WDM原理及OTN光传送网介绍_吴艳芹(传输)_20080425_讲义ppt

培训目标和要求
• • • • • 了解波分复用技术 了解基本的波分设备及功能 了解波分复用的模型及映射结构 了解波分业务配置及移动相关规范内容 培训人员要求了解光纤通信和传输网基本 知识
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
WDM基本原理
• 通信系统复用方式：FDM(频分)、TDM(时 分)、WDM(波分)、SDM(空分) • 频率和波长是紧密相关的，频分也即波分， 但在光通信系统中，由于波分复用系统分 离波长是采用光学分光元件，它不同于一 般电通信中采用的滤波器，所以我们仍将 两者分成两个不同的系统。
WDM系统组成
• N路波长复用的WDM系统的总体结构主要 由发送和接收光复用终端单元与中继线路 放大单元三部分组成
OTU
λ
１
光 波 长 复 用 器
O TU ２
λ
…
O TU
OTU
光功率放大
光线路放大
光线路放大
光前置放大
λ
Ｎ
OSC
…
OSC
光 波 长 分 用 器
λ λ
１
２
λ
Ｎ
WDM系统组成模块
• 按组成模块来分有：
– 光波长转换单元（OTU）； – 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）； – 光放大器（BA/LA/PA）； – 光监控信道/通路（OSC）；
光波长转换单元（OTU）
• 光波长转换单元（OTU）将非标准的波长转换为 ITU-T所规范的标准波长，系统中应用光—>电— >光的变换，即先用光电二极管把接收到的光信号 转换为电信号，然后该电信号对标准波长的激光 器进行调制，从而得到新的合乎要求的光波长信 号。 • 单个SDH信号接入OTU • 带子速率复用功能的 OTU
SDH信号 标准波长光信号
SDH/GE信号
„„
标准波长光信号
SDH/GE信号
波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）
• 波分复用器可分为发端的光合波器。光合波器用 于传输系统的发送端，是一种具有多个输入端口 和一个输出端口的器件，它的每一个输入端口输 入一个预选波长的光信号，输入的不同波长的光 波由同一输出端口输出。光分波器用于传输系统 的接收端，正好与光合波器相反，它具有一个输 入端口和多个输出端口，将多个不同波长信号分 类开来 λ
OTU
λ1
OTU „ „ OTU
合 波 器
BA
LA
LA
PA
OTS OMS
OTS
分 波 器
λ2
„„
λN OCH
上图中每一个虚线框内可看作一个波分网元。OTS、OMS 和 OCh 层的
终端运行于 OTN 光层。可以将更多功能添加到 OTU 层的终端中。该层为数 字层，也称为“数字包封”，可以提供特定的开销来管理 OTN 的数字功能。
光波长区的分配
• 传统的光波分复用系统的工作波长区为192.1～ 196.1THz ，通路频率是基于参考频率为 193.1THz、最小间隔为100GHz（0.8nm）或 50GHZ（0.4nm）的频率间隔系列 ，也就是我们 常说的C波段，支持8波、16波、32波、40波乃至 80波，它又可分为红带和蓝带 • 为了满足WDM容量的不断扩大需求，在C波段的 基础上，启用新的波长区段——L波段，C+L波段 共160个波长，波段内的波长间隔为50GHz。 L波 段的波长分布范围为186.95-190.90THz(1570.421603.57nm)
• OTN光传送网模型
– ITU-T G.709 OTN分层结构 – TMF MTNM中的分层模型 – 客户信号的映射和复用
• 中国移动光传送网厂商网管系统北向接口技术规范－ WDM部分 • WDM CTP介绍
– WDM CTP命名规则 – CTP应用场景(探讨)
• 波道串接(探讨) • WDM系统的保护 • 华为WDM设备模型介绍
OTN光传送网模型
• OTN为客户层信号提供光域处理的传送网络。 OTN处理的最基本的对象是光波长，客户层业务 以光波长形式在光网络上复用、传输、选路和放 大，在光域上分插复用和交叉连接，为客户信号 提供有效和可靠的传输。 • OTN在子网内可以以全光形式传输，而在子网的 边界处采用光-电-光转换 。可以看作是传送网络 向全光网演化过程中的一个过渡应用
• 客户层：由各种不同格式的客户信号（如SDH、PDH、 ATM、IP等）组成，将来自用户的电信业务信号转换成适 合在光传送网中的传送形式，反之亦然； • 光通路层（OCH）：为透明传送各种不同格式的客户层信 号（SDH帧/IP分组/ATM信元）提供端到端的光通路联网 功能，这一层也产生和插入有关光通道配置的开销，如波 长标记、端口连接性、载荷标志（速率、格式、线路码） 以及波长保护能力等，此层包含OXC和OADM相关功能； • 光复用段层(OMS)：为多波长光信号提供联网功能，包括 插入确保信号完整性的各种段层开销，并提供复用段层的 生存性，波长复用器和高效交叉连接器是属于此层； • 光传输段层(OTS)：为光信号在各种不同的光媒体（如 G.652、G.653、G.655光纤）上提供传输功能，光放大器 所提供的功能属于此层。
客户信号的映射和复用
• 从光通道层（OCh）到光传输段（OTS），信号 的处理是在光域内进行，包含光信号的复用、放 大及光监控通道（OOS/OSC）的加入，这部分信 号处理处于波分复用（WDM）的范围 • 从客户业务适配到光通道层（OCh），信号的处 理都是在电域内进行，包含业务负荷的映射复用、 OTN开销的插入，这部分信号处理处于时分复用 （TDM）的范围 • 所有的客户信号，包括同步数字系列SDH、ATM、 GE和其它信号都应该能在OTN中传输，如何将这 些客户信号进行打包处理以便在OTN中传送的技 术称为数字包封技术
光监控信道/通路（OSC）
• 光监控信道是为WDM的光传输系统的监控 而设立的。ITU-T建议优选采用1510nm波 长，容量为2Mbit/s。靠低速率下高的接收 灵敏度（优于-50dBm）仍能正常工作。但 必须在光放前下光路，而在光放之后上光 路。
WDM系统网元分类
• OTM网元：主要应用于简单的链型网络，实现大量波长业务的 集中上下 。包含复用/解复用模块、光放大模块、色散补偿模块、 光监控通路(OSC)模块以及其它辅助处理模块，一般还包括 OTU功能单元。 • OADM网元：可实现固定波长的上下，主要用于既有波长上下 又有波长直通的网络节点 ，包含复用/解复用模块、光放大模块、 OCh上下模块、色散补偿模块、光监控通路(OSC)模块以及其 它辅助处理模块，一般还包括OTU功能单元。 • ROADM(可重构的OADM )网元：能实现对波长的灵活交叉连接， 从而实现灵活组网、波长复用、保护和端到端业务调度功能， 一般还包括OTU功能单元。 • OLA网元：线路系统网元，包含光放大模块、色散补偿模块、 光监控通路(OSC)模块以及其它辅助处理模块 。 • OTH/类OTH网元：能在电层实现对子波长的交叉连接，从而实 现灵活的组网、子波长级汇聚、保护和端到端业务调度功能。 一般由子速率交叉复用功能单元和相关的WDM光传送层功能单 元组成，WDM光传送层功能单元可以是OTM、OADM或 ROADM。
WDM的优缺点
• WDM波分复用是利用单模光纤低损耗区的 巨大带宽，将不同速率（波长）的光混合 在一起进行传输，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。可以通过增加新的波长特性，按用 户的要求确定网络容量。 • WDM扩容方案的缺点是需要较多的光纤器 件，增加失效和故障的概率
TDM与WDM的技术优势结合
• 利用TDM和WDM两种技术的优点进行网络 扩容是应用的方向。可以根据不同的光纤 类型选择TDM的最高传输速率，在这个基 础上再根据传输容量的大小选择WDM复用 的光信道数，在可能情况下使用最多的光 载波 • 光传送网 (OTN) 是根据 SONET/SDH 技术 优势与密集波分复用 (DWDM) 提供的带宽 扩展功能相结合的意图而创建。
中国移动光传送网厂商网管系统北 向接口技术规范－WDM部分
在2007年至2008年4月，CMCC、信产部传输标 准研究所、移动设计院及亿阳信通对厂家网管 系统北向接口进行了修订，为对波分业务进行 细化管理，其中WDM部分新增主要内容为：
1 2
λ λ
……
n
WDM
λ 1，λ 2…λ
n
(a)合波器
λ 1，λ 2…λ
n
WDM
λ λ …… λ
1 2
n
(b)分波器
光放大器（BA/LA/PA）
• 光放大器对光信号进行直接放大，使信号 能长距离传送
输入光信号 光放大器 被放大的光信号
• WDM系统中光放大器有3种应用：
– 发送侧波分复用器之后放大信号的光放大器— 功率放大器(BA); – 线路上的光放大器—线路放大器(LA); – 接收侧解复用器之前的光放大器—前置放大器 (PA)。
• 波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用 了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波 的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干 个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预 定波长的光信号。光波分复用的实质是在光纤上 进行光频分复用（OFDM），只是因为光波通常 采用波长而不用频率来描述、监测与控制。根据 在同一光纤中波长的密度的高低分为密集波分复 用（DWDM)和稀疏波分复用（CWDM） • 将一根光纤看作是一个“多车道”的公用道路， 传统的TDM系统只不过利用了这条道路的一条车 道，提高比特率相当于在该车道上加快行驶速度 来增加单位时间内的运输量。而使用DWDM技术， 类似利用公用道路上尚未使用的车道，以获取光 纤中未开发的巨大传输能力
客户信号首先同步或异步映射到光净荷单元( OPU k) , 然后OPU k 再映 射到光数据单元(ODU k) , 最后ODU k 映射到光传送单元(OTU k) ,OTU k 信号再以特定波长经光复用器进入光传送网中进行传送,其中, k = 1 ,2 和3 。根据信号速率的不同, 客户信号可分为3 种:2. 5G 、10G 和40 Gbit/ s 客户信号,分别映射进OPU1 、OPU2 和OPU3 。4 个ODU1 信号 可以时分复用成一个高速率的ODU 支路群(ODTUG2) ,ODTUG2再作为 客户信号映射进OPU2 。j (0 ≤ j ≤4) 个ODU2 和16-4 j 个ODU1 可以混和 复用成一个ODTU G3 , ODTU G3 再作为客户信号映射进OPU3 。最后 ODU k 信号映射为OTU k 信号在网络中传输
ITU-T G.709 OTN分层结构
OTN将光层分为: • 光通道层(OCH)
– 光信道的净荷单元 （OPU） – 数据单元（ODU） – 传输单元（OTU）
• 光复用段层(OMS) • 光传输段层(OTS)
TMF MTNM中的分层模型
在TMF中将OPU、 ODU、OUT简化为 数字信号速率层 (DSR) 将OCH和OCC(光 通道载波)简化为 OCH层
WDM原理及光传送网OTN介绍
讲师: 吴艳芹 式:88158585
联系方
EMAIL:wuyanqin@boco.com.cn
主要内容
• 培训目标和要求 • WDM基本原理 – 复用方式 • TDM优缺点 • WDM的优缺点 • TDM与WDM的技术优势结合 – 光波长区的分配 • WDM系统组成 – WDM系统组成模块 • 光波长转换单元（OTU） • 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU） • 光放大器（BA/LA/PA） • 光监控信道/通路（OSC） – WDM系统网元分类
TDM优缺点
• 优势：通过时分复用技术可以成倍地提高光传输信息的容 量，极大地降低了每条电路在设备和线路方面投入的成本， 并且采用这种复用方式可以很容易在数据流中抽取某些特 定的数字信号，尤其适合在需要采取自愈环保护策略的网 络中使用。SDH是TDM方式 • 缺陷：第一是影响业务，即在“全盘”升级至更高的速率 等级时，网络接口及其设备需要完全更换，所以在升级的 过程中，不得不中断正在运行的设备；第二是速率的升级 缺乏灵活性，以SDH设备为例，当一个线路速率为 155Mbit/s的系统被要求提供两个155Mbit/s的通道时，就 只能将系统升级到622Mbit/s，即使有两个155Mbit/s将被 闲置，也没有办法。