光传输系统（一建通信与实务）重点比较
2024-08-02 17:02:45 0 举报AI智能生成
光传输系统是通信网络的核心部分，主要负责信息的传输和处理。在光传输系统中，存在着各种不同的设备和技术，例如光纤、光缆、光端机、光纤交换机等等。本节重点比较了不同类型光传输系统的特点、优点和适用场景，以帮助大家更好地理解和选择适合自己的光传输系统。 首先，我们比较了SDH（同步数字体系）和PTN（分组传送网）两种光传输系统。SDH是一种传统的光传输系统，具有稳定的传输性能和高效的带宽利用率。而PTN是一种新兴的光传输系统，具有更强的灵活性和可扩展性，能够更好地满足现代通信网络的需求。 其次，我们比较了OTN（光传送网）和WDM（波分复用）两种光传输技术。OTN是一种基于SDH和PDH技术的光传输网络，能够提供更高的传输速率和更远的传输距离。而WDM是一种用于增加光纤带宽的物理层技术，通过将不同波长的光信号复用到同一根光纤中，大大提高了光纤的传输容量。 最后，我们比较了光端机和光纤交换机两种设备。光端机是一种用于连接光纤和局域网的设备，可以实现光电信号的转换和传输。而光纤交换机是一种用于连接多个光纤网络的设备，可以实现光纤之间的数据交换和路由。 通过以上的比较，我们可以看出不同的光传输系统有着各自的特点和优势。在实际应用中，我们需要根据自己的需求选择合适的光传输系统，以达到最佳的通信效果。
作者其他创作
大纲/内容
内部的介质（线芯）对光的折射率比环绕它的介质（包层）的折射率高
入射角度大于一个临界值
光全反射两个必备条件
影响传输距离（损耗越大，传输越近）
原因：光能转热能
吸收损耗
瑞利
非线性
波导效益
原因：折射率不均匀，本身有缺陷，表明畸变粗糙
散射损耗
自身原因
连接损耗
弯曲损耗
微弯损耗
非自身原因
损耗
色散越大，容量越小，距离越近
影响传输容量，间接影响传输距离
原因：不同频率，不同模式，速度不同，到终点值不同
信号由“由男变女”，导致畸变
色散
光纤特性
光传输媒质
没有世界性标准和接口规范
复用结构复杂，缺乏灵活性，上下业务费用高，数字交叉连接功能实现十分复杂
网络运行，管理和维护主要靠人工
数据通道设备的利用率低，无法提供最佳的路由选择
PDH（准同步数字系列）
再STM-1等级上统一，实现世界性标准
网络结构简化，上下业务容易，数字交叉连接简化
OAM能力加强
有标准光接口信号合通信协议，降低了联网成本
频带利用率较PDH有所降低
SDH（同步数字体系）
信道间隔20nm
稀疏波分复用（CWDM）
信道间隔0.2nm-1.2nm
密集波分复用（DWDM）
根据信道间隔和应用不同分
光波分复用（WDM）
光通信系统传输网技术体制
用一组二进制码租来表示每一个固定电平的量化值
数据编码
光端机发送端，通过调制器用电信号控制光源的发光强度
使光强度随信号电路线性变化
强度调制
光端接收段，用光电检测器直接检测光的有无
再转化为电信号
直接检波
光纤通信系统
口诀：植树强（直数强）
光纤线路
作用是将数字设备的电信号进行电/光转换
光源是关键器件，产生光纤系统所需要的载波
输入接口在电/光之间解决阻抗，功率，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为调制电流，实现对光源输出功率的调节
光发射机
把经过光纤传输后，脉冲幅度衰减，宽带被展宽的弱光信号转为电信号，并放大再生为原来的信号
将衰弱变形的光信号恢复再生，掺铒光纤放大器后，光中继实现了全光中继
并放大再生为原来的信号
光接收机
光-电-光中继器
采用掺铒光纤放大器技术，只在光层面上进行光信号放大
掺铒光纤放大器的问世和使用实现了全光中继
注意：这里并不进行波形整形和定时信号提取
光-光中继器
光中继器
光传输设备
光网络是由光传输系统和在光域内进行交换，选路的光节点构成，且光传输系统的传输容量和光节点的处理能力非常大
电层面的处理通常是在边缘网络中进行，边缘节事通过光通道实现与光网络的直接连通
定义
各省
连接
网孔形或网状网
结构
省级骨干传输网（一级网）
省内各地市
网孔行，网状网，环形网
省内骨干传输网（二级网）
核心节点（县，区）
环形，网孔形
核心层
业务重要节点和通路重要节点（镇，社区）
环形
汇聚层
用户（村，小区）
环形，链形
接入层
本地传输网
我国光网络分层
SDH主要用于传输TDM业务
MST以传输TDM业务为主，支持多种分组业务传输
自动交换光网络（ASON）在光传送网络中引入智能的控制平面
OTN集成了SDH和DWDM技术的主要优势，采用大宽带颗粒调度，是传送网的主流技术
PTN/IP RAN成为本地传输网的一种最佳选择
发展历程
网络结构逐步扁平化：汇聚层逐渐淡出
接口以太化
传送内核分组化
融合化
双平面
未来的高速通信网将是全光网络
发展优势
光通信传输网
光纤通信系统的构成
由基本的SDH网络单元（NE）和网络节点接口（NNI）组词
通过光纤线路或微波设备连接，进行同步信息接收/传送、复用、分插盒交叉连接的网络
SDH（同步数字体系）概念
最重要的网络单元之一
端口：多进一出
终端复用器（TM）
最具特色，应用最广泛，DM是系统必不可少的网元节点
能够灵活地分插任意群路，支路和系统各时隙的信号，电路安全可靠性大为提高
端口：一进一出，有分叉
分车复用器（ADM）
延长通信距离
端口：一进一出
再生中继器（REG）
SDH保护环网系统重，常把数字交叉连接的功能内置在ADM中
找到最合适，最经济的路由
端口：一进一出，上下分叉
同步数字交叉连接设备（SDXC）
SDH基本网络单元
线形，星形，环形，树形，网孔形（用于业务量较大的一级长途干线）
网络拓扑结构
REG与TM，REG与ADM，REG与REG
再生段
ADM与TM，ADM与ADM
复用段
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
数字段
网络组网示例以及网络分层
SDH基本网络单元连接
具有标准的速率接口
极大地增加了OAW功能
完善的自愈功能增加了网络的可靠性
具有网络延展与升级能力
SDH传输系统的应用
SDH（数字同步体系）系统构成及功能
可以针对不同的QoS业务提供最佳传送方式
概念
子主题
接口类型和支持业务
电接口类型
主要有STM-N速率光接口，吉比特以太网光接口
光接口类型
接口类型
MST系统的构成及功能
技术早期技术，现已被替代
传输网中引入的信令，并通过增加控制平面
功能原理
在控制平面和管理平面的作用之下完成
控制平和管理平面都能对传送平面的资源进行操作
传送平面
是ASON的核心平面
由分布于各个ASON节点设备中的控制网元组成
控制平面
是建立，确认和监视光通道，并在需要时对其进行保护盒回复
控制平面管理单元
传送平面管理单元
资源管理单元
有三个管理单元
管理平面
ASON的三个平面
口诀：管传控
控制平面和传送平面之间的接口，可传送连接控制信息
连接控制接口（CCI）
管理平面和控制平面之间的接口，实现管理平面对控制平面的管理
主要对路由，信令和链路管理功能模块进行监视和管理
网络管理A接口（NMI-A）
管理平面和传送平面之间的接口
完整的ASON网络结构还包括：用户网络接口（UMI），网络节点接口（I-NMI、E-NMI）等接口
网络管理T接口（NMI-T）
ASON的三个主要接口
静态方式：业务对实时性要求不高，业务持续时间比较长
传统的SDH业务和网络中非智能业务采用PC连接
永久连接(PC)
动态方式：通过信令建立连接，用户业务能满足快速，实时连接的要求
适用于突发性强，持续时间不长的业务，例如数据业务
交换连接（SC）
介于PC和SC之间的业务连接
网络中的只能电路或只能业务采用SPC连接
软永久连接（SPC）
ASON的三种连接类型
网络结构为网状网和复杂环网
ASON省际干线网
覆盖各省内的主干节点，采用网状网和单控制域结构
ASON省内干线网
应用在特大型或大型城市的本地/城域核心层，以网状网结构为主
本地/城域网建设
ASON应用
ASON（智能光网络）的构成及功能
统称：三个三
基站收发信机（BTS）到基站控制台（BSC）之间的网络
2G时代
NodeB到无线网络控制（RNC）之间的网络
3G时代
在LTF阶段，指eNodeB至核心网（EPC）之间以及基站与基站直接的网络
4G时代
PTN（分组传送网）定义
基于分组的交换核心，是PTN技术最本质的特点
是一定以分组为传送单位，承载电信以及以太网业务为主，兼容TDM，ARM，快速以太网灯业务的综合传送技术
PTN技术特点
将业务交换节点与传送节点相结合
能够承载的IP化业务主要有基站业务，重要集团类业务和全业务接入业务灯
基本功能
提供信道封装，信道复用和通道封装功能
终端设备（TE）
信道交换设备（CSE）提供交换功能
通路交换设备（PSE）提供通路交换功能
信道通路交换设备（CPSE）同时进行信道和通路交换
分为三类
终端设备不提供交换功能，一般应用在用户网络边缘等简单环境下
交换设备可以应用在运营商网络边缘，网络核心，用户网络边缘，提供交换和组网能力
重点要点
交换设备
PTN设备功能
在城域传输网中，接入层，汇聚层，核心层均可应用
小型网络中可以将汇聚层与核心层合二为一，成为核心汇聚层
基本应用
负责基站业务，集团客户业务灯接入
组网结构：环形、树形双归和链形（主采环形）
复杂接入层业务的汇聚和转发
组网结构：口字形，树形双归和环形，与两个核心设备相连
复杂汇聚业务转发，设备数量控制在2-4个
设备间组网结构：采用网状网、树形双归形，口字形
PTN和IP RAN组网模式
网络承载和传输原理不同
根本区别
整个网络构成若干庞大的综合二层数据传输通道
对用户透明，技术方案重在网络安全可靠性、可管可控性以及更好的面向未来LTE承载
PTN侧重二层业务
对用户：路由具有很好的开发性，业务调度也非常灵活
安全性和管控性方面略显不足
IP RAN侧重三层路由功能
PTN和IP RAN的比较
PTN和IP RAN系统构成及功能
基于时分复用技术的传输系统应用
目前一般为：0.2~1.2nm
波长间隔
分为双纤单向传输系统（常用），单纤双向传输系统
统一波长在两个方向上重复利用
优点：充分利用光纤的巨大宽带资源，且同一光纤光信道的光波传输方向一致，收，发波长占用相同波长
缺点：光纤资源利用率较低
双纤单向传输系统（常用）
优点：允许单根光纤携带全双工信道
劣势其一：收、发波长应分别位于红波段区和蓝波段区
劣势其二：在设备端需要景象双向信道隔离
劣势其三：光纤信道中需采用双向放大器实现两个方向信号放大
单纤双向传输系统
按传输方向不同分
采用极少
业务终端必须具有标准光波长和满足长距离传输的光源
集成式系统
在发送端和接受段设有波长转换器（OTU）
作用是不改变光信号数据格式情况下，按光波长按一定要求重新转换，以满足DWDM系统的波长要求
开发式系统（常用）
按系统兼容性方面分
DWDM系统工作方式
将不同波长的光载波信号汇合在一起用一根光纤传在接收端完成ODU的功能，即对各种波长的光载波信号进行分离
光合波器（OMU）/光分波器（ODU）
在发送端将G.957标准的波长转换成符合6.692规定的接口波长标准，接收端完成相反的变换
光波转换器（OTU）
在发送端对合波后的光信号进行放大，提高光信号的发送功率，以延长传输距离，
OPA在接收端对接收到的光信号进行放大，以提高接收机的灵敏度和信噪比
在发送端光后置放大之后，将波长为入的OSC插入到主仁道之中，在接收端光前置放大之前分离出OSC
光监控信道模块（OSC
光终端复用器（OTM）
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
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
一般采用掺铒光纤放大器
光线路放大器（OLA）
利用波分复用技术在光域上实现波长信道的上下
光分插复用器（OADM）
实现全光网络的核心器件
在光域上实现光信号的交叉连接功能，有效地解决DWDM灵活的组网问题
光分叉连接器（0XC）
DWDM主要网元及功能
DWDM系统的组网方式包括点到点，链形，环形，网状网组网
主要应用在省级干线网络（省际+省内干线）和本地/城域传输网的核心层
在IP网中，DWDM网络由于要求高性能的器件，价格较高，一般用于IP骨干网
组网应用
不需要OADM，只由OTM和OLA组成
结构简单，成本低，增加光纤带宽利用率，但缺乏灵活性
特点
点到点
在OTM之间设置OADM
实现灵活的上下业务，便于采用线路保护方式进行保护
链形
节点一般设置为OADM
一次性投资要比链形网络大，系统故障时，采用基于波长自愈环，快速保护倒换
节点均需设置一个OXC
可靠性高，生存性强，但投资成本较大；在业务量大且密集相对集中的地区采用
网状网
DWDM系统组网方式
DWDM系统的组网应用
DWDM（密集波分复用系统）的构成及功能
是面向宽带客户数据业务驱动的最佳传送技术
核心最佳
从功能上看，OTN就是在光域内实现业务信号的传送复用、路由选择和监控，并保证其性能指标和生存性
OTN的设计初衷是将SDH作为净负荷完全封装到OTN中，DWDM相当于是OTN的一个子集
它的出发点是子网内全光透明而在子网边界采用O/E和E/O技术，是适应各种通信网络演进的理想的基础传送网络
功能优势
可提供多种客户信号的封装和透明传输，基于G.709标准的OTN帧结构可以支持多种客户信号的映射和透明传输
具有大颗粒的带宽复用和交叉调度能力。在光层上利用ROADM来实现波长业务的调度
可提供强大的保护恢复能力，在电层支持基于ODUk的子网连接保护和环网保护等;在光层支持基于波长的线性保护和环网保护等
具有强大的开销和维护管理能力，OTN定义了丰富的开销字节，大大增强了数据监视能力
增强了组网能力
功能特点
有效的监控能力和供应保障以及网络生存能力
灵活光/电调度能力和电信级的可管理，可运营的组网能力
OTN相对于DWDM传输网的优势
容量的可扩展性强
客户信号透明
降低了组网成本
多达6级的TCM管理能力
OTN相对SDH传输网的优势
OTN的特点与优势
光终端复用设备
电交叉连接设备
采用可重构光分插复用器(ROADM)
核心设备
光交叉连接设备
光电混合交叉连接设备
OTN的关键设备
ROADM克服了传统OADM只能上下固定数目选定波长的缺点
支持任意波长到任意端口的指配，配合可调谐OTU，实现光网络波长自由上下
真正实现了灵活可控的光层组网能力和对复杂业务的调度能力。
波长选择功能单元
核心部件
只能支持2个方向，属于二维ROADM（支持2个光收发器和本地上下）
基于波分阻断器分
只能支持2个方向，属于二维ROADM
基于平面波导电路分
属于多维ROADM（至少支持3个以上光收发线路和本地上下）
基于波长选择开关分
技术及分类
ROADM功能
OTN的主要网络单元及功能
主要集中在干线网络和本地/城域传送网的核心层
设备原则是：有3个以上出口方向的节点采用多维ROADM，只有2个出口方向的节点采用二维ROADM
主要应用
网状网结构
省际干线OTN组网
复杂环形，网状网+环形
多个核心节点之间相互容量很多，组成网状网，其他按环形网
省内干线OTN组网
核心层、汇聚层可考虑独立组网；核心层采用网状网结构
汇聚层主要采用环形组网，要求每个环跨接到两个核心节点上
大规模城域OTN组网方案
在建网初期，可将核心层、汇聚层合并组建一层OTN
中小规模城域OTN组网时采用环形结构，要求每个环跨接到两个核心节点上
中小规模城域OTN组网方案
本地/城域OTN组网
OTN的应用
OTN（光传送网）的构成及功能
基于波分复用技术的传输系统应用
光传输系统（一建通信与实务）重要考点
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