第2章 传输网

2.1　传输网概述

2.1.1　传输网的基本概念
传输网是用作传送通道的网络，是一般架构在业务网和支撑网之下用来提供信号传送和转换的网络，属于基础网。

传输网由各种传输线路和传输设备组成。
传输线路—完成信号的传递。
传输设备—完成信号的处理功能，实现信息的可靠发送、整合、收敛、转发等。

2.1.2　传输网的分类
主要看按采用的传输介质分类：
有线传输网：电缆传输网、光纤 (光缆) 传输网、国际海缆传输网。
其中光传输网种类最多、技术发展最快，类型有SDH、MSTP、DWDM、OTN、ASON、PTN分组传送网、IPRAN(IP化的无线接入网)等。
无线传输网：微波通信系统、卫星通信系统。

2.1.3　传输技术的发展历程及发展趋势

2.2　SDH传输网

2.2.1　SDH的基本概念

2.2.2　SDH的基本网络单元

1、终端复用器（TM）

TM位于SDH传输网的终端（网络末端），主要任务是将低速支路信号纳入STM-N帧结构，并经电/光转换成为STM-N光线路信号，其逆过程正好相反。
终端复用器（TM，Termination Multiplexer）是把多路低速信号复用成一路高速信号，或者反过来把一路高速信号分接成多路低速信号的设备。

2、分插复用器（ADM）

ADM位于SDH传输网的沿途，它将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号的能力。
分插复用器（ADM，Add/Drop Multiplexer）。在电信网络的接点上，经常需要把部分信号流从节点上“分”出来，或把某些信号流“插”进网络传输系统。这种可以把信号分出来，插进去的设备叫做“分插复用器”，也可以叫做“上下复用器”。

3、再生中继器（REG）

再生中继器（REG，REGenerative repeater）是指在传输过程中通过再生方式将失真了的脉冲信号恢复原状后转发的设备。

4、数字交叉连接设备（DXC设备）

数字交叉连接（DXC，Digital Cross Connect）设备的作用是实现支路之间的交叉连接。SDH网络中的DXC设备也称同步数字交叉连接（SDXC）设备。

2.2.3　SDH的帧结构

同步数字体系最基本的模块信号是 STM-1，其速率为 155.52Mbit/s。更高等级的 STM-N信号是将 STM-1 同步复用，按字节间插的结果。

SDH采纳了一种以字节为单位的矩形块状帧结构，STM-N帧由 270 × N列 9 行组成，周期为125 µs（微秒）。1微秒等于百万分之一秒。1/8000=0.000125

整个SDH帧结构分为 3 个主要区域：段开销、管理单元指针和净负荷。其中: 信息净负荷第一字节位置不固定。段开销分为再生和复用。

2.2.4　SDH的复用映射结构

各种业务信号纳入（复用进）STM-N 帧（载入到信息净负荷区域）的过程都要经历映射、定位（需要指针调整）和复用 3 个步骤。
映射是使各支路信号适配进虚容器的过程。(信号打包)
定位校准(伴随与指针调整)
复用(相当于字节交错间插复用)
我国的光同步传输网技术体制规定了以 2Mbit/s 信号为基础的 PDH 系列作为 SDH 的有效负荷。


C12：容器，做适配。VC12：虚容器，打标签。TU12：支路单元（TU，Tributary Unit)，放指针，定位。TUG2：支路单元组，复用，打包，成组。
3个一组，21个一箱，63一个车。
2.048Mb/s（1048kb/s）为63个一车。
在我国标准中，一个STM-1信号中最多可以包含63个2.048Mb/s的信号，3个34Mbps，1个140Mbps。

2.2.5　SDH传输网的拓扑结构
有线形、星形、树形、环形、网状形（及网状网）。

2.2.6　SDH传输网的网络保护

所谓自愈就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从故障中恢复所携带的业务，使用户感觉不出网络已出故障。
基本原理：使网络具备备用 (替代)路由，并重新建立通信的能力。

1+1保护方式：并发优收，一主一备。
1+n保护方式：主，多个备，只发主纤。

二纤单向通道倒换环倒换技巧：正常情况下，接收端开关是接到主用光纤上的，当某一段光缆断裂，需要的话，接收端需要将开关由主用光纤改到备用光纤上。

二纤双向复用段倒换环倒换技巧：当某一段光纤断裂，在断裂光缆相邻节点开关进行倒换，将主用光缆和备用光缆环回，将靠近断裂光缆的开关倒换。


子网连接保护（SNCP）：采用“并发选收”的保护倒换规则，业务在工作子网和保护子网连接上同时传送。当工作子网连接失效或性能劣化到某一规定的水平时，子网连接的接收端依据优选准则选择保护子网连接上的信号。倒换时一般采取单向倒换方式，因此不需要APS协议。

2.2.7　SDH传输网的应用

2.3 MSTP传输网

2.3.1　MSTP的基本概念
多业务传送平台( Multi- Service Transport Platform，MSTP)技术是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务传送平台。

MSTP的特点
(1) 继承了 SDH 技术的良好的网络保护倒换性能，对时分复用技术（time-division multiplexing, TDM）业务较好的支持能力；
(2) 支持多种物理接口;
(3) 支持多种协议;
(4) 提供集成的数字交叉连接功能;
(5) 具有动态带宽分配和链路高效建立能力;
(6) 能提供综合网络管理功能。

2.3.2 MSTP的级联技术

级联是将多个虚容器组合起来，形成一个容量更大的组合容器的过程。对客户信号不引入附加损伤。级联分为相邻级联(或连续级联) 和虚级联；
(1) 连续级联对虚容器“时隙上连续相邻”的特点，使网络通道利用率降低；（完整）
(2) 虚级联组中的单个 VC 可沿不同的路由独立进行传送，提高了多条路径上的资源利用率，带宽利用率高。（组合）

2.3.3 以太网业务的封装协议

MSTP 的封装技术
MSTP 中将以太网数据封装映射到 SDH 时经常使用 3 种协议: PPP/HDLC 协议、LAPS 和GFP其中应用最广泛的是 GFP 协议。GFP，即通用成帧规程 （Generic Framing Procedure）， 定义了两种映射模式一一帧映射和透明映射。透明映射有固定的帧长，适合实时业务；帧映射，无固定的帧长，适合分组数据业务。优点：顿定位效果更好:适用于不同结构的网络:功能强、使用灵活、可靠性高;传输性能与传输内容无关。

2.3.4 以太网业务在MSTP中的实现

1）支持以太网透传的MSTP
支持以太网透传功能是将来自以太网接口的以太网数据帧不经过二层交换功能模块，直接进行协议封装和速率适配后映射到SDH的VC中，然后通过SDH网进行点到点传送。
2）支持以太网二层交换的MSTP
基于二层交换功能的MSTP是指在一个或多个用户侧的以太网物理接口与多个独立的网络侧的VC通道之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换，即经过以太网二层交换。可以有效的对多个以太网用户的接入进行本地汇聚，从而提高网络的带宽利用率和用户的接入能力。

2.3.5　MSTP传输网的应用
MSTP主要应用在宽带IP城域网的汇聚层和接入层。

2.4 DWDM传输网

2.4.1　DWDM的基本概念

WDM是利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段作为一个独立的信道传输一种预定波长。

DWDM技术的优点
光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高。充分利用光纤带宽资源，超大容量传输。提供透明的传送信道，具有多业务接入能力。对数据格式透明。利用EDFA实现超长距离传输。可更灵活的进行组网，适应未来光网络建设的要求。

DWDM系统的工作方式
（1）双纤单向传输
（2）单纤双向传输

2.4.2 DWDM系统的 工作波长

ITU-T G.692 建议 DWDM 系统以 193.1THz 为绝对参考频率，不同波长的频率间隔应为 100GHz 的整数倍或 50GHz 的整数倍的波长间隔系列，频率范围为: 192.1THZ~196.1THz，即工作波长范围为1530nm~1561nm。

2.4.3　DWDM系统的 组成

DWDM系统由 发送/接收光复用终端单元（即光发射机/光接收机）和中继线路放大单元 组成。
1、发送光复用终端单元(光发射机)主要包括光源、光转发器(光波长转换器 Optical Transport Unit，OTU)、合波器(光波分复用器)和光后置放大器(Optical Booster Amplifier，OBA)等。
2、中继线路放大单元包括光线路放大器(Optical Line Amplifier，OLA)(光中继放大器)、光纤线路和光监控信道(Optical Supervising Channel，OSC)接收/发送器等。
3、接收光复用终端单元(光接收机)主要包括光前置放大器 (Optical Preamplifier Amplifier，OPA)、分波器(光波分解复用器)、光转发器和光检测器等。

EDFA 放大器能对 1550nm 波长的光信号进行放大，根据光放大器在系统中的位置和作用，可以有OBA、OLA 和 OPA 3 种应用方式。
EDFA所使用的泵浦光源的发光波长为 980nm 或 1480nm。

2.4.4　DWDM传输网的 关键设备

DWDM传输网的关键设备主要包括光终端复用器(Optical Terminal Mutiplexer，OTM)、光分插复用器(Optical Add-Drop Multiplexer，OADM)和光交叉连接 (Optical Cross Connection，OXC)设备。其中，OADM和OXC设备属于DWDM传输网的节点设备。

2.4.5　DWDM传输网的 组网方式及应用

DWDM 传输网的组网方式（指组网结构）包括点到点组网、链形组网、环形组网和网状网组网。

2.5　光传送网

2.5.1　OTN的基本概念
OTN的特点
（1）可提供多种客户信号的封装和透明传输（兼容）
（2）大颗粒的带宽复用和交叉调度能力
（3）提供强大的保护恢复能力
（4）强大的开销和维护管理能力
（5）增强了组网能力

2.5.2　OTN的分层模型

光通道层(OCh)、光复用段层(OMS)、光传输段层(OTS)。

2.5.3　OTN的接口信息结构

OTN从水平方向可分为不同的管理域，其中单个管理域可以由单个设备商的OTN设备组成，也可由运营商的某个光网络或光域子网组成。
不同管理域之间的物理连接称为域间接口 (IrDI，Inter-Domain Interface)，域内的物理连接称为域内接口 (laDI，Intra-Domain Interface)。

2.5.4　OTN的帧结构

帧封装：
光信道 净荷 单元OPU，光信道 数据 单元ODU，光信道 传送 单元OTU
帧结构：4*4080*1B固定块状结构
帧速率：可变(帧周期不同，k级别越高，帧周期越短)（因为帧结构固定，需要发送的东西越多，发的越快）

2.5.5　OTN的关键设备

光终端复用器
电交叉连接设备
光交叉连接设备
光电混合交叉连接设备

2.5.6　OTN的保护方式

线性保护
子网连接保护（SNCP）
环网保护

2.5.7　OTN的应用及发展趋势

2.6　自动交换光网络（ASON）

2.6.1　ASON的概念与特点

所谓ASON，是指在ASON信令网控制下完成光传送网内光网络连接的自动建立、交换（指交叉连接）的新型网络。
ASON在OTN中引入了控制平面，以实现网络资源的实时按需分配，具有动态连接的能力，实现光通道的流量和控制，而且有利于及时提供各种新的增值业务。

自动交换光网络ASON (Automatically Switched Optical Network) 以光传送网（OTN）为基础的自动交换传送网（ASTN）。

ASON的特点
1、在光层实现业务动态分配，能根据业务需要提供带宽，是面向业务的网络。
2、实现了控制平面与传送平面的分离，使所传送的客户信号的速率和采用的协议彼此独立，这样可支持多种客户层信号，适应多种业务类型。
3、能实现路由重构，具有端到端的网络监控和保护恢复能力，保证其生存性。
4、具有分布式处理能力。
5、可为用户提供新的业务类型。
6、能对所传输的业务进行优先级管理、路由选择和链路管理等。

2.6.2　ASON的体系结构

三平面(控制平面，传输平面，管理平面)
三接口(连接控制接口CCI，网络管理接口NMI[A/T])
三连接方式(永久连接、交换连接、软永久连接)



2.6.3　ASON的分层网络结构
省际干线网
省内干线网
本地网

2.7　微波通信系统

2.7.1　无线电通信的基本概念
无线电通信是一种利用空间作为信道，以电磁波的形式传播信息的通信方式。

2.7.2　微波中继通信
微波频段的波长范围为1mm~1m
频率范围为300MHz~300GHz
微波通信就是利用微波作为载波来携带信息并通过空间电磁波进行传输的一种无线通信方式。
中继接力方式实现远距离传输

微波中继通传特点：
通信频段的频带宽
受外界干扰的影响小
通信的灵活性较大
天线增益高、方向性强
投资少、建设快

2.7.3　微波传送网
微波传输作为传统的长途通信技术，其核心是微波中继通信系统。

2.8　卫星通信系统

2.8.1　卫星通信频段的划分
卫星通信是指两个或多个地球站之间利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号进行的通信。

2.8.2　卫星通信的特点
通信距离远，建站成本与通信距离无关
以广播方式工作，便于实现多址通信
频带宽，传输容量大，适于多种业务传输
可以自发自收进行监测

2.8.3　卫星通信系统的组成
卫星通信系统由空间分系统（通信卫星）、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等4大部分组成。
卫星通信地球站中的上、下变频器是用来在射频与中频之间进行频谱搬移。

2.8.4　甚小天线地球站
VSAT（Very Small Aperture Terminal）网络的构成形成有单跳、双跳、单双跳混合以及全连接网等。