sdh和dwdm关键技术分解论文.doc

毕业设计(论文)毕业设计（论文）课 题 名 称： DWDM + SDH 关键技术分析 所 在 院 系： 自动化系 专 业 班 级： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 二O O九 年 四月摘 要DWDM解决了传统电信业务大容量和远距离传输的基本问题,超长距离DWDM传输技术由于节省了大量的电中继设备,能够大幅度降低投资成本,提高系统的传输质量和可靠性,具有良好的升级扩容潜力及高效方便的维护特性。SDH在光纤(或无线)上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。并研究了 SDH/DWDM 多层传送网结构中的自愈问题，提出了一种用于SDH over DWDM 的自愈方案。该方案采用了有保护的SDH 层架构，在无保护的DWDM 光层的体系结构，根据不同节点对间业务量的大小和恢复时间要求的不同，分别采用基于光路的1+1 复用段保护和双光路双向复用段倒换环来提供传输和保护，满足了不同业务对自愈性能的需求，可实现快速有效的自愈。它有全世界统一的网络节点接口和一套标准化的信息结构等级，具有丰富的开销比特，专用于网络的维护管理，采用同步复用结构并具有横向兼容性，因而能够灵活动态地适应任何业务和网络的变化，是一种理想的新一代传输体制。目 录摘 要2引 言5第一章 光纤通信简介61.1 光源的主要发展61.2 光纤通信的特点61.3 光纤通信的缺点61.4 光纤通信系统结构的组成6第二章 SDH 技术解析72.1 SDH技术简史72.1.1 浅析PDH的弱点72.1.2 SDH的诞生82.1.3 SDH网的基本概念82.1.4 SDH网的特点92.2 SDH关键技术102.2.1 SDH的优越性102.2.2 SDH设备及其组网原则 102.2.3 SDH的网络管理112.2.4 SDH的网同步112.3 SDH技术的未来发展122.3.1 SDH网络管理软件发展122.3.2 超高速光纤传输技术的发展122.3.3 SDH应用于宽带接入技术122.3.4 下一代SDH技术的发展122.4 小 结16第三章 DWDM技术解析163.1 DWDM的定义16 3.2 DWDM系统中的关键技术173.2.1 喇曼放大技术.173.2.2 FEC/SFEC技术173.2.3 动态增益均衡173.2.4 先进的色散补偿方案173.3 DWDM的好处183.3.1 电网路演进至光网路183.3.2 网路多样化的服务183.3.3 降低成本、提升服务质量183.3.4 提升传输距离及增加网路容量183.4 DWDM系统的关键技术及工程应用193.4.1 1 8040Gbit/s DWDM关键技术19 3.4.2 工程设计实例24 3.5 小 结25第四章 SDH+DWDM结合应用（SDH over DWDM 自愈方案） 26 4.1 网络结构及 SDH 中的两种保护方案264.1.1 基于光路的1+1复用段保护274.1.2 基于光路的自愈环网284.2 SDH over DWDM 自愈方案294.2.1 基于光路1+1复用段保护和双光路双向复用段倒换环的比较 294.2.2 SDH over WDM 自愈方案的实现过程304.3 结论30结束语 31参考文献 32引 言光纤通信技术问20多年，但光纤已经取代大部分的通信电缆，成为固定通信网络中最主要的传输介质，引发了通信领域的一场剧烈革命。 光纤通信作为通信专业最具有代表性的技术，不仅从深度和广度两方面促进了通信学科与许多相关学科的影响和渗透，而且与数理，材料等基础学科交叉，形成可许多前沿研究领域。 20世纪90年代以前的光纤通信是以电时分复用为基础的单波长系统。80-90年代是光纤通信大发展的年代,在世界各国都是按照两步来走的第一步是长途干线缆化;第二步是进入用户家.发达国家在80年代就实现了长途输干线光缆化.现在正在研究光纤到用户的问题.近年来,我国的光纤通信有突飞猛进的发展。最具有代表性的是在2000年，光波分复用系统使用技术在一跟光纤上实现了3.28TB/s的传输速率。而光波分复用的突出优点在于它可以有效的利用单模光纤低损区所带来的巨大带宽资源。明显提高系统的传输容量，同时也将相应增加的成本降低到很低的程度，所以在光纤资源较为紧张的情况下，WDM作为目前系统升级扩容的首选方案。在我们学习了光纤通信这门课后才知道了光纤在很多领域都起着主要作用，以后随着科技的发展光纤的主要就相当于现在电一样，所以作为一名通信专业的学生更应跟上光纤通信迅猛的发展速度。首先通过本文从理论上了解光纤通信这门技术，并重点谈论DWDM+SDH关键技术的介绍。目的是希望通过本文对DWDM+SDH有一个更进一步的了解。第一章 光纤通信1.1 光源的主要发展1960年，美国人Maiman发明了新光源红宝石激光器。1970年美国贝尔实验室研制成功了在室温下连续震荡的半导体激光器。时至今日，在通信领域中采用以稼、铝、砷和铟、稼、砷、磷等材料为主的半导体激光器。1966年，英籍华人高锟 (CKKao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dBkm的通信光导纤维(简称光纤)。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dBkm 的光纤。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。CKKao 早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素。另一方面，玻璃内的OH离子对衰减也有严重的影响。到了 1976年，人们设法降低OH含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31m、1.55m。1980年，光纤衰减已降低到 0.2dBkm (1.55m)，接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。1.2 光纤通信的特点1、传输频带极宽，通信容量很大。2、由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远。3、串扰小，信号传输质量高。4、光纤抗电磁干扰，保密性好。5、光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设。6、耐化学腐蚀。7、光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。1.3 光纤通信缺点1、光纤弯曲半径不宜过小。2、光纤的切断和连接操作技术复杂。3、分路、耦合麻烦。由于光纤具备一系列优点，所以广泛应用于公用通信、有线电视图像传输、计算机、航空航天、船舰内的通信控制、电力及铁道通信交通控制信号、核电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信。所以，大力发展光纤通信已成趋势。1.4 光纤通信系统结构的组成光纤通信系统由以下五个部分组成：光发送端（信）机，光接收端（信）机，光纤或光缆，光中继器，光纤连接器、耦合器等无源器件。各个部分功能详解如下：1、光发送端（信）机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备2、光接收端（信）机：光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器等电路组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去3、 光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务4、光中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性5、光纤连接器、耦合器等无源器件：由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的材料、设备、技术。第二章 SDH技术解析2.1 SDH技术简史2.1.1 浅析PDH的弱点光纤通信在电信网络中有着大规模的应用范围，它的应用场合已经从长途通信、市话局间中继通信转向了用户接入网。光纤通信所采用的廉价设备和其优良的宽带特性使之成为了电信网络中的主要传输手段。然而随着电信网的发展和用户要求的提高，光纤通信中的准同步数字体系（PDH）正暴露出一些固有的弱点：1、 只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，没有世界性的标准。2、没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂商自行开发的专用光接口大量滋生。这些专用的光接口在光路上面无法互通，因而限制了联网应用灵活性，也增加了网络的复杂性和运营成本。3、准同步系统的复用结构除了几个低速率等级的信号采用同步复用外，其它多数等级的信号采用了异步复用，即靠塞入一些额外比特使各支路信号与复用设备同步并复用成高速信号。这种方式难以从高速信号中识别和提取低速之路信号。为了上下电路，唯一的办法就是将整个高速线路一步步地分用到所要取出的低速支路等级信号，上下支路信号后，再一步步地复用到高速线路信号进行传输。可见复用结构不仅复杂、也缺乏灵活性、硬件数量大、上下业务费用高、数字交叉功能的实现十分复杂。4、传统的准同步系统的网络运行、管理和维护主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试，因而复用信号帧结构中不需要安排很多用于网络OAM的比特。5、由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使数字通道设备的利用率很低，非最短的通道路由占了业务流量的大部分。可见这种建立在点到点传输基础上的体制无法无法提供最佳的路由选择，也难以经济地提供不断出现的各种新业务。2.1.2 SDH的诞生要想完满的在原有的技术体制和技术框架内解决这些问题是事倍功半的，唯一的出路就是从技术体制上进行根本的改革。以微处理器支持的智能网元的出现有力地支持了这种网络技术体制上的重大改革，光同步传输网络（SONET）也就应运而生。制定SONET标准的最初目的是为了阻止互不兼容的光接口的大量滋生，以实现标准光接口，便于各厂家的设备在光路上互通。然后以后的发展已经大大超过了这一最初的目标，SONET已扩展成为一个全新的传输网技术体制。国际电信联盟标准部将SONET重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不进适于光线也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。当然就体制而言，随着实际应用经验的积累还会不断进行修改，并且随着实际应用的需要还会有新的标准出现，但基本的框架和主要问题已经得到了解决，SDH将在世界范围内进入大发展时期。2.1.3 SDH网的基本概念SDH网是有一些SDH网元组成的，在光纤上进行同步的信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。它有全世界统一的网络节点，从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、分插和交叉连接过程；它有一套标准化的信息结构等级，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特用于网络的OAM；它的基本网元有终端复用器、再生中继器、分插复用器和同步数字交叉连接设备等等。虽然功能各异，但是都拥有统一的标准光接口，能够在基本光缆中实现横向兼容性，即允许不同厂家设备在光路上互通；它有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系、同步数字体系和BISDN信号都可以进入其帧结构，因而具有广泛的适应性；它采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加非常方便，适用于将来的不断发展。2.1.4 SDH网的特点1、使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字体系在STM1等级上获得统一。数字信号在跨越国界通信时，不再需要转换成为另一种标准，第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。2、采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的，因而只需要利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号即所谓的一步复用特征。这样既不影响别的支路信号，又避免了需要对全部高速复用信号进行分用的做法，省去了全套背靠背复用设备，使网络结构得以简化，上下业务十分容易，也使DXC的实现大大简化。利用同步分插能力还可以实现自愈环形网，改进网络的可靠性和安全性。此外，背靠背接口的减少还可以改善网络的业务透明性，便于端到端的业务管理，使网络易于容纳和加速各种新的贷款业务的引入。3、SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使得网络的OAM能力大大加强。此外，由于SDH中的DXC和ADM等一类网元是智能化的，通过嵌入的控制通路可以使部分网络管理能力分配到网元，实现分布式管理，使新特性和新功能的开发变得比较容易。4、由于将标准光接口综合进各种不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线拥挤。此外，有了标准光接口和通信协议后，使光接口成为开放型接口，还可以在基本光缆段上实现横向兼容，满足多厂家环境要求，降低了联网成本。5、由于用一个光接口代替了大量电接口，因而SDH网所传输的业务信息可以不必经由常规同步系统所具有的一些中间背靠背电接口而直接经光接口通过中间节点，省去了大量的相关电路单元和跳线光缆，使网络的可用性和误码性能都获得改善。而且，由于电接口数量锐减导致运行操作任务的简化以及设备种类和数量的减少，使运营成本减少2030。6、SDH网与现有网络能完全兼容，即可以兼容现有准同步数字体系的各种速率。同时，SDH网还能容纳各种新的业务信号，使之具有完全的向后兼容性和向前兼容性。可以看出，光同步传输网较之传统的准同步传输网有着明显的优越性，由此可见，传输网的发展方向应该是这种高度灵活和规范化的SDH网，它必将最终取代PDH传输体制。2.2 SDH关键技术2.2.1 SDH的优越性具体来说，SDH技术与原来我们所用的PDH(准同步数字体系)相比，具有较大的优越性，主要表现在以下几个方面： 1、SDH具世界标准，使1 5Mbit/s和2Mbit/s两大体系在STM-1得到统一。2、高度灵活性：SDH传输网具信息透明性，可以传输各种净负荷及混合体。3、灵活的复用映射结构，使各种业务能灵活上下。 4、SDH设备使用指针调整技术，可以容忍各路信号频率和相位上的差异。5、SDH设备能容纳各种新的业务信号，如宽带ISDN、FDDI(光纤分布式数据接口)、ATM(异步转移模式)等。6、SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使网络的操作维护管理功能大大加强，便于集中统一管理，大大节约了维护费用的开支。7、由于SDH网络大都采用自愈环的网络结构，因此可靠性高、业务恢复时间短、经济性好，十分适应现代传输网的发展趋向。2.2.2 SDH设备及其组网原则基于SDH体制所开发的各种传输设备，能够从根本上解决网络中面临的容量、质量、网管、安全等问题。由于SDH设备具有种类多样，电路调度管理灵活，网管能力强等优点，使我们在网络组织上有了更多的选择余地，我们必须从全程全网的角度考虑，合理组网，充分发挥SDH的优越性，以确保网络组建的统一性、完整性和先进性。SDH设备根据其种类可划分为终端复用器TM、再生中继器REG、分插复用器ADM和数字交叉连接设备DXC，在组网时要重视设备的各种接口的合理配置与设备在网络中的恰当运用问题。 以上提到的四种设备中，ADM是体现SDH特色的重要设备。利用ADM可组成链路，适于在沿线节点有上、下电路要求的环境下使用，也可用在接入网中；链路两端的TM如改成ADM且首尾相接连成环状，则可组成具有自动保护倒换的SDH自愈环，这种方式适于在本地网中运用，也发展到用于二级干线网。随着SDH技术的飞速发展，现在的ADM设备大都具有支路群路、群路群路、支路支路交连能力，上下电路相当灵活，从功能上看，相当于一个小型DXC。自愈环的网络结构主要可分为以下四种，即单向通道倒换环(1+1)，双向通道倒换环(1：1)，二纤双向复用段公用保护环和四纤双向复用段公用保护环。衡量自愈网性能的一个重要指标是保护/恢复时间的长短，很多重要业务只能容忍极短的业务保护/恢复时间，大概在50ms以内。在这一方面以DXC选路为基础的自愈网需要几分钟，而自愈环则普遍较好，可达到(50200)ms，随着SDH技术的不断完善，自愈环的保护/恢复时间将全部缩短至50ms以内。DXC是一种能将一个端口的数字信号的全部或部分时隙交连到任意端口的设备。常用的DXC有DXC4/4与DXC4/1两类，交叉连接的最低速率分别为VC4与VC12，端口种类有2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s、155Mbit/s等。前者主要应用于干线网节点，后者主要应用于在本地网。DXC设备与相应的网络管理系统配合，当网络中出现故障时，能在短时间内找到预先设定的替代路由，恢复被中断的业务。在这里要提到的一点是，除了业务量分类和改善STM-N内的填充水平外，单个DXC设备是不能发挥其他效益的，每一个DXC至少在有3个方向的电路群环境下运用其作用才明显，DXC应用的特点是成网性。2.2.3 SDH的网络管理改善服务质量和降低维护成本一直是电信运营部门所追求的目标。电信部门对新入网设备的操作灵活性、设备可靠性及维护自动化程度等方面都较以前有了更高的要求。SDH传输网做为电信基础网，完善的SDH管理系统对全网的服务质量和维护成本有着深刻的意义。和以往的PDH传输系统相比，SDH技术在起帧结构中安排了相当丰富的开销字节用于网络的OAM&P。目前由于ITU-T在网元一级的管理标准比较完善，如G784、G774系列、Q811/Q812等建议，而网络一级的管理标准特别是信息模型还正在完善之中。尽管SDH网络管理系统的内容相当丰富，但SDH管理系统的管理功能依然可以用TMN的五大管理功能进行描述，即故障管理功能、性能管理功能、配置管理功能、安全管理功能和记账管理功能。由于SDH设备不同厂家的产品不同，在网络管理方面存在异种SDH管理系统的互操作问题，即对被管理的SDH网络资源的模型化，并具有一个共同的外部协议传送的管理信息结构。和TMN一样，SDH管理系统也秉承了ISO/OSI管理中面向目标(对象)和客户/服务器方法，用管理目标抽象表示SDH传送网的物理资源和逻辑资源。另外，由于SDH传输网对其网络管理的依赖性较大，因此，在对网络管理软件操作的过程中，一定要注意操作的规范化；在进行软件版本升级过程中，要时刻注意网络的运行情况，做好处理突发事件的准备。2.2.4 SDH的网同步SDH网同步方式有如下特点：1、SDH网交换节点间的传输设备应同步工作。2、SDH设备对时钟的短期不稳定较敏感。3、SDH设备时钟需具有三种工作模式：同步跟踪模式、保持模式和自由震荡模式。4、SDH传输网所运载的2Mbit/s信号因带有指针调整抖动而不宜作为同步参考定时信号。5、SDH技术中的DXC与ADM的动态拓扑应用时将可能导致定时环路，必须注意，无论跟踪哪一个外参考源，任何情况下都不能出现定时环路。在不能确保杜绝定时环路的情况下，宁可只认定一个外参考源，这是需要在组网时特别注意的。2.3 SDH技术的未来发展2.3.1 SDH网络管理软件发展SDH是由软件控制的复杂系统和网络，大量借鉴了计算机科学的最新研究成果，例如采用了面向对象的软件设计方法，UNIX操作系统，最新的关系数据库结构等。一个考虑周全、技术先进的灵活网管系统是SDH网技术成败的关键。因而一旦硬件系统研制成功后，大量的后续工作将集中在软件开发上。由于SDH技术还处于发展阶段，ITU-T关于SDH网络级管理的建议还处于完善的过程中；在网管系统的横向兼容性方面，即多厂家能力，目前还处于研究开发阶段，需要与生产厂家配合进行软件版本升级，从而日臻完善。2.3.2 超高速光纤传输技术的发展由于高速电子电路、光电器件的瓶颈效应，传统的电时分复用(TDM)光纤通信系统的传输速率到了25Gb/s时再向上发展已经很困难，宽带业务的发展对传输网又提出了更高的要求，因此采用最新的OTDM(光时分复用)和DWDM(密集波分复用)技术将势在必行(密集是指比普通波分复用的波长间隔更小，以02nm或其整数倍为波长间隔)。现在有些生产厂家已能提供商用的DWDM产品，因此可以考虑在技术条件成熟及性能价格比较合理的情况下，在一些业务量大的专用汇接局之间采用DWDM技术。2.3.3 SDH应用于宽带接入技术SDH作为B-ISDN的传输技术必然要应用于接入网中，例如用在基于光纤的FTTC或基于光纤同轴混合的HFC中；也可用在基于金属线的VHDSL或BDSL中，在较短的距离内传送51Mb/s或155Mb/sSDH信号；未来交换机将能提供基于SDH标准的光中继线；交换机的用户线将朝着V5方向发展，未来将能提供基于SDH的V53接口，这样一来，SDH信号可以从交换机直接送到用户/网络接口(UNI)。2.3.4 下一代SDH的发展1、下一代SDH的特点下一代SDH的定义还在发展中，各个设备商都推出了不尽相同的产品。尤其曾经被认为是下一代SDH基本功能的MSPP（多业务提供平台）现在却转到主要由DWDM系统来实现。因此要想确定下一代SDH的内涵，首先应关注下一代SDH的技术基础是什么。看来仍然需要从传统的SDH的技术特点来明确这个问题，传统的SDH具有四个方面的特点：（1）产生同步成帧的数据流，可以由上层通信协议来解释；（2）电路时隙复用和交换的方式实现业务的传送；（3）通信过程需要建立端到端的网络通路；（4）提供必须的运行维护功能，自动检测和保护交换的方式实现业务和网络恢复的功能。而这些也是下一代SDH必须支持的。但是严格的电路交换和时隙复用的方式在传输数据流量的时候缺乏效率，尤其千兆以太网成为主流技术以后更是如此。而以太网又是以如此惊人的速度成为城域网的主流技术。数据业务带宽的增长是持续的不是跃进的，因此要求网络能为用户提供更细的带宽颗粒。另外能够提供业务保证和更有效的数据流量管理。这些都是下一代SDH需要解决的问题，也是它需要形成的优势。与传统的SDH技术相比，下一代SDH速率更高，集成度更高，设备体积更小，端口密度更高，同时提供更高的接入容量和业务调度容量。例如STM-64（10G）接口早期由多块电路板组合实现，现在则单端口就可实现；芯片技术的发展大大提高了芯片密度，因此低功耗低成本低体积的产品问世减少了运营的成本。实现现有网络的演进也是下一代SDH网络的关键属性。支持现有的协议和业务，保持后向兼容的特性。与现有的网络可以很好的接口。下一代SDH还将集成多ADM，甚至可以支持DXC的功能，作为业务疏导中心。2、相关技术规范下一代SDH设备已经面临10Gbit/s的SDH与10G以太网的融合的挑战。在新的IEEE802.3ae 10G以太网的标准中，以太网的广域接口和SDH的10G接口终于达到了统一的速率。为了能够充分利用SDH的网络，10G以太网的WAN PHY接口利用了与SDH的STM64兼容的格式，10G以太网将和SDH共同构成未来的城域网核心。10G以太网的标准预计在2003年初完成。X.86是在SDH上以类HDLC的帧格式LAPS来封装并传送Ethernet的技术规范，是ITU-T在2001年2月通过的。传统的在SDH上传输数据包的方法是采用Packet-Over-SDH协议（POS），POS是个成熟的、广泛适应的协议，但是在下一代SDH出现后，POS就被取代了。POS仅是将数据包或帧以PPP、Frame Relay或HDLC封装，再映射到SDH中。它不能区别不同的数据包流，因此也不能对每个流的流量工程、保护和带宽进行管理。不能提供许多用户需要的1Mbit/s的以太网带宽颗粒。POS实际上依靠高层的路由器等设备来进行流量工程和业务生成的功能。因此在SDH上采用新的封装格式来传送数据包是下一代SDH的发展重点。X.86是其中之一，它支持在广域网上简单地传送以太网的功能，允许以太网交换机和集线器在点对点通信时能够直接和SDH接口，保证低时延抖动，远距离性能监测，远程错误指示和对于突发流量的主动的流控制。运营商可以使用它来实现以太网端到端的专线业务的流量隔离，保证安全和业务速率。但是X.86没有获得广泛的应用，只是在最开始有一些用户使用，而后很快被GFP所替代。最近ITU-T将GFP（Generic Framing Procedure，通用成帧处理）定义为G.7041，GFP具有数据头的纠错和将通道标识符用于端口复用（可以用于将多个物理端口复用成一个网络通道）的功能。最重要的一点是GFP可以支持成帧映射和透明传送两种工作模式，这样可以支持更多的应用。成帧映射的工作方式是将已经成帧的客户端数据信号的帧封装进GFP帧当中。在子速率级别上支持速率调整和复用。透明模式则完全不同，因为它接受原数字信号并不改变它，仅是在SDH的帧内用低开销和低时延的数字封装的方式来实现。从原理上讲，GFP可以封装任何协议，可以保证简单的协议在光层上的融合，还可以保证灵活性和更细的带宽颗粒。3、下一代SDH的关键技术虚级联VC（Virtual Concatenation）以及LCAS（Link Capacity Adjustment Scheme，链路容量调整机制，ITU-T G.7042在2001年11月通过）在下一代SDH中是关键技术，尤其在支持GFP时。由于目前SDH支持的最小复用粒度为STM1，所以在155M信道上承载100M的快速以太网业务时利用率就只有67%。这个问题的根源在于原来SDH建设主要是为语音业务，而语音业务在网内传输是不需要细粒度的疏导功能，从而导致今天SDH网在业务环境发生重大变化时，在分配带宽上会遇到很多麻烦。VC与LCAS在传送网中提供了一种更加灵活的通道容量组织方式以更好地满足数据业务的传输特点，可以将任意带宽的以太网的数据流映射到任意数量VC12或者VC3通道中，最大限度地减少带宽的浪费。VC和LCAS一起创造了可微调的SDH容量来适应数据业务的QoS和SLA的需求，很重要的是可以穿过原有的SDH网络。SDH网络在LACS技术的支持下可以动态地改变传输的带宽（增加或减少虚级联组中的通道），而不中断业务。VC还允许新的更有效的共享保护机制，流量可以被分成不同部分然后通过不同路径发送。网络正常工作情况下，不需要配置额外的保护通道，当其中一条路由出现故障时，LCAS可以把出现故障的VC-4通道从虚级联组中自动删除，此时虚级联组的带宽将会减少，但可以确保在链路故障时业务不会中断。这种技术实现起来非常复杂，VC将不同的VC/STM连接起来运送负荷，而虚级联组中不同的VC/STM将走不同的路径，在接收端会产生不同的时延，必须有能够纠正此偏差的功能。另外LCAS是双向的信令协议，保证网管系统改变管道带宽的命令不会影响用户流量。SONET的最小粒度是STS1，也就是51.8Mbit/s，而SDH的最小粒度是STS1的3倍，即155Mbit/s。VC3与STS1速率级别相同，但却是隐藏的。这样，SDH疏导的效率自然就不如SONET了。关于理想的粒度，业内的看法不一，有的认为是STS1，甚至是E1，也有的认为应该是STM-16。其实，具体到应用哪种粒度取决于运营商，但下一代SDH传输设备必须能够支持。目前，支持细颗粒疏导的主设备芯片仍是处于STS1这个层次上，相信芯片商还会提供更细粒度的解决方案。疏导技术的另一个优点是减少了ADM的级数，将过去用硬件实现的功能改由管理软件和ASIC芯片来实现，从而减少设备和场地等运营成本，也更加具有可管理性。GMPLS不是一个SDH的技术，但是在下一代SDH网络中确起了很重要的作用，因为它提供了自动端到端的带宽配置的通用机制，可以跨过TDM、数据和波长的业务和网络，可以降低业务的成本。GMPLS的标准尚未形成。传统SDH管理是基于单个网元，业务配置、性能告警等管理功能操作对象为单个网元。下一代SDH管理是面向整个网络，业务配置、性能告警监控直接基于向用户提供的网络业务。下一代SDH配置业务是只要指定网络业务的源和宿以及相应的要求，网络业务就能快速自动生成，避免传统SDH逐个网元进行设置和操作的烦琐，从而能够快速提供业务，并提供基于端到端业务的性能、告警监控及故障辅助定位。下一代SDH还能支持用户等级定义、带宽租用和计费等功能。越来越强的智能化特性成为下一代SDH的显著特征。下一代SDH还将适应业务的新需求进一步向前发展，在宽带城域网建设中发挥重要作用。以上是对下一代SDH技术特点的描述，现在很多厂家都在开发下一代SDH或者类似的产品，虽然还有很多差异，并不统一。总体来说，许多产品在功能上都是高度集成的，结合了ADM、DXC和数据交换等功能。另外都使用了级联的技术，也许是连续级联或者是虚级联，而有的采用了专有的映射复用的机制。在新的封装机制中，GFP得到了广泛地接受，X.86则应用有限，也有厂家未使用标准的封装机制。在业务接口方面，支持多数常见的SDH接口，千兆以太网接口。有些厂家还提供Fibre Channel和其它协议接口。4、下一代SDH的发展前景传统的SDH显示了相当顽强的生命力。下一代SDH大大延长了SDH的生命，将在业务汇聚层起到协议透明传送和细颗粒交换和带宽管理的作用。下一代SDH将会成为城域网的解决方案之一。对于运营商来说，需要考虑很多因素，如网络现状，市场目标，财务状况等等。传统运营商拥有大量的SDH网络，下一代SDH显然可以很好地帮助他们继续发挥现有网络的功能，同时克服传统SDH的昂贵、复杂等缺点，在现有的TDM网络上有效地支持以太网业务，提供快速、合理的解决方案。在旧的机框内插入一块百兆以太网卡后，就可以在现有的SDH网上提供以太网，下一代SDH的升级显得如此简便。另外还可以配置和控制带宽，例如动态地从包交换和TDM业务中直接分配SDH带宽。提供逐渐增长的数据带宽。将多协议的数据流量进行标记、复用、交换和整形，减少所需的端口数。对于新兴运营商来说，如果放弃建立SDH网络，将面临尴尬的局面，因为显然只有在电路交换网络上才存在明确的赢利的业务。而如果建立SDH网络，显然选择具有多业务提供平台的下一代SDH网络将是明智的。因为同时支持包交换、和传统的电路交换可以使他们兼顾赢利和满足业务需求的目标。这样既可以使他们的网络符合业务融合的潮流，也可以降低初期的大规模投入，充分利用资源。对于运营商来说，竞争的压力要求更大的运营利润，降低运营成本。毫无疑问，他们必须采取谨慎的方法来升级业务，采用灵活的结构希望可以马上产生利润。2.4 小 结SDH传输技术，广泛应用于传输领域，它的一系列优点非常适合于广播信号的传输。但由于SDH技术原主要是为传输话音和数据业务而制定的，对视频而言它还有许多需完善的地方，如使用SDH技术传输广播电视信号时，要求有较好的时钟同步性能和抖动性能。网络的同步性能差会引起指针调整，而指针调整会使彩色电视信号瞬时变色，网络的抖动性能不好，会引起解码器输出端产生抖动，引起信号色彩变化。这些问题有待在应用、发展中第三章 DWDM技术解析3.1 DWDM的定义DWDM是Dense Wavelength Division Multiplexing（密集波分复用）的缩写，这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能（例如，达到最小程度的色散或者衰减），这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。DWDM能够在同一根光纤中，把不同的波长同时进行组合和传输。为了保证有效，一根光纤转换为多个虚拟光纤。所以，如果你打算复用8个光纤载波（OC），即一根光纤中传输48路信号，这样传输容量就将从2.5 Gb/s提高到20 Gb/s。 目前，由于采用了DWDM技术，单根光纤可以传输的数据流量最大达到400Gb/s。随着厂商在每根光纤中加入更多信道，每秒兆兆位的传输速度指日可待。DWDM的一个关键优点是它的协议和传输速度是不相关的。基于DWDM的网络可以采用IP协议、ATM、SONET /SDH、以太网协议来传输数据，处理的数据流量在100 Mb/s 和2.5 Gb/s之间，这样，基于DWDM的网络可以在一个激光信道上以不同的速度传输不同类型的数据流量。从QoS （质量服务）的观点看，基于DWDM的网络以低成本的方式来快速响应客户的带宽需求和协议改变。超长距DWDM：根据国内关于DWDM系统的行业标准，可以把长途光纤传输系统分为常规长距离传输系统LH（Long Haul1 000 km）、亚超长距离传输系统ELH（Enhanced Long Haul 1 0002 000 km）、超长距离传输系统ULH（Ultra-Long Haul2 000 km）。DWDM系统的引入DWDM（密集波分复用）技术是目前长途干线的技术，提高设备的长距离传送能力和综合运维能力。直接建设大城市之间的超长距传输系统可以解决对带宽的迫切需要，优化网络结构，同时节省大量的电再生中继站，降低系统的建设成本和维护费用。3.2 DWDM系统中的关键技术DWDM系统采用的主要新技术包括RAMAN与EDFA相结合、SFEC/FEC、光均衡、非线性处理、色散/PMD处理、RZ编码等。3.2.1 喇曼放大技术光纤中的受激喇曼散射效应早在1973年就发现了，并且在实验中证明了光纤喇曼放大技术可以用于数字信号和光孤子系统，喇曼放大技术可使信号在光纤透明窗口内任何位置上放大；利用多波长泵浦，增益谱不但可以覆盖C波段，还可以扩展到L波段和S波段。喇曼放大器的增益系数较低，属于分布式放大器，比集中放大结构可以获得更高的信噪比，并能减弱有害的非线性效应，因此对于喇曼放大是关键技术之一。3.2.2 FEC/SFEC技术通过分布式喇曼放大技术可以延缓OSNR的劣化；而FEC技术通过在传输码列中加入冗余纠错码，可降低接收端的OSNR容限，从而达到改善系统性能、降低系统成本的目的。FEC的检测和纠错技术不仅改善了传送系统的误码率，也提高了系统的ONSR，从而延长了传输距离。常规的FEC可将传送系统的信噪比改善5 dB，一些改进的FEC技术（SFEC）甚至可以改善10 dB的信噪比。从编码角度来说，交织码和级联码都可以用于FEC技术。3.2.3 动态增益均衡在长距离光纤传输系统中，多级放大器的级联将带来增益谱不平坦的问题，而整个线路上的增益平坦对于超长距离传输是非常重要的。增益均衡用于保证线路上各个波长之间的增益平坦，在主光通道的入口可能各个波长之间的功率电平一样，但由于放大器增益平坦度以及各个波长在线路中衰耗不一致，会导致在接收端各个波长之间的功率差异较大，影响正常的接收。目前通用的方法是在各个光放站放置增益平坦滤波器，此外通过基于各个通道光谱密度的大小，实施反馈控制，可以动态管理平坦进程。动态增益均衡的优势在于可以增加超长距传输系统的区段数目，可以在级联50个EDFA的情况下，不进行电再生中继；支持动态网络配置，在网络波长数目发生重大差异时不会对OSNR造成损伤；可以替代目前正在使用的可调光衰减器。3.2.4 先进的色散补偿方案基于10 Gbit/s的LH DWDM链路都须进行色散补偿，即在每个（或几个）光纤跨段的输出端放置用DCF制成的色散补偿模块（DCM），周期性地使光纤链路上累积的色散接近零。前对于非长距的10 Gbit/s系统的色散补偿只考虑一阶色散补偿，但一阶色散补偿只能补偿零色散波长处附近的几个波长的色散，而对于长距离传输和高速率传输系统则需要考虑高阶色散补偿，即是色散斜率的补偿。目前开发出了多种斜率补偿型色散补偿光纤（DCF），可用于补偿G.652光纤和其他数种新型非零色散位移光纤（NZ-DSF）的色散斜率。若采用60%斜率补偿，则经过800 km G.652光纤段传输后，C-band的红端和蓝端之间的色散差异可降低到680 ps/nm，进而将总色散控制在的色散容限窗口内。理想情况下，采用100%斜率补偿可以使C-band的红端和蓝端之间的色散差异基本消失，按照理论推算，即使是非常长的ULH DWDM传输，色散斜率也不再成为问题。3.3 DWDM的好处3.3.1 电网路演进至光网路DWDM技术奠定了由电网路演进至光网路之基础，传统的电网路(Electronic Networking) 无法直接在光层(Optical Layer)进行多工(multiplexing)、切换(switching)、或路由改接(routing)等动作，在网路节点需使用光电转换设备将光信号转换为电信号再将电信号转回光信号，如此一来总体传输速率会因使用光电转换设备而受到限制，无法将光纤与生俱来无限频宽的潜力好好发挥。以DWDM为机制之光网路可直接在光层作信号之运作来解决上述问题，因此克服了传统传输瓶颈而带来了”Virtual fibre”的观念，将既有光纤作最有效率的利用。3.3.2 网路多样化的服务DWDM和传送速率(Bite Rate)及规约(Protocols)无关，也就是说可提供和服务形式完全无关的传送网路，例如:一个对传送速率及规约完全透通(Transparent)的DWDM网路可和ATM、IP、SDH等信号介接，提供网路多样化的服务。3.3.3 降低成本、提升服务品质由于在光层进行信号的指配或调度，相较于传统上在电层的频宽调度来的更简单而有效率，可减少费用支出。另外在网路上光纤被切断(cable cut)或光信号故障时，可在光层进行信号保护切换或网路路由回复 (Restoration)的动作，相对于传统上在电层作回复的动作其切换时间较短，使网路之可用度(availability)提高而改善服务品质。3.3.4 提升传输距离及增加网路容量高速之STM-64 TDM (Time Division Multiplexing) 传输上的最大问题在于光纤的分散(Dispersion) 现象严重，对于传送之光信号会产生劣化效应，因此，若不使用电子式再生器或其他补偿技巧 ，理论上STM-64信号可在G.652光纤内传送约60公里。若以8个波长的DWDM技术传送，每个波长为2.5Gb/s之信号，其传输容量可为20 Gb/s，其传输距离可达600公里以上而不需电子式再生器，而需要光放大器。STM-64的多工对于支流信号(Tributary)的频率与格式，通常都有一定的限制，而DWDM的多工几乎完全不设限，PDH、ATM、SDH、及IP等任何信号格式皆可输入，增加网路传输之弹性。若未来光塞取多工机 (Optical Add-Drop Multiplexer ,OADM)及光交接机(Optical Cross-Connect, OXC)的问世，可直接以光波长为交接单位，免除O/E/O的转换步骤，可提升网路调度的效率。在解决与日俱增的用户频宽需求及提升网路容量之方案中，DWDM在技术上提供了不同之选择。3.4 DWDM系统的关键技术及工程应用 随着业务的迅速发展，光网络技术正在大步前进。正如我们看到的广泛应用的DWDM系统一样，已经开始由10Gbit/s速率向40Gbit/s 发展。而且随着新业务的驱动，特别是数据业务对带宽需求以及路由器40Gbit/s接口的的出现，人们已经从当初“该不该发展40Gbit/s DWDM技术”的疑惑中走出来，越来越多的设备供应商以及网络运营商参与到高速率DWDM系统的研究和建设中来。烽火通信一直致力于大容量DWDM系统的研究，目前已成功开发出了3.2T（