《现代通信网技术》课件第二章 传送网jj

第2章传送网2.1传输介质2.2多路复用2.3SDH传送网2.4光传送网思考题内容1、概念2、通信网基本要素：交换、传输、终端、规程；3、介质传输特性与材料、工艺、结构有关；4、复用FDM、TDM、WDM、CDM5、SDH传送网的概念、信号等级、适配能力6、光传送网概念、PDU和优点要点讲授、讨论原理结合实际SDH结合体系结构讨论方法基本概念通信网按照网络功能分，分为业务网、传送网、接入网和用户驻地网。传送网：为各种业务网提供传输通道，为集团用户提供租用中继电路的网络。传送网a业务网b业务网支撑网接入网UNISNICPN2.1传输介质2.1.1基本概念传输介质:传输信号的物理通信线路，是连接通信设备构成通信网的物理实体。信息有效传输取决于信号质量和传输介质特性。

fU（f）100hzo3400hz8000hz信号特征：多频率成分;有效带宽：电话质量标准：3100Hz。信号带宽无限，媒介带宽有界。媒介质量：用传输距离和带宽来衡量，传输距离与带宽成反比；

带宽与成本：带宽越宽，成本越高。带宽与速率：在数字传输中，具有一定带宽的传输介质的最大传输速率与信号的调制方式紧密相关。信号带宽与媒介带宽2.1.2传输介质传输介质分为有线介质和无线介质。有线介质：电磁波沿着有形的固体介质传输，双绞线、同轴电缆和光纤；无线介质：电磁波通过大气或外层空间传输。常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。

1．双绞线一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的物理通信链路。将多条双绞线放在一个护套中，叫电缆。双线扭绞的目的：减少线间低频干扰。图2.1双绞线的物理结构两个未绞双线回路间的串扰：Ue为主串回路，Us为被串回路。设：L1的电流为I1：在被串回路L3和L4中产生感应电流分别为：I31、I41，I41>I31在被串回路中形成串扰电流：I11=I41-I310设：L2的电流为I2：在被串回路L3和L4中产生感应电流分别为I32和I42，且I42>I32在被串回路中形成串扰电流：I12=I42-I32

0总干扰电流：I=I11-I12由于L1与L3、L4的距离比L2较近，Ir=I11-I12>0，为回路Us中形成干扰。内部线对之间的串扰

设回路Ue为主串回路，Us为被串回路。分为A、B两段。分析A段的串扰：在A段内，回路Ue未作扭绞，而回路Us在二分之一处作扭绞;根据1.2节的分析可知，由于回路Us在A段的中点扭绞，导线L1对回路Us的干扰电流为零。同样道理，导线L2对回路Us的干扰电流也为零。因此，在A段，回路Ue对回路Us的串扰电流为零。优点：便宜、易架设；缺点：工作频率升高，串音增加；抗干扰能力差，复用度较低。带宽一般在1MHz范围之内，传输距离约为2～4km。通常用作电话用户线和局域网传输，在局域网范围内传输速率可达100Mb/s。类型：非屏蔽(UTP：UnshieldedTwistedPair)和屏蔽(STP：ShieldedTwistedPair)。普通电话线多采用24号UTP。类别规格AWG性能典型应用三类22和2416MHzPOTSE1/T1

令牌环网、10BaseT网等四类各种20MHz4/16Mb/s令牌环网五类各种100MHz4/16Mb/s令牌环网、10/100BaseT网等

2．同轴电缆最初用于电视信号传输，由内、外导体和中间的绝缘层组成，内导体比双绞线粗，外导体外部有一层护套，组成同轴结构。抗干扰能力比双绞线强，适合于高频宽带传输，缺点：成本高，不易安装埋设。带宽500～750MHz，主要应用于CATV和HFC。两种类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆屏蔽层为铜网状结构,特征阻抗为50(如RG-8、RG-58等)；宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的,特征阻抗为75(如RG-59)。RG-8以太网粗缆，RG-58以太网细缆。RG-59用于电视系统。RG-62用于ARCnet网络和IBM3270网络。图2.2同轴电缆物理结构

3．光纤传送光信号的有线介质，用玻璃、塑料或高纯度的合成硅制成。常用的有石英光纤，以纯净的二氧化硅材料为主，为改变折射率，中间掺有锗、磷、硼、氟等材料。同轴结构：由纤芯、包层和外套组成同轴结构，纤芯、包层由两种折射率不同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信号在纤芯中传输,包层的折射率略小于纤芯，以形成光波导效应，防止光信号外溢。外套一般由塑料制成，用于防止湿气、磨损和其他环境破坏。外套包层纤芯小于临界角的光线被外套吸收反射角入射角(1)大容量。光纤系统的工作频率分布在1014～1015Hz范围内，近红外区，潜在带宽巨大。目前10Tb/s/100km的系统已试验成功。单纤：40Gb/s/200km同轴电缆：几百兆比特/每秒每千米双绞线：几兆比特每秒/几千米

(2)体积小、重量轻。便于布设。(3)低衰减、抗干扰能力强。1310nm：＜0.35dB/km，1550nm：0.25dB/km；内外隔离好，信号传输稳定，保密性好。多模光纤(MMF)：纤芯直径较大，通常为50μm或62.5μm，允许多个光传导模式同时传送。多角度反射，产生模式色散，影响传输速率和距离，主要用于短距低速传输，接入网和局域网，一般传输距离应小于2km。单模光纤(SMF)：直径小（4～10μm）,一种模式光信号传送。传输特性好，带宽大，距离远。用于长途传输。在ITU-T的最新建议G.652、G.653、G654、G.655中对单模光纤进行了详细的定义和规范。国际标准规定：包层直径：125μm，外套直径：245μm。

光脉冲传输过程中，波长与传输速率、信号衰减之间有着密切的关系。窗口：通常采用的波长集中在某些波长范围附近，这些波长范围习惯上又称为窗口。常用：850nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口。120013001400150016001260136014801580衰减波长单个光源谱宽光纤标准G.651：渐变多模光纤。聚焦作用获取最大增益；G.652：常规单模。1310nm：3.5db/km，0色散点；

1550nm:0.25db/km，-17ps/nm.km。G.653：色散移位光纤。1550nm低色散低损耗;G.654：最小损耗光纤。1550nm,0.13db/km;G.655：色散平坦光纤。一定范围内低，如：1530-1565传送网光纤发展应用1986中国开始以光纤传输为主的骨干通信网的建设。1995年底完成“八五建设”任务，共敷设长途一、二级光缆约11万公里。85计划：PDH140Mbit/s系统为骨干的光纤传输网络；2000.9，广北昆成光缆干线建成，完成“九五建设规划”。共敷设长途一二级干线约23万公里，其中一级光缆干线约8万公里。95计划：SDH2.5Gbit/s为主的“八纵八横”的省级光纤传输网络。1998:对京沪、京汉广、京太西、京呼银兰、京沈哈、沪宁汉、成渝、西成渝、沈大沪等工程扩容。采用16×2.5Gbit/sDWDM及32×2.5Gbit/sDWDM，沪宁及宁汉线进行TDM10Gbit/s及32×10Gbit/s系统的验证测试准备工作。10.5：DWDM另外，中国电信还拥有近60万公里的本地网及农话光纤网络，20多万公里的接入网光纤网络。到目前为止，中国电信拥有的全部光缆总长度约为110万皮长公里，覆盖中国的绝大部分行政村以上的地区。

4．无线介质

1)无线电无线电又称广播频率(RF:RadioFrequency),其工作频率范围在几十兆赫兹到200兆赫兹左右。优点：长距离传输，穿越能力强，全向传播，非常适合于广播通信。缺点：传输特性与频率相关：低频信号穿越能力强，但传输衰耗大；高频信号趋向于直线传播，易受障碍物反射；天气对高频的影响大于低频。易受外界电磁场的干扰。无线电管理机构，严格分配频段。2)微波频段范围：300MHz～30GHz，毫米级，成为微波。视距传播，于点对点；通常中继距离应80km范围内。缺点：易受环境的影响(如降雨、薄雾、烟雾、灰尘等)，频率越高影响越大，衰减快。适合于地形复杂和特殊应用环境，专用网络、应急通信、无线接入网、陆地蜂窝移动通信系统，卫星通信等。

3)红外线红外线指1012～1014Hz范围的电磁波。不能穿越物体，主要用于短距离、小范围通信。由于红外线无法穿越障碍物，也不会产生微波通信中的干扰和安全性等问题，因此使用红外传输，无需向专门机构进行频率分配申请。目前主要用于家电产品的远程遥控，便携式计算机通信接口等。

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

Frequency;THF—TremendouslyHighFrequency;

1041051061091071081011101010121014101310151016f(hz)

双绞线

光纤陆地微波和卫星AMRadio

红外LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF

同轴电缆FMRadio&TV电磁波频谱及其在通信中的应用2.2多路复用2.2.1基带传输系统短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。应用：双绞线、电话用户线、局域网。优缺点：设备简单；带宽利用率低，不适于在长途线路上使用。准同步数字体系PDH同步数字体系SDH两种传输体制2.2.2频分复用传输系统将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。ITU-T标准：话音信号带宽4kHz，其中3kHz用于话音，两个500Hz用于防卫频带，12路基带话音信号经调制后每路占用60～108kHz带宽中的一个4kHz的子信道。12路信号构成的一个单元称为群。Supergroup1(60路)Supergroup2(60路)Supergroup5(60路)Mastergroupgroup1(12路)group2(12路)group5(12路)图2.5FDM原理示意图(a)FDM信道划分；(b)FDM系统示意图FDM主要缺点：传输模拟信号，需要模拟的调制解调设备，成本高且体积大，由于难以集成，稳定度不高。计算机难以直接处理模拟信号，导致在传输链路和节点之间过多的模数转换，传输质量不高。主要用于微波链路和铜线介质。2.2.4波分复用WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)将光纤低损耗窗口划分成若干个信道，每一信道占用不同的光波频率(或波长)。发送：采用波分复用器(合波器)将不同波长的光载波信号合并起来送入一根光纤传输。接收：波分复用器(分波器)将不同波长光载波信号分离。

分类：粗波分复用(CoarseWDM)技术限制，一路光载波信号占用一个波长窗口，最常见的是二波分复用系统(分别占用1310nm和1550nm波长)，每路信号容量为2.5Gb/s，总共5Gb/s容量。密集波分复用(DenseWDM)DWDM

在1550nm窗口传送多路光载波信号。相邻波长间隔较窄(一般在0.8～2nm之间)，工作在一个窗口内的各路信号共享EDFA光放大器。光载波间隔密，采用高分辨率波分复用器件来选取，如平面波导型或光纤光栅型等新型光器件。DWDM传输系统结构

关键技术:1550nm窗口EDFA光放大器(ErbiumDopedOpticalAmplifier)的商用化。EDFA是通过在光纤中掺入少量稀有金属制成。多路光信号在光域直接同时放大，避免OCO。1550nmEDFA放大频谱范围1530～1565nm，增益>+20dB。降低了构建DWDM系统的成本，全光网。EDFA和OEO共存：EDFA补偿光纤损耗，OEO补偿色散、噪声积累的信号失真，80～150km设置一个EDFA，每隔数个EDFA设置一个OEO将光纤进行分段。双纤单向：使用两根光纤分别实现两个方向的全双工通信。单纤双向：将两个方向的信号分别安排在一根光纤的不同波长上传输。复用波长数：两个至几十个，8波长、16波长、40波长，每波长速率为2.5Gb/s或10Gb/s。目前实验系统中已实现了256波长，每信道40Gb/s，传输距离100km的DWDM系统。目前商用系统400Gbit/s。G.652光纤：ITU-TG.692给出了以193.1THz为标准频率，间隔为100GHz的41个标准波长(192.1～196.1THz)，即1530～1561nm波段。193.1f(Thz)194.0十个载频194.1195.0十个载频195.1196.0十个载频196.1192.1192.2192.3192.5192.6192.4192.71928193.0192.9192.1193.0十个载频频率f（Thz）1561.71560.91560.11558.41557.61559.31556.81556.01554.41555.2

（nm）波长WDM优点：

(1)充分利用光纤巨大带宽资源，降低传输网成本，WDM的每个波长相当于SDH的一根物理光纤；

(2)WDM对数据格式透明，即与信号速率及电调制方式无关。一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号。

(3)利于网络扩充和发展，增加波长即可引入任意想要的新业务或新容量。2.2.5PDH系统

1．简介PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)是一种异步复用方式，多个PCM的一次群信号可逐步复用为二次群、三次群，最高可达五次群信号。

2．帧结构ITU-T一次群信号PCM30/32帧结构，在PCM30/32系统中，由32时隙/帧，每个用户占一个指定的时隙(TS：TimeSlot)，用户在自己的时隙轮流传送8位码组一次，重复周期125μs(每秒8000次),速率为32×8×8000=2048kb/s。图2.8PCM30/32系统的帧结构

偶数帧的TS0传送帧同步码，后七位固定为“0011011”；奇数帧TS0的第二位固定为“1”，奇偶帧标志，奇数帧TS0第三位为帧失步告警码，“0”表示本端工作正常，“1”则表示本端已失步。每帧的TS16用来传送数字型线路信令和复帧同步码以及复帧失步告警码。复帧：PCM30/32系统中每16帧为一个复帧。增加信道。复帧前、后八帧叫子复帧，复帧中0、2……14等八个偶帧的TS0第一比特为C1—C4、C1`—C4`。C1—C4为前一紧接本帧已发送的子复帧数据除以生成多项式G（x）的余数；C1`

—C4`

，为本复帧前一子复帧数据除以生成多项式G（x）的余数。

复帧的1、3……15等八个奇帧的TS0为001011E1E2，第一子复帧出错，E1=1，第二子复帧出错，E2=1。F0F1F2F3F4F5TS0TS0TS0F8F9F10F11F12F13TS0TS0F6F7F14F15TS0TS0TS0c1c1′

`c2c2′c3c3′c4c4′′2.2.3时分复用传输系统将模拟信号经过PCM(PulseCodeModulation)调制，变为在每125s周期内占用固定位置时间段,且段长很短而定长的数字信号，将各路信号在每个周期内取样位置按顺序错开,然后合路。共享一条传输介质，每路信号在属于自己的时间片中占用传输介质的全部带宽。国际标准：北美T载波，一次群信号T1每帧24时隙，速率为1.544Mb/s；国际电联标准：E载波，一次群信号E1每帧32时隙,速率为2.048Mb/s。相同点：都采用8000Hz采样，因此每帧时长都是125μs。图2.6TDM原理示意图(a)TDM信道划分；(b)TDM系统示意图差错率低，安全性好，便于集成。优点缺点标准不统一；点对点通信，组网不灵活上下电路难开销低，不利于监视维护管理2.3SDH传送网2.3.1简介

SDH(SynchronousDigitalHierarchy)是ITU-T制定的NNI数字传输接口标准(光、电接口)和光纤传输系统技术，通过同步的、灵活的光传送体系来运载各种不同速率的数字信号。

SDH主要优点：

1)采用同步复用和灵活的复用映射指针调整技术，信息净荷灵活的同步复用；虚容器(VC：VirtualContainer)支持通道层连接；业务信息装入VC，系统不管所承载的信息结构，只处理各种虚容器，支路信号在线路信号（STM-N）中的位置透明，上下电路方便，无需逐级ADM,减少设备数量，简化网络结构。

2)强大的网管功能引入开销字节(Overhead1/30)，提供网管功能，支持对网元的分布式管理，对净荷支持逐段、端到端的监视管理。3)标准统一的光接口,不同厂家设备互连基础。4)强大的自愈能力；5)前后兼容，复用E、T载波体系，使两大体系在SDH得到统一；适应未来B-ISDN。2.3.2帧结构

1．整体结构

同步复用、交叉连接、SDH层交换，帧同步周期125μs，字节间插、指针、虚容器等关键技术。基本传输速率：STM-1(SynchronousTransportModule-1,155.520Mb/s)，高阶信号速率均为STM-1的整数倍。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的信号等级STM-1：由9行、270列字节组成，STM-N：由9行、270×N列字节组成。传送方式：自左向右，自上而下依次发送。A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3ATU-PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2某一字节在STM-N中的位置S（a,b,c）：a=所在行数,b=复列数c=复列内层数。行数＝a列数＝N（b-1）+cS（a,b,c）图2.9STM-1帧结构示意图261列STM—N净荷（含POH）图2.9STM-1帧结构示意图STM帧由段开销SOH(SectionOverhead)、管理单元指针(AU-PTR:AdministrativeUnitPointer)和STM净负荷(Payload)三部分组成。段开销：SDH传输网的运行、维护、管理和指配(OAM&P),保证STM净负荷灵活传送。再生段(RegeneratorSOH)位于SOH区的1～3行复用段(MultiplexorSOH)位于SOH区的5～9行净荷：STM帧传送的各种业务信息的地方，包含少量用于通道性能监视、管理和控制的通道开销POH(PathOverhead)。管理单元指针AU-PTR：指示STM净负荷中的第一个字节在STM-N帧内的起始位置，以便接收端可以正确分离STM净负荷，位于STM帧第4行1～9列。

2．开销字节丰富的开销字节，简化支路信号的复用/解复用、增强SDH传输网的OAM&P能力。

(1)RSOH:管理再生段，在再生段的发端产生，再生段的末端终结，主要功能:STM-N信号的性能监视、帧定位、OAM&P信息传送。

(2)MSOH：负责管理复用段，复用段由多个再生段组成，它在复用段的发端产生，并在复用段的末端终结，MSOH透明通过再生器。主要功能：复用或串联低阶信号、性能监视、自动保护切换、复用段维护等。(3)POH：用于端到端的通道管理。通道性能监视、告警指示、通道跟踪、净负荷内容指示等。识别一个VC,评估系统传输性能。

(4)AU-PTR：定位STM-N净负荷的起始位置。目前ITU只定义了部分开销字节的功能，很多字节的功能有待进一步定义。不同的开销负责管理不同层次的资源对象。

通道、复用段、再生段示意图VcM1M1R1M1R2M2R3M2R4

3．STM净负荷的结构

1)VCSDH引入了虚容器VC，使STM净荷区可以承载各种速率的同步或异步业务信息，传送VC的实体称为通道。VC可以承载任何信息类型：PDH帧、ATM信元、IP分组、LAN分组等。任何上层业务信息必须先装入一个满足其容量要求的VC，然后才能装入STM净负荷区，通过SDH网络传输。

VC=净荷(Container)+通道开销(POH)两部分组成。POH在SDH网的入口点产生，在出口点删除，净荷被送给最终用户。VC在SDH网中传输时则保持完整。POH用于定位VC中净荷的起始位置，在通道中的任一点实现灵活地插入/提取，并以VC为单位进行同步复用和交叉连接处理，评估传输性能。

VC分为：高阶VC(VC-3，VC-4)低阶VC(VC-2，VC-11，VC-12)。2)STM净荷的组织为增强STM净荷容量管理的灵活性，SDH引入了两级管理结构：管理单元(AU:AdministrativeUnit)和支路单元(TU：TributaryUnit)。

AU=VCn+

AU-PTR

(n3)，骨干网提供高速承载，分为AU-4和AU-3。AU=n个低阶VC。AUG=多个AU，构成高阶STM帧。

VC=C+POHTU=VCk+PTR(k3)分类：TU-11、TU-12、TU-2、TU-3TUG(TUGroup)=特定数目的TU：TUG不包含额外的开销字节。AU和TU都由两部分组成：固定部分+浮动部分。固定部分是指针，浮动部分是VC，通过指针可以轻易地定位一个VC的位置。VC是SDH的承载净荷的实体，也是SDH进行交换的基本单位，它通常在靠近业务终端节点的地方创建和删除。STM-1(AU-4)的净负荷结构示意图

4．SDH的复用映射结构

SDH的一般复用映射结构如图2.12所示。各种信号复用到STM帧的过程分为以下三个步骤：

(1)映射(Mapping)：在SDH网的入口处，将各种支路信号通过增加调整比特和POH适配进VC确切位置的过程。变换适配。后兼容：保障PDH三大体系各等级温和纳入SDH传送模块中，使PDH受到保护；前兼容：将各种新业务纳入传送模块。

4．SDH的复用映射结构

(2)定位(Aligning)：利用POH进行支路信号的频差相位的调整，定位VC中的第一个字节。

(3)复用(Multiplexing)：将多个低阶通道层信号适配进高阶通道层或是将多个高阶通道层信号适配进复用段的过程，复用以字节间插方式完成。图2.12SDH的复用结构2.3.3SDH传送网的分层模型不仅实现各种业务节点异地互连，构成相应的业务网。而且必须健壮、灵活、可升级和经济。SDH传送网按功能分为两层：通道层和传输介质层，如图2.13所示。图2.13SDH传送网的分层模型

1．通道层为一个或多个电路层业务提供透明通道服务。高阶通道层(VC-3，VC-4)低阶通道层(VC-2，VC-11，VC-12)通道建立由网管系统和交叉连接设备完成；SDH简化了电路层交换，使传送网更加灵活、方便。

2．传输介质层下对介质，上支持通道。为通道层网络节点(例如DXC)提供合适的通道容量，一般用STM-N表示传输介质层的标准容量。

传输介质层=段层+光层

段层=再生段层+复用段层再生段层：在点到点的光纤段上生成标准的SDH帧，信号的再生放大，不对信号做任何修改。复用段层：多个支路信号复用/解复用，在SDH层数据交换。光层：定义光纤类型和接口特性，光复用段和光再生段两层。SDH2.3.4基本网络单元

1．终端复用器TM为传统接口的用户(如T1/E1、FDDI、Ethernet)提供接入;将多个PDH低阶支路信号复用成一个STM-1或STM-4；完成电信号STM-N到光载波OC-N的转换。TM：复用C/OT1/E1/FDDI/Ethernet电口高阶通道

2．分插复用器ADM接入、复用、转换、上/下电路，便于组环网，提高生存性。在STM-N中插入或提取低阶支路信号，实现两个STM-N之间不同VC的连接。灵活分配带宽和信道操作，实现光集成与环路保护等功能，提高网络抗毁性。

3．SDXCSDH网：SDXC（美DCS），全光网络：ODXC。SDXC具有多个STM-N信号端口，任意两端口速率(包括子速率)之间的交叉连接；执行检测维护，网络故障恢复。多环网孔骨干网。电话交换设备：面向单个用户，信令控制，自动交换；SDXC：面向通道(以VC为单位)，无信令控制的通道交换机，交换单位小于等于通道速率。为SDH网提供管理灵活性。类型：SDXCp/q，“p”代表端口速率阶数，“q”代表端口可进行交叉连接的支路信号速率阶数。SDXC4/4,表示端口阶数为155.52Mb/s，整体交换；SDXC4/1表示端口阶数155.52Mb/s，交换的支路信号最小单元为2Mb/s。2.3.5SDH传送网的结构SDH面向业务，利用ADM、DXC，可以组建线性、星型、环型、网型等多种拓扑结构的传送网；丰富的开销字段，增强了SDH的可靠性和OAM&P能力。按地理区域来分割，现阶段我国SDH传送网分为四层面：省际干线网、省内干线网、中继网、用户接入网，如图2.14所示。图2.14我国SDH传送网的结构

1．省际干线网在主要省会城市和业务量大的汇接节点城市装有DXC4/4，它们之间用STM-4、STM-16、STM-64高速光纤链路构成一个网孔型结构的国家骨干传送网。

2．省内干线网在省内主要汇接节点装有DXC4/4或DXC4/1,它们之间用STM-1、STM-4、STM-16高速光纤链路构成网状或环型省内骨干传送网结构。

3．中继网指长途端局与本地网端局之间、本地网端局之间的部分。中等城市采用环型结构，大城市采用多环加DXC结构组网。网元设备：ADM、DXC4/1；光纤链路：STM-1、STM-4连接。

4．用户接入网网络边缘，业务容量要求低，业务汇聚。网元：ADM、TM，提供的接口类型最多；接口：STM-1、STM-4，PDH体制的2M、34M或140M等。2.4光传送网2.4.1OTN发展背景

20世纪90年代以来，SDH/SONet已成为传送网络主要的底层技术。优点：技术标准统一，提供性能监视、故障隔离、保护切换。缺点：面向话音设计，TDM；对突发性强的数据业务，带宽利用率低。Internet和面向数据的业务快速增长，对带宽需求不可预知；以电TDM为基础的光纤单波长运用的SDH/SONet，解决带宽困难：埋设更多的光纤，成本太高，无法预知埋多少；采用TDM技术，提高每信道传输速度，商用化的SDH/SONet已达40Gb/s，接近极限。

满足Internet/Intranet各种宽带业务带宽需求爆炸性增长需求，采用面向数据，基于分组的NGN。基于DWDM技术的OTN是NGN传输的最佳选择。根据业务变更，灵活地进行网络带宽扩充、指配和管理。

OTN与SDH/SONet都采用面向连接，复用方式不同。OTN优点：

(1)DWDM能随着技术进步，不断提高现有光纤复用度，最大限度利用现有设施，满足用户对带宽增长的需求。

(2)一个OTN支持多种业务。与现有SDH/SONet网络兼容。

(3)SDH/SONet管理一根光纤单波长传输，OTN管理多波长。

(4)OTN基于光层的故障恢复，比电层更快、更经济。ITU-TOTN主要标准:G.872：定义OTN主要功能需求和网络体系结构；ITU-TG.709：定义用于OTN的节点设备接口、帧结构、开销字节、复用方式以及各类净负荷的映射方式，它是ITU-TOTN最重要的一个建议；G.874/G.875：定义OTN网络管理相关功能。2.4.2OTN的分层结构在SDH网络中引入光层，分层结构如图2.15所示。光层：电层到物理媒介层的信息适配，ITU-TG.872将光层分成三个子层：光信道层(OCh：OpticalChannelLayer)；光复用段层(OMS：OpticalMultiplexingSectionLayer)；光传输段层(OTS：OpticalTransmissionSectionLayer)。邻层之间遵循OSI模型定义的层间服务关系模式。图2.15OTN的分层结构

1．OCh层

为了在OTN中实现灵活的OMAP，OTN专门引入OCh层，将SDH/SONet基于单波长OMAP(Operations、Administration、MaintenanceandProvision)功能引入DWDM。具体作用：为来自电复用段层的各种客户信息选择路由、分配波长，光信道连接；处理光信道开销，提供光信道层检测、管理功能；网络发生故障时，执行重选路由或保护切换。

2．光复用段层保证相邻DWDM设备之间的DWDM信号的完整传输的网络功能。具体作用：为多波长网络选路的光复用段重新配置；进行光复用段开销处理，保证复用段适配信息的完整性；光复用段的运行、检测、管理等功能。

3光传输层为光信号在不同光纤上(如G.652、G.655等)提供传输适配，并对光放大器和光再生中继器的检测和控制。具体作用：传输适配、功率均衡、EDFA增益控制、色散补偿等。层功能：OCh为电层的各类业务信号提供以波长为单位的端到端连接；OMS层实现多个OCh层信号的复用、解复用；OTS层解决光信号在特定光介质上的物理传输问题。层间关系：Client/Server关系，一个OCh层由多个OMS层组成，一个OMS层又由多个OTS层组成。图2.16光传送网各层间的关系2.4.3OTN的帧结构

1．OCh层数字封包ITU-TG.709：定义了OTN的NNI接口、帧结构、开销字节、复用以及净荷的映射方式。OCh层采用数据封包(DigitalWrapper)技术将每个波长包装成一个数字信封,每个数字信封由三部分组成，如图2.17所示。SDH/SONetATMFDDIIPPDHSDL千兆以太网OCh静荷FECOChOverhead数字封包(1)开销(Overhead)：位于信封头部。OTN节点利用开销字节传送和转发管理、控制信息、执行性能监视，以及其他可能的基于每波长的网络管理功能。

(2)FEC：信封尾部，装载FEC(ForwardErrorCorrection)，执行差错检测和校正，具有校正错误的能力，运营商可以支持更多SLA(ServiceLevelAgreement)。最大限度地减少差错，FEC在扩展光段的距离、提高传输速率方面起重要作用。

(3)净荷：位于Header和Trailer之间，透明地承载现有的各种网络协议数据包，因此OTN是独立于协议的。

2．OTN的帧结构

OTN帧被称为光信道传送单元(OTU：OpticalChannelTransportUnit)，它通过数字封包技术向客户信号加入开销OH(Overhead)和FEC部分形成。G.709定义了三种不同速率的OTU-k(k=1，2，3)帧：2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s。客户层信号形成OTU的过程：

(1)客户信号加上OPU-OH形成OPU(OpticalChannelPayloadUnit)。

(2)OPU加上ODU-OH后形成ODU(OpticalChannelDataUnit)。图2.18OTNITU-TG.709客户信号的映射OPU客户信号(SDH、IP、ATM等)OPU静荷OPU-OHOPU静荷OPU-OHFECODU-OHOTU-OHFASOTU(3)FAS(FrameAlignmentSignal)、OTU-OH、FEC加入ODU形成OTU。最后再加上OCh层非随路的开销，完成OTU到OCh层的映射，并调制到一个光信道载波上传输。客户信号(SDH、IP、ATM等)OPU-OHOPUODU-OH

ODUOTU-OHFASFECOTUOTUk组成：

(1)OPUk：由净荷和开销组成，净荷部分包含采用特定映射技术的客户信号，开销包含支持特定客户的适配信息