光传送网概念及设计基础
OTN技术原理分析及传输网方案设计
通信技术• Communications Technology32 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】OTN 技术 传输网 方案设计众所周知，OTN 技术是非常新的一种光传输技术，该技术在电信网通信中使用，对确保通信系统正常运转，提升通信网络工作效率提供了很好的技术支撑。
对电信网通信发展情况与OTN 技术在电信网通信中的运用展开进一步研究，发现对往后业务发展有非常重要的作用。
在未来几年发展过程中，OTN 技术会被使用在运营商传输网络构建过程中。
因而，此次研究对OTN 技术原理及传输网方案设计展开了分析与论述。
1 OTN技术原理OTN 的中文含义就是光传送网络。
而光传送网络就是使用在ITU-T 系统里面的光传送体制。
根据这一项技术本身而言，其是光传输技术以及电复用技术一起作用的结果，所以在采用的时候可实现光域内信息传输与复用，还有交叉连接。
而根据这一技术的网络分层而言，其涵盖了光通道、光传送、光复用这三个不一样性能与性质的网络传输层面。
详细而言，光通道层涵盖了光通道传输单元与光通道数据单元，其中，光通道层的任务就是创建光路径与对系统展开管理控制与调整；光复用层的任务就是对网络运转情况开展综合管理和评估，与此同时可以掌管自身的光信号联网情况。
光传输层的最大作用就是信息传输功能分层的实现。
OTN 技术是一种新型的光传送系统，其依靠SDH 分层结构这一基础上，涵盖了电层与光层，针对该种情况，OTN 技术具备这样几个特征：1.1 具备比较完善的标准OTN 技术的出现是依托SDH 的经验研发出来的。
在很早以前，这一技术的发展已经历了很多年，有关技术层面遇到的问题均得到了处理。
1.2 先进管理能力在SDH 系统内，开销管理能力始终是这一系统最值得自豪的一种能力。
OTN 系统是OTN 技术原理分析及传输网方案设计文/刘江彬 张森SDH 的优化版，因此也承袭了其强大的开销管理能力。
sdh基础理论new
优点：可直接提取/接入低速支路信号。
缺点：对映射信号有限制性要求； 硬件接口较复杂。 . 比特同步映射 要求映射信号速率必须与网络同步，但可不具有一定
的帧结构。与PDH相比，无明显优势；尚无人采用。
24
复用与映射(六）
3、2Mb/s信号异步
POH
映射进VC-12
VC-12（子帧）的速率为 2.240 Mb/s； 映射信号的速率为2.048 Mb/s； 进行速率调整后（加入填充毕 特R），适配进虚容器VC-12。
1、等级与速率
等级
STM-1 STM-4 STM-16 STM-64
速率（Mb/s）
155.520 622.080 2488.320 9953.280
含2M数量
63 252 1008 4032
9
SDH 与 SONET的标准速率
等级 STM-1 STM-4 SDH 速率（Mbit/s） 155.520 622.080 等级 STS-1 STS-3 STS-9 STS-12 STS-18 STS-24 STS-36 STS-48 STS-96 STS-192 SONET 速率（Mbit/s） 51.840 155.520 466.560 622.080 933.120 1244.160 1866.240 2488.320 4976.640 9953.280
2、同步性能
. 外同步定时方式
又称跟踪方式。 即设备内部的时钟严格跟踪(锁定)从外部输入的定 时基准信号。
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同步复用设备(七）
外定时基准
定时发生器 西侧 STM-N 东侧 STM-N
外同步定时方式
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同步复用设备(八）
. 提取定时方式 设备从含有定时基准信息的外来信号中提取定时。 A). 线路定时 所有的发送时钟，皆从某一特定的STM-N接收信号中提取
PON基础知识
1、光发射组件（TOSA） • 光发射模块是由将带有信息的电信号转换 成光信号的转换装置和将光信号送入光纤 的传输装置组成。法布里-帕罗型激光二极 管(FP-LD)和分布反馈激光二极管(DFB-LD) 是光通信设备中最常用的半导体光发射器 件。 • 在设计驱动、放大电路时需要考虑ATC、 APC控制。
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光纤通信基础 1、光纤的构造
光纤呈园柱形，它由纤芯、包层与涂敷层三大部分组成。
深圳市共进电子有限公司
• 纤芯 core：纤芯位于光纤的中心部位（直径d1 约9～50 微米，单模光纤：9um，多模光纤： 50/62.5um），折射率较高，用来传送光 • 包层 coating：包层位于纤芯的周围（其直径d2 约125 微米），折射率较低，与纤芯一起形成全 反射条件 • 涂敷层：增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般 涂敷后的光纤外径约1.5 厘米
6、光功率单位 1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :输出功率 ; Pin :输入功率 2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw) 是通信工程中广泛使用的单位； 通常表示以1毫瓦为参考的光功率； example: –10dBm表示光功率等于100uw。 3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw) 根据上面的公式可计算分离器的衰减值： 1：n分路器衰减值：10lg（n/1） 如1：4衰减6dB，1：8衰减光接收组件（ROSA） • 光接收模块的作用是把经过传输后的微弱光信号转换为电 信号,并放大、整形恢复为原输入的电信号 • 光接收器件是利用光电效应把通信中光信号转换为电信号 的光电检测器 • 光纤通信中常用的光电检测器是PIN光电二极管和雪崩光 电二极管(APD) • 为了保证足够的动态范围，光接收组件（ROSA）必须包 含AGC控制。 • 为了降低系统成本、提升设备的竞争力，现在国内外推出 的所有PON光模块，都是做成单纤双向收发一体的 • 单纤双向光组件（BOSA）是收发一体光模块中的重要部 件，包括ROSA和TOSA。
光网络基础培训(华为)_图文_图文
增强网络的生存性和安全性--能组成各种自愈网；另设备的智能化使得实现全 网的故障定位。
前向/后向兼容--兼容PDH各种速率信号，并能兼容新业务信号。
SDH 复用解复用过程
SDH等级与速率
等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64
1、PDH主要是为话音业务设计，而现代通信的趋势是宽带化 、智能化和个人化。 2、PDH传输线路主要是基于点对点连接，缺乏网络拓扑的灵 活性。 3、存在着相互独立的三种地区性标准，造成国际互通难以实 现。 4、PDH技术体系中只有基群信号采用同步复用，其高速等级 信号均采用异步复用，因而上下话路困难。 5、没有统一的标准光接口规范，无法实现横向兼容。 6、PDH技术体系中没有安排很多的用于网络运行、管理、维 护和指配（OAM&P）的比特。
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SDH基本原理 MSTP技术
光纤传输的概念
利用光纤来传输携带信息的光波，以实现通信的目的。
电端 机
光发 送机
光纤
光纤
再生
光接
器
收机
电端 机
模拟信息
光纤通信系统方框图 (单向)
模拟信息
光纤传输发展路标
实用化 产品出现
SDH标准完善 ，PDH仍为主 力
DWDM 开始建设
OADM、OXC 将会逐渐使用
1976 1966
90年代初 80年代
94年
98年
2003年以后
容量增加
99年
高锟提出 光传输理论
PDH产品开始 规模使用
SDH逐步成为 传输主力设备
光传输基础知识
光传输基础知识
光传输是指使用电子器件和光学元件将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输到目的地。
以下是一些光传输基础知识：
1. 光信号的基本特性：
- 光信号是由光子组成的，光子是能量的量子单位。
- 光信号的频率是由电信号的频率决定的。
- 光信号的波长是由光纤的折射率决定的。
- 光信号的强度是由光纤的损耗和信号的功率决定的。
2. 光纤的基本特性：
- 光纤是由玻璃或塑料制成的细长的纤维，用于传输光信号。
- 光纤的直径通常为10微米左右。
- 光纤的折射率大于周围材料的折射率，因此光信号可以沿着光纤传输。
- 光纤的损耗是由光纤的材料、长度、弯曲和接头等因素决定的。
3. 光电器件的基本特性：
- 光电二极管是一种常用的光电器件，用于将光信号转换为电信号。
- 光电二极管的工作原理是利用光子激发电子产生电流。
- 光电二极管的响应速度和灵敏度是由其材料和结构决定的。
4. 光传输系统的基本组成部分：
- 发送端：包括光源、调制器和光探测器等。
- 光纤：用于传输光信号。
- 接收端：包括光探测器、解调器和信号处理器等。
- 控制系统：用于控制和监测光传输系统的运行状态。
5. 光传输系统的常见应用：
- 光纤通信：用于传输语音、数据和图像等信息。
- 光纤传感：用于测量温度、应变、压力和流量等物理量。
- 光纤照明：用于室内和室外照明。
- 光纤医疗：用于医疗成像和治疗。
以上是光传输基础知识的一些基本概念和应用，希望能对您有所帮助。
全光网基础知识
全光通信网是真正的宽带通信网，是通信网发 展的目标。关于光的优越性，主要是光载波巨 大的传输容量，人们利用光纤作为通信的传输 媒质构成大容量光纤传输系统，这样，最终目 标的实现首先从光纤传送网做起。即分两个阶 段发展：
全光传送网络(用户一用户)
完整的全光网络（端—端的光传输、交换、处 理等)
4.多业务接入功能。 如STM-N系列SDH信号的接入和千兆以太网 信号的接入。
八、光交叉连接技术
光交叉连接设备相当于一个模块，它具有 多个标准的光纤接口，它可以把输入端的 任一光纤信号(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)中去 ，并且这一过程是完全在光域中进行的。
OXC的特点及应用 1.OXC的特点 OXC与DXC在网络中的作用相同，但功能和实 现的方法不同。主要的不同点是： （1）OXC是对光信号交叉连接，DXC是对电 信号交叉连接。
光路由器/光交换机具有光路由和光交换功能 在光分插复用器和光交叉连接器中具有少量的 路由和光信道交换功能。 对于大规模网络，如网状型网，用光路由器／ 光交换机作为光节点是一种可选方案，特别是 运作IP数据包的全光网络。
光交叉连接根据不同的工作机理有多种连接方式 1)光波长交叉连接： 实现波长交换，不同波长的光信号，通过波长光 交叉连接选择不同的网络通道，由波长开关进行 交换。 波长光交叉连接由波分复用器／解复用器、波长 选择空间开关和波长变换器(波长开关)组成。 2)光时隙交叉连接:实现光时分交换功能，可以与
（5）0XC易于网络升级，网络升级时一般 无需更换；DXC在网络升级时需要随之更换。 （6）0XC设备型号少，监控维护参数少， 易于标准化；DXC设备型号多，监控维护参 数多，标准化难度较大。
光通信基础-什么是SDH
图1-1 PDH中分插支路信号的过程
第二节 SDH的概念
一、 SDH的概念
SDH网的概念中包含以下几个要点。 （1） SDH网有全世界统一的网络节点 接口（NNI），从而简化了信号的互通以及
（2） SDH网有一套标准化的信息结 构等级，称为同步传递模块STM-N（N =1、4、16、64），并具有一种块状帧结 构，允许安排丰富的开销比特（即比特流 中除去信息净负荷后的剩余部分）用于网 络的OAM。
④ 公务字节E1和E2
E1和E2两个字节用来提供公务联络语 声通路。
⑤ 使用者通路F1 ⑥ 比特间插奇偶检验8位码（BIP-8） B1 B1字节用作再生段误码监测。 ⑦ 比特间插奇偶检验24位码（BIPN×24）字节B2B2B2
⑧ 自动保护倒换（APS）通路字节K1， K2（b1～b5）
两个字节用作自动保护倒换(APS)信 令。
⑨ 复用段远端失效指示（MS-RDI） 字节K2（b6～b8）
MS-RDI用于向发复用段告警指示信号（MS-AIS）。
⑩ 同步状态字节S1（b5～b8） S1字节的第5～8比特用于传送四种 同步状态信息，可表示16种不同的同步 质量等级。其中一种表示同步的质量是 未知的，另一种表示信号在段内不用同 步，余下的码留作各独立管理机构定义 质量等级用。
1. STM-1段开销字节的安排和功能
（1） STM-1段开销字节的安排
各种不同SOH字节在STM-1帧内的安 排分别如图1-8所示。
- STM- SOH
图 1 8
1
字 节 安 排
（2） SOH字节的功能
① 帧定位字节A1和A2 SOH中的A1和A2字节可用来识别 帧的起始位置。A1为11110110，A2为 00101000。
OTN入门介绍和原理
5G承载网OTN应用案例
案例一
某运营商5G承载网OTN部署。为应对5G业务对传输网络的挑战，该运营商采用OTN技术构建5G承载网，实现了 低时延、大带宽的传输，为5G业务的快速发展提供了有力支撑。
案例二
某城市5G+工业互联网OTN应用。该城市利用OTN技术为5G+工业互联网提供高品质传输服务，满足了工业制 造对实时性、可靠性的严格要求，推动了工业互联网的创新发展。
OTN的发展历程经历了PDH、SDH、 WDM、OTN等多个阶段，OTN作为 新型的光传送网络技术，继承了SDH 和WDM的优点，同时扩展了新的能 力和领域。
OTN技术特点与优势
OTN技术特点 多种客户信号封装和透明传
大颗粒的带宽复用、交叉和配置
OTN技术特点与优势
01
强大的开销和维护管理能力
02
OTN终端设备
具有多种接口类型和速率，支持 多种客户信号映射方式，提供灵 活的接入和汇聚功能。
OTN交叉连接设备
具有高速、大容量的交叉连接能 力，支持多种保护方式和灵活的 组网方式。
03
OTN工作原理与传输过程
OTN信号映射与复用原理
OPU复用原理
通过OPU（光通道净荷 单元）实现客户信号到 OTN帧结构的映射，支 持多种速率和信号格式 的复用。
效率和可靠性。
05
OTN技术应用实践案例分析
骨干网/城域网OTN应用案例
案例一
某运营商骨干网OTN升级。为满足不断增长的带宽需求，该 运营商采用OTN技术对骨干网进行升级，实现了大容量、高 可靠的传输，显著提高了网络性能。
案例二
某城市城域网OTN建设。该城市为提升城域网传输能力，采 用OTN技术构建城域传输网，成功实现了高清视频、大数据 等多种业务的快速传输。
基于OBE的《光传送网技术》课程教学研究——以通信工程高端技术技能型本科专业为例
本栏目责任编辑：王力计算机教学与教育信息化基于OBE 的《光传送网技术》课程教学研究——以通信工程高端技术技能型本科专业为例赖敏，李媛（四川邮电职业技术学院通信工程学院，四川成都610067）摘要：《光传送网技术》是通信工程高端技术技能型本科专业的一门专业核心课程，通过基于学习产出的教育模式（OBE ）的理念，设计该专业的人才培养目标，从分析课程内容入手，理清课程目标与人才培养目标的关系，细化教学组织与考核方式，提出该课程的课程实施路径。
关键词：通信工程；OBE 理念；光传送网；教学研究中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)14-0102-02开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：1引言基于学习产出的教育模式（OBE ：Outcomes-based Educa⁃tion ），最早出现于美国与澳大利亚的基础教育改革中。
后来，美国工程教育认证协会接受了OBE 的理念，并将其贯穿于工程教育认证标准的中。
我国于2013年加入《华盛顿协议》，OBE 的教育理念很快就应用到国内工程教育改革中。
在OBE 教育模式中，教育者必须对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想，然后再寻求设计适宜的教学结构来保证学生达到这些预期目标。
OBE 理念关注反向教学设计、以学生为中心的教学实施、持续改进的教学评估这三个关键问题。
以最终学习成果为起点，反向对课程进行设计，然后开展教学活动。
2基于OBE 的《光传送网技术》课程设计下面通过OBE 的理念对通信工程高端技能型本科的《光传送网技术》进行设计，从人才培养目标、课程内容及作用、课程目标与人才培养目标的关系、教学组织与课程评价五个方面进行介绍2.1专业人才培养目标通信工程高端技术技能型本科专业紧密契合国家加快发展新一代信息技术、建设宽带中国网络强国，面向ICT 产业转型和区域经济发展，培养掌握扎实的信息通信技术、信息通信系统与网络领域专业知识，能够从事新一代信息通信网络规划设计、建设部署、运营管理等工作的高层次技术技能人才。
1-OTN基础知识
精品课件
6
OTN理论基础介绍
➢OTN与传统DWDM 的区别：
1）大颗粒宽带IP业务的传送能力 2）有效的监视能力－－OAM&P和网络生存性能力 3）灵活的光/电层调度能力和电信级的、可管理可运营的组网能力
➢OTN与SDH（MSTP）的区别：
SDH 是在电域对客户信号进行复用、选路、监控和保护，在光纤 (或微波) 上进行同步信息传输的方式。
OTN理论基础介绍
➢OTN标准体系架构
OTN 传输层面协议
OTN 控制层面 (ASON)协议
精品课件
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OTN理论基础介绍
➢OTN分层结构
➢ 将整个光层细分为： 光信道层（OCh）、光复用段层（OMS）、光传输段层（OTS）
➢ 光信道层又分为三个电域子层： 光信道净荷单元（OPU）、光信道数据单元（ODU）、光信道传送（OTU） (ODU表示传送颗粒的大小，ODU1表示2.5G，ODU2表示10G，ODU3表示40G)
OTN理论基础介绍
➢系统总体结构
客户层
WDM 电传 送层
SWS
业务适配 子波长 交叉连接
线路适配
UNI
网 络 适 CLI 配
CSI
CSI
FTTH技术简介 业务单元 POS … LAN
UNI
UNI
SWS
CLI
OTU
网 络
业务/网络适配
CLI 适 配
线路适配
业务适配 ODUk 交叉连接
线路适配
CSI
CSI
处
理
其它高速 接口
线
光
路
复
接
用
口
段
处
处
理
理
SDH原理基础
SDH的速率等级
SDH具有一套标准化的信息结构等级， 称为同步传送模块STM-1、STM-4和STM-16， 并具有页（块）状帧结构。 STM:Synchronous Transport Module
STM-1 等级 速率（Mbit/s） 155.520 STM-4
622.080
STM-16
2488.320
网元类型
1、TM：Terminal Multiplexer
Multiplexer
终端复用器
2、ADM: 3、REG: Add Drop
分插复用器
Regenerator
再生中继器
4、DXC：Digital Cross Connect
数字交叉连接设备
TM终端复用器
OL CS
– 光接口
• 仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码， 采用世界统一的标准扰码。
STM-N帧结构
STM-N帧结构由三部分组成： 信息净负荷（Payload），含POH 管理单元指针（AU PTR） 段开销（SOH）---RSOH和MSOH
段开销（SOH）
再生段开销（RSOH）
复用段开销（MSOH） 高阶通道开销（HD POH） 低阶通道开销（LD POH）
SDH的基本概念
SDH是一套数字传送结构； 通过物理传输网络传送经适配的业务信息（净负荷）； 被设计成多用途，允许传送各种类型的信号（包括 G.702规定的PDH信号在内）。 一种具有标准光接口的高速光纤系统 。 一种同步复用设备 。 一种由基本网元组成,可进行同步信息传输,复用,分插 和交叉连接的传送网 。
数字系列---异步数字系列PDH
主要特点： 由PCM发展而来，主要为话音设计不具备带宽及信息 的多样化服务能力。 点对点的连接，缺乏网络拓扑的灵活性 逐级复用/分用，上下电路困难，设备复杂而不灵活。 网管能力差。 PDH系统实际上是先有设备后有国际国际标准，即成 事实的两大体系三种标准造成不同设备之间的接口困难。 PDH体制只定义了标准的电接口无标准的光接口，使 得PDH光传输系统的兼容性差。
传送网技术基础PPT课件
过来把一路高速信号分接成多路低速信号的设备。
2 34 140/155 155
单位MBit/s
STM-N TM
终端复用器
-23-
6.2.3 SDH网络中的基本网元(续)
分插复用器（ADM:add/drop multiplexer ）
分插复用器是在高速信号中分接（或插入）部分低速信号的 设备。
含 STM-1 数 1 4 16
•采用WDM（波分复用）技术，实现更高速率的信号传输。 （如10Gb/s系统） •目前国际上采用WDM技术已研制出400Gb/s系统。
-19-
6.2.2 SDH光同步传输网简介(续)
SDH网络定义 是由一些基本网络单元（NE）组成，在传输媒质上进 行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络， 它具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。
分为复用段层和 再生段层。复用 段层用于传送复 用段终端之间信 息的网络。再生 段层网络是用于 传递再生中继器 之间以及再生中 继器与复用终端 之间信息的网络。
电路层 通道层 段层 物理层
通道层网络为电路层 网络节点（如交换机） 提供透明的通道（即 电路群）。
传
传 输 媒
送 涉层及实际的传输媒
质
质，如光纤、双绞
-2-
传送网技术
6.1 传送网概述 6.2 PDH和SDH网的基本概念 6.3 数字复接技术 6.4 SDH自愈网原理 6.5 传送网主要性能技术指标 6.6 我国SDH网络结构
-3-
6.1.1 传送网概述
1. 什么是传送网?
是指在不同地点的各点之间完成信息传递功能的一种网 络。
2. 传送与传输的区别
传输网络技术讲义
新的数字传送体系
数字段层光通道层 光物理段层
数字通道层
光通道净荷单元（OPUk）
光通道数据单元（ODUk）
光通道传送单元（OTUk） 光通道（Och） 光通道复用 光复用段（OMS） 光传送段（OTS） 光传送媒介
构，G.874定义了设备管理，G.873定义了网络保护，G.8080定义了ASON架构。
传输网基础知识——光纤• 光纤的类型为了使光纤具有统一的国际标准，ITU-T制定了统一的光纤标准。
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基于TDM传送技术
基于包交换传送技术
PDH
SDH
OTN
ASON（控制协议为GMPLS）
WDM
AON
全光网
ROADM/WSS OBS/OPS
2010
下一步
未来
光层技术
电层技术
控制技术
PTN
MSTP
SDH网络
ATM网络Ethernet网络
SDHRing
MSTP
VP-RingRPRing
MSTP (Multi-Service Transport Platform) 多业务传送平台，MSTP是SDH网络的延伸，是现有SDH网络的前向推进；MSTP可以针对多种不同网络的业务接入与传送提供不同的解决方案，包括 PSTN、数据网、商业网、3G、DSLAM等网络。 94
传输网基础知识——设备（PTN简介） • 基于MPLS分组内核的架构设计，使组网和业务部署更加灵活，带 宽利用更充分，高的可扩展性。 • 基于SDH维护特性设计的PTN，使移动承载网从SDH到IPbackhaul平 滑演进风险最小化，利益最大化。 PTN = 分组技术+SDH Operation体验 统计复用＋高性能QOS
sdh基础理论
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东侧 STM-N
同步复用设备( 同步复用设备(九）
B). 通过定时 ) 通过定时 STM-N发送时钟，从其同方向终结的STM-N接收信 发送时钟，从其同方向终结的 发送时钟 接收信 号中提取定时。 号中提取定时。
西侧 STM-N
东侧 定时发生器 STM-N
2
传输系统就是信息传递的通道，其主要分类如下： 传输系统就是信息传递的通道，其主要分类如下： 音频实线 金属 有线 按媒质分 传 输 系 统 无线 光缆 长波 短波 红外波 微波 模拟信号 数字信号
3
架空金属载波 对称电缆 同轴电缆 架空光缆 地下光缆 海底光缆 地面微波 卫星
按传递信号方式分
光纤数字通信系统
光纤数字通信系统是以光纤为传输媒质传送数字信息 的一种通信系统。 的一种通信系统。 传输是通过物理媒质传递信息的物理过程。 传输是通过物理媒质传递信息的物理过程。 数字终 端设备 发送端 光 端 机 发 送 端 传 输 媒 质 光 纤 光 端 机 发 送 端 数字终 端设备 发送端
信息
信息
பைடு நூலகம்
“数字终端设备发送端”的功能是把电话、数据、 数字终端设备发送端”的功能是把电话、数据、 传真等信息处理变成“光端机发送端”能接收的电信号。 传真等信息处理变成“光端机发送端”能接收的电信号。 该电信号由“光端机发送端” 该电信号由“光端机发送端”变化成能在光纤中传输的 光信号。 光信号。 “数字终端设备”和“光端机设备”，两者合起来 数字终端设备” 光端机设备” 通常称为光传输设备。 通常称为光传输设备。
PDH支路信号 SDH支路信号
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同步复用设备( 同步复用设备(三）
天津广电光传送OTN网络设计与建设
天津广电有线专栏
天 津 广 电 光 传 送（ O
TN）网 络 设 计 与 建 设
何 煦 天津广播电视网络有限公司
王
磊
徐宏涛
王必荣
杜雪涛
刘维维
1
� � � 点， 同时要兼顾非集中型业务 �一级节点具备 概� 述
交
� 叉容量， 并可以平滑升级至 3 . 2 ， 在单子架内可以对 � � � � � � � � � � � � 0, 1, 2, 2 , 3 颗粒进行交 叉调 为贯彻天津广播电视网络有限公司以高清互动 � � � � � � � � � � � � � � � 度，具备 -1 , -4, -1 6 , -64, 10 , , 电视为核心， 向全业务 , 全媒体发展； 以电视机屏为根 � � � � � � � � � � � � 1 0 等多种接口，可以对 1 55 / � 2 . 5 /（ , 据地， 向计算机 , 平板电脑和手机等多屏服务发展； 以 -1 /4/1 6） 之间任意速率信号直接进行接入� 二级 广电网络高清互动业务为基础， 向宽带业务 , 数据业 � 节点设备需具备 40 波�1 0 的承载能力， 平台交叉能 务和物联网业务发展的战略目标；实现公司在未来 � � � � � � � � � � 力容量不低于 3 00 ，支持对 0, 1, 2 的 3 �5 年全市全面实现广电网络的数字化 , 双向化 , 宽 � � � � � � � � � � � � � � 颗粒封装， 具备 -1 , -4, -1 6 , -64, 带化和信息化， 总用户超过 3 00 万 , 高清互动用户超 � � � � � � � � � 等端口；二级节点也可以对 1 55 / �2 . 5 / 之间 过 1 00 万, 宽带用户 3 0� 万 , 电视商务 , 互动广告, 综合 任意速率信号进行接入� 信息服务等新业态逐步形成规模并成为新的经济增 � � � 天津广电 网络是以密集波分复用技术为基 长点的目标， 天津广电需要建设一张能够既满足上述 业务传输需求又具备高可靠性, 低维护成本和低资源 础， 结合大容量光电混合交叉技术， 实现多业务 , 大容 量, 全透明传送的高可靠性传输网络� 占用的骨干业务承载平台� � � � 广电 网络技术特点： 在经过长达半年的业务需求分析, 技术方向比较 � � � � （1）高集 成 ， 大 容量 ， 交叉 系统 ， 集中 式 与选择和设备的比较与选择， 并结合广电总局对下一 � � � � � 1. 2 8 /2 . 56 的 无阻塞电交叉， 海量级带宽集中 代网络 （ B） 的要求， 确定了选择 技术并设计 调度和疏导； 采用业界最高集成度子架， 单子架可接 了适合公司光缆资源的 网络方案 � � 入 1 . 2 8 /2 . 56 容量 � 该平台是以密集波分复用技术为基础， 结合光电 （2） 光电混合交叉， 快速业务部署， 支持 2 /4/9 维 混合交叉技术， 实现多业务, 大容量 , 全透明传输的高 � � 度 A 光交叉， 每个维度支持 3 . 2 传输带宽， 最 可靠性传输网络 � 该平台的建成为公司未来 3 �5 年的 � � � � � � 大支持 9�3 . 2 交叉容量； 支持 （ = 0， 1， 2， 3） 电 业务发展打下了坚实的物质基础 � 层调度， 实现波长 /子波长级业务调度和中继； 光电混
PON系统基础知识简介
PON系统基础知识简介⼀ PON基础知识1.1 PON技术概念PON(Passive Optical Network)即⽆源光⽹络，⼀种基于点到多点(P2MP)拓朴的技术。
“⽆源”指ODN(光分配⽹络)不含有任何电⼦器件及电⼦电源，ODN全部由光分路器Splitter等⽆源器件组成，不需要贵重的有源电⼦设备。
⽬前的PON技术分为以下⼏种：APON：ATM PON，基于ATM的⽆源光接⼊技术。
上世纪90年代中期由ITU和FSAN提出并标准化，由于容易被⽤户认为只能提供ATM业务，2001年被改称BPON.遵循ITU-T G.983系列标准。
EPON：Ether PON，基于以太⽹的⽆源光接⼊技术。
2000年11⽉成⽴IEEE研究⼩组(即后来的EFM⼯作组)，2004年4⽉⼯作组形成IEEE 802.3ah系列标准。
现统称为IEEE 802.3-2005。
GPON：Gigabit(千兆) PON，基于ATM/GEM的⽆源光接⼊技术。
FSAN在2001年初提出，ITU和FSAN进⾏标准化，遵循ITU-T G.984系列标准。
WDM-PON：基于波分复⽤的⽆源光接⼊技术，尚⽆统⼀标准。
PON技术的特点PON是⼀种接⼊⽹技术，定位在常说的“最后⼀公⾥”，即在服务提供商、电信局端和商业⽤户或家庭⽤户之间的解决⽅案。
PON⽹络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和⽤户宅内设备完成。
⽽且这种接⼊⽅式的前期投资⼩，⼤部分资⾦可以等到⽤户真正接⼊时才投⼊。
它的传输距离⽐有源光纤接⼊系统的短，覆盖的范围较⼩，但它造价低，⽆需另设机房，维护容易。
因此这种结构可以经济地为居家⽤户服务。
优点：1) 多业务：PON系统要求提供语⾳，数据，视频等业务接⼊，业务透明性好，实现真正意义的全业务接⼊与“三⽹合⼀” 。
2) ⾼带宽：EPON⽬前可以提供上下⾏对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。
传输基础-PDH、SDH(1)
传输工程设计基础PDH与SDH作者：***审核：刘仲明广州杰赛通信规划设计院2004年7月05日目录1.概述 (1)1.1.概念 (1)1.2.发展简史 (1)2.PDH与SDH的对比 (2)2.1.帧结构 (2)2.2.接口规范 (7)2.3.复用方式 (8)2.4.网络的运行、管理、维护能力（OAM） (11)2.5.组网灵活性、网络生存性 (11)2.6.兼容性 (12)2.7.SDH的缺点 (13)3.实际应用 (14)1.概述1.1.概念本文主要介绍两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），简称PDH；另一种叫“同步数字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。
在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列，这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。
采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。
尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。
为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。
因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。
反之，采用同步数字系列（SDH）的系统是在数字通信网中的每个节点都同步于同一个高精度的时钟。
1.2.发展简史（1）1937年英国人里夫斯（Reeves.A.H）发明了脉冲编码调制（PCM）；（2）1965年美国制定了DS1技术标准，即将24路以PCM编码的话音信号复接在一起,加上帧定位比特组成15544kbit/s的二进制码流（T1）进行传输的技术标准；（3）1968年欧洲提出类似的E1技术标准，即将30路以PCM编码的话音信号复用在一起，加上帧定位码组和用于传输信令的通道组成2048kbit/s码流的帧结构；（4）1972年ITU-T（原CCITT：国际电报电话咨询委员会）提出第一批PDH的建议书；（5）1976年至1988年又提出两批建议书对原有建议做了补充完善，并对整套建议进行了系统编排，形成了完整的PDH建议体系；（6）1985年美国国家标准协会（ANSI）委托T1X1委员会起草光同步网标准，并命名为同步光网络(SONET:Synchronous Optical NETwork)；（7）1986年ITU-T以美国的SONET为基础制订命名为SDH同步数字体系标准；（8）1988年～1990年ITU-T通过了有关SDH的9个建议；（9）1992年又通过了7个建议；（10） 1995年有关SDH 建议（包草案）已达24个；（11） 1998年共完成了有关SDH 的31个标准；我国自行研制的PCM 30路数字通信系统于1979年在北京完成现场试验，同年自行研制的8448kb/s 光纤数字通信系统在武汉完成现场试验；我国邮电部从1991年开始制定“光同步传输网技术体制”,已于1994年5月完成并实施，1998年10月修订为“光同步传送网技术体制”。
北邮现代通信技术PPT课件
传送：侧重于从信息传递的功能过程描述 传输：侧重于从信息信号通过具体物理媒质
传递的物理过程来描述
传送网：将网络的传送功能的集合看作一 个逻辑的网络
TR
SM
TR
line：线路系统 radio：无线系统
DXC：数字交叉连接设备 EA：外部接入设备
SDH接口的速率等级 STM-N, N=1, 4, 16, 64… STM: Synchronous Transport Module 同步传送模块
系列等级
STM-1 STM-4
STM-16 STM-64
(19)N列
RSOH 13 行
MSOH 59 行
l9行 (10270)N列
第4行 l9列
72字节/帧 2349字节/帧 4.608Mbit/s 150.336Mbit/
STM-1(N) 的开销
◆段开销SOH(Section OverHead)
再生段开销RSOH 复用段开销MSOH
(字节的功能与应用P189-196)
◆通道开销POH(Path OverHead)
高阶通道开销HPOH 低阶通道开销LPOH
(字节的功能与应用P200-203)
STM-1段开销安排
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0
2 B1
E1
F1
3 D1
D2
D3
4
AU-4 Pointer
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OSC RX
接收OUT N
WDM系统总体结构示意图
第20页
1.5目前光传送网的主要应用技术（3） （三）MSTP技术
MSTP是基于SDH平台的多业务传送节点，同时实现TDM、 ATM、以太网等业务的接入、处理和传送。 MSTP是目前城域传送网的主流技术。
MSTP除具有标准SDH的功能外，还具有以下主要功能特征 ： (1) 具有PDH、SDH、ATM、以太网业务的接入和传送功能 ； (2) 具有ATM业务、以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能； (3) 具有带宽统计复用功能，可通过流量控制，实现带宽共享； (4) 可提供以太网二层交换及ATM交换功能； (5) 具有多方向业务汇聚能力 （如从多个线路VC端口交换到支路端 口的能力 ）。
第13页
SDH的帧结构
270xN 列(字节) 9xN 列(字节)
1
261xN 列(字节)
再生段开销 （RSOH）
3 4 5
管理单元指针 （AU PTR）
STM-N 净负荷 （Payload）
9行
复用段开销 （MSOH）
9
STM-N 帧结构
第14页
第16页
SDH网元类型
TM
分插复用器：ADM 终端复用器：TM 再生中继器：REG 交叉连接器：DXC
ADM
ADM
SDH环A
ADM ADMຫໍສະໝຸດ DXCADMADM
SDH环B
TM ADM ADM REG
第17页
1.5目前光传送网的主要应用技术（2） （二）WDM技术
信息
用户 终端 用 户环 路 用户 终端 用户 终端 用 户环 路 用户 终端 交 换设 备 分 接设 备 接收 机 交 换设 备 复 接设 备
卫星通信
发送 机
微波通信
信息
光纤通信 移动通信
信息
信息
传输系统
现代通信方式示意图
第5页
1.2光纤通信的传输特点
传输损耗小。目前实用单模光纤在1550nm波长下的 衰减系数已降到0.2dB/km以下。 传输带宽非常宽。光载波的潜在通信容量可达到 40,000Gbit/s。
第18页
WDM系统类型
单向WDM与双向WDM
单向WDM系统采用两根光纤，每根光纤中所有波长的信号都 在同一 方向上传播。 双向WDM系统采用一根光纤，多个波长的信号可以在两个方向上同时 传播。
开放式与集成式WDM系统
开放式----波长转换器、合/分波器、光放大器、光监控单元等 是分立的，满足光接口规范的不同厂家可以相互兼容。 集成式----采用光电集成技术将几个单元乃至整个设备集成在一 起。统一的光接口消失，纵向和横向兼容性消失。
STM-16/64 STM-16 STM-16/64 ADM
环形网
环形网 STM-16 STM-16 DXC4/1 STM-4
第3层---中继网
DXC4/1
TM
ADM STM-1/4
ADM STM-16 ADM STM-1 TM
TM STM-1
星形
第4层---接入网
STM-1 线形 ADM TM
环形
第28页
某运营商本地移动传输网早期网络结构
第29页
二.光传送网工程设计基础
第30页
2.1传输网工程设计的一般过程
传输网络现状调查
业务需求调查、预测、分析
传输网络建设方案制订 根据客户要求编制可行性研究报告或方案设计文件
可研评估、方案会审
光传送网概念及设计基础
2004年11月
第1页
提 纲
光传送网的基本概念
光传送网在通信网中的位置 光纤通信的传输特点 光纤通信技术的发展 光纤传输系统模型 光传送网主要应用技术 光传送网的结构分层 典型传输网组网结构
光传送网工程设计基础
传输网工程过程及我们的任务 现状调查和确定业务需求 传输网络规模容量的确定 常用传输设备的分类及应用场合 设备平面布局的一般要求 专业间的接口关系 光纤的种类及应用 网络保护 网管、时钟及公务
第24页
某运营商省际干线网络结构总体示意
第25页
某运营商省内干线网络结构方案（WDM）
第26页
某运营商省内干线网络结构方案（SDH）
第27页
某运营商本地传送网结构示意图
项目建议书
可研调查提纲 顾客提供的资料 其它调查资料 调研报告
可研报告文件 质量控制文件 --计划书 --设计评审 --校审 --批准出版 ……
会审记录或纪要 设计更改联系单 （或修改册） 设计更改需审批
可研批复文件
第32页
• 设计前期
设备招标 （标书） 合同 及签定 设计 联络会
第19页
WDM系统的总体组成
光发送部分 光合波与分波部分 光传输与线路放大部分
OTM1
发送OTU1
光接收部分 光监控信道部分
OLA OBA OPA
OTM2
光 分 波 器 O D
接收OTU1
发送OTU2
光 合 波 器 O M
接收OTU2
发送OUT N
OSC TX
OSC RX/TX
SDH传送网分层模型
电路层网络 VC-11 VC-12 VC-2 VC-3
低阶 通道层 通道层 电路层
VC-3
VC-4
高阶 通道层
SDH 传送层
复用段层网络
段层
再生段层网络 物理层网络
传输 媒质层
第15页
SDH的主要特点
具有一套全球通用的光接口标准。 不同厂家设备之间具有高度兼容性。 各级信号速率精确地符合N155.520Mbit/s关系 （N为同步复用信号等级）。 具有丰富的辅助（开销）通路可供网络管理使用。 采用同步的组网方式。 强大的网络管理能力。 自愈功能。 具有高度的灵活性 （指组网、上/下电路、带宽管理等）。
第8页
1.3光纤通信技术的发展
下一次飞跃会在哪里？ 光时分复用
未来达到光纤通信容量极限的多路通信模式可能是：
电时分复用 + 光波分复用 + 光时分复用 （20/40Gbit/s） (160波) （8-16时段）
第9页
1.4传输系统模型（1）
三种信号载波比较
通信方式 载波 载频（Hz） 1×109（1GHz） 1×1011（3mm） 1×1014（1.5µm） 可利用带宽 （Hz） 100M 10G 20,000G 潜在通信容量 （bit/s） 200M 20G 40,000G 可传送话 路数 3000 30万 6亿
电缆通信 微波通信 光纤通信
评标
工程查勘
技术规范书 --工程部分 --技术部分 技术澄清
按用户要求做 好评标工作： --价格调整表 --技术对比表 --产品报告
参与合同编制 --核对设备配置 --核对合同价款 --核对技术指标 合同小签
查勘计划安排 查勘提纲 查勘记录 查勘报告
设计联络会预案
厂验预案
设备厂验
波分复用（WDM）可以实现在单根光纤上同时传送多个波长。 WDM系统具有巨大的优势：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 可以充分利用光纤的巨大带宽资源； 大大节省了光纤资源； 显著降低通信系统单位通信容量的建设成本； 促进了STM-64甚至STM-256传输系统的实用化； 具有对不同速率、不同业务类型、不同系列的信号透明性； 适应未来全光网的需要。WDM通过衰耗补偿、色散补偿和光分 插复用技术，实现长距离的无电中继传输，为今后的全光网络创 造了必要条件。
定义：同步数字体系（SDH—Synchrounous Digital Hierarchy）是一整套可以进行同步数字传输、复用和 交叉连接的标准化数字传送结构体系，用来通过物理 传输网络传送经适配的业务信息。 工作波长区：1310nm和1550nm波长区。 传输比特率：传输的信号由不同等级的同步传送模块 （STM-N）信号组成，N为1、4、16、64和256。
1.4传输系统模型（3）
数字段和复用段
数字段 TM REG STM-N REG ADM REG STM-N REG TM
STM-M
STM-M 复用段 数字段 （M < N） STM-M 复用段 数字段
STM-M
SDH数字段和复用段
第12页
1.5目前光传送网的主要应用技术（1） （一）SDH技术
第2页
一.光传送网的基本概念
第3页
1.1光传送网在通信网中的位置
通信—信息的传递过程 通信系统—实现点-点间通信的全部设施
光传送网—以光纤通信为基本传输手段的通信网络
光传送网是整个通信网络的重要组成部分
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光纤通信—现代通信中传输系统的主要方式
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1.7典型传输网组网结构
确定组网结构的几个主要因素： 业务量需求为决定性因素。 网络的层次划分及定位。 光缆网的组织情况，如光缆路由、纤芯使用等。 网络安全保护策略。 对今后网络扩容、升级的考虑。
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某 运 营 商 全 国 省 际 干 线 网 络 架 构 规 划 示 意
第33页
• 设计阶段
设计文件 编制 设计会审 施工图交底 施工 协调会 设计修改 预算调整
设计批复
设计文件 质量控制文件 --计划书 --设计输入 --设计评审 --校审 --批准出版 ……
会审记录或纪要
会议记录 或纪要
设计更改联系单 （或修改册） 预算调整表