自考光纖通信第6章基于WDM的光傳送網(wǎng)

1、6.1 基本概念及特點(diǎn)基本概念及特點(diǎn)6.2 波分復(fù)用系統(tǒng)波分復(fù)用系統(tǒng)6.3 光傳送網(wǎng)光傳送網(wǎng)6.4 OTNOTN網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)模式網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)模式 6.1 光傳送網(wǎng)的基本概念及特點(diǎn) 光傳送網(wǎng)（OTN）是以波分復(fù)用（WDM）技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，是新一代的骨干傳送網(wǎng)。通過(guò)G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”，其主要功能包括傳送、復(fù)用、選路、監(jiān)視和生存性等, 它是網(wǎng)絡(luò)邏輯功能的集合。6.1 光傳送網(wǎng)的基本概念及特點(diǎn) OTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要優(yōu)勢(shì)如下：（1）可提供多種客戶信號(hào)的封裝和透明傳輸。（2）大顆粒的帶寬復(fù)用和交叉調(diào)度能力。

2、（3）提供強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)能力。（4）強(qiáng)大的開(kāi)銷和維護(hù)管理能力。（5）增強(qiáng)了組網(wǎng)能力。6.2 波分復(fù)用系統(tǒng) 6.2.1 光波分復(fù)用的基本概念 6.2.2 波分復(fù)用系統(tǒng) 6.2.3 WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備 6.2.4 采用光分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路 6.2.5 1.6Tbit/s WDM系統(tǒng)6.2.1 光波分復(fù)用的基本概念 光波分復(fù)用是指將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)，在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合，并將其耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端通過(guò)解復(fù)用器對(duì)各種波長(zhǎng)的光載波信號(hào)進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)做進(jìn)一步的處理，使原信號(hào)復(fù)原，這種復(fù)用技術(shù)不僅適用于單?；蚨嗄９饫w通信系統(tǒng)，同時(shí)也適用

3、于單向或雙向傳輸。6.2.1 光波分復(fù)用的基本概念 波分復(fù)用系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)可以從0.8m 到1.7m，由此可見(jiàn)，它可以適用于所有低衰減低色散窗口。當(dāng)同一根光纖中傳輸?shù)墓廨d波路數(shù)更多、波長(zhǎng)間隔更小(通常0.82nm)時(shí)，該系統(tǒng)稱為密集波分復(fù)用系統(tǒng)。1、WDM、DWDM和CWDM WDM系統(tǒng)的通道間隔為幾十納米以上，DWDM系統(tǒng)是一種波長(zhǎng)間隔更緊密的WDM系統(tǒng)。6.2.1 光波分復(fù)用的基本概念 現(xiàn)在的通道間隔則更小，只有0.82nm，甚至小于0.8nm。CWDM系統(tǒng)是在15301560nm的頻譜范圍內(nèi)每隔10nm分配一個(gè)波長(zhǎng)，此時(shí)可以使用頻譜較寬的、對(duì)中心波長(zhǎng)精確度要求低的、比較便宜的激光器。通路

4、間隔可以是均勻的，也可以是非均勻的。非均勻通路間隔可以用來(lái)抑制G.653光纖的四波混頻效應(yīng)，但目前多數(shù)情況下是采用均勻通路間隔。6.2.1 光波分復(fù)用的基本概念 通路間隔是100GHz（約0.8nm）的整數(shù)倍，可以是100GHz、200GHz、400GHz、500GHz、600GHz等。2、WDM的特點(diǎn)（1）光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高（2）提高光纖的頻帶利用率（3）降低對(duì)器件的速率要求6.2.1光波分復(fù)用的基本特點(diǎn)（4）提供透明的傳送通道（5）可更靈活地進(jìn)行光纖通信組網(wǎng)（6）存在插入損耗和串光問(wèn)題3、WDM與光纖 光纖的主要性能包括損耗、色散和非線性。下面分別進(jìn)行討論。在圖6-2中

5、給出WDM與光纖特性的關(guān)系圖6.2.1 光波分復(fù)用的基本特點(diǎn) 圖6-2 WDM與光纖特性6.2.1 光波波分復(fù)用的基本概念 單模光纖的規(guī)格有常規(guī)的G.652單模光纖、 G.653色散位移單模光纖和G.655非零色散位移單模光纖以及一些特種光纖。G.652光纖的色散最小點(diǎn)處于1310nm處，而在1550nm處的色散較大，G.653光纖雖然工作于1550nm窗口，但由于在此波長(zhǎng)窗口色散系數(shù)過(guò)小，容易受到四波混頻等光纖非線性的影響，因此無(wú)法進(jìn)行波分復(fù)用。6.2.1 光波分復(fù)用的基本概念4、WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求(1)對(duì)光源的要求，具體如下：激光器的輸出波長(zhǎng)保持穩(wěn)定激光器應(yīng)具有比較大的色散容納

6、值采用外調(diào)制技術(shù)6.2.1光波分復(fù)用的基本概念(2)對(duì)光檢測(cè)器的要求 在WDM系統(tǒng)中可利用一根光纖同時(shí)傳輸不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，因而在接收時(shí)，必須能從所傳輸?shù)亩嗖ㄩL(zhǎng)業(yè)務(wù)信號(hào)中檢測(cè)出所需波長(zhǎng)的信號(hào)，因此要求光檢測(cè)器應(yīng)具有多波長(zhǎng)檢測(cè)能力。要完成此功能可以采用可調(diào)光檢測(cè)器。6.2.2 波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) WDM系統(tǒng)是由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光中繼器和光監(jiān)控與管理系統(tǒng)構(gòu)成，如圖6-3所示。圖6-3 WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖6.2.2 波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在發(fā)射端，首先要將來(lái)自各SDH終端設(shè)備的光信號(hào)送入光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（OTU），光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將符合ITU-T G.957規(guī)范的非標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的光信

7、號(hào)轉(zhuǎn)換成為符合設(shè)計(jì)要求的、穩(wěn)定的、具有特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。各光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)的信號(hào)在光波分復(fù)用器進(jìn)行合路處理，形成包含多波長(zhǎng)成份的光信號(hào)，然后再經(jīng)EDFA（作為功率放大器）將多波長(zhǎng)信號(hào)同時(shí)放大。6.2.2 波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在接收端，首先經(jīng)過(guò)一個(gè)EDFA進(jìn)行前置放大，將經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后，相當(dāng)微弱的多波長(zhǎng)光信號(hào)放大，并送入光解復(fù)用器，從中分解出所需的特定波長(zhǎng)的信號(hào)，送往規(guī)定波長(zhǎng)的接收機(jī)。2、WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式及其監(jiān)控 光波分復(fù)用通信傳輸系統(tǒng)有單向和雙向兩種基本應(yīng)用形式。6.2.2 波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 單向WDM傳輸系統(tǒng)的擴(kuò)容效率高，具有升級(jí)效應(yīng)同時(shí)并不要求對(duì)原有的光纖設(shè)

8、施進(jìn)行改動(dòng)，而單根光纖的雙向傳輸結(jié)構(gòu)，具有簡(jiǎn)化傳輸網(wǎng)絡(luò)等方面的優(yōu)點(diǎn)。在WDM系統(tǒng)中通常使用EDFA作為中繼器，這樣使無(wú)電中繼距離大大提高。采用光放大器作為中繼的WDM系統(tǒng)，需要增加一個(gè)額外的光監(jiān)控信道，而且在每個(gè)EDFA處均能進(jìn)行上下操作，該波長(zhǎng)一般位于EDFA增益有效區(qū)的外面，規(guī)定為1510nm波長(zhǎng)（用S表示）。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備1、基本復(fù)用單元 光分插復(fù)用器OADM、光數(shù)字交叉連接器OXC和光終端復(fù)用器OTM是光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵器件。（1）OADM OADM的功能6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備與SDH中ADM設(shè)備的功能類似，OADM的主要功能如下： 波長(zhǎng)上、下話路的功能 具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換

9、功能 具有光中繼放大和功率平衡功能 提供復(fù)用段和通道保護(hù)倒換功能 具有多業(yè)務(wù)接入功能6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 OADM的基本結(jié)構(gòu)圖6-4 OADM節(jié)點(diǎn)主光通道的體系結(jié)構(gòu)框圖6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備（2）OXC的結(jié)構(gòu)與功能 OXC是一種光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，它可在光層上進(jìn)行交叉連接和靈活的上下話路操作，同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理功能，它是實(shí)現(xiàn)可靠地網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與恢復(fù)以及自動(dòng)配線和監(jiān)控的重要手段。其一般OXC組成結(jié)構(gòu)圖如圖6-5所示，OXC的關(guān)鍵技術(shù)是光交叉連接矩陣。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 圖6-5 OXC的一般結(jié)構(gòu) 6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 與SDH 網(wǎng)絡(luò)中的DXC設(shè)備的功能相比，它們?cè)诰W(wǎng)

10、絡(luò)中的地位和作用相同，但功能上存在下列區(qū)別：OXC是在光域完成交叉連接功能的，而DXC是在電層上進(jìn)行交叉連接。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 OXC可以對(duì)不同速率和采用任何傳輸格式的信號(hào)進(jìn)行交叉連接操作，但DXC設(shè)備是針對(duì)不同傳輸格式和不同傳輸速率的信號(hào)的處理方式不同，因此分為不同的型號(hào)，如DXC4/4、DXC4/1等。而且其監(jiān)控維護(hù)也相對(duì)復(fù)雜。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 由于DXC設(shè)備中的信號(hào)處理是在電層上進(jìn)行的因而DXC受電子速率的限制，交叉連接速率較低，到目前為止，交叉連接和接入速率最高只能到622Mbit/s，交叉總?cè)萘恐贿_(dá)40Gbit/s；而OXC無(wú)論在交叉連接速率、接入速率以及總?cè)?/p>

11、量等方面，都優(yōu)于DXC。OXC的接入速率范圍可從140Mbit/s到10Gbit/s，交叉總?cè)萘靠蛇_(dá)110Tbit/s。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 OXC中無(wú)需進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)同步與開(kāi)銷處理，便于網(wǎng)絡(luò)升級(jí)（無(wú)需更換設(shè)備），而DXC必須進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)同步與開(kāi)銷處理，在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)必須更換設(shè)備。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 OXC、DXC功能和實(shí)現(xiàn)方式上存在很大不同，因此各自的應(yīng)用方式也不同。這樣在一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中可分為光層和數(shù)字層，一般光層的OXC和數(shù)字層的DXC是配合起來(lái)使用的，其中OXC直接與光纖鏈路接口相連接，而DXC則處于OXC與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層之間。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備OXC的實(shí)現(xiàn)方式 O

12、XC共有三種實(shí)現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長(zhǎng)交叉連接和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換交叉連接。 光纖交叉連接方式是指在以一根光纖中所傳輸?shù)目側(cè)萘繛榛A(chǔ)進(jìn)行交叉連接的方式，如圖6-6（a）所示。 波長(zhǎng)交叉連接方式是指可以將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用相同波長(zhǎng)的任何光纖上的實(shí)現(xiàn)方式，如圖6-6（b）所示。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換交叉連接方式是指可以將任何輸入光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到任何輸出光纖上的實(shí)現(xiàn)方式，如圖6-6（c）所示。圖6-6 oxc的實(shí)現(xiàn)方式(a) 圖6-6 oxc的實(shí)現(xiàn)方式(b) 圖6-6 oxc的實(shí)現(xiàn)方式(c)6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 OXC的主要功能 OXC可以在光纖和波長(zhǎng)兩個(gè)層

13、面上為網(wǎng)絡(luò)提供帶寬管理，如動(dòng)態(tài)重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)、提供光信道的交叉連接以及本地上、下話路操作、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各個(gè)光纖中的流量分布等。同時(shí)在出現(xiàn)斷纖故障時(shí)，OXC還能提供1+1光復(fù)用段保護(hù)，即使用其中的光開(kāi)關(guān)將原主用信道中所傳輸?shù)男盘?hào)倒換到備用信道上，而當(dāng)故障排除之后再倒換回主用信道，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與恢復(fù)功能。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 2、ROADM（可重構(gòu)光分插復(fù)用器） 遠(yuǎn)端可動(dòng)態(tài)配置的ROADM是發(fā)展的方向，目前可實(shí)現(xiàn)在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的指配，但靈活性不夠相信在不久的將來(lái)一定能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍、更靈活的波長(zhǎng)上下指配。6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 典型的ROADM節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖6-7所示，圖6-7 ROAD

14、M節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備是由光波長(zhǎng)交叉模塊和電層子波長(zhǎng)交叉模塊共同構(gòu)成，不僅在光域可支持10G/40Gbit/s波長(zhǎng)信號(hào)的直通和上下操作，而且還可以在上下路側(cè)支持電層的G.709幀結(jié)構(gòu)處理、子波長(zhǎng)交叉和客戶信號(hào)適配等功能，具體功能如下： 實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)資源的可重構(gòu)和多方向的波長(zhǎng)重構(gòu)，且對(duì)所承載的業(yè)務(wù)協(xié)議、速率透明； 6.2.3 WDM的關(guān)鍵設(shè)備 可支持無(wú)方向選擇性的、無(wú)波長(zhǎng)選擇性的、無(wú)端口選擇性的本地波長(zhǎng)上下； 支持波長(zhǎng)廣播、多播（可選）； 波長(zhǎng)的重構(gòu)操作不會(huì)對(duì)其他已有波長(zhǎng)信號(hào)構(gòu)成影響，不產(chǎn)生誤碼； 可在本地或遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)對(duì)上下波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)控制以及對(duì)本地上下波長(zhǎng)和直通波長(zhǎng)的功率控制；

15、在上游光纖出現(xiàn)故障時(shí)，不應(yīng)影響本地向下游方向的上路業(yè)務(wù)。6.2.4 6.2.4 采用光波分復(fù)用技術(shù)的采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路高速光纖通信線路 1、影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素（1）制作技術(shù)和成本限制（2）串?dāng)_影響（3）穩(wěn)頻（4）阻塞特性6.2.4 6.2.4 采用光波分復(fù)用技術(shù)的采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路高速光纖通信線路 2、與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題（1）WDM系統(tǒng)中的最小和最大光功率 最小光功率 信道信噪比的最壞值出現(xiàn)在光放大器的輸出端?？色@得光放大器輸出端的信噪比：=SoutNoutPONSRP輸入信號(hào)功率輸出信號(hào)功率6.2.4 6.2.4 采用光波分復(fù)用技術(shù)的采

16、用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路高速光纖通信線路 最大光功率單信道的最大光功率大小由SRS非線性效應(yīng)決定。（2）信噪比、通道間隔、總通道數(shù)對(duì)傳輸距離的影響在圖6-8中給出了WDM系統(tǒng)中的SNR與EDFA級(jí)聯(lián)數(shù)k和通路總數(shù)i之間的關(guān)系圖。6.2.4 6.2.4 采用光波分復(fù)用技術(shù)的采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路高速光纖通信線路圖6-8 SNR與EDFA級(jí)聯(lián)數(shù)K的關(guān)系6.2.4 6.2.4 采用光波分復(fù)用技術(shù)的采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路高速光纖通信線路（3）最大中繼距離的計(jì)算其中AOADM和AOXC是OADM和OXC的插入損耗。=TTCTOADMOXCCFPEsfcfPPAAAA

17、GNPMLAAML6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng) 目前出現(xiàn)的1.6Tb/s（16010Gb/s）WDM系統(tǒng)中采用波長(zhǎng)間插技術(shù)，使用C+L波段160個(gè)波長(zhǎng)，其相鄰波長(zhǎng)間隔為50GHz。L波段與C波段比鄰，波長(zhǎng)分布范圍為1570.421603.57nm?？梢?jiàn)L波段上同樣能夠開(kāi)通80通路WDM系統(tǒng)。 1、高速長(zhǎng)距離WDM系統(tǒng)中的光器件（1）光放大器 分別使用C和L波段的信號(hào)進(jìn)行放大。如圖6-9所示。6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng)圖6-9 全波段EDFA結(jié)構(gòu)框圖6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng)（2）波分復(fù)用器 在圖6-10中給出使用梳狀濾波器的160波WDM系統(tǒng)的復(fù)用和放大框圖。

18、 80/160波WDM系統(tǒng)的解復(fù)用過(guò)程，如圖6-11所示。 圖6-10 使用梳狀濾波器的160波WDM系統(tǒng)的復(fù)用和放大原理框圖6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng)圖6-11 使用梳狀濾波器的160波WDM系統(tǒng)的解復(fù)用原理框圖6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng) 2、解決光纖受限的主要途徑 在高速長(zhǎng)距離WDM系統(tǒng)中，對(duì)光傳輸特性的要求更高，如光信噪比OSNR、色度色散和偏振模色散等。解決光纖受限的主要途徑：拉曼放大器、前向糾錯(cuò)編碼（FEC）、色散補(bǔ)償、歸零（RZ）碼或其他編碼格式等等。（1）拉曼放大器6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng) 拉曼放大器是利用光纖的拉曼受激散射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)不同頻帶

19、的光功率的轉(zhuǎn)移，即將短波長(zhǎng)光能量轉(zhuǎn)移到長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)上。效率最高的能量轉(zhuǎn)移出現(xiàn)在波長(zhǎng)間隔100nm左右，因此如利用14201500nm泵浦光，那么便能在C+L波段上產(chǎn)生的拉曼增益最高。如圖6-12所示。6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng)圖6-12 采用反向分布式拉曼輔助傳輸?shù)腤DM系統(tǒng)6.2.5 1.6Tb/s WDM系統(tǒng)（2）前向糾錯(cuò)編碼（FEC） 前向糾錯(cuò)技術(shù)是指在發(fā)射機(jī)編碼時(shí)通過(guò)加入某些校驗(yàn)比特。（3）色散補(bǔ)償（4）信號(hào)編碼格式 普遍使用非歸零碼（NRZ）作為信息傳輸編碼格式,但40Gb/s系統(tǒng)中，欲實(shí)現(xiàn)1000km以上的信息傳輸時(shí)，色散對(duì)其傳輸性能的限制是無(wú)法忽6.2.5 1.6Tb/

20、s WDM系統(tǒng) 視的問(wèn)題，因而人們開(kāi)始關(guān)注具有更窄脈寬的歸零碼RZ，因此載波抑制歸零（CS-RZ）碼由于具有較窄的頻譜，因而在高速長(zhǎng)距離的WDM系統(tǒng)中受到相當(dāng)?shù)年P(guān)注。6.3 光傳送網(wǎng)（OTN） 6.3.1 WDM光傳送網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 6.3.2 OTN幀結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷 6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用 6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò) 6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備返回6.3.1 WDM光傳送網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 光傳送網(wǎng)分為光通道（OCH）層、光復(fù)用段（OMS）層和光傳輸段（OTS）層三個(gè)獨(dú)立的層網(wǎng)絡(luò)，它們之間的關(guān)系，如圖6-13所示。 圖6-13 WDM光傳送網(wǎng)的功能分層模型圖6.3.1 WDM光傳送網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) （

21、1）光通道（OCh）層所接收的信號(hào)來(lái)自電通道層，在此光通道層將為其進(jìn)行路由選擇和波長(zhǎng)分配，從而可靈活地安排光通道連接、光通道開(kāi)銷處理以及監(jiān)控功能等。光通道層所接收的信號(hào)來(lái)自電通道層，它是OTN的主要功能的載體，是由OCh傳送單元（OTUk）、OCh數(shù)據(jù)單元（ODUk）和OCh凈負(fù)荷單元三個(gè)電域子層和光域的光信道OCh組成。6.3.1 WDM光傳送網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) （2）光復(fù)用段層（OMS）主要負(fù)責(zé)為兩個(gè)相鄰波長(zhǎng)復(fù)用器之間的多波長(zhǎng)信號(hào)提供連接功能。 （3）光傳輸段（OTS）層為各種不同類型的光傳輸媒質(zhì)（如G.652、G.653、G.655光纖）上所攜帶的光信號(hào)提供傳輸功能，包括光傳輸段開(kāi)銷處理功能。

22、由于光通道層、光復(fù)用段層和光傳輸段層三層上所傳輸?shù)男盘?hào)均為光信號(hào)，因此也稱它們?yōu)楣鈱印?.3.1 WDM光傳送網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 光層又包含了光通道層和光段層。WDM傳送網(wǎng)的功能分層模型與SDH傳送網(wǎng)的功能分層模型進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間的區(qū)別在于在通道層中增加了一個(gè)新的子層光通道層。電通道層與光通道層共同構(gòu)成通道層。6.3.2 OTN幀結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷 在G.709定義的OTUk基本幀結(jié)構(gòu)如圖6-14 所示可見(jiàn)數(shù)字包封的幀結(jié)構(gòu)和幀長(zhǎng)度均是固定的，并包含幀定位開(kāi)銷、OTUk開(kāi)銷、OTUk的前向糾錯(cuò)（FEC）開(kāi)銷和OPUk開(kāi)銷字節(jié)。圖6-14 OTUk幀結(jié)構(gòu)6.3.2 OTN幀結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷 對(duì)于不同速率的G.7

23、09（k=1,2,3）信號(hào)，即OTU1、OTU2、OTU3均具有相同的信息結(jié)構(gòu)，即44080字節(jié),但每幀的周期不同。 在開(kāi)銷方面，OTN所用的開(kāi)銷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的SDH，而且因?yàn)槿∠藦?fù)雜的指針調(diào)整處理機(jī)制，從而降低了實(shí)現(xiàn)的難度，同時(shí)對(duì)客戶層信號(hào)格式和速率無(wú)任何的限制，具有良好的業(yè)務(wù)透明性。6.3.2 OTN幀結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷 各類開(kāi)銷的內(nèi)容及在系統(tǒng)中的作用如下：OTUk層開(kāi)銷：包含了光通道傳輸功能的信息，用于在3R再生點(diǎn)之間提供傳輸性能檢測(cè)功能ODUk開(kāi)銷：包含了光通道的維護(hù)和操作功能的信息。具體包括串聯(lián)連接監(jiān)測(cè)、通道監(jiān)測(cè)、OTU層的段監(jiān)測(cè)、保護(hù)倒換協(xié)議、傳送故障類型和故障定位等。6.3.2 OT

24、N幀結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷OPUK開(kāi)銷：支持客戶信號(hào)適配相關(guān)的開(kāi)銷。如客戶信號(hào)的類型。OTN光層開(kāi)銷：包括OTS/OMS/OCh開(kāi)銷信號(hào)，用于光層維護(hù)，并由OSC承載。 OTN信號(hào)經(jīng)過(guò)OTN NNI接口時(shí)，有些開(kāi)銷字節(jié)是透明的，有些開(kāi)銷字節(jié)需要終結(jié)和再生。6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用1、OTN層次結(jié)構(gòu)及信息流之間的關(guān)系 OTN層次結(jié)構(gòu)及信息流之間的關(guān)系如圖6-15所示?？梢?jiàn)OTN中定義了兩種客戶信號(hào)適配進(jìn)OTN的途徑，分別是通過(guò)數(shù)據(jù)包適配進(jìn)ODU和直接適配到OCh。 圖6-15 OTN層次結(jié)構(gòu)及信息流之間的關(guān)系6.3.3客戶信號(hào)的映射和復(fù)用 G.709定義兩種光傳送模塊（OTM-n），分別為完全光傳送

25、模塊（OTM-n.m）和簡(jiǎn)化功能傳送模塊（OTM-nr.m,OTM-nr.m）。這里（OTM-n.m）為OTN透明域內(nèi)接口，而OTM-nr.m為透明域間接口。其中m表示接口所能支持的信號(hào)速率類型或組合；n表示傳送系統(tǒng)所允許的最低傳送速率信號(hào)時(shí)所能支持的最多波長(zhǎng)數(shù)目。6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用 OTN網(wǎng)絡(luò)中信息流的適配過(guò)程，首先是從客戶業(yè)務(wù)適配到光通道層（OCh），信號(hào)的處理是在電域內(nèi)進(jìn)行的，包括業(yè)務(wù)負(fù)荷的映射復(fù)用、OTN開(kāi)銷的插入，此間信號(hào)采用TDM處理方式；然后從光通道層（OCh）到光傳輸段（OTS），信號(hào)的處理也是在電域內(nèi)完成的，包括光信號(hào)的復(fù)用、放大及光監(jiān)控信道（OSC）的插入，其

26、間信號(hào)是采用波分復(fù)用處理方式。6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用 2、OTN客戶信號(hào)的復(fù)用和映射結(jié)構(gòu) 圖6-16所示的是OTN的復(fù)用和映射結(jié)構(gòu)，它表明了各種信號(hào)結(jié)構(gòu)元之間的關(guān)系?？梢?jiàn)客戶信號(hào)首先被映射進(jìn)OPUk中的凈負(fù)荷區(qū)，加上OPUk開(kāi)銷后便構(gòu)成OPUk，然后OPUk被映射到ODUk,再映射到功能標(biāo)準(zhǔn)化光通路傳送單元OTUkV,OTUkV映射到簡(jiǎn)化功能的光通道OChr中，OChr再被調(diào)制到簡(jiǎn)化光通道載波（OCCr），最后成為OTM-n.m信號(hào)。6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用圖6-16 OTN復(fù)用和映射結(jié)構(gòu)6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用 OTN客戶信號(hào)共有3種，分別是2.5Gbit/s、10

27、Gbit/s和40Gbit/s，OTN是通過(guò)一級(jí)一級(jí)復(fù)用映射而成的，在不同階段均具有不同的速率。（4）通用映射規(guī)程（GMP） OTN技術(shù)是目前全光組網(wǎng)定義的基于多種帶寬顆粒的通用映射規(guī)程（GMP）就是為解決多業(yè)務(wù)的混合承載提出的有效適配方案。6.3.3 客戶信號(hào)的映射和復(fù)用 GMP能夠根據(jù)客戶信號(hào)速率和服務(wù)層傳送通道的速率，自動(dòng)計(jì)算每個(gè)服務(wù)幀中需要攜帶的客戶信號(hào)數(shù)量，并分布式適配到服務(wù)幀中，以支持多業(yè)務(wù)的傳送承載。6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò) 光通道網(wǎng)絡(luò)是基于波長(zhǎng)路由的網(wǎng)絡(luò)，它是根據(jù)光波長(zhǎng)來(lái)識(shí)別每一個(gè)光通道，并可以在光域上完成基于波長(zhǎng)路由的光信號(hào)處理，這樣可為不同速率和傳輸格式提供一個(gè)統(tǒng)一的光平臺(tái)。

28、1、光通道層的邏輯功能 光通道層網(wǎng)絡(luò)為不同速率和不同傳輸格式的用戶信息提供透明的端到端的連接功能。6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò) 因而光通道層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有光通道連接的重組、光通道開(kāi)銷處理以及光通道監(jiān)控等功能，它是由網(wǎng)絡(luò)連接、鏈路接連、子網(wǎng)連接和路徑等實(shí)體組成，其邏輯功能模型如圖6-17所示。 圖6-17 WDM 光傳送網(wǎng)的邏輯功能模型6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò) 光通道層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完成光通道適配（OPA）、光通道終端（OPT）、光通道交叉連接和對(duì)光連接的監(jiān)控功能。 光通道適配（包括ODUk、OPUk）功能塊負(fù)責(zé)提供串聯(lián)連接監(jiān)視（ODUkT）、端到端通路檢測(cè)（ODUkP）、OPUk的適配功能。6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò)

29、 光復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)為多波長(zhǎng)光信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)連接功能，因而光復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有光復(fù)用段開(kāi)銷處理功能和光復(fù)用段監(jiān)控功能，它是由網(wǎng)絡(luò)連接、鏈路連接和路徑等實(shí)體構(gòu)成。6.3.4光通道網(wǎng)絡(luò) 光復(fù)用段適配功能塊負(fù)責(zé)將光通道層送來(lái)的信號(hào)適配成光復(fù)用段層的信號(hào)格式。 在OTU層分別定義了OTUk及OTUkV兩類可選的功能模塊，兩者之間的區(qū)別在于OTUkV對(duì)復(fù)幀、ODU同步映射及FEC的支持是可選的，而在光層則分為完整功能和簡(jiǎn)化功能的兩類，即OCh/OTM-n和OChr/OTM-nr/OTM-0,它們之間的區(qū)別是簡(jiǎn)化功能不支持非結(jié)合開(kāi)銷。6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò)2、光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型 在圖6-18中給出了

30、一個(gè)能夠支持WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型。從中可以清楚地看出，光通道網(wǎng)絡(luò)中信息轉(zhuǎn)移路徑。其中兩端的客戶系統(tǒng)之間的鏈路稱為端到端的連接，它是由單波長(zhǎng)SDH網(wǎng)絡(luò)的再生段鏈路（RS）和光通道網(wǎng)絡(luò)的光通道構(gòu)成。6.3.4 光通道網(wǎng)絡(luò)圖6-18 WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型6.3.4光通道網(wǎng)絡(luò) 3、波長(zhǎng)路由機(jī)制 下面介紹兩種最重要的通道機(jī)制：波長(zhǎng)通道（WP）機(jī)制和虛波長(zhǎng)通道（VWP）機(jī)制。 波長(zhǎng)通道是指光通路上的OXC節(jié)點(diǎn)沒(méi)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，因此某一光通道中的不同光復(fù)用段必須使用相同的波長(zhǎng)。 6.3.4光通道網(wǎng)絡(luò)虛波長(zhǎng)通道是指光通道上的OXC節(jié)點(diǎn)具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，因此一個(gè)光通道中的各光復(fù)用段可以占

31、用不同的波長(zhǎng)。6.3.4光通道網(wǎng)絡(luò) 采用不同的路由機(jī)制可構(gòu)成不同的網(wǎng)絡(luò)，因此WDM網(wǎng)絡(luò)又可分為波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò)和虛波長(zhǎng)通道網(wǎng)絡(luò)。在波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò)中，由于每一條光通道占用一條固定波長(zhǎng)的通道，為了能對(duì)全網(wǎng)各復(fù)用段上波長(zhǎng)的占用情況有所了解，因此必須采用集中控制方式，這樣才能保證為新的呼叫請(qǐng)求選擇一條適當(dāng)?shù)穆酚?。而在虛波長(zhǎng)通道網(wǎng)絡(luò)中，由于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的OXC均具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，因而在一個(gè)光通道上的波長(zhǎng)是按光復(fù)用段逐個(gè)進(jìn)行分配的。6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備 光傳送網(wǎng)（OTN）是以光通路接入點(diǎn)作為邊界、由OTN設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成的光傳送網(wǎng)絡(luò)，如圖6-20所示?？蓮膬蓚€(gè)方面來(lái)界定，一是具有OTN物理接口，二是具備O

32、DUk級(jí)別的交叉連接能力。在OTN網(wǎng)絡(luò)中通常存在3種設(shè)備，1、具有OTN接口的WDM設(shè)備，如圖6-20所示6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備 圖6-20 具有OTN接口的設(shè)備功能模型6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備 2、支持ODUk電交叉設(shè)備 OTUk電交叉設(shè)備可完成ODUk級(jí)別的電路交叉功能，其結(jié)構(gòu)如圖6-21所示。 圖6-21 OTN電交叉設(shè)備的功能模型6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備 具有OTN電交叉功能設(shè)備的技術(shù)要求：業(yè)務(wù)接入功能：提供SDH、ATM、以太網(wǎng)、OTUk等多種業(yè)務(wù)接入功能?；ヂ?lián)接口能力：提供標(biāo)準(zhǔn)的OTN IrDI接口，連接其他WDM設(shè)備。交叉能力：支持一個(gè)或多個(gè)級(jí)別的ODUk電路的交叉保護(hù)能

33、力：支持一個(gè)或多個(gè)級(jí)別的ODUk通道級(jí)別的保護(hù)，倒換時(shí)間在50ms以內(nèi)；6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備管理能力：提供端到端的電路配置和性能/告警監(jiān)視功能。智能功能：支持GMPLS控制平面，實(shí)現(xiàn)電路自動(dòng)建立自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和保護(hù)恢復(fù)等功能。 3、支持ODUk和光波長(zhǎng)交叉的OTN設(shè)備 支持ODUk和光波長(zhǎng)交叉的OTN設(shè)備的功能模型：如圖6-22所示。6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備圖6-22 具有OTN光電交叉的設(shè)備6.3.5 OTN關(guān)鍵設(shè)備 支持ODUk和光波長(zhǎng)交叉的OTN設(shè)備的技術(shù)要求：接口能力OCh調(diào)度能力ODUK調(diào)度能力兩層的協(xié)調(diào)能力管理能力智能功能6.4 OTN網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)方式 在OTN網(wǎng)絡(luò)共定義了3中保護(hù)方式，即 線性保護(hù) 子網(wǎng)連接保護(hù) 共享保護(hù)返回6.4.1線性保護(hù)