现代交换技术尤克第09章节光同步数字传输网.ppt

第九章 光同步数字传输网,同步光纤网(SONET，Synchronous Optical Network) 是一种光纤技术，充分利用了半导体和光纤的最新技术，可以提供高速的信息传输9.1 光纤通信系统简述 ①光纤通信系统,光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成②光纤通信系统优点,传输频带宽、通信容量大，短距离时达多个G的传输速率； 线路损耗低、传输距离远； 抗干扰能力强，应用范围广； 线径细、质量小； 抗化学腐蚀能力强； 光纤制造资源丰富③光纤通信传输体制的发展,1972 年ITU-T前身CCITT提出第一批PDH建议； 1976和1988年提出两批建议--形成完整的PDH体系； 1984年美国贝尔实验室开始同步信号光传输体系的研究； 1985年美国国家标准协会(ANSI)起草光同步网标准，并命名为SONET； 1986年CCITT开始以SONET为基础制订SDH； 1988年通过了第一批SDH建议； 1990以后，SDH已成为光纤通信基本传输方式；,9.2 光同步数字传输网 ①通信介质和特性,SDH/SONET高速通信使用的通信介质是单模光纤电缆和T载波通信(从T3开始)。

SONET的基本速率为51.84Mbps，即光纤载波级别1 (OC-1)，其电子方面的级别称为同步传输信号级别1 (STS-1) SDH的基本速率是155.52Mbps，称为同步传输模块1 (STM-1),②SDH/SONET组成,第一代SDH/SONET，在一个上/下话路站点，只有那些需要被获取的信号下路或被插入，其它业务无需经特殊处理而继续通过网络单元②SDH/SONET组成,第二代SDH/SONET如图9-3所示，使用DXC网元，具备了交叉连接功能在网络边缘，终端复用器TM让载体进行VC-3/VC-4 (STS-1/STS-3)交换③SDH/SONET帧结构,SDH/SONET 是基于时分多路复用（TDM）的一种技术SDH/SONET帧结构基于几个构建模块的同步字节多路复用这些同步复用单元是固定字节数的结构，采用字节交织到或映射到其它帧，最终构成STM-N/STS-N帧 对于TDM传输，虚容器（VC）或虚支路（VT）是基本的构建模块一个VC/VT映射一个负载，负载可以是任意PDH（准同步数字体系）信号或其它任何低阶同步复用单元帧结构,STS-1帧是SONET帧的最为基本的组装块 STS-1帧有810字节长，帧中的字节分成9行，每行90列，每行开头的几个字节作为时 钟同步和维护信息,SONET的复用方式,使帧尺寸与线路位速率相关的最大好处就是使得同步多路复用成为可能，即可直接将三个STS-1速率的SONET流合并成一个STS-3速率的SONET流，同时保持同步。

三路STS-1复用为一路STS-3示意图,虚容器(VC)和虚支路(VT),为了使SONET能够传输低速率的数据，将低速率的数据映射到STS-1的负载中，每一个都称为一个虚支路，每个VT都是一个独立的数据封装，使用什么虚支路的类型取决于应用程序的需求 VT决定了如何将一个载波信号映射到SONET帧中，从设计上保证了异步和同步信号的传输④ SONET分层和OSI模型,,,,,⑤网络拓扑和故障恢复 SDH/SONET环网,SDH/SONET无须使用复杂的专有前端CPU或者设备，可以较为容易地增加和去除信道 SDH/SONET依靠光纤传输介质来达到非常高的服务质量和吞吐量故障恢复,SDH/SONET环网具有的自动备份和恢复容错机制，可以进行用户不会觉察到的过程检测和修复系统故障 提供的故障恢复方法有三种： 单向路径交换 自动保护交换 双向路径交换,9.3 SDH/SONET技术的发展,21世纪的高速传输技术将以光通信技术为主，目前各发达国家的骨干网基本上都是采用SDH/SONET传输体制，仅美国投入运营的就至少有100,000个SONET环，世界其余地区的总和是美国的两倍 在中国，省级以上骨干网90%是采用SDH。

现有的SDH/SONET系统最初是为传输固定速率的语音而设计的，因而具有固定的速率等级难以扩展，不适宜IP环境的开销等缺点①在SDH/SONET上实现ATM,SDH/SONET和ATM VP组合系统是建立在一个SDH/SONET物理环之上的，该环使用多路复用器来处理ATM信元 该环分配了一个大的SDH/SONET分支用于ATM信元，在ATM访问的环上的所有结点之间进行共享，可以增加和丢弃ATM信元② IP over SDH/SONET(POS),IP Over SDH/SONET是IP数据包通过采用点到点协议映射到SDH/SONET帧上，按各次群相应的线速率进行连续传输的 POS是对传统IP网络概念的顺延，它完全兼容传统的IP协议体系，只是在物理通道上借助SDH提供点到点物理连接，从而使速率提高到Gbit/s③下一代SDH/SONET(DoS),下一代SDH/SONET的一个重要目标就是实现各种类型的数据在SDH/SONET上的灵活和可靠地传输 DoS是一种传输机制，其提供一种方式使各种数据接口（如Ethernet、Fiber Channel等）高效地接入SDH/SONET实现DoS的三项关键技术 1、通用成帧规程（GFP）,国际电信联盟（ITU-T）通过的通用成帧协议（GFP）提供了一个支持所有传输网的各种高层协议的组帧格式，它是一个信息流量自适应协议，是ITU-G.7041[1]标准，能将任何数据类型转换成SDH/SONET同步信道字节。

实现DoS的三项关键技术 2、虚拟级联（VC）,虚拟级联（VC）是一种逆多路复用技术，可将任意数量的SDH/SONET信道组合成一个异步单字节流 虚拟级联的一个主要特色是，从逻辑上组合在一起的单个传输通道可以通过网络单独路由这就意味着，只需源和目的节点具有VC功能就够了，对于中间节点而言，传输是透明的实现DoS的三项关键技术 3、链路容量调整方案（LCAS）,链路容量调整方案（LCAS），提供了一种机制，灵活动态地在整个网络范围内改变SDH/SONET信道的带宽LCAS可动态增加/删除VCG信道 GFP可用来建立灵活通用的传输基础结构，而虚拟级联和LCAS为这种基础结构增加伸缩性9.4 光学传输网络(OTN)全光网,光学传输网络（OTN），又称全光网，通常被定义为具有高级特性，如光学信道路由、交换、监控、生存性的光学网络，并且能够以无与伦比的带宽粒度（最大可扩展到每光学信道数十Gbps）灵活地、可扩展和可靠地传输范围广泛的客户信号 在全功能光学传输网络中，传输网络功能将从SONET/SDH网络转向光学传输网络，并补充服务层特性以满足广泛的基础设备和特定服务要求①全光网的优点,简单可靠端到端采用透明光通路连接，沿途没有光电转换与存储，网中许多光器件都是无源的，便于维护、可靠性高。

可扩展性好加入新的网络节点时，不影响原有的网络结构和设备 透明传输全光网以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可不受限制地提供端到端业务 灵活重组可根据通信业务量的需求，动态地改变网络结构，充分利用网络资源，具有网络可重组性 快速恢复实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms，对绝大多数业务无损伤 提供多种业务②全光网的网络结构,全光通信网络的结构分为服务层和传送层 网络传送层分为SDH层、ATM层和光传送层光传送层由光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）组成在光传送层，通过迂回路由波长，在网络中形成大带宽的重新分配在光缆断开时，光传送层起网络恢复的作用③全光网关键技术,光放大器 为了补偿传输上的光功率损耗，需要光放大器，但是光放大器方面存在带宽限制，限制了可用的波长资源 光分插复用器 为了实现从传输设备中上下路某个波长信号，需要光分插复用器 光交叉连接器件 光分插复用器和光交叉连接器件因为存在大量的光开关和光滤波器，光信号串扰严重，在网络中会积累另外还有光滤波器的级联会影响总通带特性；波长转换技术不成熟；网络运行、管理和控制方案不成熟等这些障碍都限制了全光网络的规模。

④光交换技术,光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术光路交换又可分成三种类型，即空分(SD)、时分(TD)和波分/频分(WD/FD)光交换，以及由这些交换组合而成的结合型 光分组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式⑤光纤传输系统技术,走向光学传输网络的第一步是波分复用（WDM）WDM是一种用来在单个光纤中建立多个独立光学信道的技术。