《電信傳輸原理、系統(tǒng)及工程》課件第5章 光纖在系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

內(nèi)容提要15.1光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成5.2SDH/MSTP光同步網(wǎng)絡(luò)5.3DWDM/OTN光傳送網(wǎng)絡(luò)5.4PTN分組傳送網(wǎng)絡(luò)5.5光纖接入網(wǎng)5.1光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成25.1.1光纖傳輸系統(tǒng)模型

一個完整的點對點光纖傳輸系統(tǒng)主要由光發(fā)射機、光接收機、光中繼器、光纖以及光器件等組成，如圖5-1所示。5.1光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成35.1.1光纖傳輸系統(tǒng)模型

一個完整的點對點光纖傳輸系統(tǒng)主要由光發(fā)射機、光接收機、光中繼器、光纖以及光器件等組成，如圖5-1所示。5.1.1光纖傳輸系統(tǒng)模型1.光發(fā)射機

光發(fā)射機主要由光調(diào)制器組成，光調(diào)制器包含光源和電路兩部分。光調(diào)制器又分為直接調(diào)制（IM）與間接調(diào)制兩種。IM數(shù)字光發(fā)射機可以是半導(dǎo)體激光器（LD）為光源的光發(fā)射機，其電路有線路編碼、調(diào)制電路、控制電路等部分；也可以是發(fā)光二極管（LED）為光源的光發(fā)射機，其差別是將復(fù)雜的控制電路改為補償電路等，如圖5-2所示。5.1.1光纖傳輸系統(tǒng)模型1.光發(fā)射機

間接調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機的基本組成，如圖5-3所示。其要點是將光調(diào)制器放置在LD發(fā)出光載波的光路上進行調(diào)制，調(diào)制方式是由數(shù)字電信號控制光調(diào)制器“通、斷”狀態(tài)，使LD的信號輸出隨數(shù)字電信號而變化，即光載波得到間接調(diào)制。5.1.1光纖傳輸系統(tǒng)模型2.光接收機

光接收機作用是將來自光發(fā)射機，經(jīng)光纖長距離傳輸后的幅度被衰減、波形產(chǎn)生畸變的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對電信號進行放大、整形、判決再生成與發(fā)送端相同的電信號輸出。同時，采用自動增益控制電路（AGC）保證信號的穩(wěn)定輸出。因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖傳輸系統(tǒng)的性能。IM-DD的光接收機的結(jié)構(gòu)如圖5-4所示，主要包括光電檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時鐘提取電路、定時判決器以及自動增益控制（AGC）電路等。3.光纖、光纜和光器件

光纖與光纜和光器件的結(jié)構(gòu)、分類、參數(shù)等參見4.5節(jié)。光纖與光纜主要的功能是把來自光發(fā)射機的光信號，以盡可能小的畸變（失真）和損耗傳輸?shù)焦饨邮諜C。

光纖光纜線路還有大量無源器件，比如光纖接頭盒、光纖連接器、光分路耦合器等構(gòu)成。4.光中繼器

光中繼器的組成如圖5-5所示，包括光接收、再生判決和光發(fā)送部分。首先由光檢測器將衰減和失真的光脈沖信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過放大、再生恢復(fù)出原來的數(shù)字信號，再對光源進行調(diào)制，送入光纖以延長傳輸距離。5.1.2光纖傳輸系統(tǒng)的光模塊

光模塊(opticalmodule)是光收發(fā)設(shè)備系列的一種高度集成模塊。常用種類包括光接收模塊，光發(fā)送模塊，光收發(fā)（一體）模塊和光轉(zhuǎn)發(fā)模塊等。實際使用最常見的光模塊是光收發(fā)模塊。1.光模塊分類及工作原理2.光收發(fā)模塊型號及參數(shù)

常用到的光模塊或光纖模塊都是指光收發(fā)模塊。常見的光模塊型號有SFP、SFP+

、QSFPXFP、X2等。光模塊外部結(jié)構(gòu)如SFP或SFP+、QSFP+或QSFP28，如圖5-8所示。5.1.3系統(tǒng)性能指標1.光發(fā)射機的主要性能指標1）平均發(fā)射光功率Ps平均發(fā)射光功率是光發(fā)射機最重要的性能指標，它實際上是指在“0”“1”碼等概率調(diào)制的情況下，光發(fā)射機輸出的光功率值，單位為W或mW或dBm，即：

光發(fā)射機輸出的平均發(fā)射光功率的大小，直接影響系統(tǒng)傳輸?shù)闹欣^距離，是進行光纖通信系統(tǒng)設(shè)計時不可缺少的一個重要參數(shù)。[Ps]一般取值為0dBm。2）消光比EXT

消光比定義為LD或LED發(fā)全“0”碼時輸出功率P0與發(fā)全“1”碼時的輸出功率P1之比，即：

消光比有兩種意義：一是反應(yīng)光發(fā)射機的調(diào)制狀態(tài)，消光比太大，表明光發(fā)射機調(diào)制不完善，電光轉(zhuǎn)換效率低；二是影響光接收機的接收靈敏度，消光比的指標值為EXT≤10%。2.光接收機的主要性能指標1）光接收機的靈敏度Pr

數(shù)字光接收機靈敏度的定義為在保證給定的誤碼率BER（如10

9）或信噪比的條件下，光接收機所需要的最小平均光功率值，單位W或mW或dBm，即：[Pr]值越小表示靈敏度越高，就意味著數(shù)字光接收機接收微弱信號的能力越強。此時當光發(fā)射機輸出功率一定時，靈敏度越高，光纖通信系統(tǒng)傳輸距離就越長。2）光接收機的動態(tài)范圍

接收機的動態(tài)范圍是指在保證給定的誤碼率BER（如10-9）或信噪比的條件下，允許的最高接收的平均光功率[Pmax]（單位dBm）與最小平均接收光功率[Pr]（單位dBm）之差，用D表示，其單位為dB，即：

光接收機的動態(tài)范圍越寬越好，一般實際用的光接收的動態(tài)范圍在20dB以上。3.系統(tǒng)的性能指標數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的主要性能指標有，誤碼性能、抖動/滑動性能和可靠性。

為了分析整個通信全程全網(wǎng)的性能，ITU-T在G.801建議中提出了“系統(tǒng)參考模型”的概念，并規(guī)定了系統(tǒng)參考模型的性能參數(shù)及指標。數(shù)字系統(tǒng)參考模型有三種假設(shè)形式：假設(shè)參考數(shù)字連接（HRX），其長度為27500km，假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）其長度為2500km及假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS），其長度為420km或280km。對于SDH傳輸系統(tǒng)，只把HRX改為假設(shè)參考數(shù)字通道HRP即可。1）誤碼性能指標

誤碼性能是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標，它反應(yīng)了數(shù)字傳輸過程中信號受損害的程度。（1）64kbit/s數(shù)字連接（HRX）的誤碼性能

所謂“平均誤碼率”就是在一定的時間內(nèi)出現(xiàn)錯誤的碼元數(shù)與傳輸碼流總碼元數(shù)之比，其表示式為：例5-1某信息碼速率為8.448Mbit/s的光纖系統(tǒng)，若BERav=10

9，求5min內(nèi)允許的誤碼數(shù)是多少？解：

m=10

9×8.448×106×5×60=2.5碼元

在通信網(wǎng)中除了語音，還有其他業(yè)務(wù)，為了能綜合衡量各業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量，根據(jù)ITU-TG.821建議，可將誤碼性能優(yōu)劣的指標分為3類：①劣化分DM；②嚴重誤碼秒SES；③誤碼秒ES。其定義和指標如表5-3所示。（2）高比特率數(shù)字通道的誤碼性能指標

根據(jù)ITU-TG.826和G.828建議SDH傳輸系統(tǒng)中HRP通道的誤碼性能，是以“塊”為單位描述的。并規(guī)范了誤塊秒比（ESR）、嚴重誤塊秒比（SESR）、背景誤塊比（BBER）和嚴重誤塊期強度（SEPI）4個性能參數(shù)的目標要求。誤塊秒（ES）和誤塊秒比（ESR）。

當任意1

s內(nèi)發(fā)現(xiàn)1個或多個誤碼塊時，則稱該1

s為誤塊秒（ES）。在規(guī)定測量時間內(nèi)出現(xiàn)的ES數(shù)與總的可用秒數(shù)之比，稱為誤塊秒比（ESR）。嚴重誤塊秒（SES）和嚴重誤塊秒比（SESR）。

當任意1

s內(nèi)出現(xiàn)不少于30%的EB或者至少出現(xiàn)一種缺陷，稱該秒為嚴重誤塊秒（SES）。SESR主要反映系統(tǒng)抗干擾能力，它與環(huán)境條件、自身抗干擾能力有關(guān)，與信息傳輸速率關(guān)系不大。背景誤塊（BBE）和背景誤塊比（BBER）?？鄢豢捎脮r間和SES期間出現(xiàn)的誤塊EB以后，所剩下的誤塊稱為BBE。在規(guī)定測試時間內(nèi)出現(xiàn)BBE數(shù)與可用時間內(nèi)的碼塊數(shù)之比稱為BBER。嚴重誤碼期強度（SEPI）可用時間內(nèi)嚴重誤碼期事件數(shù)與總可用時間秒之比，稱為嚴重誤碼期強度，單位1/s。2）抖動/滑動性能（1）輸入抖動/滑動容限

根據(jù)ITU-TG.823建議，輸入抖動/滑動容限指在數(shù)字段內(nèi)，滿足誤碼特性要求時，允許的輸入信號的最大抖動范圍。顯然，輸入抖動容限值越大越好，說明數(shù)字設(shè)備在數(shù)字段（HRDS）適應(yīng)抖動/滑動能力強，輸入抖動/滑動容限應(yīng)在如圖5-11所示的曲線之上。（2）最大允許輸出抖動/滑動容限根據(jù)ITU-TG.921建議，輸出抖動/滑動容限指的是當系統(tǒng)沒有輸入抖動/滑動的情況下，而系統(tǒng)輸出端的抖動/滑動最大值。該值越小越好，說明設(shè)備和數(shù)字段（HRDS）產(chǎn)生抖動/滑動小。輸出抖動/滑動容限應(yīng)在如圖5-11所示的曲線之下。（3）抖動/滑動轉(zhuǎn)移（抖動增益）特性

根據(jù)ITU-TG.921建議，抖動/滑動轉(zhuǎn)移特性是指在一定頻率下，數(shù)字設(shè)備和數(shù)字段輸出信號的殘余抖動/滑動與輸入口的抖動/滑動量的比值。即G=20lg(輸出抖動/滑動幅度/輸入抖動/滑動幅度)，為了保證數(shù)字網(wǎng)的抖動/滑動指標，對每一個數(shù)字段，抖動/滑動轉(zhuǎn)移增益不應(yīng)該超過1dB，而數(shù)字設(shè)備的抖動/滑動轉(zhuǎn)移增益不應(yīng)該超過0.5dB。3）可靠性能指標（1）不可用時間MTTR

傳輸系統(tǒng)任一傳輸方向的數(shù)字信號連續(xù)10s期間內(nèi)每秒的誤碼率均大于1×10

3時，從這10s的第一秒起就認為進入了不可用時間。（2）可用時間MTBF當數(shù)字信號連續(xù)10s期間內(nèi)每秒的誤碼率均小于1

10-3時，從這10s的第一秒起就認為進入了可用時間。（3）可用性及可用性目標可用性=（可用時間/總工作時間）×100%=MTBF/（MTBF+MTTR）×100%；不可用性=（不可用時間/總工作時間）×100%=MTTR/（MTBF+MTTR）×100%各類數(shù)字段的可用性指標，如表5-6所示。5.2SDH/MSTP光同步網(wǎng)絡(luò)5.2.1SDH的基本概念和幀結(jié)構(gòu)

數(shù)字光纖通信是數(shù)字通信與光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化組合。數(shù)字通信目前大多采用時分復(fù)用（TDM）技術(shù)。數(shù)字的TDM技術(shù)先后有“套娃式”與“列車式”兩種規(guī)格的復(fù)用形式，常稱兩種數(shù)字傳輸體制，即準同步數(shù)字體系（PDH）和同步數(shù)字體系（SDH）。1．SDH的基本概念SDH的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)速率等級，稱為“同步傳輸模塊”（STM-N，N為1,4,16,64,…）。如果SDH信號是STM-1，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口的速率為155.520Mbit/s，更高等級的STM-N速率是155.520Mbit/s的N倍。目前SDH能支持的等級N為1、4、16、64和256。2．SDH的幀結(jié)構(gòu)3．SDH的段開銷字節(jié)

段開銷字節(jié)傳送的不是用戶的業(yè)務(wù)信息，而是SDH網(wǎng)絡(luò)中的控制與維護信息。對于STM-N（N=1，4,16,…）的幀結(jié)構(gòu)和段開銷，是由STM-1幀結(jié)構(gòu)和段開銷按一定規(guī)律經(jīng)字節(jié)間插同步復(fù)用而成的，分析清楚STM-1結(jié)構(gòu)，STM-N結(jié)構(gòu)就不難分析。4.SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

同步復(fù)用映射方法是SDH的特色之一，它使數(shù)字信號的復(fù)用由PDH大量僵硬的硬件配置轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的軟件配置。

SDH的復(fù)用分為兩步：一是將不同制式的PDH低速信號通過映射、定位和復(fù)用成STM-1，二是把STM-1通過字節(jié)間插復(fù)用成STM-N。1）標準容器C-n

標準容器是一種用來裝載各種速率等級的數(shù)字業(yè)務(wù)信號的信息結(jié)構(gòu)，對應(yīng)PDH速率體系有C-11,C-12,C-2,C-3和C-4，例如2.048Mbit/s的PDH碼流裝進C-12容器里。這些容器主要完成碼速調(diào)整等適配功能。2）虛容器VC-n虛容器是由標準容器輸出的數(shù)字流加上通道開銷POH后構(gòu)成的，這個過程稱為映射。虛容器VC-n根據(jù)承載凈負荷容量可分為高階和低階虛容器，VC-11,VC-12和VC-2為低階虛容器，VC-3和VC-4為高階虛容器。3）支路單元TU-n和支路單元群TUGTU-n由一個相應(yīng)的低階VC-n和一個相應(yīng)的支路單元指針TU-nPTR組成，即：TU-n=VC-n+TU-nPTR4）管理單元AU-n和管理單元群AUGAU-n由一個相應(yīng)的高階VC-n和一個相應(yīng)的管理單元指針AU-nPTR組成：AU-n=高階VC-n+AU-nPTR5）指針指針除了用來指定信息凈負荷的起點位置，在SDH中還利用指針來調(diào)整頻率或相位，以便實現(xiàn)碼流同步。5.2.2SDH傳送網(wǎng)絡(luò)

傳送網(wǎng)與傳輸網(wǎng)是電信網(wǎng)中兩個常用的概念，傳送網(wǎng)是一個強調(diào)邏輯功能的網(wǎng)絡(luò)概念，定義為在不同地點之間傳遞用戶信息的全部功能的集合，它與傳輸網(wǎng)的概念存在著一定的區(qū)別。傳輸網(wǎng)是一個強調(diào)物理實體的網(wǎng)絡(luò)，它是由具體設(shè)備集合組成的。

在某種意義下，傳送網(wǎng)或傳輸網(wǎng)都可泛指全部實體和邏輯網(wǎng)，本節(jié)將從邏輯角度簡述傳送網(wǎng)的定義和規(guī)范。5.2.3SDH的基本網(wǎng)元及組網(wǎng)保護1.SDH的基本網(wǎng)元1）終端復(fù)用器（TM）和分插復(fù)用器（ADM）TM設(shè)備的主要任務(wù)是將PDH各低速支路信號納入STM-1幀結(jié)構(gòu)，并經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換為STM-1光線路信號，其逆過程正好相反。2）再生中繼器（REG）3）數(shù)字交叉連接器（DXC）2.SDH的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.SDH自愈環(huán)網(wǎng)原理SDH傳輸網(wǎng)中所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有多種，其中環(huán)狀結(jié)構(gòu)才具有真正意義上自愈功能，故稱為自愈環(huán)。

網(wǎng)絡(luò)在無需人為干預(yù)情況下，就能在極短時間內(nèi)（ITU-T建議小于50ms）從失效狀態(tài)自動恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)了故障。其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具有備用路由，并重新確立通信能力。自愈環(huán)分類按環(huán)上業(yè)務(wù)的方向：分為單向環(huán)和雙向環(huán)。按網(wǎng)元節(jié)點間的光纖數(shù)：雙纖環(huán)(一對收/發(fā)光纖)；和四纖環(huán)(兩對收發(fā)光纖)。自愈環(huán)分類按保護的業(yè)務(wù)級別：可分為通道保護環(huán)、復(fù)用段保護環(huán)。1+1保護：主備用傳相同的業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)分擔。1:1保護：主用傳業(yè)務(wù)，備用可傳其它額外業(yè)務(wù)。倒換時，備用通道傳業(yè)務(wù)，額外業(yè)務(wù)丟棄。1:n保護：一條備用信道保護n條主用信道。1)二纖單向通道保護（倒換）環(huán)

首端橋接，末端倒換。業(yè)務(wù)流：單向(分離路由)保護方式:1+l2)二纖單向復(fù)用段保護（倒換）環(huán)

業(yè)務(wù)流：單向(分離路由)保護方式:1:l5.2.4基于SDH的MSTP及應(yīng)用MSTP是指基于SDH平臺，實現(xiàn)TDM、ATM及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入端口的處理和傳送，并提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)綜合傳送技術(shù)。MSTP可以將SDH的TM、DXC、二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立的設(shè)備的功能進行集成，成為一個傳輸設(shè)備的處理單元，優(yōu)化了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對SDH虛容器的映射，從而提高了帶寬利用率，降低了組網(wǎng)成本。

1.MSTP的基本概念（1）支持多種業(yè)務(wù)接口。MSTP支持話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)，提供豐富的業(yè)務(wù)（TDM、ATM、和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)等）接口。（2）帶寬利用率高。具有以太網(wǎng)和ATM業(yè)務(wù)的透明傳輸和二層交換能力，支持統(tǒng)計復(fù)用，傳輸鏈路的帶寬可配置，帶寬利用率高。（3）組網(wǎng)能力強。MSTP支持鏈、環(huán)（相交環(huán)、相切環(huán)），甚至無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式，具有極強的組網(wǎng)能力。MSTP技術(shù)主要特征包括：2.MSTP的功能模型3.MSTP組網(wǎng)應(yīng)用

從MSTP完成的功能可以看出，MSTP除了城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)可提供高質(zhì)量的2層以太網(wǎng)業(yè)務(wù)外，也可為大客戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)專線和透明LAN業(yè)務(wù)，帶寬以較小的顆粒動態(tài)可調(diào)，有優(yōu)秀的QoS保證。下面給出了1種常用的MSTP在大客戶專網(wǎng)的應(yīng)用場景。5.3DWDM/OTN光傳送網(wǎng)絡(luò)光波分復(fù)用是在光纖通信中引入的一種新的擴容方式。光波分復(fù)用是將多個不同光波長的光纖通信系統(tǒng)復(fù)用在一根光纖里傳輸，這些不同波長的光信號所承載的可以是不同速率、不同格式或不同種類的信號，從而大大提高了信息傳輸容量。目前國際上已商用的密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)有4×2.5Gbit/s、8×2.5Gbit/s、6×2.5Gbit/s、40×2.5Gbit/s、32×10Gbit/s和80×10Gbit/s。實驗室已實現(xiàn)了82×40Gbit/s的速率，傳輸距離達300km。5.3.1DWDM的基本概念1.波分復(fù)用定義

波分復(fù)用把不同波長的光信號復(fù)用到一根光纖中進行傳輸（每個光波長承載一個TDM電信號或模擬電信號等）的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用。波分復(fù)用可細分為波分復(fù)用（WDM）、粗波分復(fù)用（CWDM）和密集波分復(fù)用（DWDM）。2.DWDM系統(tǒng)模型

實用DWDM系統(tǒng)模型主要由5部分組成：光發(fā)射機、光中繼放大、光接收機、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如圖5-28所示。5.3.2DWDM的基本網(wǎng)元及組網(wǎng)保護1.DWDM的基本網(wǎng)元設(shè)備1）光終端復(fù)用器（OTM）OTM是DWDM系統(tǒng)模型中的光收、發(fā)射機集合而成的網(wǎng)元，其功能與光收、發(fā)射機一致。2）光線路放大器（OLA）OLA放置在中繼站上，完成雙向傳輸?shù)墓庑盘柗糯螅由鞜o電中繼的傳輸距離3）光分插復(fù)用器（OADM）

在DWDM環(huán)型網(wǎng)中，OADM是不可缺少的基本網(wǎng)元，主要用于分插本地業(yè)務(wù)通道，其他業(yè)務(wù)通道穿通4）光交叉連接器（OXC）光交叉連接器通常分為2類，即光纖交叉連接器和波長交叉連接器。光纖交叉連接器連接多路輸入輸出光纖，如圖5-33所示，每根光纖上所有的光波長信號一起參與交叉連接，這種交叉連接器，只有空分交換開關(guān)才能完成，交換的基本單位是一根光纖，而不是一個波長，不能實現(xiàn)波長選路。2.DWDM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1）鏈型網(wǎng)2）環(huán)型網(wǎng)3.DWDM自愈環(huán)網(wǎng)原理1）二纖單向通道倒換環(huán)2）二纖雙向共享環(huán)5.3.3OTN光傳送網(wǎng)1.OTN的基本概念與分層結(jié)構(gòu)OTN技術(shù)是由WDM技術(shù)為基礎(chǔ)演進而來，初期在WDM設(shè)備上增加了OTN接口，并引入ROADM，實現(xiàn)了波長級別調(diào)度，起到光配線架作用。OTN在光域內(nèi)可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)信號的傳遞、復(fù)用、路由選擇、監(jiān)控，并保證其性能要求和生存性。OTN的主要特點是引入“光層”概念，如圖5-38所示。1）光通道層（OCH）OCH為不同格式（SDHSTM-N，以太網(wǎng)，ATM信元等）的用戶信息提供端到端透明傳送的光信道網(wǎng)絡(luò)功能，其中包括：路由選擇、分配波長、靈活的安排光通道路徑連接、開銷處理和監(jiān)控等功能。2）光復(fù)用段層（OMS）

OMS為相鄰兩個波分復(fù)用傳輸設(shè)備間多波長信號完整傳輸提供網(wǎng)絡(luò)功能，它包括：為靈活的多波長網(wǎng)絡(luò)選路重新安排光復(fù)用段連接；為保證多波長光復(fù)用段適配信息的完整性處理光復(fù)用段開銷；為段層的運行和管理提供光復(fù)用段監(jiān)控功能。3）光傳輸段層（OTS）OTS為光復(fù)用段信號在不同類型的光媒質(zhì)（如G.652，G.653，G.655光纖）上提供傳輸功能，包括對光放大器的監(jiān)控功能。

2.OTN的幀結(jié)構(gòu)與開銷OPUk的幀結(jié)構(gòu)是一個以字節(jié)為單位的長度固定的塊狀幀結(jié)構(gòu)，共4行3810列，占用OTUk幀中的第15列至3824列。1）OPUk的幀結(jié)構(gòu)ODUk的幀結(jié)構(gòu)由兩部分組成，分別為ODUk開銷和OPUk幀，共由4行和3824列組成。ODUk的開銷占用OTUk幀第2,3,4行的前14列。第1行的前14列被OTUk幀定位及開銷占據(jù)。ODUk開銷主要由3部分組成，分別為PM（路徑監(jiān)視）,TCM（串接監(jiān)視）和其他開銷。2）ODUk的幀結(jié)構(gòu)382540801781415161738241234OPUkPayloadOPUkOHOPUk-OpticalChannelPayloadUnitODUkOHODUk-OpticalChannelDataUnitClientSignalmappedinOPUkPayloadClientSignalOTUkFECOTUkOHOTUk-OpticalChannelTransportUnitAlignmAlignmentkindicatestheorder:12.5G210G340G3）OTUk的幀結(jié)構(gòu)OTUk幀在發(fā)送時按照先從左到右，再從上到下的順序逐個字節(jié)發(fā)送，不隨客戶信號速率而變化。每幀周期不同（與SDH的幀周期固定125us），幀的發(fā)送頻率不同。3.OTN的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)5.3.4OTN的基本網(wǎng)元及組網(wǎng)保護OTN基本網(wǎng)元設(shè)備，一般按用途可分為：光終端復(fù)用設(shè)備（OTM）、光線路放大設(shè)備（OLA）、光分插復(fù)用設(shè)備（OADM）、可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM）、電層交叉連接器（OTH）和光電混合交叉型（OTH+ROADM）6種類型。本節(jié)只簡單介紹OTN新增網(wǎng)元基本功能。1.OTN新增網(wǎng)元設(shè)備1）ROADMROADM是OTN采用的一種較為成熟的光交叉技術(shù)，ROADM相對于固定配置OADM而言的，它采用的是可配置光器件，實現(xiàn)OTN節(jié)點中任意波長的上下和直通配置，也可以將靜態(tài)波長資源分配變成靈活的動態(tài)分配。2）OTH3）OTH+ROADMOTH+ROADM設(shè)備不但支持電層和光層的終端復(fù)用功能，而且支持電層以O(shè)DUk為交叉顆粒和光層以波長為交叉顆粒的交叉連接和業(yè)務(wù)分插復(fù)用功能，集成了OTH設(shè)備和ROADM設(shè)備的功能2.OTN組網(wǎng)保護1）光復(fù)用段1+1波長保護，如圖5-51所示。2）光通道1+1路由保護，如圖5-52所示。5.3.5DWDM/OTN光網(wǎng)絡(luò)長途干線應(yīng)用5.4分組傳送網(wǎng)絡(luò)（PTN）5.4.1PTN的基本概念1.PTN概念PTN是一種面向連接，以分組交換為內(nèi)核的，承載電信級以太業(yè)務(wù)為主，兼容傳統(tǒng)TDM，ATM等業(yè)務(wù)的綜合傳送技術(shù)。它是針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復(fù)用傳送的要求而設(shè)計的。

目前主要在移動通信3G、4G基站回傳網(wǎng)的IP化和寬帶化接入傳送中得到了廣泛應(yīng)用。2．PTN的特點（1）基于全IP分組內(nèi)核，具有分層的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。秉承SDH端到端連接、高性能、高可靠、易部署和維護的傳送理念，保持傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理能力。提供時鐘同步。（2）繼承了MPLS的轉(zhuǎn)發(fā)機制和多業(yè)務(wù)承載能力。PTN采用PWE3/CES（端到端偽線仿真/電路仿真業(yè)務(wù)）技術(shù)包括TDM/ATM/Ethernet/IP在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)提供端到端的、專線級別的傳輸管道。（3）提供完善的QoS保障能力，將SDH、ATM和IP技術(shù)中的帶寬保證、優(yōu)先級劃分、同步等技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)承載在IP之上的QoS敏感業(yè)務(wù)的有效傳送。3.PTN的標準PTN有兩類主流實現(xiàn)技術(shù)，即T-MPLS和PBT（或PBB-TE）。（1）兩者采用的標簽和轉(zhuǎn)發(fā)機制不同。T-MPLS采用MPLS的標簽交換路徑（LabelSwitchPath，LSP），局部標簽。在PTN網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點進行LSP標簽交換；PBB-TE采用運營商的MAC地址+VLAN標簽（全局標簽），在中間節(jié)點不進行標簽交換，標簽處理上相對簡單一些。（2）多業(yè)務(wù)承載能力不同。T-MPLS采用偽線電路仿真（PWE3）技術(shù)來適配不同類型的客戶業(yè)務(wù)，包括以太網(wǎng)、TDM和ATM等；PBB-TE目前主要支持以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)。5.4.2PTN網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.PTN的分層結(jié)構(gòu)2.PTN的功能平面PTN按網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架垂直可分4層結(jié)構(gòu)，按網(wǎng)絡(luò)功能水平可分3層的平面，即傳送平面、管理平面和控制平面，如圖5-55所示。5.4.3PTN的基本網(wǎng)元和及組網(wǎng)保護1.PTN的基本網(wǎng)元及工作過程1）PTN的基本網(wǎng)元

根據(jù)網(wǎng)元在一個網(wǎng)絡(luò)中所處的位置不同，PTN網(wǎng)元可分為PTN網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)元（PE）和PTN網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)元（P）兩類。2）PTN基本網(wǎng)元的工作過程PTN強調(diào)分組傳送，實施面向連接的多業(yè)務(wù)全IP化統(tǒng)一傳送過程，如圖5-57所示。PTN支持TDM/ATM/TM-N/FE/GE/10GE等多種接口。接入鏈路（AC）定義為CE到PE之間的虛鏈路。

在PTN網(wǎng)絡(luò)中，客戶數(shù)據(jù)被分配兩類標簽，即業(yè)務(wù)類別的偽線（PW）標簽和交換路徑隧道（Tunnel）標簽，如圖5-58所示。PTN網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程，如圖5-59所示。用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程分為三步，一是用戶數(shù)據(jù)進入PTN網(wǎng)絡(luò)的PE網(wǎng)元時，被封裝進偽線PW報文，并加上業(yè)務(wù)類別的PW標簽號（PW_

L）和交換路徑的隧道標簽號（tunnel_Lx）；二是在MPLS中PW報文每經(jīng)過P網(wǎng)元時，保留PW標簽號（PW_

L）轉(zhuǎn)發(fā)隧道標簽號（tunnel_Ly）；三是當PW報文要離開PTN網(wǎng)絡(luò)的PE網(wǎng)元時，標簽還原成用戶數(shù)據(jù)。2.PTN的網(wǎng)絡(luò)保護機制1）鏈型網(wǎng)絡(luò)保護倒換2）環(huán)型網(wǎng)絡(luò)保護倒換3）網(wǎng)絡(luò)邊緣保護機制

網(wǎng)絡(luò)邊緣保護機制即雙歸屬保護機制，其工作原理是當PTN接入環(huán)與匯聚環(huán)相連時，如果接入環(huán)掛在兩個匯聚節(jié)點下就叫歸屬。5.4.4PTN的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用5.4.4PTN的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用5.4.4PTN的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用5.5光纖接入網(wǎng)接入網(wǎng)（AccessNetwork，AN）就是把用戶接入到核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)處于整個通信網(wǎng)的邊緣，是用戶的各種業(yè)務(wù)接入到核心網(wǎng)的邊緣交換機之間的“最后一段路程”或“最后一千米”的傳輸網(wǎng)絡(luò)。5.5.1光纖接入網(wǎng)絡(luò)1.光纖接入網(wǎng)概念

光纖接入網(wǎng)（OpticalAccessNetwork，OAN）是由UNI和SNI之間的一系列光的傳輸實體（例如光纖線路、光器件和光傳輸設(shè)備）組成。其定界及參考配置應(yīng)符合ITU-TG.982建議，如圖5-68所示。2.光纖接入網(wǎng)基本網(wǎng)元及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1）OLTOLT作為光線路終端發(fā)射設(shè)備，提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與光配線網(wǎng)（ODN）之間的光接口，并經(jīng)一個或多個ODN與用戶側(cè)的ONU進行不同的業(yè)務(wù)通信。OLT與ONU功能上為互易關(guān)系。OLT通常位于本地交換機的接口處，主要功能結(jié)構(gòu)有：多業(yè)務(wù)端口功能、二層交換或路由器功能、傳輸復(fù)用功能、光電轉(zhuǎn)換功能、操作管理與維護功能等。2）ODN3）ONUONU位于ODN和用戶終端之間，ONU的用戶終端側(cè)是業(yè)務(wù)電接口，而ODN網(wǎng)絡(luò)側(cè)是光接口，其功能結(jié)構(gòu)與OLT相似，不再贅述。

根據(jù)ONU在光纖接入網(wǎng)中所處的不同位置，可分為光纖到路邊（FTTC），光纖到樓（FTTB），光纖到家（FTTH）,光纖到基站（FTTRS）,光纖到WiFi（FTTR）等，也統(tǒng)稱為FTTx。5.5.2無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）接入技術(shù)

在光纖接入網(wǎng)中，如果ONU和OLT之間的光配線網(wǎng)（ODN）全部由光分路器（OBD）、光纖和光纖連接器件等無源器件組成，則稱該接入網(wǎng)為無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）。1.APON技術(shù)APON，即基于ATM的PON接入網(wǎng)，是20世紀90年代中期由FSAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)聯(lián)盟）開發(fā)完成的，并提交給ITU-T，形成了G.983.x標準系列。APON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從OLT往ONU傳送下行信號時采用TDM技術(shù)，ONU傳送到OLT的上行信號采用時分多址接入（TDMA）技術(shù)。由于ATM協(xié)議復(fù)雜，應(yīng)用較少。2.EPON技