光通信之SDH

提起SDH，对从事网络建维的通信汪来说不会陌生，SDH是截至目前安全性能最高、运行最稳定、承载最安全的一个传输技术体制，在中国，已实现网上运行近20年的时间，2000年左右，是SDH起步发展的起始，作为基础网络体制，承载了我们的电话、手机、互联网等各项应用。

什么是SDH？

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）, SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。

SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（Synchronous Transport Mode，N=1，4， 16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个 STM－4同步复用构成STM－16，四个STM－16同步复用构成STM－64，甚至四个STM－64同步复用构成STM－256；

SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向 270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（Section OverHead，SOH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AU PTR）区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（Regenerator Section OverHead，RSOH）和复用段开销（Multiplex Section OverHead， MSOH）；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节； SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1/125×1000000帧，对STM－1而言每帧比特数为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。

为什么出现SDH？

由于之前采用的PDH技术传输信号，PDH由于传输距离短、容量小、速率低，不能大规模的实现快速有效的传递信息，一直没能作为重要的传输技术进行推广，SDH在上世纪90年代中下期开始进行商用，在中国主要是因为电信改革，成立多家电信公司，需求一下旺盛起来，2000年初，各地快速的利用SDH进行组网，用于承载移动网，后期随着手机用户越来越普及，对SDH的需求更是日趋旺盛，2000-2010年是SDH的黄金十年，在这个过程中，由于应用的需求，完善了优化了SDH的多项功能，比如环保护、多路由保护等。

如今SDH的需求已萎缩

进入4G时代，以至5G之后，SDH对于大容量、高速率的承载已越来越力不从心了，由于技术体制的限制，对安全性能的完善必然要牺牲字节，造成利用率下降；TDM电路对用户来讲是属于专属通道，即使长期不用也要保留通道，造成了使用率下降。4G时代是流量为王的时代，要求的就是快速传送，这个时候，另外一个技术体制IPRAN应运而生（下期分析）。5G也即将来临，对于通信运营商来说，首要的就是要完善好基础网络，无论哪种无线技术体制，都需要有线的传送网来进行承载。SDH虽然已即将落幕，但它十多年来承担多种业务的功劳必将在通信技术史上留下浓墨重彩的一笔。

一建“通信”每日一图“光传输SDHDWDMPTN系统”详述

文武学一建,每日一图继续!为了加快课本章节的更新进度,实际上每天好几个图!

图中如有不足或错误之处,欢迎联系作者更新,重新发布到公众号或企鹅号上!

光传输系统

SDH系统

DWDM系统

PTN系统

11411020 光传输系统

lL411021 光纤通信系统的构成

光通信系统通常指光纤传输通信系统，是目前通信系统中最常用的传输系统。掌握光纤传输系统的基本原理是了解光通信的窗口。

一、光纤通信系统

1.光纤通信是以光波作为载频、以光导纤维(简称光纤)作为传输媒介、遵循相应的技术体制的一种通信方式。最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路(包括光缆和光中继器)和光接收机组成 。图lL411021-1是光纤通信系统组成框图。

图lL4ll021-1 光纤通信系统组成框图

2. 光纤通信系统通常采用数字编码、强度调制、直接检波等技术 。所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。强度调制就是在光端机发送端，通过调制器用电信号控制光源的发光强度，使光强度随信号电流线性变化(这里的光强度是指单位面积上的光功率) 。直接检波是指在光端机接收端，用光电检测器直接检测光的有元，再转化为电信号。光纤作为传输媒介，以最小的衰减和波形畸变将光信号从发送端传输到接收端。为了保证通信质量，光信号经过光纤一定距离的衰减后，进入光中继器，由光中继器对已衰落的光信号脉冲进行补偿和再生。

二、光传输媒质

1.光纤是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质，它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成 。纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高 ，因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生光全反射现象，能量将不受损失。 这时包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。

2 光在光纤中传播，会产生信号的衰减和畸变 ，其主要原因是光纤中存在损耗和色散 。损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。

( 1 )光纤传输损耗 :损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗 。吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能;散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的，主要包含瑞利散射损耗、非线性散射损耗和波导效应散射损耗 。当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗 等。这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。

( 2 )光纤传输色散:色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。降低光纤的色散，对增加光纤通信容量，延长通信距离，发展高速40Gh/s光纤通信和其他新型光纤通信技术都是至关重要的。

三、光传输设备

光传输设备主要包括:光发送机、光接收机、光中继器。

1.光发送机:光发送机的作用是将数字设备的电信号进行电/光转换，调节并处理成为满足一定条件的光信号后送入光纤中传输。光源是光发送机的关键器件，它产生光纤通信系统所需要的载波;输入接口在电/光之间解决阻抗、功率及电位的匹配问题;线路编码包括码型转换和编码·调制电路将电信号转变为调制电流，以便实现对光源输出功率的调节。图lIAl1021-2是光发送机组成框图。

图lL411021-2 光发送机组成框图

2. 光接收机:光接收机的作用是把经过光纤传输后，脉冲幅度被衰减、宽度被展宽的弱光信号转变为电信号，并放大、再生恢复出原来的信号。图lL411021-3是光接收机组成框图。

3. 光中继器:光中继器的作用是将通信线路中传输一定距离后衰弱、变形的光信号恢复再生，以便继续传输。再生光中继器有两种类型:一种是光一电一光中继器;另一种是光一光中继器。

传统的光中继器采用的是光电光(OEO) 的模式，光电检测器先将光纤传送来的非常微弱的且可能失真了的光信号转换成电信号，再通过放大、整形、再定时，还原成与原来的信号一样的电脉冲信号。然后用这一电脉冲信号驱动激光器发光，又将电信号变换成光信号，向下一段光纤发送出光脉冲信号。这种方式过程繁琐，很不利于光纤的高速传输。自从掺饵光纤放大器问世以后，光中继实现了全光中继。

四、光通信系统传输网技术体制

在数字通信发展的初期，世界上采用的数字传输系统都是准同步数字体系(PDH) ,这种体制适应了当时点对点通信的应用。随着数字交换的引人，光通信技术的发展，基于点对点传输的准同步(PDH) 体系存在的一些弱点都暴露出来，阻碍了电信网向高度灵活和智能化方向发展。同步数字体系(SDH) 使PDH应用中存在的问题得以解决， SDH传输网络应用进入一个新的阶段，同步数字体系成为举世公认的新一代光通信传输网体制。

(一)准同步数字体系(PDH) 的弱点

1.只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，没有世界性标准。北美、日本、欧洲三个标准互不兼容，造成国际互通的困难。

2. 没有世界性的标准光接口规范，各厂家自行开发的光接口无法在光路上互通，限制了联网应用的灵活性。

3. 复用结构复杂，缺乏灵活性，上下业务费用高，数字交叉连接功能的实现十分复杂。

4. 网络运行、管理和维护(OAM) 主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试，复用信号帧结构中辅助比特严重缺乏，阻碍网络OAM能力的进一步改进。

5. 由于复用结构缺乏灵活性，使得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，无法提供最佳的路由选择。

(二)同步数字体系(SDH) 的特点

1. 使三个地区性标准在STM-l 等级以上获得统一，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，使网络结构得以简化，上下业务十分容易，也使数字交叉连接的实现大大简化。

3. SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络的OAM能力大大加强。

4. 有标准光接口信号和通信协议，光接口成为开放型接口满足多厂家产品环境要求，降低了联网成本。

5. 与现有网络能完全兼容，还能容纳各种新的业务信号，即具有完全的后向兼容性和前向兼容性。

6. 频带利用率较PDH有所降低。

7. 宜选用可靠性较高的网络拓扑结构，降低网络层上的人为错误、软件故障乃至计算机病毒给网络带来的风险。

五、光波分复用(WDM)

l. 光波分复用是将不同规定波长的信号光载波在发送端通过光复用器(合波器)合并起来送入一根光纤进行传播，在接收端再由一个光解复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。这些不同波长的光信号所承载的数字信号可以是相同速率、相同数据格式，也可以是不同速率、不同数据格式。

2. 采用WDM技术可以充分利用单模光纤的巨大带宽资源(低损耗波段) ，在大容量长途传输时可以节约大量光纤。另外，波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关，在网络发展中，是理想的扩容手段，也是引人宽带新业务的方便手段。

3. 根据需要， WDM 技术可以有多种网络应用形式，如长途干线网、广播式分配网络、多路多址局域网络等。可利用WDM技术选路，实现网络交换和恢复，从而实现透明、灵活、经济且具有高度生存性的光网络。

4. 依据通道间隔和应用的不同，光波分复用有稀疏波分复用(CWDM) 和密集波分复用(DWDM) 之分 。一般CWDM 的信道间隔为20nm ，而DWDM 的信道间隔从0.2nm到1.2nm 。

lL411022 SDH系统的构成及功能

SDH传输网是由一些基本的SDH 网络单元(NE) 和网络节点接口(NNI) 组成，通过光纤线路或微波设备等连接，进行同步信息接收/传送、复用、分插和交叉连接的网络。它具有全世界统一的网络节点接口，从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换的过程;有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N (N=l ,4 , 16 , 64…) ，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特(即网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余字节)用于网络的OAM 。

一、SDH 的基本网络单元

构成SDH系统的基本网元主要有同步光缆线路系统、终端复用器(TM) 、分插复用器(ADM) 、再生中继器(REG) 和同步数字交叉连接设备(SDXC) 。 其中TM 、ADM 、REG 、SDXC主要功能如图1L411022-1所示。

l. 终端复用器(TM) : TM 是SDH基本网络单元中最重要的网络单元之一，它的主要功能是将若干个PDH低速率支路信号复用成STM-1 帧结构电(或光)信号输出，或将若干个STM-n信号复用成STM-N (n<N) 光信号输出，并完成解复用的过程。例如，在STM-1 终端复用器发送端:可将63个2Mbit/s信号复用成为一个STM-1 信号输出，而在STM-1 终端复用器接收端:可将一个STM-1信号解复用为63个2Mbit/s信号输。

2. 分插复用器(ADM) : ADM是SDH传输系统中最具特色、应用最广泛的基本网络单元。ADM将同步复用和数字交叉连接功能集于一体，能够灵活地分插任意群路、支路和系统各时隙的信号，使得网络设计有很大的灵活性。ADM除了能完成与TM一样的信号复用和解复用功能外，它还能利用其内部时隙交换实现带宽管理，允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互联，且能在无需解复用和完全终接的情况下接入多种STM-n和PDH支路信号。更重要的是在SDH保护环网结构中， ADM是系统中必不可少的网元节点，利用它的时隙保护功能，可以使得电路的安全可靠性大为提高，在1200km 的SDH保护环中，任意一个数字段由于光缆或中继系统原因，电路损伤业务时间不会大于50ms。

3. 再生中继器(REG) :再生中继器的功能是将经过光纤长距离传输后，受到较大衰减和色散畸变的光脉冲信号，转换成电信号后，进行放大、整形、再定时、再生成为规范的电脉冲信号，经过调制光源变换成光脉冲信号，送入光纤继续传输，以延长通信距离。

4. 同步数字交叉连接设备( SDXC) : SDXC是SDH 网的重要网元 ，是进行传送网有效管理，实现可靠的网络保护/恢复，以及自动化配线和监控的重要手段。其主要功能是实现SDH设备内支路间、群路间、支路与群路间、群路与群路间的交叉连接，还兼有复用、解复用、配线、光电互转、保护恢复、监控和电路资料管理等多种功能。实际的SDH保护环网系统中，常常把数字交叉连接的功能内置在ADM 中，或者说ADM设备具有数字交叉连接功能，其核心部分是具有强大交又能力的交叉矩阵。除此之外， SDXC设备与其附属的接口设备也可以单独组网，将各条没有构成SDH保护环的链状电路接入SDXC 网，建成一个SDXC独立保护网，利用接入的一部分冗余电路，经过SDXC 网络的自动运算，找出最合适、最经济的路由，使得接人的重要业务，能够得到如SDH保护环网中电路一样的保护。

二、SDH 网络节点接口

所谓网络节点接口(NNI) 表示网络节点之间的接口O 规范一个统一的NNI标准，基本出发点在于，使其不受限于特定的传输媒质，不受限于网络节点所完成的功能，同时对局间通信或局内通信的应用场合也不加以限定。SDH 网络节点接口正是基于这一出发点而建立起来的，它不仅可以使北美、日本和欧洲3种地区性PDH序列在SDH 网中实现统一，而且在建设SDH 网和开发应用新设备产品时可使网络节点设备功能模块化、系列化、并能根据电信网络中心规模大小和功能要求灵活地进行网络配置，从而使SDH 网络结构更加简单、高效和灵活，并在将来需要扩展时具有很强的适应能力O 图lL411022-2给出了网络节点接口在SDH 网络中的位置的一个示意图。

三、基本网络单元的连接

(一)网络拓扑结构

根据网络节点在网络中的几何安排，网络主要有以下几种基本的拓扑结构:

图lL411022-2 网络单元和网络节点接口在SDH 网络中位置示意图

1. 线形 :把涉及通信的每个节点串联起来，而首尾节点开放，通常也称链形网络结构。

2. 星形 :涉及通信的所有节点中有一个特殊的点与其余的所有节点直接相连，而其余节点之间互不相连，该特殊点具有连接和路由调度功能。

3. 环形 :把涉及通信的所有节点串联起来，而且首尾相连，没有任何节点开放。

4. 树形 :把点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点，这样即构成树形拓扑，它可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。这种结构存在瓶颈问题，因此不适合提供双向通信业务。

5. 网孔形 :把涉及通信的许多点直接互连，即构成网孔形拓扑。如果将所有节点都直接互连，则构成理想的网孔形。在网孔形拓扑结构中，由于各节点之间具有高度的互连性，有多条路由的选择，可靠性极高但结构复杂，成本高。在SDH 网中，网孔结构中各节点主要采用DXC 一般用于业务量很大的一级长途干线。

(二)网络组网实例及网络分层

图lL4l1022-2给出了网络单元组网的一个实例。按照SDH 网络分层的概念，图中示意标出了实际系统中的再生段、复用段和数字段。

1. 再生段 :再生中继器(REG) 与终端复用器(TM) 之间、再生中继器与分插复用器(ADM) 或再生中继器与再生中继器之间，这部分段落称再生段。再生段两端的REG 、TM和ADM称为再生段终端( RST)。

2. 复用段 :终端复用器与分插复用器之间以及分插复用器与分插复用器之间称为复用段。复用段两端的TM及ADM称为复用段终端( MST)。

3. 数字段 :两个相邻数字配线架(或其等效设备)之间用于传送一种规定速率的数字信号的全部装置构成一个数字段。

这里还涉及另一个概念，即数字通道 。与交换机或终端设备相连的两个数字配线架(或其等效设备)间用来传送一种规定速率的数字信号的全部装置便构成一个数字通道，它通常包含一个或多个数字段。

lL411023 DWDM系统的构成及功能

随着科学技术的迅猛发展，通信领域的信息传送量以一种爆炸性的速度在膨胀。信息时代要求越来越大容量的传输网络当承载长途传输使用的光纤出现了所谓"光纤耗尽"现象时，便产生了DWDM系统。

一、DWDM工作方式

(一)按传输方向的不同可分为双纤单向传输系统、单纤双向传输系统

1.双纤单向传输系统:如图lL411023-1 所示，在双纤单向传输系统中，单向DWDM是指所有光通道同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号λl'λ2 ，…， λN通过光合波器祸合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同的光波长携带的，所以彼此之间不会混淆。在接收端通过光分波器将不同光波长信号分开，完成多路光信号传输的任务。反向光信号的传输由另一根光纤来完成，同一波长在两个方向上可以重复利用。这种DWDM系统在长途传输网中应用十分灵活，可根据实际业务量需要逐步增加波长来实现扩容。

图1L411023-l 双纤单向DWDM传输系统

2. 单纤双向传输系统:如阁lL411023-2所示，单纤双向DWDM是指光通路在同一根光纤上同时向两个方向传输，所用波长相互分开，以实现彼此双方全双向有通信联络。与单向传输相比通常可节约一半光纤器件。另外，由于两个方向传输的信号不交互产生囚波混频(FWM) ，因此其总的FWM产物比双纤单向传输少得多。但其缺点是，该系统需要采用特殊的措施来对付光反射，且当需要进行光信号放大时，必须采用双向光纤放大器。

罔1L411023-2 单纤双向DWDM传输系统

(二)从系统的兼容性方面考虑可分为集成式系统、开放式系统

1 集成式DWDM系统:集成式系统是指被承载的SDH业务终端必须具有标准的光波长和满足长距离传输的光源，只有满足这些要求的SDH业务才能在DWDM系统上传送。因此集成式DWDM系统各通道的传输信号的兼容性差，系统扩容时也比较麻烦，因此，实际工程较少采用。

2. 开放式DWDM系统:对于开放式波分复用系统来说，在发送端和接收端设有光波长转换器(OTU) ，它的作用是在不改变光信号数据格式的情况下(如SDH帧结构) ，把光波长按照一定的要求重新转换，以满足DWDM系统的波长要求。现在DWDM系统绝大多数采用的是开放式系统。

这里所谓的"开放式"是指在同一个DWDM系统中，可以承载不同厂商的SDH系统，OTU对输入端的信号波长没有特殊的要求，可以兼容任意厂家的SDH信号，而OTU输出端提供满足标准的光波长和长距离传输的光接口。

二、DWDM 系统主要网元及其功能

DWDM系统在发送端采用合波器(OMU) ，将窄谱光信号的不同波长的光载波信号合并起来，送入一根光纤进行传输;在接收端利用一个分波器(ODU) ，将这些不同波长承载不同信号的光波分开。各波信号传输过程中相互独立。DWDM系统可双纤双向传输，也可单纤双向传输。单纤双向传输时，只要将两个方向的信号安排在不同的波道上传输即可。波分复用设备合(分)波器的不同，传输的最大波道也不同，目前商用的DWDM系统波道数可达160波，若传输10Gbitls系统，整个系统总容量就有1.6Tbit/s 。

DWDM系统主要网络单元 有:光合波器(OMU) 、光分波器(ODU) 、光波长转换器(OTU) 、光纤放大器(OA) 、光分插复用器(OADM) 、光交叉连接器(OXC) 。 各网元主要功能如下:

1.光合波器(OMU) :光合波器在高速大容量波分复用系统中起着关键作用，其性能的优劣对系统的传输质量有决定性影响。其功能是将不同波长的光信号祸合在一起，传送到一根光纤里进行传输。这就要求合波器插入损耗及其偏差要小，信道间串扰小，偏振相关性低。合波器主要类型有介质薄膜干涉型、布拉格光栅型、星形搞合器、光照射光栅和阵列波导光栅(AWG) 等。

2. 光分波器(ODU) :光分波器在系统中所处的位置与光合波器相互对立，光合波器在系统的发送端，而光分波器在系统的接收端，所起的作用是将祸合在一起的光载波信号按波长，将各波道的信号相互独立地分开，并分别发送到相应的低端设备。对其要求和其主要类型与光合波器类同。

3. 光波长转换器(OTU) :光波长转换器根据其所在DWDM系统中的位置，可分为发送端OTU 、中继器使用OTU和接收端OTU 。发送端OTU主要作用是将终端通道设备送过来的宽谱光信号，转换为满足WDM要求的窄谱光信号，因此其不同波道OTU 的型号不同。中继器使用OTU 主要作为再生中继器用，除执行光/电/光转换、实现3R功能外，还有对某些再生段开销字节进行监视的功能，如再生段误码监测Bl 。接收端。TU主要作用是将光分波器送过来的光信号转换为宽谱的通用光信号，以便实现与其他设备互联互通。因此一般情况下，接收端不同波道OTU是可以互换的(收发合一型的不可互换)。

根据波长转换过程中信号是否经过光/电域的变换，又可将光波长转换器分为两大类:光-电一光波长转换器和全光波长转换器 。

4. 光纤放大器(OA) :光纤放大器是一种不需要经过光/电/光变换而直接对光信号进行放大的有源器件。它能高效补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信系统的传输距离，扩大用户分配网覆盖范围。

光纤放大器在WDM系统中的应用主要有三种形式。在发送端光纤放大器可以用在光发送端机的后面作为系统的功率放大器(BA) ，用于提高系统的发送光功率。在接收端光纤放大器可以用在光接收端机的前面作为系统的预放大器(PA) ，用于提高信号的接收灵敏度。光纤放大器作为线路放大器时可用在无源光纤段之间以抵消光纤的损耗、延长中继长度，称之为光线路放大器LA 。

5. 光分插复用器(OADM) :其功能类似于SDH系统中的ADM设备，将需要上下业务的波道采用分插复用技术终端至附属的OTU设备，直通的波道不需要过多的附属OTU设备，便于节省工程投资和网络资源的维护管理。工程中的主要技术要求是通道串扰和插入损耗。

6. 光交叉连接器(OXC) :光交叉连接器是实现全光网络的核心器件，其功能类似于SDH系统中的SDXC ，差别在于OXC是在光域上实现信号的交叉连接功能，它可以把输入端任一光纤(或其各波长信号)可控地连接到输出端的任一光纤(或其各波长信号)中去。通过使用光交叉连接器，可以有效地解决现有的DXC 的电子瓶颈问题。

三、DWDM设备在传送网中的位置

同SDH 设备一样， DWDM设备也是构成传送网的一部分，就目前的技术和应用状况来看，在传送网中SDH和DWDM之间是客户层与服务层的关系。相对于DWDM技术而言，SDH 、ATM和IP信号都只是DWDM系统所承载的业务信号;而从层次上看， DWDM系统更接近于物理媒质层一一光纤，并在SDH通道层下构成光通道层网络。

从WDM系统目前的发展方向来看，由于WDM波长存在可管理性差、不能实现高效和灵活的组网等缺陷，它逐渐向OTN和ASON转变和升级。相应的，传送网在拓扑结构上分为光、电两个层面，而WDM只是光网络层的核心网元。

lL411024 PTN系统的特点及应用

PTN 即分组传送网( Packet Transport Network) ，从广义的角度讲，只要是基于分组交换技术，并能够满足传送网对于运行维护管理(OAM) 、保护和网管等方面的要求，就可以称为PTN 。分组传送网是保持了传统技术的优点，具有良好的可扩展性，丰富的操作维护，快速的保护倒换，同时又增加适应分组业务统计复用的特性，采用面向连接的标签交换，分组的QoS机制以及灵活动态的控制的新一代传送网技术O 前期，通信业界一般理解的PTN技术主要包括T-MPLS和PBB-TE 由于PBB-TE技术仅支持点到点和点到多点的面向连接传送和线性保护，不支持面向连接的多点到多点之间业务和环网保护，采用PBB-TE技术的厂商和运营商越来越少，目前中国已经基本上将PTN和下MPLS/MPLS-TP画上了等号。

(一)分组传送网(PTN) 的技术特点

PTN是面向分组的、支持传送平台基础特性的下一代传送平台，其最重要的两个特性是分组和传送。PTN 以lP为内核，通过以太网为外部表现形式的业务层和WDM等光传输媒质设置一个层面，为用户提供以太网帧、MPLS (IP) 、ATMVP和VC 、PDH 、FR等符合IP流量特征的各类业务。其不仅保留了传统SDH传送网的一些基本特征，同时也引入了分组业务的基本特征，主要特点 如下:

1. 可扩展性 :通过分层和分域提供了良好的网络可扩展性;

2. 高性能OAM机制 :快速的故障定位、故障管理和性能管理等丰富的OAM能力;

3. 可靠性 :可靠的网络生存性，支持多种类型网络快速的保护倒换;

4. 灵活的网络管理 :不仅可以利用网管系统配置业务，还可以通过智能控制而灵活地提供业务;

5. 统计复用 :满足分组业务突发性要求必备的高效统计复用功能;

6. 完善的QoS机制 :提供面向分组业务的QoS机制，同时利用面向连接的网络提供可靠的QoS保障;

7. 多业务承载 :支持运晋级以太网业务，通过电路仿真机制支持TDM 、ATM等传统业务:

8. 高精度的同步定时 :通过分组网络的同步技术提供频率同步和时间同步方式。

(二)分组传送网(PTN) 的分层结构

PTN 网络结构分为通道层、通路层和传输媒介层三层结构 ，网络分层结构如图lL411024所示，其通过GFP架构在OTN 、SDH 和PDH等物理媒质上。三个子层各自具有不同的功能，分述出口下:

PTN 分层结构

1.分组传送通道层:其封装客户信号进入虚通道(VC) ，并传送VC. 实现提供客户信号点到点、点到多点和多点到多点的传送网络业务，包括端到端OAM 、端到端性能监控和端到端的保护。在T-MPLS 协议中该层被称作TMC层。

2. 分组传送通路层:其封装和复用虚电路及虚通道进入虚通路(VP)，并传送和交换VP ，提供多个虚电路业务的汇聚和可扩展性(分域、保护、恢复、OAM等人通过配置点到点和点到多点虚通路(VP)链路来支持VC层网络。在T-MPLS协议中该层被称作TMP层。

3. 传送网络传输媒介层:包括分组传送段层(PTS) 和物理媒介。段层提供了虚拟段信号的OAM功能。在T-MPLS协议中该层被称作TMS层。

(三) PTN 的功能平面

PTN 的功能分为传送平面、管理平面和控制平面三层。具体功能分述如下:

1.传送平面:提供点到点(包括点到多点和多点到多点)双向或单向的用户信息传送，也同时提供控制和网络管理信息的传送，并提供信息传送过程中的OAM和保护恢复功能，即传送平面完成分组信号的传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，并确保所传信号的可靠性。

2. 管理平面:采用图形化网管进行业务配置和性能告警管理，业务配置和性能告警管理同SDH 网管使用方法类似。管理平面执行传送平面、控制平面以及整个系统的管理功能，同时提供这些平面之间的协同操作。管理平面执行的功能包括:性能管理、故障管理、配置管理、计费'管理和安全管理。

3 控制平面PTN控制平面由提供路由和信令等特定功能的一组控制单元组成，并由一个信令网络支撑。控制平西单元之间的互操作性和单元之间通信需要的信息流可通过接口获得。控制平面的主要功能包括:通过信令支持建立、拆除和维护端到端连接的能力，通过选路为连接选择合适的路由;网络发生故障时，执行保护和恢复功能;自动发现邻接关系和链路信息，发布链路状态(如:可用容量和故障等)信息以支持连接建立、拆除和恢复。

(四) PTN 的关键技术

PTN独有的统一、开放结构，可以帮助运营商的网络从电路向分组传送演进，具体体现在以下几个关键技术。

1.通用分组交叉技术 :为适应融合业务的新需求， PTN引人一项名为"通用交换"的新技术。通用交换结构用到了一种被称为"量子交换"的理论，在此交换结构中，业务流被分割成"信息量子“(一种比特块) ，借助成熟的专用集成电路技术并基于特定网络的实现技术，信息量子可以从一个源实体交换到另一个或多个目的实体。该技术能够使传送设备实现各种类型的交换功能，从真正的交叉连接到各种QoS级别的统计复用，从尽力而为到可保证的服务9 它彻底解决了传统MSTP设备数据吞吐量不足、纯以太网交换设备不能有效地传送高QoS业务的缺陷。

PTN通过统一的传送平台来简化网络，通用的交换平台将业务处理和业务交换相互分离，将与技术相关的各种业务处理功能放置在不同的线卡上，而与技术元关的业务交换功能置于交换板卡上。采用通用交换板的概念，运营商可以根据不同的业务需求灵活配置不同业务的容量(如仅通过更换不同的线卡就可以实现) 0 全业务交换传送平台"能够满足所有传送需求，融合了数据、电路和光层传送功能，完全的业务扩展能力，符合网络转型的趋势。

2. 可扩展性技术 :分组传送网边过分层和分域来提供可扩展性。

通过分层提供不同层次信号的灵活交换和传送，同时其可以架构在不同的传送技术上(比如SDH 、OTN或以太网) 。这种分层的模型摒弃了传统面向传输的网络概念，适于以业务为中心的网络概念。分层模型不仅使分组传送网成为独立于业务和应用的、灵活可靠的、低成本的传送平台，可以适应各式各样的业务和应用需求，而且有利于传送网本身逐渐演进为盈利的业务网。

网络分层后，每一层网络依然比较复杂，地理上可以覆盖很大范围，在分层的基础上，从地域上PTN可以划分为若干个分离部分，即分域。一个世界范围的分组传送网络可以分成多个小的子网，整个网络还可以按照运营商来分域，大的域可以又有多个小的子域。

3. 运营管理和维护技术 ：PTN建立面向分组的多层管道，将面向无连接的数据网改造成面向连接的网络。该管道可以通过网络管理系统或智能的控制面建立，该分组的传送通道具有良好的操作维护型和保护恢复能力。

PTN定义特殊的OAMI帧来完成OAM功能，这些功能包括与故障相关、与性能相关和保护方面相关的功能。故障相关方面提供基于硬件处理的OAM功能、性能和告警管理，提供类似SDH的告警实现机制(如LOS 、AIS 、RDI 、Eth-SD等) ;性能相关方面提供传送层面端到端的性能监视，基于流、VLAN 、端口等的l帧丢失率、帧时延、帧时延抖动等'性能;保护特性上典型要求是50ms 的保护倒换时间，端到端的通道保护以及群路线路保护和节点保护。

4. 多种业务承载和接入 ：PTN最内层的电路层所承载的业务包括ATM 、FR 、IP/MPLS 、Ethernet和TDM 外层的通道层可以提供伪线和l 隧道等传送管道类业务。PTN可以独立或与IP 网络相互配合均可以组成端到端的多业务伪线，使PTN具有各种业务接人能力o PTN使用PWE3提供TDM 、ATM/IMA 、ETH 的统一承载，可以实现对运营商前期已建网络投资的保护和网络运营成本的节约。

PTN具有内嵌电缆、光纤和微波等各种接入技术.可以灵活地实现快速部署，有很强的环境适应能力。电缆接口包括TDM E1 、IMA E1 、xDSL 、FE*i1 GE等;光纤接口包括FE 、GE ， 10GE和STM-n等;微波接口包括Packet Microwave。

5. 网络级生存性技术 ：PTN利用传送平面的OAM机制为选定的工作实体预留了保护路由和带宽，不需要控制平面的参与就可以提供小于50ms 的保护，主要包括线性保护和环网保护。

线性保护倒换包括1+1 、1 : 1 和1 : N方式，支持单向、双向、返回和非返回倒换模式 。环网保护支持的转向和环回机制，类似于SDH复用段共享保护环，在环上建立保护和工作路径。

6. QoS保证技术 ：PTN采用差分服务机制实现业务区别对待，将用户的数据流按照QoS要求来划分等级，任何用户的数据流都可以自由进入网络，当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权。传统的差异服务QoS策略是在网络的每个节点都根据业务QoS信息进行调度处理，由于缺乏资源预留，因此在超出带宽要求时就丢弃报文;而PTN是针对整个网络来进行，采用端到端的QoS策略，在网络中根据业务流预先分配合理带宽在网络的转发节点上根据隧道优先级进行调度处理，实现端到端的QoS 。

7. 频率和时间同步技术 :目前， PTN系统普遍采用的时钟同步方案，有基于物理层的同步以太网技术、基于分组包的TOP技术和IEEE1588v2精确时间协议技术三种方案。前两种技术都只能支持频率信号的传送，不支持时间信号的传送IEEE1588v2技术采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，时戳的产生由靠近物理层的协议层完成，利用网络链路的对称性和时延测量技术，实现主从时钟的频率、相位和时间的同步。利用这些技术，PTN可以实现高质量的网络同步，以解决3G基站回传中的时间同步问题，利用PTN提供的地面链路传送高精度时间信息，将大大降低基站对卫星的依赖程度，减少用于同步系统的天馈系统建设投资。

欢迎大家关注，一起每天一图学一建

相关问答

SDH设备有哪些特点?

1、SDH传输系统在国际上有统一的帧结构,数字传输标准速率和标准的光路接口。使网管系统互通,形成了全球统一的数字传输体制标准,提高了网络的可靠性;2、SDH...9...

通信设备中SDH，PTN，OTN，BTS，BS..._通信工程师_帮考网

SDH(同步数字层次结构)、PTN(分组传输网络)、OTN(光传输网络)是通信传输技术,用于传输数据、语音和视频等信息。BTS(基站收发信机)、BSC(基站控制器...

SDH与MSTP的区别是什么?

SDH(同步数字体系)和MSTP(多层次交换技术)是两种不同的传输技术,它们有以下区别:1.技术应用场景不同:SDH主要应用于传统的电信运营商领域,而MSTP则更多...2...

是不是波分比SDH更先进?

两者都是传输设备SDH是将低速信号复用成高速信号设备,一般为2M、155M、622M、2.5G帧结构,主要支路侧端口是2M、FE和155M等低速信号。波分是将一系列载有信息...

广域网通信中?

由Cisco公司开发的PacketOverSDH(POS)技术将IP层直接放在SDH层之上,并且在提供服务质量保证的同时,避免了管理SDH之上的ATM及ATM之上的IP所需的间接费用。...

光通信传输，波分，时分，哪个，先进?

波分:wdm时分:TDM时分复用用于SDH业务,现在除了一些保密,安全性要求高的部分还在用SDH以为,其它全部采用波分复用技术进行传输。以目前来看,波分技术的...

【光纤通信有哪些方式?优缺如何?】作业帮

[最佳回答]目前光纤通信应用中典型的几种方式包括:1、WDM:波分复用技术-适合长距离、大容量信号的承载,包括CWDM、DWDM,用于通信网干线系统,目前中国电信已有4...

通信储能电源做GB2947.3测试多少钱?GB2947.3测试要多长时间?

[回答]通信设备主要用SDH传输分析仪、宽带示波器、光谱分析仪、以太网数据分析仪、天馈线测试仪、信令分析仪、频谱分析仪仪、笔记本电脑、网管服务器等等...

...acitytobeequippedwiththefollowingminimum:.光纤通信_作业帮

[最佳回答]STM-4是SDH传输中的一种接口速率,622.080Mbps.

sdh设备的外接线缆有哪几种?

SDH设备的外接线缆主要有光纤和电缆两种。其中,光纤线缆是将数据通过光信号传输,具有高速、高带宽、防干扰等优点,适用于长距离传输和高速数据传输;电缆线缆...