM）是指光纖同一低損耗窗口的多個光波復用，圖6-1為波長復用頻譜圖。

WDM、CWDM和DWDM相鄰波長間隔的區(qū)別WDM和DWDM主要區(qū)別在于復用與解復用時波長間隔不同。WDM復用的波長間隔Δλ<200~250nm；DWDM復用的波長間隔Δλ=0.8nm（約100GHz）或1.6nm（約200GHz）。16/32個波長通道DWDM系統(tǒng)對應的中心波長和頻率，如表6.1所示。表6.116波長和32波長DWDM系統(tǒng)中心波長（頻率）波長復用頻譜圖

圖6-1波長復用頻譜圖2.DWDM在傳輸網中的位置DWDM是一種能在一根光纖上同時傳送多個攜帶有信息（模擬或數字）的光載波，可以承載SDH業(yè)務、IP業(yè)務、ATM業(yè)務。只需通過增加波長（信道）實現系統(tǒng)擴容的光纖通信技術。它將幾種不同波長的光信號組合（復用）起來傳輸，傳輸后將光纖中組合的光信號再分離開（解復用），送入不同的通信終端，即在一根物理光纖上提供多個虛擬的光纖通道，我們也可以稱之為虛擬光纖。DWDM在系統(tǒng)中的位置如圖6-2所示。

6?2DWDM在傳輸網中的位置從表6.2中可見，其工作波長從1270nm開始到1610nm結束，共有18個通道，覆蓋了O、E、S、C、L共5個波段。表6.2ITU-TG.694.2CWDM標準波長波段序號波長/nm波段序號波長/nm波段序號波長/nmO11270E71390S1315102129081410C141530313109143015155041330101450

L16157051350S111470171590E613701214901816106.1.2DWDM系統(tǒng)模型

1.二纖單向DWDM系統(tǒng)組成

圖6-3二纖單向DWDM系統(tǒng)原理圖2.單纖雙向DWDM系統(tǒng)組成圖6-4單纖雙向傳輸的DWDM系統(tǒng)原理圖6.1.3實用DWDM系統(tǒng)的構成圖6-5實用點到點DWDM系統(tǒng)基本結構實際的WDM系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機、光中繼放大、光接收機、光監(jiān)控信道和網絡管理系統(tǒng)，如6-5所示所示。其簡單工作過程為：首先把1----n個來自終端設備（如SDH終端）的光信號送到DWDM系統(tǒng)的光發(fā)射機的前端口。利用光轉發(fā)器（Opticaltranspondeunit，OTU）把符合ITU-TG.957建議的非特定波長的光信號轉換成符合ITU-TG.692建議的具有穩(wěn)定的特定波長的光信號。OTU對輸入端的信號波長沒有特殊要求，可以兼容任意廠家生產的設備輸出的SDH信號，其輸出端滿足G.692的光接口，即采用標準的光波長和滿足長距離傳輸要求的光源，再利用合波器合成多路光信號，通過光功率放大器（BA）放大后輸出多路光信號，送入光纖信道的同時插入光監(jiān)控信號。

傳輸一定距離后，要用EDFA對光信號進行中繼放大。在應用時可根據具體情況，將EDFA用做“線放（OLA）”、“功放（OBA）”或“前放（OPA）”。在DWDM系統(tǒng)中，對EDFA要采用增益平坦技術，使得EDFA對不同波長的光信號具有接近相同的放大增益。同時，還應對EDFA采取自動增益控制措施，以防信道跌落時導致的“浪涌”現象。在光接收機，先將光監(jiān)控信號與業(yè)務信號分離，然后把經長途衰減了的主業(yè)務弱光信號（1530～1556nm）進行前置放大器（OPA），由分波器從業(yè)務信道中分出各種波長的光信號送入接收機。接收機不僅要滿足靈敏度、過載功率等參數的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號，要有足夠O/E的電帶寬特性。

圖6-6OUT的定位圖6-7業(yè)務信道與監(jiān)控信道的分離

光監(jiān)控信道（OSC）主要用以監(jiān)控系統(tǒng)內各信道的傳輸情況，在光發(fā)送機，插入本節(jié)點產生的波長為

S（1310nm或1480nm或1510nm+10nm），與主信道的光信號合波輸出；在光接收端機，將接收到的監(jiān)控光信號分離，分別輸出

S波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務信道光信號，如圖6-7所示。OSC的信息幀結構兩種：一是碼型為CMI、工作速率為2Mbit/s的監(jiān)控系統(tǒng)，利用32個64kbit/s字節(jié)承載各種監(jiān)控信息，并以PCM32幀格式傳遞與交換。二是采用4B/5B編碼、速率為10Mbit/s和100Mbit/s的監(jiān)控系統(tǒng)，以中興通訊的DWDM設備為例，監(jiān)控通道采用10/100M以太網技術，將各種數據以IP數據包的形式封裝，并在以太網數據幀中傳遞與交換。目前國際上已商用的系統(tǒng)4×2.5Gb/s（10Gb/S）,8×2.5Gb/s（20Gb/s），16×2.5Gb/s（40Gb/s），40×2.5Gb/s（100Gb/s）,32×10Gb/s（320Gb/s）,40×2.5Gb/s（400Gb/s）。實驗室已實現了82×40Gb/s（3.28Tb/s）的速率，傳輸距離達3×100km=300km。①BellLabs:82路×40Gb/s＝3.28Tb/s在3×100km＝300km的TrueWave（商標）光纖（即G.655光纖）上,利用C和L兩個波帶聯合傳輸；②日本NEC:160×20Gb/s=3.2Tb/s,利用歸零信號沿色散平坦光纖，經過增益寬度為64nm的光纖放大器，傳輸距離達1500km；③日本富士通（Fujitsu）：128路×10.66Gb/s，經過C和L波帶①，用分布喇曼放大（DRA:nstributedRamanAmplification），傳輸距離達6×140km＝840km；④日本NTT:30路×42.7Gb/s，利用歸零信號，經過增益寬度為50nm的光纖放大器，傳輸距離達3×125km≈376km；⑤美國LucentTech:100路×10Gb/s＝1Tb/s，各路波長的間隔縮小到25GHz,用L波帶,沿NZDF光纖(G.655光纖)傳輸400km;6.2DWDM基本網元設備DWDM基本網元設備，一般按用途可分為：光終端復用設備（OTM），光線路放大設備（OLA）、光分插復用設備（OADM）和光交叉連接設備（OXC）等4種類型。本節(jié)分別簡介它們的基本結構及功能。如圖6-5所示是實用的16波DWDM系統(tǒng)，它由兩個OTM組成，在兩個OTM之間由一對光纖和一個OLA相連，在距離較長的傳輸線路中，可以在線路中間增加多個OLA以提供跨距離長傳輸。

圖6-5實用16波DWDM系統(tǒng)組成

SDH發(fā)SDH收SDH收SDH發(fā)OTM的主要任務是將來自各終端設備（如SDH的TM）輸出的光信號λ1、λ2、…λ16，分別利用發(fā)送端波長轉換器（TWC），把非特定波長的光信號轉換成符合ITU－TG.692建議的特定波長的光信號，然后再把各個特定光波長經合波器（M16）復用成多波長的光信號，對其放大，并附上波長為λs的光監(jiān)控信道，送入光纖傳輸，其逆過程是OTM從光纖中先把光監(jiān)控信道λs取出，然后對多波復用的主信道進行光放大，經分波器（D16）解復用成16個波長的各終端信號，再經接收端波長轉換器（RWC），還原成原光信號送至各終端設備（如SDH的TM）。OTM功能示意如圖6-9所示。6.2.1光終端復用設備（OTM）圖6-6OTM功能示意圖圖6-7OTM終端機框表6.3OTM組成及個部分作用TWC發(fā)端波長轉換器(OTU)把G957信號變?yōu)镚692RWC收端波長轉換器(OTU)把G692信號還原為G957M16/M3216/32合波器D16/D3216/32分波器SCC主控板(人機對話的橋梁)SC1/SC2單向/雙向光監(jiān)控板WBA/WPA光功率/光前置放大器SCA（OSC）光監(jiān)控信道合波/分波板OHP公務電話板1.TWC組成及功能TWC采用的是O/E/O的方式。其原理框圖如6-8所示。TWC的光輸入端口接收來自SDH設備符合ITU-TG.957建議的STM-N光信號，輸出的光波長完全符合ITU-TG.692建議的光信號，標稱中心頻率為192.1～195.2THz，中心頻率偏移≤10GHz（壽命期內）。發(fā)送光信號的最小消光比EXT≥10dB。圖6—8TWC板的原理框圖TWC板具有再生中繼功能，可完全達到ITU-T規(guī)定的輸入抖動容限和抖動轉移特性等性能指標；

TWC板提供再生段B1字節(jié)的監(jiān)測（B1誤碼上報、B1過限、B1劣化），可以通過對B1字節(jié)的監(jiān)測定位線路的故障所在；

光接收機(O/E模塊)在比特誤碼率BER=10-12條件下，最小接收靈敏度為

25dBm（APD接收模塊）或

18dBm（PIN接收模塊），光接收機過載光功率為

9dBm（APD接收模塊）或0dBm（PIN接收模塊）；2.RWC組成及功能RWC板是TWC板的逆過程，不多述。3.M16組成及功能

M16板完成16通道光復用，也稱作合波板。其原理框圖，如圖6-9所示。按照功能模塊劃分，它主要由光路模塊和電路模塊構成。光路模塊包括一個16通道合波器和兩個10：90光耦合器，完成16個波長通道的復用90%進入主信道，10%中的90%提供在線光監(jiān)測口MON。可以由該光口接入光譜分析儀或多通道處理板MS2，在不中斷業(yè)務的情況下，監(jiān)測主信道的光譜，而10%中的10%進行輸出光功率檢測，通過PIN的O/E變換，再通過郵箱保持與主控板及網管系統(tǒng)的通信，上報單板告警及性能事件。M16板上使用的合波器為多層介質膜濾波器型或耦合器型。

M16板16個通道對應的波長和頻率見表6-1，表中序號01～16即是.

圖6-9M16板的原理框圖90%Pi至BA最后光纖線路10%Pi90%×10%Pi10%×10%PiPisccλ16λ1..+λ16λ1λ1..+λ164.D16板組成及功能

D16板完成16通道分波，是M16的逆過程。其原理框圖如圖6-10所示。按照功能模塊劃分，它主要由光路模塊和電路模塊構成。光路模塊包括一個16通道分波器和兩個10：90光耦合器，完成16個波長通道的解復用并提供在線光監(jiān)測口MON，分波器為多層介質膜濾波器型。其他輸出口作用與M16板相同。D16板16個通道對應的波長和頻率見表6.1，表中序號01～16即是。圖6-10D16板的原理框圖(λ1+λ2…+λ16)10%Pr90%Prλ1λ16(λ1+λ2…+λ16)Pr(λ1+λ2…+λ16)SCC5.SCA板組成及功能SCA板核心部分是一個光波分復用的合波器和一個光波分復用的分波器。原理如圖示。分波器合波器λ1…+λ16+λs

λ1…+λ16+λs

λsλsλ1…+λ16λ1…+λ16圖6-11SCA板的原理框圖它的功能是將主信道和光監(jiān)控通道合并或分開。單獨設計SCA板的原因如下：由于SCA板的作用，使主信道和光監(jiān)控通道相互獨立，互不影響。當系統(tǒng)發(fā)生局部故障時，若是光監(jiān)控通道出現問題，可以直接更換光監(jiān)控通道處理板SC1或SC2，而不會影響主信道的業(yè)務。

6.SC1

組成及功能SC1板用于實現對λs一路光監(jiān)控通道的處理，完成終端站光監(jiān)控通道光信號的收、發(fā)處理.SC1板原理框圖如圖6-12所示圖6-12SC1板原理框圖2M2Mλsλs光接收模塊完成光電轉換，將光信號變?yōu)殡娦盘枺员惚O(jiān)控板進行處理，并在無光時給出告警信號，通過CPU上報SCC板。解幀電路首先將光接收模塊送來的電信號進行CMI解碼，再從解碼數字流中搜索CRC4復幀結構的E1幀，提取E1幀中的E1、E2、F1、D1～D12等字節(jié)，提供給SCC板和開銷處理板OHP處理，同時完成E1信號處理功能，包括CRC4誤碼計數、遠端告警和幀失步告警等。CPU收集這些信息上報給SCC板。監(jiān)控通道所采用的E1幀時隙圖如表6.3所示。

表6.4典型E1幀結構的時隙安排信息交換是完成SC1板與SCC，OHP板的數據交換。SC1板可提供D1~D12共768kbit/s的數據通道，以串行方式與SCC板連接，并提供當SCC板不在位時，DCC穿通保護功能以及OHP板不在位時的E1，F1，E2字節(jié)的穿通保護功能。成幀電路是將信息交換后的監(jiān)控信息變成E1數據流，再經CMI編碼發(fā)往光發(fā)模塊進行傳輸。激光發(fā)射模塊將CMI碼流轉換為光信號通過光口輸出，同時接受CPU的控制，以便在需要時關斷激光器。CPU收集SC1單板的一些狀態(tài)、告警信息，通過郵箱與SCC、OHP通信，并完成A/D轉換、環(huán)境溫度檢測、控制端口（如激光器關斷、運行燈閃爍、告警燈閃爍等）以及Watchdog防程序死循環(huán)等功能。SC2板可以實現對兩路光監(jiān)控通道的信號處理，適應光中繼站對兩個方向光監(jiān)控信號的收、發(fā)處理的需要。SC2板硬件原理、功能、應用及告警等與SC1板基本相同，只是在光口處理上增加了一路，這里不再贅述。7.SCC（SystemControl&Communication）板組成及功能SCC承擔的是對設備的管理及相互之間通信的功能，可以說SCC板是整個DWDM系統(tǒng)的控制中心。如圖6-13所示。圖6-13所示SCC板的原理框圖8.8．光功率放大器/光前置放大器（WBA/WPA）WPA板一般安裝在OTM的接收端，通常簡稱為前放（預放），用來提高光接收機的接收靈敏度，補償光無源器件的插入損耗。WPA功能可同時放大32個通道（通道間隔為0.8nm）的光信號，工作波長范圍為1535～1561nm；在工作波長范圍內增益平坦，平坦度<2dB，WPA板功能框圖如圖6-14所示。WPA各型號參數如表6.5所示。表6.5WBA/WLA/WPA的各型號參數單板名稱最小輸入光功率（dBm）最大輸入光功率（dBm）增益（dB）16通道系統(tǒng)WBA01-20-62316通道系統(tǒng)WLA05-30-163316通道系統(tǒng)WPA01-28-1323

圖6-14WBA/WPA/WLA板功能框圖6.2.2光線路放大設備（OLA）OLA主要完成對多個光載波進行放大功能，通常采用EDFA作OLA，其功能如圖6-15所示。

OLA組成和機框圖，如圖6-16所示，其作用見表6.5所示。OLA每個單板功能與相應的OTM組成中相同，在此不多敘圖6-15光纖放大器的基本功能示意圖圖6-16光線路放大器框圖表6.6OLA組成單元及作用OLA組成作用SCC主控板(人機對話的橋梁)SC1/SC2單向/雙向光監(jiān)控板WBA/WPA光功率/光前置放大器SCA（OSC）光監(jiān)控信道合波/分波MS1/MS2單向/雙向多信道處理板（選）OPC光保護板（選用）6.2.3光分插復用設備（OADM）在DWDM環(huán)型網絡中OADM是不可缺少的基本網元，其功能如圖6-17所示。圖6-17OADM功能示意圖以圖6-18所示的OADM（上/下4通道）組成為例，其作用如表6.7所示。圖6-18OADM設備的組成

OADM組成作用TWC/RWC發(fā)端和收端波長轉換器(OTU)SCC主控板(人機對話的橋梁)SC2雙向光監(jiān)控板MR4復用、解復用、直通（OXC）WBA/WPA光功率放大器/光前置放大器SCA（OSC）光監(jiān)控信道合波/分波板OHP公務電話表6-7OADM組成單元及作用6.2.4光交叉連接設備（OXC）OXC是DWDM網絡中的一個重要網元，其功能可以與交換機類比，主要用來完成多波長環(huán)網間的交叉連接，實現光波網的自動配置、保護/恢復和重構。圖6-20波長固定交叉連接圖6-19光纖交叉連接由于WDM系統(tǒng)的應用以及OADM，OTM，OXC和光交換設備的出現，使各系統(tǒng)連接成全光網。其連接方式與一般網絡拓撲類型類似，可分為線狀、星狀、環(huán)狀、樹狀、網孔狀等。其中點到點組網是目前DWDM設備組網最普遍的一種方式，它可選擇是否需要OADM設備，但OTM設備和OLA設備是必需的。DWDM的基本組網方式有點到點鏈狀方式、星狀組網方式、環(huán)狀組網方式，由這3種方式可組合出其他較復雜的網絡形式。6.3DWDM網絡結構與保護

6.3.1DWDM網絡結構1．鏈型網鏈型結構網絡如圖6-21所示，它由OTM，OADM，STM-16光支路信號設備組成。圖6-21鏈型DWDM網絡組成2．環(huán)型網環(huán)型結構網絡如圖6-22所示。圖6-22環(huán)型DWDM網絡組成3．DWDM網絡設計中考慮的重要問題DWDM網絡設計中最重要的問題是信道串擾，所謂串擾是指一個信道的能量轉移到另一個信道，因而當信道之間存在串擾時，會引起接收信號誤碼率升高，靈敏度下降，因而對串擾產生機理的研究更顯其重要性。產生串擾的原因主要有兩類，一類是選擇信道的解復用元件的非理想特性導致的線性串擾，另一類是由光纖線路的非線性性質引起的非線性串擾。當DWDM網絡在分配多信道信號或用戶要選擇自己所需的信號時，通常用兩種方法實現信道選擇，一種在光域進行選擇，另一種在電域進行選擇。電域選擇適用于相干檢測技術，光域選擇適用于直接檢測和相干檢測。光域選擇要求在光接收機前接入一個光濾波器。（1）線性串擾線性串擾通常發(fā)生在解復用過程中，它與信道間隔、解復用方式以及器件的性能有關。在IM-DD的多路復用光通信系統(tǒng)中，常采用光濾波器作為解復用器，因而串擾的大小取決于用于選擇信道的光濾波器的特性。

（2）非線性串擾當光纖處于非線性工作狀態(tài)時，光纖中的幾種非線性效應均可能在信道間構成串擾，具體來講，就是一個信道的光強和相位將受到其他相鄰信道的影響，從而形成串擾。由于是光纖非線性效應引起的，故這種串擾便稱之為非線性串擾。光纖的非線性效應包括受激拉曼散射、受激布里淵散射、交叉相位調制和四波混頻等。6.3.2DWDM自愈環(huán)網原理1．光復用段保護這種技術是只在光路上進行1+1保護，而不對終端設備進行保護。光復用段保護只有在獨立的兩條光纜路由中實施才有真正的實際意義

圖6-23光復用段（OMSP）保護2．二纖單向通道環(huán)如圖6-24所示。其外環(huán)光纖為工作光纖，正常工作時攜帶復用的多波長工作業(yè)務，內環(huán)光纖為備用保護光纖;保護方式使用“源端并發(fā)，宿端選優(yōu)”的配置方式;圖6-24二纖單向環(huán)保護3．二纖雙向共享環(huán)二纖雙向共享環(huán)類似于SDH的復用段保護環(huán)。它采用是將每一根光纖上的波長信道一分為二（平分）如

1~

N/2和

N/2+1~

N，如圖6-25（a）所示，光纖1上把前半段波長組

1~

N/2分為工作信道，后半段波長組

N/2+1~

N分為光纖2的保護信道（或光纖1的額外信息信道）。圖6-25二纖雙向共享環(huán)6.3.3DWDM網絡管理1網絡管理的特點①在DWDM光網中,用戶信息的傳送、復用、選路、監(jiān)視等處理功能都要在光域內進行，因此光網絡的管理方式必須適合光層管理的特點。②在DWDM光網中，節(jié)點設備由于有OXC和OADM，因此應引入對這些設備的管理實體。③由于DWDM光網的協(xié)議透明性，在單一的物理構架中可同時存在多種形式的協(xié)議流，光網絡中的協(xié)議無法預知，因此光網絡需要自己的網絡管理信息結構和開銷方案。④④由于DWDM光網絡要實用，必須支持各種傳送業(yè)務，那么對WDM光網絡管理必須考慮與現已建立的SDH/ATM傳送網的兼容、配合問題。根據以上要求，參照電信管理網TMN系統(tǒng)結構來設計DWDM光網的管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)結構如圖6-39所示。圖6-26全光網管理系統(tǒng)結構2管理信息傳送方案1)光監(jiān)控通道（OSC）2)導頻-副載波調制3)OSC通路數據通道保護4)管理通道的兩種傳輸方法6.3.4DWDM光網絡在長途干線的應用DWDM光網絡在長途干線的應用實例一為某省干線DWDM傳輸網實