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1、第8章 光纤通信新技术,8.1 MSTP技术 8.2 DWDM技术 8.3 光纤接入技术 8.4 ASON技术 8.5 全光通信网络 思考题,目标 掌握MSTP技术功能模型与以太网功能 掌握DWDM系统结构与组网方式 理解光纤接入方式FTTx+LAN技术 了解EPON系统网络结构 了解ASON网络层面结构与组网方案 了解全光网络的基本概念及分层结构,8.1 MSTP技术 8.1.1 MSTP概述,传统电信运营商寻求一种基于SDH网络架构的、支持多业务的、高集成度的、高智能化的、标准统一的传输解决方案来同时承载TDM和数据业务，动态配置信道带宽，以改进完善既有SDH 网络，整合分离的SDH 层、
2、ATM 层和IP 层，保护现有资源，提高网络生存能力。于是被称为下一代SDH技术 的MSTP应运而生。 基于SDH的多业务传送平台MSTP是指基于SDH平台，实现TDM、ATM及以太网业务的接入处理和传送，并提供统一网管的多业务综合传送设备。MSTP技术的基本特征是通过对以太数据帧和ATM信元的封装，实现基于SDH的多业务综合传送。,MSTP技术具有如下几个主要特点：,1）支持多种业务接口：MSTP支持话音、数据、视频等多种业务，提供丰富的业务（TDM、ATM、和以太网业务等）接口，并能通过更换接口模块，灵活适应业务的发展变化。 2）带宽利用率高：具有以太网和ATM业务的透明传输和二层交换能力
3、，支持统计复用，传输链路的带宽可配置，带宽利用率高。 3）组网能力强：MSTP支持链、环（相交环、相切环），甚至无线网络的组网方式，具有极强的组网能力。 4）可实现统一、智能的网络管理，具有良好的兼容性和互操作性：可以与现有的SDH网络进行统一管理（同一厂家），易于实现与原有网络的兼容与互通。,基于SDH 的多业务传送节点的MSTP设备应具有SDH 处理功能、ATM业务处理功能、以太网/IP业务处理功能，关于MSTP设备的功能模型在YD/T 1238-2002基于SDH的多业务传送节电技术要求中进行了规定。基SDH的多业务传送节点基本功能模型如图8-1所示。,8.1.2 MSTP的功能模型,图
4、8-1 基于SDH的多业务传送节点基本功能模型,由于SDH技术本身就是为TDM业务的传输而优化设计的，所以MSTP技术对TDM业务能够提供很好的支持，能够满足TDM业务的功能和性能要求。迄今为止，MSTP的ATM功能应用较少， 以太网业务在MSTP上的传送过程及每个环节涉及的相关内容如图8-5所示。以太网业务在MSTP上的传送实现过程：以太网业务通过Eth端口进入，经过业务处理、二层交换、环路控制后，再对其进行封装、映射，然后通过SDH交叉连接，加上复用段开销、再生段开销最终形成STM-N线路信号发送出去。,8.1.3 MSTP的以太网功能,图8-5 以太网业务在MSTP上的传送过程,MSTP
5、承载以太网业务的核心技术,1.封装中的关键技术通用成帧规程GFP,GFP封装协议是ITU-T G.7041规范的一种通用成帧规程，可透明地将上层的各种数据信号封装映射到SDH/OTN等物理层通道中传输。 GFP有两种封装映射方式，如图8-6所示。GFP-F封装方式适用于分组数据，把整个分组数据（PPP、IP、RPR、以太网等）封装到GFP负荷信息区中，对封装数据不做任何改动，并根据需要来决定是否添加负荷区检测域。GFP-T封装方式则适用于采用8B/10B编码的块数据，从接收的数据块中提取出单个的字符，然后把它映射到固定长度的GFP帧中。映射得到的GFP帧可以立即进行发送，而不必等到此用户数据帧
6、的剩余部分完成全部映射。,图8-5 两种GFP封装映射方式,PLI 2字节,cHEC 2字节,负荷头 4字节,业务数据（PPP、IP、RPR等） 2字节,FCS 4字节,(a) GFP-F帧,PLI 2字节,cHEC 2字节,负荷头 4字节,N536,520块,FCS 4字节,(b) GFP-T帧,MSTP承载以太网业务的核心技术,2.映射过程中的关键技术虚级联VCAT,级联方式分为连续级联与虚级联两种。 当被级联的VC-n并不连续时，这种级联称为虚级联，级联后的VC记为VC-n-Xv，其中X也表示被级联VC-n的数目。虚级联在运用上更为灵活，且组成虚级联的各个VC-n可以独立传送，因此各VC
7、-n都需要使用各自的POH来实现通道监视与管理等功能，收端对组成VC-n-Xv的各VC-n在传送中引入的时延差必须给予补偿，使各VC-n在接收侧相位对齐。,图8-7 连续级联和虚级联示意图,虚级联最大的优势在于它可以使SDH为数据业务提供大小合适的带宽通道，避免了带宽的浪费。虚级联技术可以以很小的颗粒来调整传输带宽，以适应用户对带宽的不同需求。G.707中定义的最小可分配粒度为2M。由于每个虚级联的VC在网络上的传输路径是各自独立的，这样当物理链路有一个路径出现中断的话，不会影响从其他路径传输的VC。,MSTP承载以太网业务的核心技术,3.映射过程中的关键技术链路容量调整方案LCAS,链路容量
8、调整方案LCAS协议是ITU-T G.7042标准规定的处理虚级联失效和动态调整业务带宽的专用协议。提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能（即只存在于虚级联的发送和接收端适配器中），可用来增加或减少SDH/OTN网中采用虚级联构成的容器的容量大小。比如正常状态下某VCG中映射了4个VC12的虚级联，业务流带宽为8M。当虚级联VC12-4v中有两个通道失效时，LCAS功能将自动调整该VCG的容量，业务速率被降低，但保证了业务数据不会丢失。当失效的通道修复后，又能自动恢复8M的虚级联带宽。,在MSTP承载以太网业务的封装和映射过程中将通用成帧规程GFP、虚级联VCAT和链路容量调整方案LCAS结
9、合起来，可以使MSTP网络很好地适应数据业务的特点，具有带宽的灵活性，提高带宽利用效率。通过GFP+VCAT+LCAS的结合，城域传输网可以支持全面的数据业务，特别是可以提供带宽连续可调、具有QoS保证的2层高质量的以太网专线业务。,从目前的实际产品看，10Gbit/s系统的MSTP功能主要是提供高速数据业务端口（如GE 接口）的接入、封装、映射和点到点传送，包括使用VC（虚）级联和LCAS技术，以保证高速数据业务在传输核心层传送的效率和可靠性。 值得注意的是，目前较为丰富的MSTP 功能的实现主要依托于属于城域汇聚层的2.5Gbit/s系统，同时为了使得MSTP 更接近于业务源头，设备供应商
10、将2.5Gbit/s系统小型化、模块化，研发出紧凑型2.5Gbit/s产品，将其开始应用于接入网是个普遍的趋势，从而使得MSTP 成本降低，更灵活和易于部署，更能适应城域网中复杂多变的业务环境。 而622Mbit/s、155Mbit/s系统由于业务容量和系统成本的限制，其MSTP功能主要是以业务透传或交换的方式完成较低速率的数据业务接入、汇聚和上联，应用较为简单。,8.1.4 MSTP的网络定位,8.2 WDM技术 8.2.1 WDM概述,WDM技术也称波分复用，是光纤通信中的一种传输技术，它是利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特点，把光纤可以应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段
11、用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号技术。 在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作是互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。WDM系统组成原理框架如图8-8所示。,FDM频分复用一般是指同轴电缆系统中传输多路信号的复用方式，而在波分系统中再用FDM一词就会发生冲突，况且DWDM系统中的光波信号频分复用与同轴电缆系统中频分复用是有较大区别。电信号FDM与光信号FDM的区别如图8-9所示。,WDM与F
12、DM的关系,为了区别于传统的WDM系统，人们称这种波长间隔更紧密的WDM系统为密集波分复用系统，即DWDM系统。所谓密集是针对相邻波长间隔而言的。过去的WDM系统是几十纳米的通路间隔，现在的通路间隔则只有0.82nm，甚至小于0.8nm。一般情况下，如果不特指1310nm/1550nm的两波长WDM系统，人们谈论的WDM系统就是DWDM系统。,WDM与DWDM的关系,根据光纤传输的特征，可以将光纤的传输波段分成5个波段，它们分别是O波段（Original Band），波长范围为12601360nm；E波段（Extended Band），波长为13601460nm；S波段（Short Band）
13、，波长范围为14601530nm；C波段（Conventional Band），波长范围为15301565nm；L波段（Long Band），波长范围为15651625nm。 目前的WDM技术主要应用在C波段上。,光纤的波段划分,目前提高传输容量的复用方式主要采用TDM与WDM的合用方式，在电信号传输中利用TDM方式，实现PDH与SDH的高速率等级；在光信号传输中利用WDM的方式实现单根光纤中的多通道传输。,提高传输容量的复用方式,（1）超大容量传输 （2）节约光纤资源 （3）各通路透明传输、平滑升级扩容方便 （4）充分利用成熟的TDM技术 （5）利用掺铒光纤放大器（EDFA）实现超长距离传输
14、 （6）对光纤的色散无过高要求,DWDM技术的主要特点,8.2.2 DWDM系统的基本结构,DWDM系统的基本结构和工作原理如图8-11所示。,1）在1550nm区域至少应该提供16个波长。 2）波长的数量不能太多 3）所有波长都应位于光放大器（OFA）增益曲线较平坦的部分 4）复用波长应该与放大器的泵浦波长无关 5）所有通路在这个范围内均应保持均匀间隔，且更应该在频率而不是波长上保持均匀间隔,DWDM系统选择波长的原则,1）绝对频率参考：绝对频率参考是指DWDM系统标称中心频率的绝对参考点。G.692建议规定，DWDM系统的绝对频率参考点为193.1THz，与之相对应的光波长为1552.52
15、nm。 2）标称中心频率（标称中心波长）：所谓标称中心频率指的是光波分复用系统中每个通路对应的中心波长对应的频率点。目前国际上规定的通路频率是基于参考频率为193.1THz、最小间隔为100GHz的频率间隔系列。 3）中心频率偏差：中心频率偏差定义为标称频率与实际标称中心频率之差。,ITU-T给出的标称频率,常用的16/8通路的DWDM系统中心频率（波长）表见表8-3。,（1）双纤单向传输 双纤单向传输DWDM系统是指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反方向的信号由另一光纤完成。 双纤单向传输的特点： 1）需要两根光纤实现双向传输。 2）在同一根光纤上所有光通道的光波传输方向一致。 3）对于
16、同一个终端设备，收、发波长可以占用一个相同的波长。,8.2.3 DWDM系统的组网方式,1.DWDM系统的两种基本形式,（2）单纤双向传输 单纤双向传输DWDM系统是指光通路同时在一根光纤上有两个不同的传输方向，所用波长相互分开，因此这种传输允许单根光纤携带全双工通路。 单纤双向传输的特点： 1）只需要一根光纤实现双向通信。 2）在同一根光纤上，光波同时向两个方向传输。 3）对于同一个终端设备，收、发需占用不同的波长。,8.2.3 DWDM系统的组网方式,1.DWDM系统的两种基本形式,目前，WDM系统主要是点点的线型结构（光电混合器）；今后，随着OADM和OXC的发展技术成熟，将组成环型网和网状网，以提高网络的生存性和可靠性。,DWDM的网络拓扑结构,DWDM系统分层结构及各层功能如图8-18和8-19所示。,DWDM系统的分层结构,单波长通道层，为各种业务提供端到端的光通道信号透明传输。以及通道层的管理、监控和开销处理。,多波长光信号的复用/解复用层，以及复用段层的管理、监控和开销处理。,多波长光信号的
