SDH及WDM原理及其组网.ppt

SDH及WDM原理及其组网 黄桂生 SDH及WDM原理及其组网 SDH的基本原理SDH的组网DWDM的基本原理DWDM的组网DWDM和SDH综合组网 SDH的基本原理 SDH的基本原理 1 SDH的意思2 SDH的由来和优越性3 SDH的复用和映射4 SDH的网络构成5 SDH的设备 SDH的意思 SDH的英文名称是SynchronousDigitalHierarchy 译成中文 就是同步数字系列 它是与准同步数字系列相对而言的 准同步数字系列也就是平常所说的PDH 英文全称是PlesiochronousDigitalHierarchy SDH的由来 2M的由来 声音的能量大部分位于频率在3400Hz 而对模拟信号以其2倍的频率进行抽样之后 能够在抽样信号的基础上完全恢复原来的信号 又为了计算方便 所以取了抽样频率为8000Hz 这就是每秒8000帧的由来 对每个话音信号进行量化 量化成 128个等级 共256 2的8次方 用8bit即1个字节表示一个话音信号 SDH的由来 那么一个话音信号抽样8000次 每次8bit表示一个信号 所以话音信号的速率就是8000 64000 64Kbit 32路电话话音信号合成在一起 放到同一个系统中 就是32 64000 2048000 2 048M 这就是我们平常说到的2M SDH的由来 由于PDH在复用时 各国所采用的标准不同 各个设备产家采用的标准及其控制方式也不一样 因此无法在不同的体系之间实现传输设备的互联互通 随着通信的发展 要求能够有统一的标准来实现各种体系的规范 于是 产生了SDH SDH灵活兼容 具有很高的可靠性 完全可以实现系统的互通 并且使用SDH作为基础结构 可以使传送网承载不同的业务信号 而不会被淘汰或出现业务不兼容的情况 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具有世界标准 使1 5Mbit s和2Mbit s两大数字体系在STM 1上得到统一 2 高度灵活性 SDH传输网具有信息透明性 可以传输各种净负荷及混合体 SDH的优越性 3 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 4 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 SDH的优越性 5 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 6 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势 SDH的复用和映射 我国的SDH复用映射结构图 C 12 C 4 C 3 C 2 TU 2 TU 12 VC 12 2M 34M 140M 45M TUG 2 TUG 3 TU 3 VC 3 3 1 1 7 VC 4 3 AU 4 AUG STM N N 1 SDH的复用和映射 由上面的映射图可以看到 SDH可以把PDH中的2M 34M 45M 140M等多个级别的速率一次性映射到STM N当中 而不需要一级一级地解复用 这大大提高了效率 降低了设备的成本 加强了SDH设备的适用环境 SDH的复用和映射 其中 我们看到 从2M复用到VC4 有一个 3 7 3的路径 这个就是我们常说的3 7 3结构 也是一些产家督导说的矩阵结构 由此可以知道 一个155M的STM 1信号 最多可以容纳63个2M信号 换成工程上的说法 就是1个155M的时隙通道可以下63个2M支路 SDH的组网 SDH的组网 目前 SDH的组网 其网络结构 主要是环形和链型 环形的具有保护机制 单方向断了 可以自愈 不会断业务 而链型一旦断了 整个网络就断掉了 业务也断了 不具有保护机制 SDH的组网 是由多个节点组成的 按照其实现的功能的不同 分为TM ADM REG DXC等等几种节点 SDH的组网 TM 终端复用器 能够从线路信号中分出和插入低阶信号 线路上的信号到此设备终结 往后不再有新的节点设备 ADM 分插复用器 能够从线路信号中分出和插入低阶信号 线路上的信号经过此设备进行穿通 还有后续节点设备 往后续节点设备去的信号不在此设备中进行处理 SDH的组网 DXC 数字交叉连接设备 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 DXC4 4主要应用于干线网节点 DXC4 1主要应用于在本地网 SDH的组网 REG 再生中继器 只对信号进行再生 不对其进行处理 SDH的组网 SDH的组网 主要就是由以上的节点设备组成 目前 我们所做过的主要是由TM和ADM组成的SDH网络 大部分都是由ADM所构成的二纤双向复用段保护环 因为 二纤双向复用段保护环投资省 性能稳定 而且具有保护功能 如果在环网中的某处光缆断掉了 该网络自动发生倒换 能够保证业务不会中断 SDH的组网 请看下面一个典型的由ADM和REG组成的SDH环形网络 漳州 泉州 厦门 龙岩 SDH环2 5G 西元 魁斗 REG ADM REG ADM ADM ADM 主信号方向 备信号方向 SDH的组网 下图 是基于上面的网络构成所定的通道时隙配置图 63 2M 1 155M AU4 8 AU4 7 AU4 6 AU4 5 AU4 4 AU4 3 AU4 2 AU4 1 E E W E E E W W W 63 2M 63 2M 63 2M 63 2M 63 2M 63 2M 63 2M 漳州 厦门 龙岩 泉州 厦门 由图中可以看到 1个2 5G的SDH环 一般只配了8个AU4 而一个2 5G满配置是可以达到16个AU4的 为什么只配一半呢 就是为了保护 一旦发生了保护倒换 从第9个AU4到第16个AU4 就用来做保护了 主用的第N个AU4由第N 8个AU4来保护 SDH的组网 下图是一个阿尔卡特公司的在SDH网络中某个站点的设备机架示意图 RACK N3机架PowerAcc Alarm 电源接入及告警单元1660SM 1660同步复用子架1664OA 1664光放子架FANUnit 风扇单元子架1660SM子架 A21E1 21 2Mbit s接入板CONGI 电源及控制接入板SERVICE 服务信号接入板A2S1 2 STM 1接入板IS1 1 短距离STM 1光接口模块 1310nm EQUICO 设备监控盘MXB 矩阵盘P63E1 63 2Mbit s端口盘P4S1 4 STM 1端口盘S4 1 短距离STM 4光盘 1310nm 3AL78856BAAB01S16 1ND 短距离STM 16光盘 1310nm3AL78894CAAC01 L16 2 长距离STM 16光盘 1550nm 3AL78898BAAB01L16 2JE1 JE1型L16 2光盘 1550nm 3AL79028BAAB01L16 2JE2 JE2型L16 2光盘 1550nm 3AL79029BAAB01FiberDuct 光纤引入槽1664OA子架 ANDOR 3 电源告警模块SER P 2 串口盘CNVR 电源转换盘 10dBOA 10dB光放盘 15dBOA 15dB光放盘 DWDM的基本原理 DWDM的基本原理 DWDM 中文的意思是密集波分复用 它是利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源 根据每一信道光波的频率 或波长 不同 将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道 把光波作为信号的载波 在发送端采用合波器将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输 在接收端 再由分波器将这些承载不同信号并且波长不同的光载波分开的复用方式 DWDM的基本原理 检测器 1 信道1 检测器 2 信道2 检测器 3 信道3 检测器 N 信道N 合波器 分波器 1 2 3 N 原理图 DWDM的基本原理 OMU ODU BA PA LA LA 监测信号 监测信号 光缆线路 设备连接示意图 DWDM的基本原理 DWDM本质上是光频上的频分复用 FDM 技术 是光纤上频分复用技术 40 80 2 5Gb s或者40 80 10Gb s的DWDM系统则是光频上的FDM模拟技术和电频率上TDM数字技术的结合 每个波长通路通过频域的分割实现 每个波长通路占用一段光纤的带宽 如下图所示 DWDM的基本原理 不同波长的光载波信号可以看作互相独立 不考虑光纤非线性时 从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输 将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输 根据波分复用器的不同 可以复用的波长数也不同 从2个至几十个不等 目前商用化是32 40 80 160个波长系统 这取决于所允许的光载波波长的间隔大小 DWDM的基本原理 从线路的角度来说 我们可以把现在的WDM线路的一条纤看作是一根管道光缆 里面复用的每个光波看成是原来的一根光缆纤芯 32波复用的就是32芯光缆 40波复用的就是40芯光缆 80波复用的就是80芯光缆 160波复用的就是160芯光缆等等 目前为止 由于光波的波间干扰 衍射等等影响 暂时只能做到160个波的复用 40波的波间隔是100THz 80波的波间隔是50THz DWDM的基本原理 DWDM到底能传送几个波道 这必须考虑光纤的损失特性及半导体激光 光滤波器 光放大器等技术的配合 以现有的商用技术 C波段 1530 1565nm 加L波段 1565 1615nm 采用ITU T建议0 8nm波道间距 约可传送100个波道 若采用0 4nm波道间距 则可传送200个波道 这是理论的推断 目前在商用上主要是40 80和160个波道 DWDM的基本原理 WDM与DWDM有不同 基本上尚无一个严谨的定义 但是一般认为 波道间距大于1nm且波道总数低于8以下 称之为WDM系统 反之 若波道间距小于1nm且波道总数大于8以上者 即称之为DWDM系统 现有的商用系统大部份属于DWDM系统 DWDM的组网 DWDM的组网 要讲DWDM的组网 就先讲DWDM的相关设备 因为DWDM的网络是由这些相关设备构成的 这些相关设备具有不同的作用 在网络中担当不同的功能 那么DWDM的相关设备有哪些 我们根据他们的功能的不同来了解一下 DWDM的相关设备 目前DWDM的相关设备有下列几种 光放大器 OA DWDM终端机 OTM 光分插复用机 OADM 光交接机 OXC DWDM的相关设备 光放大器具有光信号格式与位元速率之透通性 在1550nm窗口区有相当高之增益 高光输出功率及低杂讯指数 光放大器依据不同应用有下列三种 光功率放大器 BoosterAmplifier BA 光前置放大器 Pre Amplifier PA 光线路放大器 LineAmplifier LA DWDM的相关设备 光放大器目前应用于多波长DWDM系统之光放大器大部分是掺铒光纤放大器 Erbium DopedFiberAmplifier EDFA 其主要组成包含一段掺铒光纤 帮浦雷射 PumpLaser 及DWDM组件 用来混合传输光信号及帮浦光输出 EDFA直接放大1550nm区域无需使用电子式再生器 可在相当大之波长范围内提供平坦增益 亦即单一EDFA能同时提供多个波长通路之增益 已取代大部分之再生器应用 成为长途光纤网路之构成部分 DWDM的相关设备 DWDM终端机 OTM DWDM终端机配合光放大器可应用于光传输网路 在传送端可接受多个波长的光信号输入 并转换成符合ITU TG 692固定波长的光信号 经多工混合 光放大后传至光传送网路 在接收端可接收来自光传送网路之信号 经光前置放大 解多工 及光滤波器后输出 DWDM的相关设备 光分插复用机OADM光分插复用设备 OADM 可以在一个光传输网络的中间站点插入或取出个别的波长通道 一般而言 它是置于两个DWDM终端机之间来代替某一光放大器 目前大部份厂家已研制出固定型光分插复用机 它对于要插入或取出的波道必须事先设定 至于另一种称为可任意设定之光塞取复用机 则可藉由外部指令对于要插入或取出的波道作任意的指配 DWDM的相关设备 光交接机 OXC 在电信网路中使用于DWDM波长愈来愈多时 对于这些波道须作弹性调度或路由改接 此时必须藉由光交接机 来完成此项功能 通常它可置于网路上重要的汇接点 在其输入端可接收不同波长信号 经由光交接机将它们指配到任一输出端 DWDM的相关设备 光交接机在连接至DWDM光纤时有以下三种切换方式 光纤切换 可连接任一输入光纤到任一输出光纤 但不会改变光纤内之波长 波长切换 同一输入光纤内之多个波长 可分别交接至不同输出光纤 较有弹性 波长转换 不同输入光纤内的相同波长 经转换后可以以不同的波长汇入同一输出光纤 DWDM的组网 DWDM的组网 在目前的二级干线网上应用的较多 本地网上也有应用 主要的组网设备有OTM OADM OA三种 其具体的组网 请看下面的例图 OADM OA OADM OTM OTM OTM OTM OADM OTM OTM OADM OTM OTM OA OA 宁德 厦门 泉州 漳州 丹阳 福州金山 福州康居 龙岩 岭头 三明 南平 莆田 凤都 OTM OTM DWDM的组网 DWDM的组网 把DWDM的组网模式和SDH的组网模式相比较 我们看到这两种技术的组网模式是类似的 同样有终端设备 分插复用设备 放大设备 只不过所处理的信号不同而已 SDH组网设备处理的信号是SDH的信号 分插复用的是SDH的支路信号 而DWDM组网设备处理的是复合光信号 插入和提取的是SDH线路信号经过转换后的特定波长的光波 经过转换后的光波波长及其频率如下表所示 SDH和DWDM的综合组网 SDH和DWDM的综合组网 SDH和DWDM的综合组网 就是把SDH设备和DWDM设备结合在一起