《现代通信技术》.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Modern Communication Technology,课 程 提 要,电信交换,无线通信,移动通信,光传输网,无线网络与移动计算,通信网基础技术,概论,光传输网,本章学习目标,理解光传输的基本概念、了解光传输系统及其技术发展,了解光传输原理、光传输系统组成及其性能,了解传送网概念及体系结构，了解,SDH,原理、设备与,SDH,光传送网技术,了解光波分复用技术的概念,了解光传输网络应用现状，了解光信息网络的发展,7.1,光传输概述,光波属于电磁波范畴，其中，紫外线、可见光、红外线都属于光波,光传输是以光波为载波，以光导纤维为传输介质的信息传输过程或方式,光传输与电传输的主要区别：,以高频率光波作为载波传输信号,用光缆作为传输介质,ATM,Internet,骨干网,DDN/FR,PSTN/ISDN,TV,业务分配节点,(,COT),业务接入节点（,RT）,网管,SNMP,与电信网管中心相连,Q3,100/1000,M,E1/BRA/PRA,155,M,622,M SDH,光纤通信整体发展时间表,1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992,0.8,m,多模,1.3,m,单模,1.55,m,直接检测,光孤子,光放大器,1.55,m,相干检测,系统性能(,Gb/s,Km,）,100000,10000,1000,100,10,1,0.1,7.1.1,光传输的基本概念,1.光纤及其分类,光纤基本结构：由纤芯和包层构成的同心圆柱体,光缆：若干根光纤按一定方式组合起来，外面再包上护套，在包层外面还有涂覆层，可保护光纤表面并提高光纤抗拉强度,光纤是一种介质波导，具有把光封闭在其中并沿轴向传播的波导结构，纤芯和包层的折射率不同。纤芯完成光信号的传输，包层将光信号封闭在纤芯中并保护纤芯，纤芯的折射率大于包层的折射率,包层,纤芯,世界光纤十强,光传输的基本概念,（1）按传导模式数量而分类,传导模式：光波沿光纤远距离传输时的电磁波分布形式,单模光纤：在给定工作波长上只传输最低阶模式的单一基模的光纤，不存在模式色散；传输带宽相当宽，适用于长距离、大容量的光纤系统,多模光纤：光纤芯内传输多个模式的光波，其纤芯直径较大；不同模式在同一频率下传输，各自相位常数不同，群速率不同，模式间存在时延差；适用于中距离（10100,km）、,中容量的光传输系统,光传输的基本概念,（2）按折射率分布不同而分类,阶跃光纤：即阶跃折射率分布光纤，结构简单，是光纤研究的早期产品,渐变光纤：即渐变折射率分布光纤。渐变型多模光纤介于单模光纤的较高带宽与阶跃型多模光纤之间，其芯线直径大，对接头和活动连接器的要求都不高，比单模光纤使用方便，故对低次群系统较为实用，现仍大量用于局域网中,光传输的基本概念,（3）按套塑层的不同而分类,紧套光纤：光纤各层之间紧贴，光纤由套管紧箍；光纤与套管间有一缓冲层，可减小外部应力对光纤的作用；其结构简单，使用和测试较为方便,松套光纤：护套为松套管，光纤能在其中松动；其机械性能、防水性能较好，便于成缆；若一根管内放入2 20根光纤，可制成光纤束（称松套光纤束）,光传输的基本概念,实际通信线路中，将光纤制成不同结构、不同形式和不同种类的光缆，使其具备一定的机械强度，能承受工程中拉伸、侧压和各种外力作用，并能在各种环境条件下使用，保证传输性能的稳定和可靠,光传输的基本概念,光纤结构示意图,光传输的基本概念,2.光纤的传输特性,（1）损耗,光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降,光纤对光波产生的衰减作用称为损耗。光纤的损耗特性用衰减系数（损耗系数）衡量，用于评价光纤质量和确定光传输系统的中继距离。,光纤自身的损耗：吸收损耗和散射损耗等,光传输的基本概念,（2）色散,光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带，传输速度也不同，可能导致信号畸变,在数字光传输系统中，色散将使光脉冲产生时间上的展宽。当色散严重时，会导致光脉冲前后相互重叠，造成码间干扰，增加误码率。色散影响传输容量，并限制了光传输系统的中继距离,光纤的色散通常以色散系数、最大时延差和光纤带宽等不同方法表征,光传输的基本概念,由色散引起的光脉冲宽度展宽,光传输的基本概念,（3）非线性效应,在高强度电磁场中，任何电介质对光的响应都会变成非线性；而在光传输中，激光器输出的高功率将导致光纤的非线性效应,非线性效应对于光传输系统有两方面的作用：,一方面可引起传输信号的附加损耗、波分复用系统中信道之间的串话、信号载波的移动等,另一方面又可被利用开发新型器件（如放大器、调制器等）,光传输的基本概念,3.光传输的波长,光传输系统工作在近红外区，波长为 0.8 1.71,m，,相应的频率段为 176375,THz。,光纤的损耗系数随着波长而变化,光传输的工作波长范围和低损耗特性实用窗口：,短波长波段：0.8 1.0,m,实用工作波长为0.85,m,长波长波段：1.0 1.8,m,实用工作波长为1.31,m,和1.55,m,7.1.2,光传输的特点,光传输是是利用半导体激光器（,LD）,或发光二极管（,LED）,作为光源，把电信号转换成光信号并将其耦合进光纤中进行传输；在接收端使用光检测器，如光电二极管或雪崩光电二极管等，将光信号再还原成电信号的一种通信方式,在光传输中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光波的光导纤维,光传输的特点,1.光传输的优势,传输频带宽、通信容量大,损耗低，中继距离长,电磁兼容性和环境兼容性优良,体积小、质量轻、可挠性好,资源丰富，节约有色金属,光传输的特点,2.数字光传输系统的技术特点,易与程控交换机相连接,采用了专用超大规模集成电路、混合集成电路以及表面安装技术，使设备的可靠性大大提高,采用,PCM,技术，便于利用终端设备上的计算机，实现全系统的检测与监控,扩容方便。波分复用技术使得光传输（在不增加光纤芯数时）的容量大幅度提高,光传输的特点,3.光纤连接问题及技术发展,光纤的缺点：光纤质地脆、抗拉强度低、防水性能差，要求有较好的切断和连接技术，分路与耦合较费时等,工艺改进：光纤自动熔接机等,7.1.3 光传输系统及其技术发展,1.光传输系统的分类,（1）按光波长划分,短波长光传输系统：工作波长为0.8 0.9,m，,中继距离短，一般在10,km,以内,长波长光传输系统：工作波长为1.0 1.6,m，,中继距离长，可达100,km,以上,超长波长光传输系统：工作波长为2,m,以上，中继距离长，可达1 000,km,以内,光传输系统及其技术发展,（2）按光纤传输模式划分,多模光传输系统：石英多模光纤，传输容量较小，一般在140,Mbit/s,以下,单模光传输系统：石英单模光纤，传输容量大，一般在140,Mbit/s,以上,光传输系统及其技术发展,（3）按传输信号形式划分,光纤数字通信系统：传输数字信号，抗干扰能力强，通信质量高,光纤模拟通信系统：传输模拟信号，适用于短距离传输，成本较低,光传输系统及其技术发展,（4）按系统工作方式划分,相干光传输系统：接收机灵敏度高，通信容量大，设备复杂,全光通信系统：不要求光电变换，通信质量高,波分复用系统：通信容量大，扩容方便，成本较低,光传输系统及其技术发展,2.光传输技术的发展,第1阶段：短波长低速率多模光传输,第2阶段：光纤从多模发展到单模（提高传输速率和增加传输距离）,第3阶段：长波长单模光传输（超大容量超长距离）,第4阶段：采用1.55,m,低损耗窗口,；SDH,同步传输网络（可达2.5,Gbit/s,），,中继距离为80 120,km,第5阶段：采用密集波分复用技术，基于,IP,的光信息网络不断发展,7.2,光传输系统,光传输系统可归结为“电光电”的简单模型,所传输的信号必须先变成电信号，然后转换成光信号在光纤内传输，再将光信号变成电信号,整个过程中，光纤部分只起到传输作用，对于信号的生成和处理，仍由电系统来完成。,7.2.1,光传输原理,1.光传输过程,数字光传输系统组成：,PCM,终端设备,数字复用设备,光端机（双向）,光纤,光中继设备（双向）,电端机,备用系统,辅助系统,光传输原理,光传输基本过程,光传输原理,2.光调制,光传输也可分为模拟通信和数字通信两种：,模拟光传输：光信号强度随电信号的变化而线性变化（即有“明”、“暗”之分）,数字光传输：光信号与数字电信号相似，只有两种状态“1”和“0”（即“亮”和“灭”）,光传输原理,（1）直接调制方法,光传输系统普遍采用“数字编码强度调制直接检测”（,IMDD）,方法,直接调制是一种光强度调制（,IM）,的方法。强度是指单位面积上的光功率。强度调制就是在发送端用电信号通过调制器控制光源的发光强度，使光强随着信号电流线性变化，从而将电信号转变成相应的已调光信号送入光纤进行传输,光传输原理,（2）间接调制方法,间接调制：利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质，来实现对激光辐射的调制，适用于半导体激光器和其他类型的激光器。其常用外调制的方法，即在激光形成后加载调制信号,间接调制方法：在激光器谐振腔外的光路上放置调制器，在调制器上加调制电压，使调制器某些物理特性发生相应变化，当激光通过调制器时得到调制,图 1.5两种调制方案,(,a),直接调制；(,b),间接调制(外调制),7.2.2,光传输系统的组成,数字光传输系统的基本组成,光传输系统的组成,光端机和电端机,光端机和电端机在系统中的作用,光传输系统的组成,光发送机：将,PCM,设备所送电信号进行电光变换，并处理成为满足一定要求的光信号后送光纤传输,光接收机：把经光纤传输后脉冲幅度被衰减、宽度被展宽的微弱光信号转变为电信号，并放大、再生，恢复出原来的信号,电端机：把模拟信号转换为数字信号，完成,PCM,编码，并按时分复用的方式把多路信号复接、合群，从而输出高比特率的数字信号；电接收端机则完成与发射端机的相反变换。电端机包括,PCM,基群终端机和高次群复接（或分接）设备,光传输系统的组成,光中继器：补偿光能量的损耗，恢复信号脉冲形状，延长光信号传输距离。光电光中继器由完成光电变换的光接收端机（无码型变换）及完成电光变换的发送端机（无功放与码型变换）组成,掺铒光纤放大器（,EDFA）：,具有高增益、低噪声、对偏振不敏感、放大带宽较宽、易于与光传输系统连接等优点。,EDFA,可直接接入光纤传输链路，作为在线放大器（或作为光中继器）取代光电光中继器，实现光光放大,辅助系统和备用系统,7.2.3,光传输系统的主要性能指标,1.误码特性,数字光传输系统的误码率（,BER）,定义,BER,误判码元数传输的总码元数,误码率是数字信息在传输过程中发生差错的概率。传输电话时用每分钟误码的数量级表述；传输数据码组时，关注传输数据时刻有无误码发生。实际测量中指在一段时间间隔内，传输码流中出现错误的码元数与传输总码元数之比,光传输系统的主要性能指标,2.抖动特性,抖动是数字信号传输过程中的瞬时不稳定现象。抖动严重时将使接收机因脉冲移位而引起误码。传输速率越高，抖动的影响越大,产生抖动的主要原因：随机噪声、时钟恢复电路的谐振频率偏移、接收机的码间干扰及数字复接系统的复接分接过程、光缆的老化等。多中继长途通信方式中的抖动具有累计性,抖动应限制在一定范围内，即抖动容限，包括输入抖动容限和输出抖动容限,光传输系统的主要性能指标,【例】光纤数字通信系统的抖动容限测量,在测量输入抖动容限时，常使用低频信号发生器在 100 300,Hz,范围内选若干频率点，对伪随机码发生器进行调制，同时检测系统的误码情况；然后逐步加大低频信号发生器的输出幅度直到出现误码，此时从脉冲编码调制（,PCM）,系统分析仪上可测出相应频率点上的输入抖动容限,传输不同信号时的抖动容限一般有所不同：,传输语言或数据信号，系统抖动容限应小于4%,传输彩色图像信号时，系统抖动容限应小于2%,光传输系统的主要性能指标,3.可靠性与可用性,可靠性是指系统（或产品）在规定的条件下和时间内，完成规定功能的能力，常用故障率来表征,可用性是指系统（或产品）在规定的条件下和时间内处于良好工作状态的概率,影响系统可靠性与可用性的因素：设备性能恶化或故障、传输链路性能恶化或故障、干扰、环境和基础设施的影响、人为事故与维护修复时间等,7.3,SDH,光传输网技术,电信业务网中各类不同的业务信号都将通过传输网进行传输，传输线路和传输设备是电信网中一项重要的基础设施,同步数字体系（,SDH）,是可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号结构等级,SDH,光传输网使信息传输具有高度灵活性、可靠性和可管理性，为窄带和宽带业务传输和新业务开通提供良好的基础平台，在干线网、中继网、接入网及各类专用网等通信基础设施中发挥了重要作用,同步数字系列,SDH,的帧结构,同步数字系列,我国,SDH,的基本复用结构,容器（,C）,是一种用来装载各种不同速率的信息结构,虚容器（,VC）,是在,SDH,网中用以支持通道层连接的一种信息结构，容器和虚容器组成与网络同步的信息有效载荷,TUG,和,AUG,分别表示支路单元组和管理单元组,VC12,VC2,VC：,是,SDH,中最重要的一种信息结构。可在通道中任一点,取出或插入，进行同步复用或交叉连接处理，方便灵活,。,SOH,VC3,1.传输网的接口,电接口：主要为,PDH,系列与,SDH,系列的接口以及,STM1,或,SDH,M,接口，交叉连接点的技术要求包括比特率、容差、码型变化、信号功率电平等,光接口：主要功能是在再生段实现横向兼容，使各种光接口网络单元在光路直接互连。光接口按照应用场合的不同，可分为局内通信、短距离局间通信、长距离局间通信,2,Mb/s,1.5,Mb/s,34,Mb/s,140,Mb/s,45,Mb/s,STM-1,STM-4,STM-16,STM-64,STM-4,复用,t,t,STM-1,STM-4,SDH,光传输网,2.,SDH,的组网,一级干线网（国家骨干网）：由直辖市和较大的省会城市构成网状网，并辅以少量线型网,二级干线网：主要实现省内的骨干环型网（少量线型网），具有灵活的调度电路能力,本地中继网（长途局与市话局、市内局间连接）：按区域组成若干环，由分插复用设备,ADM,组成各类自愈环，或以路由备用方式构成两节点环,用户接入网：,SDH,网中最庞大复杂的部分，建设投资占50以上。用户接入网光缆化正在实施中,SDH,光传输网,我国的,SDH,系统网络结构，采用有自愈功能的环型网结构及部分点对点线性结构（以及干线）,SDH,系统组网的同步和定时，需采取严格措施进行控制。,SDH,网必须使来自上一级交换局的数字信号帧与本局帧之间建立并保持同步，且同步每个交换局的时钟频率,我国的,SDH,组网同步方案采用主从同步方式，使用一系列分级时钟；每一级都与上一级时钟同步，最高一级称为基准主时钟，其通过同步网分配给下级各级时钟（从时钟）,SDH,光传输网,3.,SDH,自愈网,自愈：通信网络发生故障时无需人为干预，即可在极短时间内从失效故障中自动恢复所承载的业务,自愈原理：使网络具备发现故障并能找到替代传输路由的能力，在移动时限内重新建立通信,自愈网：具有该自愈能力的网络称为,常用的自愈技术：,线路保护倒换,ADM,自愈环,DXC,网状自愈网,SDH,光传输网,4.,SDH,网络管理功能,基本管理：嵌入控制通路的管理、时间标记以及安全、软件下载、远端注册,故障管理：告警监视、告警历史管理、故障诊断测试,性能管理：性能数据采集、性能数据报告、非可用时间内的性能监视等,配置管理：网络单元控制、识别和数据交换等,安全管理：注册、口令和安全等级等,计费管理：计费功能、资费功能等,7.4,光波分复用技术,光波分复用（,WDM）,技术是在同一光纤中同时传输多个不同波长光信号的技术,WDM,技术的出现使光传输系统容量成百倍地增长。我国的许多干线传输系统已采用,WDM,技术进行了扩容升级,WDM,技术在实现产业化的同时，正朝着更多波长、更高速率、更大容量和更长距离的方向发展,7.4.1,WDM,技术概述,充分开发利用光纤巨大的频带资源，提高光传输系统通信容量，将是光传输技术上的重要突破,光复用技术是为提高光纤频带利用率而研究开发的（由于受电子迁移速率的限制，进一步提高光传输速率较为困难）,光复用技术包括波分复用、光时分复用、光频分复用、光码分复用，最常用的是光波分复用（,WDM）,WDM,技术的成熟使得光传输网建设有了新的发展，,N,2.5,Gbit/s,的密集波分复用（,DWDM）,已用于我国干线传输网,WDM,技术概述,1.,WDM,的基本概念,光波分复用（,WDM）,是光波长分割复用的简称，是在一根光纤中同时传输多个不同波长光信号的技术,WDM,的可复用信道数由光纤信道之间的波长间隔数（即信道间隔）决定。信道间隔数的大小主要取决于光源波长稳定性、允许的信道间线性或非线性串扰等因素，并与复用及解复用技术有关,WDM,技术概述,光波分复用的过程：,在光传输低损耗窗口的可使用光谱中，带宽划分成若干个较窄子频带，不同的光信号分别调制到各个不同中心波长的子频带内,在发送端，将不同波长的光信号进行组合（复用），并耦合到同一根光纤中进行传输,经过光纤传输到接收端,在接收端，将复用波长的光信号通过解复用器分开，经进一步处理恢复出原始信号，送到不同终端,WDM,技术概述,（1）,WDM,技术的分类,稀疏,WDM（CWDM）：,信道间隔为100,nm10 nm，,采用的复用与解复用器为一般的光纤,WDM,耦合器,密集,WDM（WDWM）：,信道间隔为10,nm1 nm，,采用的复用与解复用器为波长选择性较高的波导干涉仪或光栅等,超密集,WDM：,信道间隔数为0.1,nm1 nm，,目前光器件与技术尚不成熟,WDM,技术概述,（2）实用,WDM,系统的信道间隔与对应带宽,在光纤的两个低损耗传输窗口，其中心波长分别是1.31,m,和1.55,m,，对应带宽分别为17700,GHz,和12500,GHz，,总带宽将超过30,THz,若信道间隔为10,GHz，,理想情况下一根光纤可同时传输3 000个信道，但实施尚困难,目前较成熟的技术水平为：同一根光纤中同时传输数十个波长的光传输系统，波长间隔为1.6,nm、0.8 nm,或更低，对应带宽为100,GHz、200 GHz,或更宽,WDM,技术概述,2.,WDM,的特点,WDM,实质上是每个波长信号占用一段光纤带宽,与同轴电缆频分复用相比，,WDM,传输介质是光纤，,WDM,系统是光信号上的频率分割，同轴电缆则为电信号的频率分割,同轴电缆系统传输模拟信号，而,WDM,系统传输高速率的数字信号,同轴电缆调制采用相干调制，而,WDM,系统采用强度调制直接检测（,IMDD）,方式,WDM,技术概述,WDM,技术的特点：,充分利用了光纤的巨大带宽资源（低损耗波段）,信道对数据格式透明，完成各种业务信号综合与分离,实现单根光纤的双向传输和多路复用,多种应用形式（干线传输、广播式分配、局域网等）,易于在已建成的光传输系统上进行扩容升级,可降低对某些器件性能的过高要求,可使组网具有高度的灵活性、经济性和可靠性,理想的网络扩容手段，引入宽带新业务的理想途径,缺点：需要较多的光学器件，增加故障概率,7.4.2,DWDM,技术,DWDM,是,WDM,的一种特殊形式，其信道间隔很小（10,nm 1 nm），,一般所指的,WDM,系统即为,DWDM,系统,与,WDM,一样，,DWDM,采用波分复用技术，在信号发送端将不同中心波长的光信号载波合并，送入同一根光纤中传输；在信号接收侧，再用波分解复用器将这些不同中心波长的光信号载波分离开来，最后经过处理送往终端,DWDM,技术,1.,DWDM,系统的基本组成,密集波分复用（,DWDM）,是在1.55,m,波段，可同时采用8、16或更多个波长在一对光纤上（也可采用单纤）构成光传输系统,DWDM,目前采用的信道波长为等间隔,掺铒光纤放大器（,EDFA）,在,DWDM,系统的成功应用，大大增加了光纤中可传输信息容量和传输距离,DWDM,系统的组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统,DWDM,技术,DWDM,系统的基本组成,图中，,BA,为光功率放大器（一般采用,EDFA），LA,为光路放大器，,PA,为光前置放大器,波长变换器（,OUT,）,光放大设备,(EDFA),光分插复用设备,(OADM,）,光交叉互连设备,(OXC),DWDM,的线路光速率可从,10Gbit/s,、,20Gbit/s,、,40Gbit/s,、,80Gbit/s,、,320Gbit/s,直至,1600Gbit/s,。,DWDM,技术,2.,DWDM,系统的工作原理,光发射机：系统核心部分，光源应具有标准光波长和容纳一定色散作用，以保证长距离传输性能,光放大器（,EDFA）：,进行光中继放大再继续传输,光接收机：在接收端，衰减的光信号经光前置放大器后被送往光解复用器，分离出各特定波长的光信号，最后被送往各终端设备,光监控信道：监控,DWDM,系统内各信道光传输情况,网络管理系统：实现配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能,7.4.3,WDMOTDM,混合传输系统,因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速率和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。,除,WDM,技术外，在光域内提高传输容量的另一途径是采用光时分复用（,OTDM）,技术,OTDM,和,WDM,混合传输将作为提升网络通信速率和容量的发展趋势,WDMOTDM,混合传输系统,1.光时分复用（,OTDM）,电时分复用（,ETDM）,技术受电子速度、容量和空间兼容性等多方面的局限，复用速率不能太高,光时分复用（,OTDM）,技术是指在光的时间分割复用，是提高每个波道上传输信息容量的一个有效途径。其实质是将多个高速调制信号分别转换为等速率光信号，然后在光层上利用超窄光脉冲进行时域复用，将其调制为更高速率的光信号，以避开电子瓶颈对传输速率的限制,WDMOTDM,混合传输系统,2.,OTDM,和,WDM,混合传输,WDM,与,OTDM,是构成全光网络的两类不同技术：,WDM,技术充分挖掘光纤可用带宽资源丰富、技术较成熟、成本较低廉，发展迅速,OTDM,技术采用单一波长，可提高,WDM,单信道速率，降低,WDM,通信信道数量，在现有的,EDFA,放大带宽内即可实现超大容量通信，传输管理将更方便，在组网方面比,WDM,有许多优势，但关键技术较复杂,WDM,和,OTDM,技术的适当结合，将成为未来大容量的高速光传输系统的一种发展趋势,7.5,光传输网络,光传输及其组网技术在适应多业务需求和宽带化方面具有独特的优势,以高速,SDH,系统（2.5,Gbit/s、10,Gbit/s,）,和波分复用（,WDM）,系统（,N,2.5,Gbit/s、,N,10,Gbit/s,）,为代表的光传输网已成为通信（核心）网的主体和支柱,光传输技术在基本实现了超高速、长距离、大容量的传输功能的基础上，将朝着全光网络和智能化的传送功能发展,WDM,光路层,SDH,通道层,电路层（如,ATM、IP,等）,物理层（光纤）,光,传送段层,光复用段层,光,通道层,SDH,PDH,ATM,IP,光波长业务,光,信道层：,负责为来自电复用段层的客户信息选择路由和分配波长。,光复用段层：,保证相邻两个波长复用传输设备间多波长复用光信号的完整传输。,光传输段层：,为光信号在不同类型的光传输媒质上提供传输功能。,7.5.1,基础传输网,电信传输网是由大量中继线路通过各种传输介质、使用数字交叉连接系统连接而成的网络,在传输网的各种物理介质中，以光纤为通信载体的、可提供高速信息通道的光传输网已成为目前电信传输网的主要部分,传统的通信网络被分成若干独立的网络（如电话网、计算机网和有线电视网），有其各自独立的本地网和相应的用户接入网络，并采用不同的技术体制，但这些网络的长途或远程信息传输功能类似,基础传输网,1.电信传输网,通信网的物理传输层经历了三个阶段：,第一代通信网：采用铜线（缆）把用户节点连接在一起，铜线是一种窄带传输线，其容量有限,第二代通信网：用光纤代替铜线，实现了高速宽带传输,第三代通信网：光传输采用了波分复用（,WDM）,技术和光放大器，使点到点的传输容量和传输距离迅猛增加,基础传输网,现代电信网充分利用传统电话网等基础设施的优势，重组自己的业务网，使之成为集语音、数据、图像等各种新业务于一体的多用途的通信网络,现代电信网的结构将与传统电信网有所不同,基础传输网,从信息传输过程所经过的网络节点和区域来看：传统电信网由长途干线网本地网（包括本地中继网和接入网）组成；而新的网络则由核心网接入网用户驻地网组成。在新的结构中，将长途干线网与本地中继网统归为一类，称为核心网（或称骨干网），其余部分则归为接入网（提供各种业务和服务）,核心网为巨大业务量提供高质量、高可靠性和低成本传输保证，是电信网中信息传输的主体，是一个复杂和分为若干层次的大系统，其基础层面即为电信传输网,基础传输网,2.光传输网,光传输网的业务量大、传输通道多，其基本要求为：,传输速率高，即通信容量大,中继段（指线路的两相邻再生中继器问）距离长,通信质量好，误码率低，可靠性高,基础传输网,SDH,光传输系统提供信号传输的物理功能，以及对信号进行处理、监测和控制等功能；其利用分插复用设备（,ADM）,和交叉连接设备（,DXC），,改变了系统点对点传输的概念，而发展成,SDH,光传输网,SDH,系统可智能化完成电路调度、交叉连接、网络恢复等功能，增加了组网的灵活性和网络管理能力。,SDH,系统是基于单波长（单根光纤只传输一个波长光路）的时分复用系统。当传输速率超过10,Gbit/s,时，由于系统色散严重等因素，将造成长距离传输的困难,基础传输网,采用波分复用（,WDM）,光传输系统，可大大提高单根光纤的传输速率及其总容量,在全球范围内已大规模地铺设了光缆，而单模光纤具有几乎无限的可用带宽（达数十,THz），,具有巨大的容量潜力。在骨干网上采用,WDM,系统扩容，实现波长通道化，将有效地利用光纤的带宽潜力,【例】在32通路10,Gbit,/s,信号的,DWDM,系统中，单根光纤内的传输总速率为 320,Gbit,/s，,而即将推出的商用系统速率可达,Tbit,/s,数量级,基础传输网,SDH,和,WDM,系统都是建立在光纤这一物理介质上的传输手段，但在本质上有所区别,SDH,系统是在电的通道层上进行复用、交叉连接、组网等，实施光同步传输网技术,WDM,在光域上进行复用和组网，是更接近光纤物理介质的系统；其具有按波长分配、同时承载多客户层（,PDH、SDH、ATM、IP、DDN、FR,等）信号的能力,7.5.2 光传输网的发展,以因特网为代表的,IP,业务高速增长，引发了对传输带宽的无限需求，已成为促进未来通信网体系架构发展的推动力。支持全光网络发展的,WDM,系统及其相关技术已全面展开。传统光网络正朝着适于传输,IP,业务的新一代光网络（全光网络）演进,光通信网正在面向,IP,互联网，将融入更多业务，能进行灵活的资源配置，且生存性更强,光通信技术在基本实现超高速、长距离、大容量的传输功能的基础上，将朝着智能化的传送功能发展,下一代传送网技术与应用发展,我国电信网传输技术的发展,1979,年我国自己研制,PCM30,路数字通信系统在北京完成现场实验,1983,年我国自己研制的,8,Mb/s,数字通信系统在武汉完成现场实验,1993,年在上海无锡之间建成了,565,Mb/s,光纤传输系统,1994,年开始在干线引入,SDH,光传输系统,1998,年在干线引入,WDM,技术,到目前为止，,SDH/MSTP,和,WDM,技术成为传送网（省际、省内和城域）的主流技术,ASON,技术已经在传送网的各个层面开始应用,应用现状,省际骨干传送网大多采用基于,10,Gb/s,的,DWDM,系统，最高设计容量达到,8010,Gb/s，,西部地区采用基于,2.5,Gb/s,的,DWDM,系统,省际骨干网的,DWDM,系统的无电中继传输距离大多在,1000,公里以内,中间站点大都采用背靠背方式上下波长，部分采用固定,OADM,在中间站点上下波长,超长距,WDM,系统应用很少，在西部和沿海地区有部分超长跨段应用,城域,WDM,系统有一定应用，主要解决光纤紧缺、多业务透明传输和保护问题,应用现状,MSTP,已经成为城域传送网的主流组网技术，在城域核心、汇聚和接入层得到广泛应用,主要应用的是透传（城域核心层）和二层交换（城域汇聚层）功能，内嵌,RPR,和内嵌,MPLS,功能有一定应用,ASON,技术在省二干和部分城域传送网核心层有应用，支持网状网结构，目前采用基于,SDH,传送平面的,ASON,设备,ASON,技术在省际骨干传送网建设了实验网（中国电信）,WDM,技术现状,DWDM,技术仍是骨干网的基础传送平台,16010,Gb/s,的,DWDM,系统已经正式商用,国外制造商的基于,40,Gb/sWDM,系统进行了大量的试验，商用化进程慢。国内制造商在进行了一系列研究，但在传输距离等性能方面尚待提高,采用宽带喇曼放大技术、多种编码技术和超强,FEC,编码等多种技术组合来实现超长距离传输,ROADM,技术是近年来兴起的热点,部分系统支持,OTN,接口,WDM,技术发展的几个趋势,高速率：单通路速率从,2.5,Gb/s,向40,Gb/s,逐步演进,大容量：通路数增加迅速,长距离：长距离、亚超长距离、超长距离,接口种类多：通过,OTN,支持多业务传送，增强了,OAM,机制,智能性增强：,ROADM,和,OXC,等增强组网能力，增加控制平面增强灵活配置和保护恢复能力,多业务传送技术现状,SDH,技术已经成熟稳定，大都在向基于,SDH,的,MSTP,转化，实现多业务的接入和传送,基于,SDH,的,MSTP,发展迅速，功能增强，除以太网透传和二层交换功能之外，还能够支持内嵌,RPR,和内嵌,MPLS,功能,出现了一些增加控制平面智能功能的,MSTP,RPR,等多业务传送技术较为成熟，但是在电信网络中应用较少,其他多种多业务传送技术也在不断的研究和进展当中,ASON,技术现状,传送平面,传送平面可基于,WDM,或,SDH,设备构建,目前应用重点是基于,SDH,的,ASON,设备；,交叉矩阵从,160,G,到,Tbit,不等，主要是,320,G,和640,G，,处理的颗粒为,VC-4-nC/V。,支持的接口为,STM-1STM-64,和,GE,接口，部分支持,G.709，,但核心交叉还是基于,SDH,的,VC，,只是增加了,OTN,封装。,控制平面,目前可以实现其基本功能，包括三种连接,PC、SPC,和,SC,的建立、删除、查询和修改功能，支持基于链路状态的路由功能，支持约束路由的技术，能够实现网络资源的自动发现。,I-NNI,属于厂家内部接口，可以采用私有方式实现，相对成熟。,大部分厂家实现了通过,UNI,接口的连接建立、拆除与维护功能，但是,UNI,接口性能不完善。,E-NNI,的标准化和多厂家的互操作性有待于进一步完善。,管理平面,ITU-T,对于,ASON,管理平面的规范还在制定和完善之中。,对于传送资源的管理比较成熟，对控制平面资源的部分管理尚不完善。,保护恢复,目前对于,ASON,保护恢复仍无规范，导致各厂家的保护恢复方式多种多样；,目前保护机制比较成熟，恢复机制存在较大差异；,基于控制平面的恢复机制一般支持返回方式，可以实现软重路由（优化）功能，支持传统,SDH,保护与,ASON,动态恢复的结合。,下一代网络的关键特点,分组传输；,控制功能从承载、呼叫,/,会话、应用,/,业务中分离；,业务提供与网络分离，提供开放接口；,利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用（包括实时、流、非实时和多媒体业务）；,具有端到端,QoS,和透明的传输能力；,通过开放接口与传统网络互通；,具有通用移动性；,允许用户自由地接入不同业务提供商；,支持多样标识体系，并能将其解析为,IP,地址以用于,IP,网络路由；,同一业务具有统一的业务特性；,融合固定与移动业务；,业务功能独立于底层传输技术；,适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。,未来传送网的特征,目标是满足下一代网络的传送需求,满足从分组到波长的传送需求，支持多种业务,高速率、大容量，提供充足的带宽资源,具有端到端,QoS,和透明的传输能力,引入控制平面，解决网络的智能性和动态性的结合,提供与传统网络的互通,未来传送网的特征将随着下一代网络和业务的发展而逐步明确，与业务结合是新特征,传送网的发展趋势,传送网的作用和功能面临着一种转折,如果传送网仅提供透明的传送通道，而且将来,IP,业务的通道比较大，此时,WDM,系统或者说是,OTN,将是一种提供传送功能的技术,同时还存在着传送网与承载网进一步融合的可能性，多业务传送也应当是下一步发展的主旋律，在传送网中增加二层的处理功能，增强业务感知能力,技术融合、网络融合,作为网络智能化代表的,ASON,技术在这些传送平面的技术之上提供了智能化的功能,技术发展趋势,大容量透明的传送通道是传送网的立足点,多种业务支持是传送网对,NGN,业务的适应,随着未来网络中分组业务比重的增加，需要有基于分组的多业务传送技术来解决问题，承载网与传送网面临着进一步融合,开展相关领域的器件和芯片的研究，提高自有知识产权的掌握能力也是未来的重点,在现有较为先进的集成能力的基础上，进一步提升,全光网络仍是未来网络的发展趋势，在中长期内要进行深入的研究,OTN,技术,产业化重点,OTN,设备（节点和线路系统）,主要研究内容,与,SDH,兼容,交叉容量 目前单个芯片的最大交叉能力为,320,G,从接口和交叉都能够支持,OTN,功能,进一步加载控制平面,基于分组的传送技术,产业化重点,分组传送设备,主要研究内容,传送网承载电信级以太网,TMPLS,支持分组交换、多种业务接口、有,QoS,机制、,OAM,能力、保护机制,ASON,技术,产业化重点,基于,OTN,的,ASON,设备,基于光交换的,ASON,设备,主要研究内容：,进一步完善,E-NNI,和,UNI,多层、多域等大规模应用,开展光层业务的研究,与,MSTP,和其他多业务传送平台融合演进,WDM,技术,产业化重点,基于,40,Gb/s,的,DWDM,设备,ROADM,设备,光交换设备,主要研究内容：,超长距传输技术,光交换和全光传送技术,OTN,技术,TDM,技术,产业化重点,40,Gb/s SDH,商用化系统,主要研究内容：,技术基本成熟，应根据市场情况，进一步推进商用化,更高速率的,TDM,系统应进一步跟踪研究,