光网络

7.1.4 SONET/SDH环网络
(a) 双纤单向通道与逆向保护通道
(b) 结点1到结点3主副通道数据流 图7.4 双纤单向自愈环原理图
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7.1.4 SONET/SDH环网络
图7.5 给出了四纤双向自愈环原理图。 其中，两个主用光纤环（标注为1 p 到 8 p）用于常规双向通信，而另外 两个辅助光纤环用于保护的备用环路（标注为1 s 到 8 s）。 与二纤单向自愈环不同，四纤双向自愈环在容量上占有优势，因为它使 用了两倍于前者的光纤，而且两个结点之间的业务仅在环的一部分中传
生器与再生器、添加/丢弃复用器与再生器之间的连接属于段连接；
“线路”是指连接两个SONET复用器设备之间的连接，如STS复用器与
添加/丢弃复用器之间的连接；
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7.1.1 SONET的物理配置
而“通道”则是指两个STS复用器之间的端到端的连接，如图7.1所示。 对于只由两个STS复用器直接连接构成的SONET系统，段、线路和通道
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7.1 SONET / SDH
1985年，Bellcore提出了同步光纤网(Synchronous Optical Network, SONET)标准，美国国家标准协会(ANSI)通过了一系列有关SONET的标
准。
1989年，国际电报电话咨询委员会CCITT接受了SONET概念并制定了
传输距离 80 km（1550 nm） SONET称谓 长距离 SDH称谓 长途 甚长途 超长途 光纤种类 色散位移光纤 色散位移光纤 色散位移光纤
120 km（1550 nm） 长距离 160 km（1550 nm） 长距离
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7.1.3 光接口
针对于表7.3中不同等级的损耗和色散特性，可以采用的光源包括发 光二极管(LED)、多横纵模(Multiple Longitudinal Mode, MLM)激光 器和单纵模(Single Longitudinal Mode, SLM)激光器。在ANSI T1.105.06和ITU-T G.957中给出了光源的各种谱参数。
7.1.4 SONET/SDH环网络
为了实现保护，从发送结点发出的光信号同时输入主通道光纤和副通道 光纤，这样就建立了一个指定的保护通道，数据流在保护通道中逆时针 传输，如图 7.4(b)所示，称为通过链路 5和链路 6的1, 3结点之间通道保 护。 如图 7.4(b)所示，从某个结点发出的同样的信号以不同的方向和传输延
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7.1.4 SONET/SDH环网络
SONET和SDH通常配置成环状拓扑。当设备或链路发生故障时，可以 采用环回分集实现不中断业务保护。SONET/SDH环也称为自愈环(Self Healing Ring)。 SONET/SDH环可以分为8种可能的类型，而每一种类型均有两种可以互 换的结构。它们具有三个主要特征： （1）环上连接结点的光纤可以是二纤，也可以是四纤； （2）数据流可以沿顺时针单方向传输，也可以沿两个方向传输； （3）保护切换既可以采用线路切换，也可以采用通道切换方案。
的基础之一。
SDH/SONET都采用了时分复用(Time Division Multiplexing, TDM)技 术，是同步系统，由主时钟控制。两者都用于骨干网传输，是对沿袭应 用的准同步数字系列(Pseudo-synchronous Digital Hierarchy, PDH) 的一次革命。
连0和长连1，便于在接收机中进行时钟恢复。经过电光变换后的物理层 光信号称为光载波(Optical Carry, OC-N)。 实际上采用OC-N链路表示SONET链路更为普遍。N值在1 ~ 255之间变 化的生成算法都已提出，但ANSI T1.105标准认可的N仅为1, 3, 12, 24,
48和192。
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7.1.2 传输格式和速率
表7.1给出了常用的OC-N与STM-M值和对应关系。
表7.1 常用的SONET和SDH传输速率

SONET等级 OC-1 OC-3 OC-12 OC-24 OC-48 OC-96 OC-192
电 等 级 STS-1 STS-3 STS-12 STS-24 STS-48 STS-96 STS-192
添加/丢弃复用器也称分插复用器，其主要功能是向通道中添加信号，并 可以从通道中提取出需要的信号。 STS复用器在SONET系统中的位置处于边缘，有两个功能：实现电信号 与光信号的相互转换和信号的复用/解复用。
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7.1.2 传输格式和速率
图7.2给出了SONET的基本帧结构。这是一个由9行、90列字节构成的二 维结构。基本SONET帧的周期为125 s，因此基本SONET信号的传输 速率为：STS-1 = (90字节/行)×(9行/帧)×(8比特/字节)×(125 s/帧) =
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7.1.3 光接口
表7.4给出了传输速率从基群到OC-48或STM-16（传输速率为2.5Gb/s）
的光功率。
系统的误码率指标在速率低于1 Gb/s时不超过10-10，而当速率更高或
系统性能要求更高时不超过10-12，该性能的链路功率损伤不大于1dB。
具体表7.4见书中134页给出的数值。
时到达目的地。接收机通常选择来自主通道的信号，当然它也在不断比
较两个方向信号的正确性，在出现一个通道信号丢失或性能劣化时马上 选择另一路信号。因此，每一个通道都是基于信号性能而独立切换的。 例如，一旦链路 2中断或是结点 2出现设备故障，则结点 3将切换到保 护通道，以接收来自结点 1的信号。 www.ysu.edu.cn
第7章
光 网 络
第7章 光 网 络
从光纤通信技术本身的发展来看，光网络可以分为三代。 第一代光网络中，光只是用来实现大容量传输，所有的交换、路由和其
他智能控制都是在电层面上实现的，SONET/SDH就是第一代的光网络。
光传送网(OTN)和全光网络(AON)可以分别认为是第二代光网络和第三 代光网络。 本章首先介绍SONET/SDH作为理解光网络的基础，然后讲解属于第三 代网络技术的光突发交换技术和智能光网络。
51.84 Mb/s。
图7.2 SONET中STS-1的基本帧格式
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7.1.2 传输格式和速率
该信号称为STS-1信号，所有的SONET信号都是STS-1信号速率的整数 倍，STS-N信号的比特速率是51.84 Mb/s的N倍。
当采用STS-N信号调制光源时，先对逻辑STS-N信号进行扰码以减少长
SDH多用于中国和欧洲，而SONET多用于北美和日本。
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7.1.1 SONET的物理配置
在SONET标准中，按照设备的功能和它们之间连接的关系，把连接分为 了段(Section)、线路(Line)和通道(Path)。 “段”指的是直接连接相邻设备的连接关系，即点到点的链路，如再生 器与同步传输信号(Synchronous Transport Signal, STS)复用器、再
表7.2 SONET和SDH规范和称谓
传输距离 SONET称谓 SDH称谓 光纤种类
≤2 km
15 km
短距离
中距离
局间
短途 长途
渐变折射率光纤
常规非色散位移单模光纤 色散位移光纤
40 km（1310 nm） 长距离
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7.1.3 光接口
SONET和SDH规范提出了光源特性、接收灵敏度以及不同类型光纤传 输距离的特征。标准定义的6种传输距离，它们在SONET和SDH中所用 的称谓各不相同。 （续） 表7.2 SONET和SDH规范和称谓
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7.1.2 传输格式和速率
当N值大于1时，帧结构的列数是原来的N倍，而行数仍然为9行，如图 7.3所示。
图7.3 SONET的STS-N帧的基本结构
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7.1.3 光接口
为了保证不同制造商的设备能够互联，SONET和SDH规范提出了光源 特性、接收灵敏度以及不同类型光纤传输距离的特征。表7.2给出了标 准定义的6种传输距离，它们在SONET和SDH中所用的称谓各不相同。
是相同的。
图7.1 SONET系统
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7.1.1 SONET的物理配置
SONET系统主要包括三种设备：再生器(Regenerator)、添加/丢弃复用 器(Add-Drop Multilexer, ADM)和STS复用器。
其中，再生器就是转发器，接收光信号，整形后转发出去。
线路速率 (Mb/s) 54.84 155.52 622.08 1244.16 2488.32 4976.64 9953.28
相应的SDH — STM-1 STM-4 STM-8 STM-16 STM-32 STM-64
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7.1.2 传输格式和速率
如图7.2所示，帧结构中的前3列传输的开销字节承载了网管信息，剩下 的87列承载了用户数据，称为同步有效载荷封装(Synchronous Payload Envelope, SPE)和9个字节的通道开销(Path OverHead, POH)。 POH支持性能监视、统计、信号标记、寻迹功能和一个用户通道。 这9个通道开销字节总是排成1列，它们可以出现在SPE中的任何位置。 值得注意的是，SONET/SDH的同步字节间插复用特性，可以实现光网 络中信息通道的分插复用。
表7.3 波长范围和光纤损耗
传输距 离 ≤15 km ≤40 km ≤80 km 1310 nm窗口 1260 ~ 1360 nm 1260 ~ 1360 nm 1280 ~ 1335 nm 1550 nm窗口 1430 ~ 1580 nm 1430 ~ 1580 nm 1480 ~ 1580 nm 1310 nm处损耗 3.5 dB/km 0.8 dB/km 0.5 dB/km 1550 nm处损耗 未规定 0.5 dB/km 0.3 dB/km
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7.1.2 传输格式和速率
在SDH中基本速率等于STS-3，即155.22 Mb/s，称为同步传输模式
(Synchronous Transport Mode, STM-1)，更高的速率表示为STM-M。
ITU-T建议支持的M值为1, 4, 14和64，它们相当于SONET的OC-N信号。 类似于SONET，SDH也先对逻辑信号进行扰码，但不同的是，SDH不区 分逻辑电信号（如SONET中的STS-N）和物理光信号（如OC-N），这 些信号都标记为STM-M。
在8种可能的Baidu Nhomakorabea类型组合中，SONET和SDH网络中最普遍的两种结构是：
二纤单向线路切换环(UPSR)和二纤/四纤双向线路切换环(BLSR) www.ysu.edu.cn
7.1.4 SONET/SDH环网络
如图 7.4(a)所示，在双纤单向自愈环配置中包括两个通道，即主用通道 （简称主通道，图 7.4(a)中用实线表示）和保护通道（也称为副通道或 备用通道，图 7.4(a)中用虚线表示）。 一般情况下，单向环中数据流沿主通道顺时针方向传输。例如，从结点 1到结点 3的连接使用了链路 1和链路 2，而从结点 3到结点 1的数据流 则通过链路 3和链路 4传输。因此，两个结点间的通信利用了环的整个 周长方向上特定的带宽容量。若结点 1和结点 3在 OC-12环上以 OC-3 速率交换信息，则它们只使用了环中主通道容量的 1/4。在单向环中， 逆时针通道作为可变路由，以便在链路或结点出现故障时保护通道。 www.ysu.edu.cn
同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy, SDH)标准，使之成为
不仅适合于光纤也适合于微波和卫星传输的通用技术体制。
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7.1 SONET / SDH
与SONET有细微差别，SDH/SONET定义了一组在光纤上传输光信号的 速率和格式，通常统称为光同步数字传输网，是宽带综合数字网B-ISDN