光纤传输网及接入网简介.ppt

光纤传输网及接入网简介,SZKJ,Good Afternoon,SZKJ,光纤传输网及接入网简介,第一部分 传输网、接入网在电信网中的位置 第二部分 光纤传输网介绍 第三部分 接入网介绍,第 1 页,SZKJ,第一部分 传输网和接入网在电信网中的位置 构成电信网的基本要素 用户终端设备、传输链路、转接交换设备 电信网一般是按其所能提供的业务种类来分： 电话网、分组交换网、用户电报网等,第 2 页,用户A,交换机,交换机,用户B,传输链路,传输链路,传输链路,SZKJ,传输网、接入网在电信网中的位置,第 3 页, 传输网位于交换设备之间，为各种专业网提供透明 传输通道。 接入网位于交换设备与用户之间，为交换设备和 用户提供连接通道。,SZKJ,第二部分 数字光纤传输网介绍 一、概述 为各专业网的数字信号（如：电话网的2Mb/s中继信号）提供 透明传输通道。 高速数字信号传输。 传输媒介，如 铜缆、光纤、微波。 光纤传输优点： 宽带宽 保密性好 传输距离长、容量大 节省有色金属,第 4 页,SZKJ,二、数字光纤传输系统组成 复用/解复用单元 光发送/接收单元 光纤光缆,第 5 页,(n2),SZKJ,第 6 页,三、光纤、光缆简介 1. 光纤导光原理 光纤由纤芯和包层组成 纤芯折射率n1包层折射率n2 光纤利用全反射原理导光,SZKJ,2. 单模光纤和多模光纤 模：电磁场的一种场型 多模光纤：光纤中可传输多种场型 单模光纤：光纤只能传输一种场型 单模光纤和多模光纤特点比较,第 7 页,多模光纤,单模光纤,n1,n1,SZKJ,第 8 页,多模光纤和单模光纤的结构,n2,n2,SZKJ,第 9 页,3. 单模光纤的主要参数 衰减： =（10 / L）Log10 pi / po (dB/Km) pi - 光纤的输入光功率 po - 光纤的输出光功率 L - 光纤长度 衰减是光纤的重要指标 它表明光纤对光能的传输损耗 对光纤通信系统的传输距离有决定性影响 单模光纤有两个低衰减窗口：1.31m , 1.55 m,第 10 页,SZKJ,光纤衰减-波长特性,第 11 页,SZKJ, 色散 集中的光能（如光脉冲），经过光纤传输后 在末端发生的能量分散。 色散会使传输的光脉冲畸变展宽，影响光纤 的带宽，限制了光纤的传输容量。 单模光纤也存在色散但无模色散。,SZKJ,第 12 页,4. 光缆 结构：骨架式、层绞式、中心束管式 类型：非带状光缆、带状光缆 光缆芯数即为光缆中光纤的数量,塑料护套,加强芯,铝皮,光纤,塑料绑带,SZKJ,第 13 页,5. 小结 光纤分为单模光纤和多模光纤 单模光纤主要参数：衰减和色散 单模光纤有两个低衰减窗口： 1.31m , 1.55 m 光缆是对光纤进行保护后在工程上的应用 光纤的芯数就是光缆中光纤的数量,SZKJ,第 14 页,高速 电信号,复用,光接收 单元,解复用,光发送 单元,光信号,光信号,高速 电信号,低速 电信号,低速 电信号,低速 电信号,高速 电信号,复用,光发送 单元,解复用,光接收 单元,光信号,光信号,高速 电信号,低速 电信号,SZKJ,第 15 页,四、光发送、光接收 1. 光发送单元 将高速电信号进行线路编码 光线路码型无统一标准 将编码后电信号转换成光信号 利用光源（激光器）将光信号耦合进光纤 2. 光接收单元 将接收到的光信号转换成电信号 放大、整形再生 将电信号进行线路解码后恢复成高速电信号,SZKJ,第 16 页,五、PDH光纤传输系统简介 PDH - Plesiochronize / Digital Hierarchy 准同步数字系列 1. 概述 复用/解复用是数字信号传输的重要部分 复用：将低速信号按照一定的规则变成高速信号 解复用：将收到的高速信号恢复成原来的低速信号 复用/解复用有两种方式：PDH、SDH PDH基群信号为 2Mb/s 信号,SZKJ,第 17 页,2. PDH复用原理 异步复用 按比特复用 采用正码速调整 4路低速信号复用成 1路高速信号,1,3,2,4,(1),(2),(3),(1),(2),(1),(2),(1),(2),1(1),2(1),3(1),4(1),1(2),2(2),3(2),4(2),1(3),SZKJ,第 18 页, 基群信号可依次复用成二次群信号、三次群信号、 四次群信号 各次群信号均有国际统一标准,PDH各次群信号速率、接口及容量,4. PDH光纤传输系统的主要指标 平均发送光功率 误码率 Pe 接收灵敏度 保证特定误码率时，光接收机所需的 最小平均光功率,SZKJ,第 19 页,5. 传输距离估算 ( 衰减受限系统 ),SZKJ,第 20 页,St： 发送光功率 Sr：接收灵敏度 c：活接头损耗 ME：设备富余度 f：光纤衰减 s：固定接头损耗 Lf： 光缆盘长 MC ：光纤线路每公里富余度,S,R之间的距离 L(Km) =,St(dBm) - Sr(dBm) - 2 c (dBm) - ME(dB),f(dB/Km) + s / Lf(dB/Km) + MC(dB/Km),6. 小结,五、SDH光纤传输系统简介,SZKJ,第 21 页,SDH： Synchronize Digital Hierarchy 同步数字系列,1. SDH 优点,AU PTR,1,3,4,SOH,SOH,STM-1净负荷,9,270,9,261,传输方向,SZKJ,2. STM-1帧结构 270 (列) 9 (行) 个字节的块状结构 段开销（SOH）区域 72个字节 576个比特 4.608MB/S 管理单元指针（AU PTR）区域，指示信息净负荷的第1个字节在STM-1中的位置,频率调整; 信息净负荷区域, 净负荷在STM-1内是浮动的; STM-1 速率为155.520Mb/s,第 22 页,125s,SZKJ,STM-N,AUG,VC-4,C-4,C-3,C-12,TUG-2,TUG-3,VC-3,VC-2,VC-12,AU-4,+POH,+POH,+PTR,+PTR,+PTR,+POH, 3, 7,3. 基本复用原理和复用单元,注： C：容器 VC：虚容器 TU：支路单元 TUG：支路单元组 AU：管理单元 AUG：管理单元组 POH：通道开销 PTR：指针, 3, 1, 1,139264 kb/s,34368 kb/s,2048 kb/s,第 23 页,+PTR, 1, N,SZKJ,第 24 页, 映射：指将支路信号适配器装入 VC的过程 定位校准：通过指针完成 同步复用：同步字节间插, N,1,3,2,4,(1),(2),(3),(1),(2),(3),(1),(2),(3),(1),(2),(3),1(1),2(1),3(1),4(1),1(2),2(2),3(2),4(2),1(3),SZKJ,第 25 页,VC12,VC2,VC：是SDH中最重要的一种信息结构。可在通道中任一点 取出或插入，进行同步复用或交叉连接处理，方便灵活。,SOH,VC3,SZKJ,第 26 页,4. 同步数字系列的速率,采用WDM（波分复用）技术实现更高速率的信号传输。 （如10Gb/s系统，也称STM-64） 目前国际上采用WDM技术已研制出400Gb/s系统。,SZKJ,第 27 页,5. SDH设备介绍 同步复用设备（TM）,低速支路信号,TM,STM-N,同步复用/解复用,发送接收单元,低速支路信号,STM-N高速光信号,STM-N 高速信号,用符号表示：,SZKJ,第 28 页,ADM,STM-N,STM-N,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,STM-N高速 光信号,STM-N 高速信号,STM-N 高速信号, 分插复用设备（ADM）,用符号表示：,SZKJ,第 29 页, 数字交叉连接设备（DXC）,STM-1,STM-1,用符号表示：,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,STM-1,STM-1,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,DXC 4/1设备,交叉连接 相当于自动数字配线架 半永久连接，集中网管 具有复用/解复用功能 作为PDH与SDH的网关使用 分离本地业务和非本地业务,SZKJ,第 30 页,6. SDH网物理拓扑和自愈网 物理拓扑（5种）,线型,树型,环型,网孔型,SZKJ,第 31 页,Tx,Rx,Tx,Tx,Rx,Tx,Rx,Rx,自愈网的类型和原理 自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。,S1,P1,S1,P1,倒换,复用,复用,解复用,解复用,- 线路保护倒换,SZKJ,第 32 页,CA AC （2Mb/s）,CA AC (2Mb/s）,CA AC（2Mb/s）,CA AC （2Mb/s）,倒换,S1,A,P1,B,C,D,A,B,C,D,S1,P1,P1,S1,P1,S1,(a),(b),二纤单向通道倒换环,- 环形网保护 （设备为ADM）,SZKJ,7. 小结： SDH采用块状帧结构，开销比特丰富，网管能 力强， 可实现集中网管 引入VC这一重要的信息结构，VC与系统同步，上 下 电路方便 采用指针调整技术 采用字节间插同步复用 可组成自愈环，网络安全 交叉连接设备，调度电路快捷、灵活,第33 页,SZKJ,六、深圳市光纤传输网简介 1、深圳市传输网结构,第 34 页,特区,龙岗区,宝安区,龙华,新安,龙中,宝岭,科技园,黄木岗,罗湖,骨干层,端局接入层,南头,福田,SZKJ,两层结构 骨干层和端局接入层 骨干层节点即为七个汇接局和两个长途局所在位置，也称传输转接点 端局接入层节点即为各端局所在位置 骨干层各传输转接点间以大容量传输设备连接 端局接入层各节点以传输设备接到本区域内的两个 传输转接点上 2个并行网：PDH传输网与SDH传输网,第 35 页,SZKJ,2、深圳市PDH传输网简介 传输转接点间以多套140Mb/s点对点系统相连 每个端局接入节点（即每个端局）以2套140Mb/s 分别接至本区内的2个传输转接中心点上，提高网络 可靠性 由于大量电路要在传输转接中心转接，因此需大量 配线架，人工调度，不灵活，反应速度慢,第 36 页,SZKJ,第 37 页,松岗,龙华,新安,科技园,南山,红宝,罗湖,黄木岗,宝岭,龙中,横岗,宝安,龙岗,特区,SZKJ,3. 深圳市SDH传输网简介 网络结构 骨干网中设置七个DXC4/1，容量为64X64 骨干网各节点之间以14套2.5Gb/s（1+1）系统通过 DXC4/1组成逻辑上的网状网 端局接入层各节点以622Mb/s二纤单向通道倒换环 接到本区的2个传输转接点的DXC4/1 全网由一个网管中心管理 优点 网络层次清晰，业务转接次数少，骨干网利用率高 电路调度灵活 扩容方便 网络安全可靠,第38 页,SZKJ,第 39 页,深圳SDH网络结构图,SZKJ,深圳市SDH网络结构简化示意图,第 40 页,龙岗区,特区,宝安区,龙华,新安,龙中,宝岭,科技园,黄木岗,罗湖,南头,福田,SZKJ,第三部分 接入网介绍,第 41 页,一、接入网的基本概念,用户所在地 网络,接入网,交换网,传输网,交换网,用户所在地 网络,CPN,CPN,接入网,SZKJ,第42页,TMN,接入网 AN,业务节点 SN,Q3,Q3,SNI,UNI,接入网定义 在用户入网接口（UNI）与 业务节点接口（SNI）之间 传送电信业务 运载功能的各种实体 可由管理接口（Q3）配置和 管理,接入网的范畴是广义的 传统的铜线是最原始、最简单的接入网系统 HDSL、光纤用户环路是低层次的接入网系统 无源光网络（PON）、ADSL和V5接口技术是相对先进的接入技术 接入网的建设目标是新一代的接入网技术,SZKJ,二、接入网建设的必要性和重要性,1. 业务发展的必然要求 用户对宽带新业务的需求 干线网上的SDH和ATM技术的推广应用 要求接入网路提供宽带传输通道 铜缆用户网路容量 小，频带窄，不易扩容和数字化， 已成为实现电信 网的瓶颈 电信业务的发展方向是通信网的数字化、综合化、 宽带化、智能化和个人化 业务需求的宽带化、数字化和综合化与目前落后的 接入手段之间的矛盾已成为电信网络建设中的主要 矛盾之一。,第43页,SZKJ,2. 降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节 交换机程控化、中继传输光缆化 电话局到用户（接入网）仍为模拟传输 接入网是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公 里”，投资比重占电信网总投资的50%左右 模拟传输质量不好，承载业务有限，消耗大量有色金 属-铜 电缆价格逐步提高，比1983年上涨了二倍多 光纤传输系统价格呈下降趋势，仅为1983年的40% V5接口的提供和实用化，接入系统造价将进一步降低 维护费用比采用铜缆节省很多 大力、全面发展接入网也是经营成本核算的必然要求。,第44页,SZKJ,3. 优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革 建设新一代接入网，将光纤敷设到离用户最近的地方 （小区、大厦） 拆点并网，建大局，优化网路结构 集中维护人员，集中监控和维护。 4. 电信市场竞争的需要 网络贴近用户，快速提供多种业务，拥有市场主动性 邮电独家垄断的局面已经被打破 两个优势：一是人才优势，二是网络优势 扩大和保持网络优势，大力发展接入网是电信网络建设 发展的战略举措。,第45 页,SZKJ,第46页,用户网络接口（UNI）：支持各种业务的接入，如模拟电 话、N-ISDN、B-ISDN，对不同 的业务，对应不同的接口类型 业务节点接口（SNI）：将各种用户业务与交换机连接,三、接入网支持的业务 话音类业务：程控电话新业务、磁卡电话业务等 数据类业务：DDN业务、分组交换业务等 图像通信类业务：会议电视业务、可视电话业务等 多媒体业务：居家办公、购物、VOD、远程医疗等,四、接入网的接口技术,SZKJ,第47页,由ITU-T标准化的SNI和相应接入类型,SZKJ,为适应接入网中多种传输媒介，多种接入配置和业务， ITU-T规范了V5接口系列 V5.1和V5.2已有建议 V5.3和V5.B未完善 V5.2接口是本地数字交换机的数字用户侧的发展方向。,第48 页,交换机,光纤传输设备,远端光设备,接入网设备,V5.2,POTS,ISDN 2B+D,ISDN 30B+D,SZKJ,第 49 页,五、接入网的传输技术 有线接入网技术 铜线接入网技术 高速率数字用户线HDSL：两对双绞线上传2Mb/s信号 不对称数字用户线ADSL：一对电话线上传电话业务的同时， 向用户单向提供1.5-6Mb/s速率的业 务，并带有反向低速数字控制信道 光纤接入网技术（OAN） 混合光纤/同轴电缆（HFC）接入网技术： 在局端将电话业务与视像业务综合，送至用户。,SZKJ,第 50 页, 无线接入网技术 只要在交换节点到用户终端部分地或全部地采用了无线传输方式，就称为无线接入。 固定无线接入： 移动无线接入：,固定用户以无线的方式接入到固定电话网的交换机，又称为无线本地环路WLL,移动的用户以无线的方式接入到固定电话网的交换机,交换机,RBS,ONU,V5.2,六、光纤接入网技术 1. 概念 光纤接入网采用光纤做为主要的传输媒体来取代传统的双绞线。 2. 应用形式 FTTH 光纤到户 FTTC 光纤到路边 FTTB 光纤到大楼,SZKJ,第 51 页,交换局,ONU,用户设备,双绞线,光纤,光网络单元,OF,OF,OF,ONU,ONU,FTTH,FTTB,FTTC,ONU,双绞线,3. 无源光网络（PON）和有源光网络（AON）,SZKJ,第 52 页,业务节点,ONU,SNI,ONU,OLT,UNI,. . .,ODN,业务节点,ONU,SNI,ONU,OLT,UNI,. . .,ODT,无源光网络图,有源光网络图,OLT：光线路终端,ODN：光分配网络,ONU：光网络单元,ODT：光远程终端,SZKJ,-OLT功能 业务端口功能 数字交叉连接功能 传输复用功能 光纤线路接口功能 -ODN功能 光分支器,第 53 页,OLT,SNI,1：N,SZKJ,-ONU功能 用户接口功能 用户和业务复用 功能 传输复用功能 光纤线路接口功能 -ODT功能 数字交叉连接功能 传输复用功能 光纤线路接口功能 ODT可以是一个复用设备， 也可以是一个SDH环,第 54 页,ONU,UNI,电视机,无源光网络 OLT与ONU间没有 任何有源电子设备 对各种业务呈透明 状态 易于升级扩容 便于维护 不足之处是OLT和 ONU之间的距离和 容量增长受一定限 制,SZKJ,第 55 页,有源光网络 每个ONU有特定的传 输容量 OLT和ONU之间的距离和容量增长不受限制 易于扩展带宽 不足之处是ODT需 机房、供电和维护等,SZKJ,第 56 页,4.光缆线路环网 每个ONU均具有光纤双路由， 利用无源光网络（PON）便可以把OAN组 织为光缆线路环网。 物理上是个环形网，逻辑上是每个节点均具有双路由的星型网 ，具有很好的安全性。 具有平稳的升级演变过程，先配置成无递减星型网，然后发展演变为无递减树型网，最后形成环网。,OLT,ONU,ONU,ONU,中心局,ODF,ODF,ODF,ODF,SZKJ,第 57 页,5. SDH技术在接入网中的应用 SDH技术应用到接入网实际上就是有源光网络技术。 可从根本上缩短骨干网和接入网在技术层次上存在的巨大 差别，为未来宽带、综合业务的发展奠定基础。