【数字光纤通信概述6500字】

数字光纤通信概述目录TOC\o"1-3"\h\u6678数字光纤通信概述 1317341.1SDH传输体系 179641.1.1SDH网络概述 1315001.1.2SDH传输体系基本原理 2307231.2SDH信号帧解析与复用方式 3276451.1.1SDH信号帧解析 3143051.1.2SDH复用方式 4254561.3SDH性能特征介绍 5243241.3.1SDH功能模块介绍 5117001.3.2SDH保护功能介绍 622541.4A地区电力通信网络光传输情况分析 7163021.5A地区电力通信网络发展需求及问题分析 9106161.5.1A地区电力通信网络发展需求分析 9194701.5.2A地区电力通信网络问题分析 91.1SDH传输体系1.1.1SDH网络概述相对于使用同轴电缆，利用PDH和SDH传输体质可以实现能源和有色金属的大量节约。电信业目前正处于高速发展时期，电信业发展过程中存在的很多问题利用传统的准同步数字体系（PDH）无法实现有效解决。在传输网规模扩大的过程中无法形成满足业务发展的网络规模，最终会导致在未来的规划发展过程中PDH技术逐步被淘汰。1．SDH设备分析SDH设备指在SDH体制基础上开发所得的各种传输设备，多个SDH网元共同组成SDH系统。相对于同轴电缆而言,SDH设备可以节约大量能源和有色金属，同时免受电磁干扰。采用同步复用结构的SDH系统具有网络节点接口的统一性，基本特性就是横向兼容性，在电信业务、数据业务迅猛发展的大背景下，通信公司在网络组织规划方面有了更大的选择空间，通过网络结构的调整使网络变化和业务变化有更高的灵活性与动态适应性。现代通信系统具有数字化和大容量等基本特点，在传输网规模扩大的过程中需要从全程全网角度出发进行相关问题的考虑。利用光纤实现网络交叉连接以及信息同步传输，可以对网络存在的质量问题、容量问题、安全问题等实现根本性解决。光纤通信作为新一代理想的传输体制，目前处于迅猛发展当中。2．SDH网络管理保护/恢复时间是作为自愈网性能优良评判的一大标准。随着时代科技的快速发展，电信部门提高了对相关设备的要求，有了更高的衡量标准，要求新入网设备拥有更高的自动化程度，并可实现灵活操作。保护/恢复时间对业务的顺利开展意义重大，大部分重要业务需要得到较快的响应，故需保证保护/恢复时间尽可能的短。在电信基础网中选取SDH传输网的，时间可控制在50ms内。如自愈网是建立于DXC选路基础上的所需时长应有几分钟。有两种类型的DXC被较为广泛的运用，DXC4/1是SDH技术中重要的组成，此外还有DXC4/4，可满足（50—200）ms。现阶段，SDH自愈环因为在网元一级中ITU-T已经具备了较为完善的管理标准，并可保证50ms内可实现自愈环全体保护。1.1.2SDH传输体系基本原理SDH即SynchronousDigitalHierarchy，可称为同步数字传输体制，从其名字出发，我们可知SDH是传输体制（协议）的一类。对SDH概念进行分析发现，其组建在实现国际互通方面有着积极作用，并对国家电信网的统一影响深远。建立于SDH之上的网络建设在智能化、标准化以及统一性方面有着较为突出的优势，由于在网络中使用的接口满足全球化标准，故而设备兼容性较高，可符合多家厂家环境。操作与管理可加以协调后于全程全网中保持步调统一，在业务整顿以及组网层面有着较高的灵活度，使得网络资源利用率得到大大提升，有利于网络自愈功能的实现。此外还可减少运行维护成本，这主要是得力于维护功能的强化。SDH体制的速率等级结构具有标准化的特征。STM-1作为同步传输模块是基础的信号传输结构等级，在SDH体制中传输速率为155Mbit/S。利用字节间插手段完成低速率等级信息模块复接可以构成高等级数字信号。正常情况下，低速率等级信息模块的数量是高等级的4倍。通过字节间插方式的有效利用，完成了在低速与高速SDH信号帧的融合，并保证在高速SDH信号帧结构内中低速SDH信号存在的规律是可寻的，位置不具变化性，有可预见性。这一特性可以实现信号复接的简化，也有利于开展信号分接工作，光纤通信系统具备大容量、高速运行等特性，在其中运用SDH有着较高的适用度。SDH体制下可以将高速SDH信号实现低速SDH信号的直接分/插。这一概念与上述从高速SDH信号中进行低速SDH信号直接分插理念存在一定的差异。通过同步复用手段的运用，并引入映射结构，完成在SDH信号进行PDH低速支路信号的复用，同样保证了低速支路信号位置固定与可预见性。实现在STM信号进行低速支路信号是直接分/插出。这样可以对其他不必要的复接/分接设备进行有效规避，实现了可靠性的提升，最大程度降低了信号损伤的可能，并在简化流程、降低设备成本、减少功耗方面均有所提升，自上而下加强业务简便度。1.2SDH信号帧解析与复用方式1.1.1SDH信号帧解析为了实现STM-N信号帧内部结构支路的同步复用、交叉连接、分插和交换的相关功能，使支路中的低速信号均匀的分布在某一帧中，这种方法可以直接有效的从高速信号中直接上/下低速支路信号[27]。通过以上的相关功能介绍，ITU一T作出了以下相关规定：STM-N信号中的帧结构必须是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧型结构[28]，如下图2-1所示。图2-1STM-N帧结构图[27]从图2-1中可以得出：STM-N的信号帧为9行*270*N列的帧型结构。其中（9行*270*N列）中的N与STM-N中的N是始终保持一致的。它的取值范围如下所示：1，4，16，64，。以上的取值范围表明该信号是由N个STM-1信号通过字节间插复用而成的。由以上可得结论：STM-1信号为9行*270列的块状帧型结构[27]。不论任何信号，只要是在线路上进行传输，那么必定是一个bit接连一个bit有序地进行传输的。比如SDH信号，其传输的原则为：其帧型结构中的字节（8bit）遵循从左到右、从上到下的顺序原则，一个bit接连一个bit有序的进行传输，传完一行之后再传下一行，传完一帧之后再传下一帧，按照以上传输原则完成最终的信号传输[29]。STM-N的帧型结构主要由3部分构成，分别为：段开销（SOH）、管理单元指针（AU-PTR）、信息净负荷（payload）[30]。（l）段开销（SOH）:段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节[31]。中段开销（SOH）的功能就是实现对货车中全部货物进行监控。其中POH的功能为实现对货车中的某件具体货物进行监控，当货车上的某件货物发生损害时可以判断具体哪一件发生了损害。再生段开销和复用段开销的功能就是对自己所对应的段层进行监控。段其实相当于一条传输通道，RS0H和MSOH的功能也就是对这一条传输通道进行监控[31]。（2）管理单元指针（AU-PTR）：管理单元指针（AU-PTR）位于STM-N帧型结构中的第4行的9*N列，共9*N个字节。AU-PTR是用来指示信息净负荷指示符，主要用来指示信息净负荷第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端进行正确的分解[27]。（3）信息净负荷（payload）：信息净负荷（payload）在STM-N帧型结构中是存放由STM-N传送的各种信息码块的地方[32]。1.1.2SDH复用方式SDH的复用分为两种情形：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号;另一种是低速支路信号复用成SDH信号中的STM-N[31]。低阶SDH信号复用成高阶SDH信号方法在复合的过程中，必须保持其帧的频率不发生改变（高阶信号是低阶信号的四倍）进行字节间插复用。低速支路信号复用成SDH信号中的STM-N是在保证自身网络兼容性的基础上，同时满足异步复用和同步服用两种复用方式，从而规避滑动损伤及较大信号时延问题。ITU-T规定的复用结构如下图2-2所示。图2-2G.709复用映射结构从图2-2中可以得知，每项功能的复用路线不是唯一的，是可以通过多条路线来实现其工程的。比如，对于2Mbit/s的信号来说，可以通过两条复用路线来实现其功能，其功能的实现并不是唯一的。虽然复用成为STM-N信号的方式各种各样，但对于不同的国家或地区必须规定不同且唯一化的复用线路。如果不同的国家或者地区采用相同的复用路线，那么必将引起较大的损失或争端。1.3SDH性能特征介绍1.3.1SDH功能模块介绍SDH设备的功能不同，那么其种类也会有相应的不同。我们根据其差异性，将SDH设备分为终端复用器TM、分插复用器ADM和数字交叉连接设备DXC。（1）TM—终端复用器终端复用器在使用时，是需要连接在网络的终端点上的。双端口器件位于一条链的两端时[30]，则如下图2-3所示：图2-3终端复用器[30]（2）ADM—插分复用器在SDH传输网络中，REG与ADM在转接点处相比少了支路端口。在需要将支路端低速信号向线路端复用STM-N高速信号，或将低速支路信号从STM-N信号中分离时，插分复用器将发挥作用[30]。如下图2-4所示：图2-4插分复用器[30]（3）REG—再生中继器再生中继器是SDH光传输系统中最重要的一种网元。其功能是将光信号经过光/电转换、判决、电/光转化后发出以及向东/西向线路交叉复用低速支路信号。纯光的再生中继器的功能就是从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分信号。它可以通过放大其光功率从而大大增加其光的传输距离[30]。REG双端口器件如下图2-5所示：图2-5再生中继器[30]对于REG双端口器件来说，他的作用就是处理好STM-N帧型结构中的RSOH结构，将低速信号交叉复用到向东/西的线路上。其中ADM的功能为电信号抽样、再生整形、电/光变换等。（4）DXC——数字交叉连接设备STM-N信号的交叉连接功能主要通过数字交叉连接设备实现，具有交叉复用能力的还有ADM和TM。为了更加直观的表述DXC的性能，我们通常用m/n（注m≥n）来表述信号在交叉矩阵内的低阶别交叉。DXC的承载容量与m值呈正相关关系。m,n对应数值含义如下表2-1所示。表2-1DXC的等级含义M或n0123456速率64kb/s2Mb/s8Mb/s34Mb/s140Mb/s155Mb/s622Mb/s1.5GB/s1.3.2SDH保护功能介绍通信网络现如今已经与社会的各个行业产生了息息相关的联系，人们迫切的希望信息能够及时有效的进行传递。与网络信息业务一同高速增长的还有传输信号交换频率。故尔，重要传输节点一旦因某些不可控因素引发网络故障，将会给社会各界带来不可估量的损失以及无法想象的影响。如何科学有效的保障网络安全始终是各行各业长期思考的问题。网络的自愈能力简单来说就是网络可以通过检测当前网络状况，自动在极短的时间内完成主用通路和备用通路之间的切换，实现网络的再次传输，将网络故障的感知程度降到最低。鉴于环形网络具有强大的网络自愈功能的特性，因此该种网络结构在现行通信网络中得到了极大的应用与推广。1.4A地区电力通信网络光传输情况分析A地区构建的电力通信网是A地区全区电力信息化建设的基础，A地区电力系统可以在该平台建设的基础上实现信息化发展、数字化发展、自动化发展，并推动向A地区向下一代网络进一步发展演进，为A地区智能电网、智能电力系统的构建奠定发展基础。A地区总占地面积达14000平方千米，市辖2个市辖区、4个县级市、9个县、1个自治县。政务网、以太网、区域调度、500KV、220KV站以SDH/MSTP/1.5G（1+1）4纤复用段保护环等方式连接构建了A地区的基本通信传输网，各大县级公司以就近接入为原则，以622M复用方式与10G环、1.5G环等建立连接，同时各县域调度与A地区电力通信系统的接入方式都可以通过双光维的形式实现。220KV枢纽站与A地区电力通信系统内的连接通过622M/1+0双路由的形式实现；110KV与A地区电力通信系统的连接通过双路由保护的形式实现；乡镇供电站、10KV开闭站、35KV变电站与电力系统的连接通过155M单级星型结构得以最终实现。A地区通信网电缆发展到2013年低总长达到2145.98公里，其中隧道/沟光缆、ADSS型电缆、OPGW电缆长度分别是100.3公里、1445.23公里、226.13公里。全市35KV及以上的变电站目前都是光纤覆盖，包括35KV变电站33座、110KV变电站52座、220KV变电站12座、500KV变电站2座，发电厂一座。A地区电力通信光纤网络同步覆盖240个乡镇供电所、28个城市电网10KV开闭站、17个中心营运站等。220KV及以上站点电力通信传输简图如表图2-6所示。图2-6A地区主干传输网的传输路径以下详细论述存在于A地区电力通信网内的行政交换网。A地区电力行政交换网的基本功能是实现电力生产调度的自动化推，推动电力行业向现代化管理方式转变。在A地区电力通信网业务高速发展的大背景下，程控交换机作为电力系统的一部分，其业务能力的重要性日益凸显。电力系统中的各项业务可以通过电力信息通信业务网向辖区内各个变电站、营业网点等实现有效传输，满足电力电网办公需求，提高电力系统质量控制能力，最大程度的降低A地区电网日常办公成本。电力公司在A地区将华为C&C08数字程控交换机用于行政交换系统，相比于传统交换机，华为C&C08具有占地面积小，业务能力丰富、端口数据开放、组网方式灵活、处理能力高、高可靠性、低功耗、维护简便等特点，华为C&C08数字程控交换机实现了A地区网络技术、电力信息通信技术、交换技术的有效结合，并在此技术基础上构建了软硬件共存的技术体系，该共存体系一方面可以满足日益增长的公共电话交换业务需求，另一方面也为“三网合一”的下一代网络发展要求和电网智能化变革提供了基础技术条件。A地区电力公司行政交换系统的基本功能是有效传输视频数据、信息数据、话音数据等，而行政交换系统中心选用华为C&C08大型数字程控交换机来构建这一系统能够极大的提高业务系统的兼容性。同时，A地区电力公司可以利用该行政交换体系与各大广域网实现有效连接。A地区的行政交换网络如图2-7所示。图2-7A地区行政交换网1.5A地区电力通信网络发展需求及问题分析1.5.1A地区电力通信网络发展需求分析从A地区电力公司的企业管理、供电企业生产经营、可持续发展需求等维度分析可知，目前A地区电力通信网络整体的通信能力较强，通信业务容量相对充足，通信网络构建相对完备，拥有多样化的通信方式。结合电力通信网向电力通信自动化以及LA方向发展的整体发展趋势分析，A地区现有的电力通信网络能力无法支撑A电力通信业务发展过程中提出的新的发展需求，主要体现在以下两方面：首先是愈加多样化、特异化的业务种类不断增多。A地区电力通信网络的业务量呈逐年持续增长的发展态势，随之不断增长的是A地区电力通信数据网络交互的信息量与A地区电力通信网络传输带宽日益迫切的扩容需求。A地区电网不断拓展的新业务，如分布式能源连接、用户资产交接、营销自动化等一定程度上改变了A地区的电网业务模式，智能电网资源逐步向数据业务方向倾斜。随着电力通信数据业务体量的扩充，电网业务逐步从固定宽带、传统小颗粒TDM向动态宽带分配、大颗粒IP等方向转变。A地区电力通信网络在发展构建的过程中需要进一步升级，目前，电力通信数据业务体系已不在局限于满足传统电力生产调度的需求，还需要同步满足业务生产调度和信息化建设过程中提出的新需求。将原本的10G带宽的通信网络通过优化升级的方式，改造为具备动态宽带技术的通信网络是目前A地区电力通信最主要的规划发展需求。此外，A地区电网的持续发展对A地区电力通信网在可靠性、安全性保障能力方面提出了越来越高的要求。电力通信网是电力系统的专用互联网络，相比于传统的通信网络，A地区电力系统通信业务在发展过程中对网络的准确性、时效性和安全性提出更高的要求。A地区电力通信网络的运行情况对A地区电力系统运转的安全性、稳定性能够产生直接的影响，包括但不限于电网性能、调度管理水平等，二者之间具有密切的联系。因此，在制定A地区电力通信网发展规划方案过程中，电力通信网络的安全性以及可靠性是另一主要规划发展需求。1.5