第五章 光传输网2

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1、第五章 光传输网通常传输网是将信息信号通过具体物理媒介传输的全部设备和设施的集合，而传送网是指在不同地点之间传递用户信息的全部功能集合，包括传送送功能和控制功能。由二者定义可知，传输网与传送网是存在一定区别的。有一些书上，也将传输网的概念归纳为全部实体网和逻辑网，本章将从物理实体和逻辑实体两个角度，对光传输网的有关知识作一些简单介绍。5.1 光同步数字（SDH）传输网80年代中期以来，由于光纤通信在通信网中的大规模应用，光通信技术也随之得到迅速的发展，从而使得光纤通信中的准同步数字系统（PDH），越来越不能够适应其通信网的发展和用户要求的提高。光传输网络面临重大的改革问题，这就使得光同步数字（

2、SDH）传输网应运而生。5.1.1 SDH传输网的概念1、SDH网的定义SDH网是指由一些SDH网元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输，复用分插和交叉连接的网络。SDH的概念最早由美国贝尔通信研究所提出，称为SONET（同步光网络），国际电信联盟标准部（ITU-T）于1988年正式接受了这一概念并重新命名为SDH。目前，ITU-T已对SDH的比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和光接口、信息模型、网络结构和抖动性能、误码性能和网络保护等提出相关标准化建议。2、SDH网的特点与PDH相比，SDH主要有以下特点： （1）使北美、日本和欧洲三个地区性标准在STM1及其以

3、上等级获得了统一，真正实现了数字传输体制上的世界性标准。 （2）SDH采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，只需利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号，使得网络结构和设备都大大简化，而且数字交叉连接的实现也比较容易。 （3）具有标准统一的光接口，简化了硬件，缓解了布线拥挤，改善了网络的可用性和误码性能。 （4）SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络的运行、管理维护能力都大大加强。（5）SDH网具有良好的兼容性，与现有网络能够完全兼容，使SDH可以支持已经建起来的PDH网络，同时SDH网还能容纳像ATM信元等各种新业务信号。5.1.2 SDH的网络节点接口、速率和帧结构我们可以认为

4、一个庞大的传输网是由传输设备和网络节点两种基本设备构成的。传输设备可以是光缆线路系统或是微波接力系统，而网络节点种类则很多，要规范一个统一的NNI，首先要统一接口速率等级和帧结构安排。1、网络节点接口（NNI）网络节点接口是指网络节点之间的接口，具体也可以看作是传输设备和网络节点之间的接口。NNI在网络中的可能位置如图5-1所示。支路信号复用器NNINNINNINNI复用器复用器复用器lineradio复用器SMDXCEAlineradio 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 图5-1 NNI在网络中的位置复用器SM支路信号2、同步数字体系的

5、速率STM-1是同步数字体系信号最基本、最重要的模块信号，其速率为155.520Mb/s，STM-1信号经扰码后的电/光转换变为相应的光接口线路信号后，速率不会改变，更高等级的STM-N信号速率是STM-1速率的整数倍。目前的SDH只能支持一定的N值，即N可取1、2、4、16、64和256。相应各STM-N等级速率为： STM-1 155.520Mbit/s STM-2 622.080Mbit/sSTM-4 2488.320Mbit/sSTM-64 9953.280Mbit/sSTM-256 39813.12Mbit/s3、帧结构（1）ITU-T采用一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构用于SD

6、H网，主要是基于SDH网的如下要求：要求对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换，因而帧结构必须能适应所有这些功能。为了便于接入和取出，要求支路信号在帧内的部分是均匀的、有规律的。要求帧的结构能够兼容1.5Mbit/s系列和2Mbit/s系列信号。列字节SOHAU PTRSOHSTM-N净负荷（含POH）传输方向图5-2 STM-N帧结构（2）帧结构如图5-2所示，一个STM-N帧结构由行、列字节的二维结构组成，每个字节为bit。这种结构是按从左到右、自上而下的顺序进行字节传输的。（3）帧结构可分为以下三个区域：段开销（SOH）区域STM帧结构中附加了一些字节，以保证信息能够正常地传送，我们

7、把这些字节称为段开销。由图5-2可知：第1至第9行中，除第4列外的其余8行的前列（一共个字节）都属于段开销，可供网络运行、管理和维护使用。净荷区域帧结构中存放各种信息的地方即为净荷区域。图5-2中的1至9行里的第至列都分配给净荷区域，共个字节。其中包含少量的通道开销字节作通道性能监视、管理和控制之用。管理单元指针（AU PTR）区域AU PTR是用来指示信息净荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置以便在接收端正确的分解的一种码组。图2-2中第4行的前个字节即为AU PTR。5.1.2 SDH设备SDH传输系统示意图如图5-3所示。由图可知，SDH传输网是由不同类型的网元设备通过光缆路线组成的

8、，这些网元设备可以实现SDH体系的同步复用、交叉连接、网络故障自愈等功能。SDH传输网的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）、和数字交叉连接设备（DXC），下面分别对这些设备作一一介绍。适配系统 交叉连接系统 光纤线路系统 （通道终端） (线路终端) 光纤线路系统 交叉连接系统 适配系统 交换系统 交换系统 (线路终端) （通道终端） 光纤光纤再生器再生段再生段复接段VC-3/VC-4通道VC-1/VC-2通道图5-3 SDH传输系统SDH传输系统示意图如5-3所示。由图可知，SDH传输网是由不同类型的网元设备通过光缆路线组成的，这些网元设备可以实现SDH体

9、系的同步复用、交叉连接、网络故障自愈等功能。SDH传输网的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）、和数字交叉连接设备（DXC），下面分别对这些设备作一一介绍1、 终端复用器（TM）（） 功能2Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s STM-MTM图5- 4 终端复用器的功能示意图STM-NSTM-N如图5-4所示，终端复用器的主要任务是将低速支路电信号和1551Mbit/s电信号纳入STM-N帧结构，并经电/光转换为STM-N光线路信号；另外，TM还可完成上述逆过程。（） 用途TMADMTM图5-5 TM与ADM应用例图ADMADMADM若用于链形

10、网的两个端点，可进行点到点传输；若与ADM或DXC设备混合组网，则可构成星形网、树形网或环带链等网络结构。如图5-5所示。2、 分插复用器（ADM）STM-N（） 功能 图5-6 分插复用器的功能示意图2Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s STM-MADMSTM-NSTM-NADM将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有两个线路端口，不仅可以完成TM具有的所有功能，还能完成线路之间以及线路信号与支路信号间的交叉连接。因此，ADM能在SDH网中具有灵活的插入和分解电路的功能，即通常所说的上、下或路的功能。（） 应用由于ADM具有灵活的分插任意支路信号的功能，因此ADM可以用在

11、SDH网中点对点的传输，也可用于环形网和链状网的传输。如上图5-5所示。3、 再生中继器（REG）（） 功能 REGSTM-NSTM-N图5-7再生中继器功能示意图由于光纤固有损耗的影响，光信号在传输过程中会随传输距离的增加而产生衰耗。如果接收端所接收的光功率过小，则会造成误码，影响系统功能，从而必须对变码的光信号进行放大、整形处理，而再生器的功能就是对光信号进行放大、整形处理。如图5-7所示。（） 应用 TMTMREGREG图5-8 有中继器的链路应用示例光纤光纤光纤REG的应用如图5-8所示。主要用于光信号的长距离传输中。4、 数字交叉连接设备（DXC）DXCm路 n路 图5-9 数字交叉

12、连接设备的功能示意图如图5-9所示，DXC是SDH传输系统的关键设备之一，其具体功能如下：（） 电路高度功能当出现重要会议、重大活动或网络出现故障时，DXC可以根据需要，进行网络的重新配置。（） 业务的汇集和疏导功能DXC能将同一传输方向传输过来的业务填充到同一传输方向的通道中，将不同的业务分类导入不同的传输通道中。（） 保护倒换功能当SDH网络的某一传输通道出现故障时，DXC可以对复用段、通道进行保护倒换，接入保护通道。由于通道层预先可以划分出优先等级，保护倒换对情况不需作全面地了解，所以具有很高的倒换速度。另外，DXC还具有开放宽带业务、网络恢复、不完整通道段监视和测试接入等功能，在这里就

13、不做详细介绍了。5.1.3 SDH网的分层结构1、 分层模型SDH网的分层结构如图5-10所示。从传送功能上划分，可将SDH网分为三个层次，即从上至下依次为：电路层、通道层和物力媒质层。下面分别对这三个层次作一简要介绍。电路层（非SDH客户）电路层（非SDH客户）VC-11VC-12VC-2VC-3VC-3VC-4VC-2-ncVC-4-Xc复用段再生段物理层图5-10 SDH传送网分层模型低阶高阶段层通道层传输媒介层（） 电路层该层面向公用交换业务，诸如电路交换业务、分组交换业务、IP业务、租用线业务、B-ISDN虚通路业务等。电路层网络的设备主要包括用于各种交换业务的交换机，由于租用线业务

14、的DXC以及IP路由器等。（） 通道层网络通道层可以支持不同类型的电路层网，为电路层提供链路，如2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s、VC-1/2/3/4以及B-ISDN虚通道等，通道层网络还可以进一步划分为高阶（HO）通道层网络和低阶（LO）通道层网络。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）。通道层终接于通道装配和分解的地方，如交叉连接设备。（） 物理媒质层物理媒质层和传输媒质（如光缆或天线）有关，由路径和链路连接支持，不提供子网连接。它支持线路系统的点对点传送，为通道层网络结点（如DXC）间提供合适的通道容量。传输介质层可进一步划分为段层网络和物理介质网络。段

15、层网络包括复用段层网络和再生段层网络；物理层网络是传送网的最底层，没有服务网络支持，其网络连接直接由传输介质支持。、实际系统组成的SDH网络分层TMSTM-4STM-4STM-4STM-4STM-1再生段再生段再生段再生段复用段复用段复用段通道通道TMREGREGADM或SDXC图5-11 实际系统组成中的再生段、复用段和通道TM在SDH系统中，业务信号首先由电路层进入通道层，由终端复用器将信号加上通道开销后映射进VC；进入复用段层，将VC复用后，加上复用段开销；最后进入再生段层，加上再生段开销生成的STM-4的比特流，经电/光转换后的信号最终送至物理层的传输媒质光纤。图5-11为一个典型的分

16、层模型在实际网络中的应用形式。在该实例中，由于是进行光信号的长距离传输，因此在线路上的适当位置采用再生对衰弱的信号进行放大、整形处理。ADM为通道提供了连接功能。5.1.4 SDH自愈网1、物理拓扑结构 （a）线形（b）星形（c）树形（d）环形（e）网状形图5-12 基本物理拓扑结构网络的拓扑结构是指组成网络的物理或逻辑的布局形状。在SDH网络中常采用的拓扑结构有线形、星形、属性、环形等结构如图5-12所示。(1) 线形：这种拓扑结构是将各网络节点串联，并保持首尾两个节点呈开放状态的网络结构，这种网络结构简单，容量大，但无法应付节点和链路失效。（2）星形：这种结构是采用网络节点之中的一个特殊的

17、网络节点作枢纽点，将其与其他的互不相连的网络节点直接相连的结构。星形结构的特点是结构简单、建设成本低，但是存在枢纽点上的瓶颈和失效问题。（）树形：树形结构可以看作是线形结构和星形结构的组合。是由线形结构的末端连接到几个枢纽点形成的，该结构适于广播式业务，但存在瓶颈问题和功率预算问题。（） 环形：将所有网络节点串联起来并使之首尾相接所构成的封闭环路即为环形网络。这种网络的特点是具有自愈功能，对大容量光网络是至关重要的。（） 网状形：网络中的许多节点都直接互连的结构成为网状形拓扑。网状拓扑的主要特点是可靠性高，不受节点瓶颈问题和失效问题的影响，但建设成本高，结构复杂，主要适用于业务量大、分布均匀的

18、地区。、自愈网自愈功能是指当网络出现故障时，无须人为干预，而在极短时间内就可以从失效状态中自动恢复所承载的业务，使用户感觉不到网络故障。随着科学技术的发展，人们对通信网络传递信息的准确性和及时性要求越来越高，从而促使了通信网生存的性能的发展。目前，在SDH网络中的自愈保护类型有线路保护倒换、环形网保护、DXC保护以及混合保护方式等。其中，自动保护倒换是最简单的自愈网形式，这种方式在传输通道发生故障后，系统倒换设备将主信号自动转至备用光纤系统传输，而接收端在感觉不到网络故障的情况下仍能接收到正常信号。环路保护方式是利用DXC或ADM将网络节点连成环形，利用ADM的分插能力和智能构成的自愈环。主要

19、有通道倒换环和复用段倒换环两类。5.2 WDM光网络由于多媒体通信的出现、因特网的发展和移动电话用户的增加，对传输网络的容量需求越来越大，面对“光纤耗尽”现象，如何利用现有的光纤通信系统来实现最大限度的扩容，成为人们所关注的问题。研究结果表明，一根光纤能加载几十个甚至上百个不同波长光，从而出现了WDM技术，目前以WDM为基础的光传送网建设是通信行业发展最快的领域之一。5.2.1光波分复用技术1、波分复用（WDM）的基本概念所谓波分复用（WDM）是指将特定的不同波长的光载波信号，在发送端利用波分复用器件进行汇合，并将其耦合到一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离的

20、技术。WDM系统的工作波长上相当宽的，适用于所有低衰减、低色散窗口。由于在光波分复用应用系统中，最关键的器件是波分复用器，因此系统要求波分复用器有低插入损耗，还要有足够的带宽和良好的隔离度。WDM技术的发展，使得光纤通信系统的传输能力有了巨大的提高，充分挖掘了光纤的频带利用潜力。1、 WDM、DWDM和CWDM波分复用技术分为三种：WDM、DWDM以及CWDM。它们实际上是同一种技术，区分的标准在于通道间隔的不同。根据ITU-T的有关规定，波长以1552.52nm为基准，信道间隔或是0.8nm的倍数关系。一般CWDM的信道间隔为20nm或是更宽，我们称为粗波分复用（CWDM）；而WDM的信道间

21、隔为220nm，为一般波分复用技术（WDM）；DWDM的信号间隔更小，只有0.82nm，即为密集波分复用（DWDM）。一个16通路的WDM系统的中心频率及波长要求如表6-1所示：表5-1序号 中心频率（THz）波长（nm）1192.1*1560.612192.21559.793192.3*1558.984192.41558.175192.5*1557.366192.61556.557192.7*1555.758192.81554.949192.*1554.1310193.01553.3311193.1*1552.5212193.21551.7213193.3*1550.9214193.4155

22、0.1215193.5*1549.3216193.61548.512、 WDM的特点（1）提高了光纤的频带利用率以前的光纤通信系统只能在一根光纤中传输一路光信号，而WDM技术能够将各路光信号在一根光纤中同时传送，从而能够充分利用光纤的传输带宽，提高了光纤的频带利用率。（2）降低了传输成本首先多路信号由单根光纤同时传输，极大地节约了光纤，再就是EDFA的使用，节约了大量光电再生器。这就使得光传输系统降低了传输成本。（3）增加了组网的灵活性使用WDM技术可以在不改变光缆设施的前提下对网络结构进行调整，以适应实际业务量的需要，从而增加了组网的灵活性。（4）实现了信号的超大容量传输由于对已敷设光缆的极

23、化模色散不清楚等原因，新建10Gbit/s SDH系统有困难，有时可用WDM传输多个2.5Gbit/s SDH系统实现超大容量传输。（5）降低了对光电器件的速率要求在光纤传输系统中，信号的传输速率增加，有时会导致光器件的“瓶颈”问题，从而影响信息传递的速率。而WDM技术的使用可以降低对光电器件的速率要求。5.2.2 波分复用系统1、WDM系统的基本应用形式WDM系统的基本应用形式主要有两种，即单向传输和双向传输。（1）单向结构单向结构如图6-7所示，是指不同波长的信号可以通过一根光纤沿同一方向进行传输，其特点是有利于扩大系统传输容量。WDMWDM光端机1(发)光端机2(发)光端机n(发)光端机

24、1(收)光端机2(收)光端机n(收)图6-7 双向结构WDM传输系统（2）双向结构WDMWDM光端机1(发)光端机2(收)光端机1(收)光端机2(发)图6-7 双向结构WDM传输系统如图6-8所示，双向结构是指所有光信号在一根光纤上同时沿相反方向传输，所有波长互相分开，以实现双向通信的目的。该方式具有简化传输网络的特点。2、波分复用系统的结构合波器合波器分波器分波器OAOAOAOAOAOAOTUOTUOTUOTUoscoscosc图5-13 DWDM系统基本结构光发送机光中继器光接收机功放线放前放用户用户用户用户用户用户用户用户线放功放前放网络管理系统OSC：光监控通路 OA：光放大器 OTU

25、：光转换器图5-13为一个WDM系统的原理图，由图可知，WDM系统是由光发射机、光接收机、光中继器和光监控与管理系统构成。下面分别对这几部分进行介绍。（1）光发送机主要作用是将多个单波长光合成一个多波长光。在发送端，单色光信号可由光转换器（OTU）转换成规定的波长（）光，然后由合波器将这N路不同波长的光信号合成一个多波长的光，然后由EDFA进行功率放大，送入光纤。（2）光中继器主要作用是将接收到的较弱的光信号进行放大，使之成为较强的光信号 。光放大器（OA）是使WDM系统投入商用的关键器件。由于光信号在长距离传输过程中会造成一定的损耗和色散，因此在传输一段距离后需要通过OA对光信号进行放大处理

26、。 掺铒光纤放大器（EDFA）是最理想的光放大器，EDFA主要由掺铒光纤、泵浦光源、耦合器、隔离器等部件组成，它的主要应用形式为作前置放大器、作功率放大器和作光中继器三种形式，具体如上图5-13所示。（3）光接收机主要作用是在接收端将收到的多波长光重新分开，恢复成多个单波长光。在接收端，光信号首先通过光前置放大器将收到的光信号放大到适于光分波器处理的强度，然后又分波器将多波长光分解成N路信号输出。（4）光监控通路（OSC） 主要作用是在WDM系统中进行网络管理维护和波道的管理控制，其接口参数如表5-2所示。表5-2 光监控通道的接口参数参数名称参数值监控波长1510nm监控速率2Mbit/s信

27、号码型CMI信号发送功率07dBm光源类型MLMLD光谱特性待定最小接收灵敏度- 48dBm（5）网管系统主要作用是通过光监控通道传送网管所需要的开销信号，在网管计算机和被管的网元之间互通信息，实现对WDM系统的管理。5.2.3 WDM光传送网1、WDM系统的分层结构光传送/网络层光接入LAN音频POTS视频CATVOADMAOADMAOXCOXC网络管理业务层和应用层电交换/复接层（SDH/ATM层）OXCOXC：光交叉连接设备 OADM：光分插复用器图5-14 WDM传送网的分层结构在ITU-T G.872建议中，光传送网定义为一组可为客户层信号提供主要在光与上进行传送、复用、选路、监控和

28、生存性处理的功能实体，它能够支持各种上层技术，是适应公用通信网络的演进的理想基础传送网络。WDM传送网，也就是光传送网，其分层结构如图5-14所示。该示意图将WDM传送网从垂直方向上划分为独立的几个网络层，上层网络可以为下层网络提供服务，下层网络又为上层网络提供支持手段；并且每一层在水平方向上有可分为若干部分，每一部分可完成特定的功能。从垂直方向上，我们可将WDM传送网定义为一种三层的网络结构，即光通路层（OCH）网络，光复用段层（OMS）网络和光传输段层（OTS）网络，三者关系如图5-15所示。电路层电通道层光通道层光复用段层光传输段层物理媒质层图5-15 WDM传送网的功能逻辑分层结构图（

29、1）OCH层网络 负责接收来自电通道层的信号，并为其选择路由和分配波长，为灵活的网络选路安排光通路连接，处理光通道开销，提供光通路层的检测和管理功能；当出现网络故障时，能够通过重新选路或直接把工作业务切换到预定的保护路由，从而达到保护倒换和网络恢复的目的。OCH层网络主要由网络连接、链路连接、子网连接和路径等实体组成，功能模块包括光通道适配功能模块、光通道终端功能块、光通道交叉连接功能块和光连接监控功能块。（2）OMS层网络负责为相邻两个波长复用传输设备间多波长复用光信号的完整传输提供保障，能够为多波长信号提供网络功能。具体一个是光复用段开销处理功能：用来保证多波长复用段所传输信息的完整性；另

30、一个是复用段监控功能：为完成对光复用段进行操作、维护和管理操作提供保障。OMS层网络有网络连接、链路连接和路径等实体构成，包含光复用段适配功能模块、光复用段保护功能模块和复用段终端功能模块。（3）OTS层网络该层负责为光信号在不同类型的光传输媒质（如G.652、G.653、G.655光纤等）上提供传输功能，并且能够实现对光放大器或中继器的检测和控制功能。具体功能包括光传输段开销处理功能，用来保证多波长复用段所传输信息的完整性；另外还包括光传输段监控功能，保障对光传输段进行操作、维护和管理。2、光网络中的OADM和OXC光分插复用器（OADM）和光数字交叉连接器（OXC）是WDM光传送网中的关键

31、设备。（1）OADM OADM的功能a. 具有波长上、下话路的功能，即能将给定波长的光信号从对应的端口输入或输出。b. 具有波长转换功能，即能将非标准波长转换为标准波长，或能将标准波长转换为特定波长，以适应传输设备的要求。c. 具有光中继器的功能，即光功率放大和光功率平衡功能，光功率放大的目的是为了补偿光线路衰减和OADM插入损耗；光功率平衡是为了能够对各个信道进行功率调节以合成多波长信号。d. 具有复用段和通道保护倒换功能。e. 对各种不同类型的业务信号具有良好的兼容性。OADM的结构根据OADM所具备的功能可知，一个OADM应由光分插复用单元、功率平衡单元、光放大单元、线路保护倒换单元和上

32、、下路波长指配单元等构成。OADM种类较多，从其所分插的波长功能上可分为两大类，即固定波长型和可变波长型。其中固定波长型是指能分插一个或多个固定的波长信道，且节点的路由为固定的OADM，特点是性能可靠，没有延时，但是缺乏组网的灵活性；可变波长型是指能动态地进行光网络重构，但其性能缺乏可靠性。下面分别介绍几种典型的OADM。a. 光复用器/解复用器 + 滤波器结构滤波器解复用器复用器出信号入信号上下波长上下波长图5-16 光复用器/解复用器 + 滤波器结构其结构如图5-16所示，为固定波长的OADM，利用滤波器可直接选择所需要的上、下波道，特点是结构简单、时延小、插入损耗低。b. 光复用器/解复

33、用器 + 空间交换单元结构光开关复用器解复用器入信号出信号上波长下波长图5-17 光复用器/解复用器 + 空间交换单元结构该方式也属于固定波长型OADM，利用空间交换单元进行上、下波长的控制，其特点是结构简单、控制方便，但是插损大、速度慢。如图5-17所示。c. 基于声光可调谐滤波器（OADF）结构该结构属于可变波长型，可根据业务需要进行波长路由的选择。其特点是调谐范围宽、调谐速度快、隔离度高，但是器件插入损耗大、边模抑制特性差、偏振敏感。结构如图5-18所示。选频f偏振分束器偏振分束器TE-TM模式转换下路波长上路波长出信号入信号图5-18 基于OATF的OADM结构OADM的工作过程 以上

34、面固定波长的四端口OADM为例，其工作过程如下： 首先包含N个波长的WDM合波光信号进入OADM的线路输入端；再根据业务的需求，从这N路信号中有选择性的将所需波长信号从下路端输出；与此同时，由上路端输入所需要的有关波长信号，此信号和输入信号中与本地无关的波长信号通过分插复用单元合在一起后从OADM的线路输出端输出。（2）OXCOXC的功能a. 具有光交叉连接功能：能在大型网络中，尤其是在长距离光传输系统中，OXC能够自动地提供光信号通道。b. 具有光复用段保护功能：当光纤折断或仪器失效等故障发生时，能够起到保护作用，并且能够迅速对光信号的通道进行新的路由选择。c. 具有多波长转换功能：除了能将

35、信号从一个端口交换到另一个端口之外，OXC还应具有波长转换的能力，以适应不同波长的业务信号和通道。d. 具有监控、测试入口和错误定位功能。e. 对各种不同的业务信号与有良好的兼容性。OXC的结构光交叉连接矩阵输入接口输入接口输入接口输入接口1N 1N 管理控制单元图5-19 OXC的一般结构 OXC主要是由输入、输出接口，光交叉连接矩阵和管理控制单元构成的，如图5-19所示。其中的关键技术是光交叉连接矩阵；管理控制单元负责对各模块的控制；在OXC中的每个模块均采用主/从结构，以便在主用模块出现故障的时候能够进行自动保护倒换。 按实现方式分类，OXC可分为以下三种方式：a.光纤交叉连接方式：以一

36、根光纤上所有波长的总容量为基础进行的交叉连接，其特点是容量大、透光性好，但灵活性差。b.波长交叉连接方式：可以将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用相同波长的任何光纤的方式，其特点是灵活性较大，但由于不进行波长转换，其灵活性还是受到一定程度的影响。c.波长变换交叉连接方式，可以将任何输入光纤上的任何波长交叉连接到任何输出光纤上，其特点是采用波长变换技术，具有很高的灵活性。 OXC的工作过程多波长信号输入后，OXC节点先将该WDM信号在空间或波长域上进行分解；将分解后得到的单波长信号进行交叉连接；输入端的扩展级网络进行信号解复用；有光交叉连接矩阵将波长信号在空间或波长域上进行交叉连接；最后由输出端

37、的集中级网络对单波长信号进行合波输出。5.2.4 WDM网络保护1、WDM网络保护分类根据光传输网的分层结构，可将其网络保护分为两大类：即在SDH层上实现的基于单个波长的保护和在光路上同时对合路信号进行保护的光复用段保护层，具体如表5-3所示。表5-3光层保护/恢复OCH层（通道级）OMS层（链路级）恢复恢复保护保护专用共享专用共享通道级端到端专用通道保护(1+1通道)(1:1通道)共享链路保护(1:n链路)(2纤、4纤)链路级专用通道保护(1+1通路)(1:1通路）共享通道保护(1：n通道)共享通道波长自愈环2、 光复用段层保护（1）光复用段层保护的链型应用1+1结构复用器解复用器TM1TM

38、2TMnTM1TM2TMn。1:2分路器。12光开关工作通道保护通道图5-20 WDM系统1+1冗余保护方式该方式的工作原理如图5-20所示，经过合波后的光信号在发送端由分路器分为两路，分别由工作通道和保护通道进行传送。在正常情况下，光开关接通工作通道，接收该路信号。当网络出现故障时，接收端将光开关切换至保护通道，接收来自保护通道的信号，从而不至于出现传输中断。1:n结构TMTM工作线路1工作线路n保护线路图5-21 1：n复用段保护在正常工作时，保护线路由n(1n14)个工作线路共享，若当这n个线路之一发生故障，则接收端进行倒换接收保护线路上的信号。如图5-21所示。（2）光复用段层保护的环

39、形应用复用段共享保护环（a）正常工作（b）保护倒换图5-22 复用段共享保护环工作原理AABDDBBDCC工作通路保护通路图5-22所示：在正常的工作情况下，环路中的每对线都分为工作通路和保护通路，此时由工作通路进行信号传送，而保护通路处于空闲状态。若环路某处发生故障，如图中A站和B站间的通路，则业务信号利用保护通路从A站经由D站和C站传送给B站直至故障修复，业务信号才倒换回复到工作通路。双纤通道倒换环图5-23 二纤通道倒换环DBCA（a）正常工作工作通路保护通路DBCA（b）保护倒换工作通路保护通路如图5-23所示，业务信号由环路的两个方向从两条工作通路同时传送，在正常接收的情况下，接收端

40、选择其中一路信号。若某一线路发生故障（如图中AB两站之间）则接收端根据通道上的故障信息对该通路单独进行倒换，接收另一路信号，而无故障的线路不进行倒换。5.3 智能光网络1、概述光信号在传输过程中，经过节点时，在中途进行光电光转换是没有必要的，只有在目的节点上进行的光电转换才是有意义的，从而产生了全光网络，而其智能化方向的发展则是必然趋势。智能光网络，又称自动交换光网络（ASON），是一种能够在光层上自动进行光路连接的光网络，其基本特点如下：（1）能够为用户提供波长批发、波长出租、光VPN等带宽服务与应用，速度快、质量高。（2）具有速度快、效率高的网络保护和恢复机制，加强了网络的生存性。（3）对

41、业务信号进行优先级管理、流量控制与管理、路由选择和链路管理。（4）具有网络的可扩展性和设备的兼容性。2、ASON的体系结构管理平面E-NNINMI-ANMI-T图5-24 ASON体系结构I-NNIUNICCIPIISI用户请求代理UNI：用户网络接口 ISI：内部信令接口 PI：物理接口 CCI：连接控制接口 I-NNI：内部网络-网络接口 E-NNI：外部网络-网络接口 NMI：网络管理接口 NMI-T控制平面传送平面ASON体系结构如图5-24所示。从功能上看，ASON可分为控制平面、管理平面和传送平面三部分： （1）控制平面：在信令网的控制下，完成连接的释放和建立、监测和维护，并在发生

42、故障时恢复连接，是ASON的核心，由路由选择、信令转发以及资源管理等功能模块和传送控制信令信息的信令网络组成。 （2）管理平面：负责所有平面间的协调和配合，进行配置和管理端到端的连接，能够实现对网络管理资源的动态配置、性能监测、故障管理以及路由规划等功能，完成传送平台、控制平面和整个系统的维护功能，是控制平面的必要补充，包括网元管理系统和网络管理系统。 （3）传送平面：负责数据的业务传送，可以提供端到端用户信息的单向或者双向传输，还可以提供控制平面和管理平面的通信信道，由一系列的传送实体组成。3、ASON的三种连接（1）指配型永久连接管理平面传送平面网元网元网元指配请求指配请求指配请求指配连接

43、图5-25 永久连接如图5-25所示，永久性连接的发起和维护都是电管理面来完成的，并且传送面中为具体业务建立通道的路有消息和信令消息都是由管理面发出的，控制面在永久性连接中不起作用。连接一旦建立，若没有管理平面的相应拆除命令，就会一直存在。（2）信令型交换式连接控制平面传送平面网元网元网元连接建立请求连接建立请求连接建立请求交换连接图5-26 交换连接如图5-26所示，交换式连接的发起和维护都是由控制面来完成的，应用户的请求而建立。若用户才出请求，则该连接在控制平面的控制下会自动拆除。（3）混合型软永久连接控制平面传送平面网元网元网元建立请求建立请求建立请求软永久连接图5-27 软永久连接管理

44、平面连接请求如图5-27所示，软永久连接的建立和拆除请求是由管理面发出的，对传送面中具体资源的配置和动作则是由控制面发出的指令来完成的。在管理面的控制下可拆除该连接。参考文献：孙学康，张金菊编著. 光纤通信技术. 北京：人民邮电出版社，2004解金山，陈宝珍编著. 光纤数字通信技术. 北京：电子工业出版社，2002张宝富，崔敏，王海潼编著. 光纤通信. 西安：西安电子科技大学出版社，2004韦乐平，李英灏著.SDH及其新应用.北京：人民邮电出版社，2001朗讯科技（中国）有限公司光网络部编著.光传输技术.北京：清华大学出版社，北方交大出版社，2003胡先志，张世海，陆玉喜编著.光纤通信系统工程应用.武汉：武汉理工大学出版社，2003邓忠礼编著.光同步传送网和波分复用系统.北京：清华大学出版社，北方交大出版社，2003龚倩编著.智能光交换网络.北京：北京邮电大学出版社，2003