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1、第9章 光网络,第9章 光网络,当今时代是信息的时代，是网络的时代 光网络作为国家基础信息设施的基础网络，经过几十年的发展，已达到了较高的水平，并得到了长足发展 这里所指的光网络是以光纤为基础链路所组成的一种通信网络结构 目前正向着大容量、高速化、全光化和集成化方向发展，以期更加充分利用光纤的频带资源，适应信息社会的需要,第9章 光网络,20世纪80年代，SDH/SONET同步数字传输体制第一次实现了全球统一的传送网标准，规范了光接口 SDH传送网借助成熟的时分复用（TDM）技术，提高了系统和网络的传输效率，在我国和国际上都已得到广泛应用，成为信息高速公路的重要支柱之一 但是，在光域，SDH主
2、要起到传输媒介的作用，信息的处理都是在电域完成的,第9章 光网络,这不仅需要庞大的电光和光电转换设备，在处理速度上也受到电子迁移速率的限制 并且随着网络规模的不断扩大，SDH/SONET的开销不再充裕，多级复用还造成带宽利用率低的缺点 随着掺铒光纤放大器（EDFA）的问世，波分复用（WDM、DWDM）技术在20世纪90年代中期以后快速走向成熟并迅速商用,第9章 光网络,波分复用进一步地挖掘了光纤的带宽潜力，极大地增加了光纤的传输容量，同时也为光层的联网提供了可能 结合光纤放大器，通过引入光交叉连接设备（ODXC）和光分插复用设备（OADM），可以实现以波长为交换粒度，具有高度灵活性、透明性和生
3、存性的光网络，即光传送网（OTN）,第9章 光网络,进入21世纪以后，WDM提供的带宽资源已经可以满足当前通信流量的需求，然而随着市场竞争的加剧，网络运营商不仅要解决带宽问题，更需要具有能够灵活提供带宽的能力 光网络需要从传统的“带宽驱动型”运营模式向“用户驱动型”转变，自动交换光网络（ASON）正是顺应这一发展而兴起,第9章 光网络,ASON将网络的控制功能和管理功能分离，通过控制平面的路由和信令机制实现邻居和业务的自动发现，实现连接的自动建立和删除，支持带宽的按需分配和动态的流量工程，支持多粒度、多层次的智能，提供多样化、个性化的服务，成为光网络发展的新方向,第9章 光纤通信网,9.1 S
4、DH传送网 9.2 光传送网（OTN） 9.3 自动交换光网络（ASON） 9.4 光城域网 9.5 光接入网,9.1 SDH传送网,电信网是十分复杂的网络，它泛指提供通信服务的所有实体（设备、装备和设施）及逻辑配置 一个电信网有两大基本功能群： 一类是传送（transport）功能群，它可以将任何通信信息从一个点传递到另一些点 另一类是控制功能群，它可以实现各种辅助服务和操作维护功能,9.1 SDH传送网,所谓传送网就是完成传送功能的手段，当然传送网也能传递各种网络控制信息 这里需要区别传送网与传输（transmission）网的不同 传送网主要指逻辑功能意义上的网络，即网络的逻辑功能集合
5、传输网是指实际信息传递设备（如光缆）组成的物理网络,9.1 SDH传送网,可以看出，基本区别是描述的对象不同 传送是从信息传递的功能过程来描述，而传输是从信号在具体物理媒质中传输的物理过程来描述 传送网可以有基于SDH的传送网、基于PDH的传送网和基于ATM的传送网等,一、SDH传送网分层模型,由于SDH传送网主要指逻辑功能意义上的网络，是一个复杂庞大的网络 为了便于网络的设计和管理，需要建立一个合适的网络模型，通过采用分层（layering）和分割（partitioning）的概念，从而使网络变得灵活，并且易于描述,1分层与分割的概念,传送网可从垂直方向分解为3个独立的层网络，即电路层、通道
6、层和传输媒质层 分割往往是从地理上将层网络再细分为国际网、国内网和地区网等，并独立地对每一部分行使管理,1分层与分割的概念,分层和分割是正交的,1分层与分割的概念,对网络进行分层的好处是： (1) 对每一层网络比对整个网络作为单个实体设计简单 (2) 简化了TMN管理目标的规定 (3) 使网络规范与具体实施方法无关，保持较长时间的稳定 (4) 某一层网络的更新与改变不会影响其它层 对网络进行分割的好处是： (1) 便于管理 (2) 便于改变网络组成，使之最佳化等,2SDH传送网的分层模型,ITU-T的G.803建议采用的SDH传送网分层模型,2SDH传送网的分层模型,将传送网分为独立的三层，每
7、层能在与其它层无关的情况下单独加以规定，可以较简便地对每层网络进行设计和管理 每个层网络都有自己的操作和维护能力 从网络的观点来看，可以灵活地改变某一层而不影响到其它层,电路层网络,电路层网络涉及到电路层接入点之间的信息传递并直接为用户提供通信服务业务 按照提供业务不同，可以区分不同的电路层网络 电路层网络与相邻的通道层网络是相独立的 电路层网络是面向业务的，严格意义上不属于传送层网络，但是为叙述的完整性，此处仍将其列入,通道层网络,通道层网络用于通道层接入点之间的信息传递并支持不同类型的一个或多个电路层网络，为电路层网络节点（如交换机）提供透明的通道（即电路群） 通道层网络可以进一步划分为高
8、阶通道层（VC-3VC-4）和低阶通道层（如VC-12） VC-12可以看作电路层网络节点间通道的基本传送单位，VC-3VC-4可以作为局间通道的基本传送单位,通道层网络,通道层网络与其相邻的传输媒质层网络是相互独立的 但它可以将各种电路层业务信号映射进复用段层所要求的格式内 SDH传送网的一个重要特点是能够对通道层网络的连接进行管理和控制，因此网络应用十分灵活和方便,传输媒质层网络,传输媒质层网络与传输媒质（光缆或微波）有关，为通道层网络节点（例如DXC、ADM等）提供合适的通道容量，支持一个或多个通道层网络 STM-N是传输媒质层网络的标准等级容量 传输媒质层网络的主要设备为线路传输系统,
9、传输媒质层网络,传输媒质层网络进一步划分为段层网络和物理层 其中段层网络涉及为提供通道层两个节点间信息传递的所有功能 而物理层涉及具体的支持段层网络的光纤、金属线对或无线信道等传输媒质，主要完成光电脉冲形式的比特传送任务，与开销无关,传输媒质层网络,在SDH网中，段层网络还可以细分为复用段层网络和再生段层网络 其中复用段层网络为通道层提供同步和复用功能，并完成复用段开销（MSOH）的处理和传递 再生段涉及再生器之间或再生器与复用段终端设备之间的信息传递，诸如定帧、扰码、中继段误码监视以及中继段开销（RSOH）的处理和传递,传输媒质层网络,物理层网络是传送网的最底层，没有服务网络支持，因而网络连
10、接直接由传输介质支持，而不是通常情况下的路径 可分为光纤、电缆、微波和卫星传输媒体,2SDH传送网的分层模型,光纤传输媒体是最适合于传送SDH信号的传输媒体，因此称SDH为“光同步传输体系” ITU-T对SDH光接口有较全面的要求，规范了很多对PDH系统未曾标准化要求的光参数 SDH系统虽然是基于光纤来设计的，但为了地面和空间传输通道互为备用，CCIR规范了数字微波与卫星SDH系统，是其速率为155Mb/s和622Mb/s的传输系统,二、SDH传送网的物理拓扑,网络的物理拓扑泛指网络的形状，它反映了物理上的连接性。网络的基本物理拓扑有5种类型，即线形（链形）、星形、树形、环形和网孔形,线形（链
11、形）网,此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放 这种拓扑的特点是较经济，但生存性较差 主要用于专网（如铁路网）中,星形网,网络拓扑有一个特殊点（枢纽点），它与其它各节点相连，其它各节点不直接相连，节点的业务都要经过这个特殊节点转接，又称枢纽形拓扑 可通过特殊节点来统一管理其它网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题 此种拓扑多用于本地网 （接入网和用户网）,树形网,将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就形成了树形拓扑，这种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合 这种结构适于广播式业务，不适于提供双向通信业务 有线电视网多采用这种
12、网络,环形网,环形拓扑实际上是将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式 这种网的优点是具有很高的生存性，即自愈功能较强，这对大容量光纤网络是至关重要的 环形网常用于本地网（接入网和用户网）、局间中继网,网孔形网,当涉及通信的许多点都直接互连时，就形成了网孔形拓扑 如果所有点都直接互连，则称为理想的网状形 网状形拓扑结构不受节点瓶颈问题和失效问题的影响，两点间有多种路由可选，可靠性较高，但结构复杂，系统的冗余度高，成本较高，适于业务量较大、分布又较均匀的地区,二、SDH传送网的物理拓扑,SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何
13、排列就构成了网络的拓扑结构 网络的有效性（信道的利用率）、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关 因此，物理拓扑的选择应综合考虑网络的生存性、配置的难易程度、网络结构是否适合新业务的引进等多种因素,二、SDH传送网的物理拓扑,4种常用的SDH网络结构 点对点方式在SDH网的早期用得较多，目前应用较多的是环形网，特别是在城域网建设中,二、SDH传送网的物理拓扑,实际的组网中，网络拓扑可能是两种或多种基本拓扑结构的组合 链形网和环形网是传输网络的两种基本拓扑结构，由这两种拓扑结构衍生其它的组网形式，也经常应用于SDH光传送网络 例如：两环相切、两环相交、环带链、环链相接等网络结构,二、SDH传
14、送网的物理拓扑,实际组网举例,三、SDH自愈网,SDH光纤传送网络具有很大的通信容量 这样的传送网络一旦发生光缆被切断（例如土建施工中将光缆挖断）等故障，将会带来严重的损失 因此SDH光纤传送网络必须具有较强的抵抗故障或灾害的能力，即SDH网络的生存能力是第一要考虑的问题 通常采用网络的自愈机制作为提高网络可靠性尤其是生存性的主要手段之一,三、SDH自愈网,自愈网能在网络出现意外故障情况时自动恢复业务，其基本原理是使网络具备（发现）替代传输路由，并在一定时限内重新建立通信 自愈仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换 所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就像
15、断了的光缆还需人工接好,三、SDH自愈网,自愈网技术可分为“保护”型和“恢复”型两类。 保护（Protection）的基本思想是利用预先规划的备用系统容量对主用系统进行切换保护，即当一个工作通路发生失效时，利用备用设备的倒换动作，使信号通过保护通路仍保持有效，如11保护，1+1保护等 恢复（Restoration）则是在业务失效后利用快速路由等机制重新建立连接,三、SDH自愈网,保护是通过规定的协议，由硬件响应来实现的，一般无需网管系统介入，保护倒换时间很短（50 ms） 为保护准备的备用容量无法在网络大范围内共享 恢复一般是指利用节点间可用的任何冗余容量（包括空闲容量和临时利用开通附加业务的
16、容量）实施网络中业务的恢复。它所需的备用容量较小，网络中并不预先建立备用路由，而是利用网络中仍能正常使用的空闲信道建立替代路由，但需要较长的时间 系统的冗余容量可以在整个网络范围内共享,三、SDH自愈网,SDH传送网实现自愈的手段主要有： 线路自动保护倒换方式 ADM自愈环保护方式 DXC网络恢复保护方式 前两种是保护型策略，技术比较成熟，并已得到广泛应用 后一种是恢复型策略，利用网络内的空闲信道恢复受故障影响的通道,1线路保护倒换,线路保护倒换的工作原理是当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备将主信号倒换到备用传输通道，从而使业务继续进行 一般为自动保护倒换（APS，Automatic Protection Switching），是最简单的自愈形式 这种保护方式的业务恢复时间很快，可以短于50ms,1线路保护倒换,在SDH标准中定义了两类线路保护倒换方式： 1+1和1N方式 1+1方式中业务信号同时在工作信道（段）和保护信道（段）上发送，即“并发选收”形式，是一种专用保护 1N方式是为N个工作信道设置一个共享的保护信道，是一种共享保
