光纤通信-ch9 光 网 络

第九章第九章 光光 网网 络络光同步数字网光同步数字网 SDH SDH SDHSDH出现的时代背景出现的时代背景 SDH：同步数字传输体制（：同步数字传输体制（Synchronous Digital Hierarchy SDH），是一种传输的体制（是一种传输的体制（协议协议），它规范了数字信号的帧结），它规范了数字信号的帧结 构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。不得不提的是：不得不提的是：PDH：准同步数字系列（：准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy-PDH）规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。接口码型等特性。两种传输体制的两种传输体制的根本区别根本区别：帧结构不同，映射和复用路径不同，同步方式不同。帧结构不同，映射和复用路径不同，同步方式不同。SDH SDH 和和 PDHPDH 光端机光端机 光端机光端机 电端机电端机 电端机电端机微波收微波收发信机发信机微波收微波收发信机发信机程控程控交换机交换机程控程控交换机交换机移动移动交换机交换机移动移动交换机交换机分组分组交换机交换机分组分组交换机交换机传输设备传输设备交换设备交换设备交换设备交换设备 用户用户终端设备终端设备基站基站卫星卫星模拟用户线模拟用户线中继线中继线模拟用户线模拟用户线中继线中继线2Mb/s3003400Hz3003400Hz基站基站微波微波光纤光纤PCM 用户用户终端设备终端设备2Mb/s交换网交换网传输网传输网接入网接入网接入网接入网交换网交换网PCM PDH SDHWDM PDH SDHWDM通信网的通信网的基本结构基本结构PDHPDH的基本帧结构的基本帧结构 量化量化编码编码抽样抽样量化量化编码编码抽样抽样量化量化编码编码抽样抽样PCM30/32时隙时隙复用复用2M输出输出n2M输出输出12M输入输入n2M输入输入13003400Hz模拟信号模拟信号64kbit/s数字信号数字信号交换交换时分时分用户电路用户电路信令信令同步同步TS0 TS1 TS2 TS15 TS16 TS17 TS311630个话路个话路115个话路个话路随路信令随路信令同步码同步码32 时隙（时隙（125s）8 bit传输速率传输速率=328/(12510-6)=2.048Mbit/s （简称（简称2M）2M帧结构帧结构程控交换机原理程控交换机原理2.048 kbit/s 帧帧:32x8 bit=256 bit in 125s编码的语音编码的语音/数据信号数据信号编码的语音编码的语音/数据信号数据信号信令信息信令信息时隙时隙0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2 Mbit/s 2 Mbit/s 帧结构帧结构Si:保留给国际使用保留给国际使用Sa4:非紧急告警非紧急告警(0=告警告警)A:远端告警远端告警(1=紧急告警紧急告警)Sa4 to Sa8:空余比特或用于数据链路信息空余比特或用于数据链路信息(点对点应用点对点应用)FAS:帧同步信号帧同步信号(0011011)NFAS:非帧同步信号非帧同步信号2.048 kbit/s 帧结构帧结构:32x8 bit=256 bit in 125s Si 0 0 1 1 0 1 1 编码的语音编码的语音/数据信号数据信号编码的语音编码的语音/数据信号数据信号信令信息信令信息时隙时隙 Si 1 A Sa Sa Sa Sa Sa 4 5 6 7 8帧同步字节帧同步字节(frames 0,2,4.)非帧同步字节非帧同步字节(frames 1,3,5.)(M)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2 Mbit/s 2 Mbit/s 帧结构帧结构Si:保留给国际使用保留给国际使用Sa4:非紧急告警非紧急告警(0=告警告警)A:远端告警远端告警(1=紧急告警紧急告警 Y:对端复帧告警对端复帧告警(1=Alarm)E:CRC 误码指示误码指示(0=Error)Sa4 to Sa8:空余比特或用于数据链路信息空余比特或用于数据链路信息(点对点应用点对点应用)FAS:帧同步信号帧同步信号(0011011)NFAS:非帧同步信号非帧同步信号用户信令用户信令.n用户信令.n+152.048 kbit/s 帧结构帧结构:32x8 bit=256 bit in 125s Si 0 0 1 1 0 1 1 编码的语音/数据信号编码的语音编码的语音/数据信号数据信号信令信息信令信息时隙时隙 Si 1 A Sa Sa Sa Sa Sa 4 5 6 7 8帧同步字节帧同步字节(偶数帧偶数帧.)非帧同步字节非帧同步字节(奇数帧奇数帧)(M)0 0 0 0 x Y x x a b c d a b c dMFASNMFAS第第0帧帧第第 1.15&17.31帧帧0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2 Mbit/s 2 Mbit/s 帧结构帧结构2.048 kbit/s 复帧复帧,ITU-T G.704fr 15fr 0fr 1fr 2fr 3fr 4fr 5fr 6fr 7fr 8fr 9fr 10fr 11fr 12fr 13fr 14fr 15复帧复帧子复帧子复帧 1子复帧子复帧 2用户信令用户信令.n用户信令.n+152.048 kbit/s frame:32x8 bit=256 比特比特 in 125s Si 0 0 1 1 0 1 1 编码的语音编码的语音/数据信号数据信号编码的语音编码的语音/数据信号数据信号信令信息信令信息时隙时隙 Si 1 A Sa Sa Sa Sa Sa 4 5 6 7 8帧同步字节帧同步字节(偶数帧偶数帧.)非帧同步字节非帧同步字节(奇数帧奇数帧)(M)0 0 0 0 x Y x x a b c d a b c dMFASNMFAS第第0帧帧第第 1.15&17.31帧帧0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Si:保留给国际使用保留给国际使用Sa4:非紧急告警非紧急告警(0=告警告警)A:远端告警远端告警(1=紧急告警紧急告警 Y:对端复帧告警对端复帧告警(1=告警告警)Sa4 to Sa8:空余比特或用于数据链路信息空余比特或用于数据链路信息(点对点应用点对点应用)FAS:帧同步信号帧同步信号(0011011)NFAS:非帧同步信号非帧同步信号2 Mbit/s 2 Mbit/s 帧结构帧结构2.048 kb/s 复帧复帧,ITU-T G.704fr 15fr 0fr 1fr 2fr 3fr 4fr 5fr 6fr 7fr 8fr 9fr 10fr 11fr 12fr 13fr 14fr 15复帧复帧子复帧子复帧 1子复帧子复帧 2Si:保留给国际使用保留给国际使用Sa4:非紧急告警非紧急告警(0=告警告警)A:远端告警远端告警(1=紧急告警紧急告警)Y:对端复帧告警对端复帧告警(1=告警告警)E:CRC 误码指示误码指示(0=误码误码)M:复帧定位信号复帧定位信号(CRC 复帧定位复帧定位:001011)Sa4 to Sa8:空余比特或用于数据链路信息空余比特或用于数据链路信息(点对点应用点对点应用)FAS:帧同步信号帧同步信号(0011011)NFAS:非帧同步信号非帧同步信号用户信令用户信令.n用户信令.n+15 Si 0 0 1 1 0 1 1 Si 1 A Sa Sa Sa Sa Sa 4 5 6 7 8帧同步字节帧同步字节(偶数帧偶数帧.)非帧同步字节非帧同步字节(奇数帧奇数帧)(M)0 0 0 0 x Y x x a b c d a b c dMFASNMFAS第第0帧帧第第 1.15&17.31帧帧Time slot 0 of CRC multiframe:子复帧子复帧1子复帧子复帧22.048 kb/s 帧帧:32x8 bit=256 bit in 125s编码的语音编码的语音/数据信号数据信号编码的语音编码的语音/数据信号数据信号信令信息信令信息时隙时隙0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 FAS C1 0 0 1 1 0 1 1 C4 0 0 1 1 0 1 1 C1 0 0 1 1 0 1 1 C4 0 0 1 1 0 1 1 0 1 A Sa Sa Sa Sa Sa 1 1 A Sa Sa Sa Sa Sa 1 1 A Sa Sa Sa Sa Sa E2 1 A Sa Sa Sa Sa Sa1 NFAS6 FAS7 NFAS8 FAS9 NFAS14 FAS15 NFAS256 X 8 比特比特=2048 比特比特256 X 8 比特比特=2048 比特比特2 Mbit/s 2 Mbit/s 帧结构帧结构PDH的三种速率：的三种速率：2Mb/s;34Mb/s;140Mb/s SDH SDH 的的 优优 缺缺 点点 美国美国Bell通信研究所于通信研究所于1986年首先提出了用一整套分年首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的等级的标准数字传递结构组成的同步光网络同步光网络SONET 体制。体制。CCITT（现在（现在ITU-T）于）于1988年接受了这一概念，并重命名年接受了这一概念，并重命名为为同步数字体系同步数字体系SDH，使其成为不仅适用于光纤传输，也适，使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。用于微波和卫星传输的通用技术体制。SDH系统中，系统中，整个同步网络的各级时钟都来自一个非整个同步网络的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟常精确的主时钟（昂贵的（昂贵的铯原子钟铯原子钟，1秒稳定度为秒稳定度为10-11。现。现在的在的光钟：光频基准，秒光钟：光频基准，秒稳定度稳定度10-1 10-1）。）。CCITT：International consultative committee on telecommunications and TelegraphITU-T：International Telecommunications Union SONET：Synchronous Optical Network SDH SDH 的诞生的诞生 SDH SDH网由终端复用器网由终端复用器(TM)(TM)、分插复用器、分插复用器(ADM)(ADM)、再生中继器、再生中继器(REG)(REG)和同步数字交叉连接设备和同步数字交叉连接设备(SDXC)(SDXC)基本网元组成基本网元组成,在光纤上在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。TM终端复用器终端复用器 ADM（SDXC）分插复用器分插复用器TM终端复用器终端复用器REG再生器再生器支支路路信信号号支路信号支路信号支支路路信信号号 1.对网络节点接口进行了统一的规范对网络节点接口进行了统一的规范(速率等级、帧结构、速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等复接方法、线路接口、监控管理等)，使各厂家设备横向兼容使各厂家设备横向兼容；2.可容纳北美、日本和欧洲可容纳北美、日本和欧洲PDH系列系列(1.5M、2M、6.3M、34M、45M和和140M)，便于便于PDH向向SDH过渡过渡；SDH SDH 的基本概念和特点的基本概念和特点 3.采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，因而只需因而只需利用软件即可从高速信号中直接分插出低速信号，利用软件即可从高速信号中直接分插出低速信号，使上下业务使上下业务十分容易十分容易；4.SDH的网同步和灵活的复用方式，的网同步和灵活的复用方式，大大简化了数字交叉大大简化了数字交叉连接功能的实现，连接功能的实现，便于根据用户的需要进行动态组网和新业务便于根据用户的需要进行动态组网和新业务接入接入；5.帧结构中安排了丰富的开销比特帧结构中安排了丰富的开销比特(段开销段开销 和通道开销和通道开销)，提高了网络的运行、管理和维护能力提高了网络的运行、管理和维护能力；6.SDH是智能化的设备，是智能化的设备，兼有终结、分插复用和交叉连接兼有终结、分插复用和交叉连接功能，可通过远控灵活组网和管理；功能，可通过远控灵活组网和管理；7.采用级联技术采用级联技术，实现了实现了IP over SDH。1.真正的真正的同步复用：同步复用：便于上下业务；便于上下业务；2.标准光接口：标准光接口：便于横向兼容；便于横向兼容；3.强大的网管能力：强大的网管能力：便于维护管理。便于维护管理。SDH SDH 的核心的核心 SDH是是从统一的国家电信网从统一的国家电信网和和国际互通的高度国际互通的高度来组建数来组建数字通信网，是构成综合业务数字网字通信网，是构成综合业务数字网ISDN、特别是宽带综合业、特别是宽带综合业务数字网务数字网B-ISDN 的重要组成部分。按的重要组成部分。按SDH组建的网是一个高组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。度统一的、标准化的、智能化的网络。当组建当组建SDH传输网时，原有传输网时，原有PDH传输网不会作废，两种传传输网不会作废，两种传输网共同存在，也即可用输网共同存在，也即可用SDH网传送网传送PDH业务。另外，异步业务。另外，异步转移模式（转移模式（ATM）信号、）信号、FDDI信号等其他体制的信号也可用信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。网来传输。SDH传输网怎样实现这种兼容性？传输网怎样实现这种兼容性？SDH网中，基本传输网中，基本传输模块模块STM-1 可以容纳可以容纳PDH的三个数字信号系列（的三个数字信号系列（2Mb/s，34Mb/s，140Mb/s）和其它的各种体制的数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列-ATM、FDDI、DQDB等，从而体现了等，从而体现了SDH的前向兼容性和后的前向兼容性和后向兼容性，确保了向兼容性，确保了PDH向向SDH和和ATM 向向SDH的顺利过渡。的顺利过渡。SDH怎样容纳各种体制的信号？怎样容纳各种体制的信号？SDH把各种体制的低速把各种体制的低速信号在信号在网络边界处网络边界处（例如（例如SDH/PDH起点）复用进起点）复用进STM-1的帧的帧结构中，在网络边界处（终点）再将它们拆分出来。结构中，在网络边界处（终点）再将它们拆分出来。SDH SDH 的兼容性的兼容性 决定成本决定成本 在在SDH网中，网中，SDH信号实际上起着运货车的功能。它将信号实际上起着运货车的功能。它将各种不同体制的信号（各种不同体制的信号（主要指主要指PDH信号信号）象货物一样打成不）象货物一样打成不同大小的（速率级别）信息包，然后装入货车（同大小的（速率级别）信息包，然后装入货车（STM-N帧）帧）中，在中，在SDH的主干道（光纤上）传输。在接收端，从货车上的主干道（光纤上）传输。在接收端，从货车上卸下打成货包的货物（其它体制的信号），然后拆包，恢复卸下打成货包的货物（其它体制的信号），然后拆包，恢复出原来体制的信号。出原来体制的信号。1.频带利用率不如频带利用率不如 PDH 系统（因为大量开销字节及空字节）；系统（因为大量开销字节及空字节）；3.强大的软件控制能力使管理更方便、功能更强大，但也有潜强大的软件控制能力使管理更方便、功能更强大，但也有潜在的重大故障隐患（病毒、操作失误或死机等）。在的重大故障隐患（病毒、操作失误或死机等）。2.技术和功能上的复杂性大大增加（技术和功能上的复杂性大大增加（因为采用了指针调整技术因为采用了指针调整技术,须采用亚微米须采用亚微米CMOS超大规模集成电路）超大规模集成电路）；SDH155M2M2M140M2M34/14034MSDH155M2/88/348M2M2M2M2M64个个2MPDH140M140M63个个2M64个个2MSDH155M34M48个个2M34M34MSDH SDH 缺点缺点 有利必有弊有利必有弊SDHSDH 帧帧 结结 构构 STM-N STM-N 帧结构帧结构 逐行传送逐行传送 块状帧结构：由横向块状帧结构：由横向270 x N270 x N列和纵向列和纵向9 9行字节行字节(一个一个字节为字节为8 8比特比特)组成；组成；字节传输：从左上角第一个字节开始字节传输：从左上角第一个字节开始,从左到右从左到右,自上自上而下按顺序传送而下按顺序传送,直至整个直至整个9x2709x270个字节传完后转入下个字节传完后转入下一帧；一帧；帧周期帧周期125125s s，每秒传，每秒传80008000帧帧.STM-1,STM-1,每秒传送速率每秒传送速率 =8000 x9x270 x8=155.52Mb/s=8000 x9x270 x8=155.52Mb/s STM-4=4x155.52=622.08Mb/sSTM-4=4x155.52=622.08Mb/s STM-16=16x155.52=2488.32Mb/sSTM-16=16x155.52=2488.32Mb/sSTM-N STM-N 帧结构帧结构SDH SDH 开销开销SDH SDH 段开销（段开销（SOHSOH）A1A2:定帧字节定帧字节J0：再生段踪迹字节：再生段踪迹字节D1-D12：数据通信：数据通信 字节字节E1E2：公务联络字节：公务联络字节F1：使用者通道字节：使用者通道字节B1：BIP-8字节字节B2：BIP-NX24字节字节K1K2：自动保护倒换：自动保护倒换 字节字节S1：同步状态字节：同步状态字节M1：段远段误码块字节：段远段误码块字节Z1Z2：备用字节：备用字节STM-1STM-1中开销字节安排中开销字节安排A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A2D2A2A2A2A2A2A2A2A2A2J0A2A2A1K2B2F1D5D3B1B2B2B2B2B2B2B2B2B2B2B2E1K1D1D6D7D8D9D11M1D12D10D4E2S136 字节字节管管 理理 单单 元元 指指 针针图图 STM-4 SOH 字节安排字节安排 以字节交错间插方式构成以字节交错间插方式构成STM-4STM-4开销时，第一个开销时，第一个STM-1STM-1的的段开销被完整保留，其余段开销被完整保留，其余STM-1STM-1的段开销仅保留的段开销仅保留A1A1、A2A2和和B2B2，其它均应略去。其它均应略去。A1=11110110，A2=00101000，用于识别帧的起始位置，用于识别帧的起始位置。收信正常时，再生器直接转发收信正常时，再生器直接转发A1、A2字节；收信故障时，字节；收信故障时，再生器产生再生器产生A1、A2字节，全透明传送。字节，全透明传送。收端设备搜索不到收端设备搜索不到A1、A2超过超过625 s就出现帧失步就出现帧失步(OOF)告警，告警，OOF持续持续3ms以上将出现帧丢失以上将出现帧丢失(LOF)告警。告警。STM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-N搜索搜索A1、A2连续连续5帧帧搜索不到搜索不到产生产生R-OOF 持续持续3msR-LOF下插下插全全“1”定帧持定帧持续续1ms以上以上R-LOF告警消失告警消失SOH SOH 定帧字节定帧字节A1A1和和A2A2功能功能SDHSDH 的三个步骤的三个步骤 SDH网可传送网可传送PDH业务，及异步转移模式业务，及异步转移模式（ATM）信号、）信号、FDDI信号等其他体制的信号。信号等其他体制的信号。各各种业务信号复用进种业务信号复用进STM-NSTM-N帧的过程都要经历帧的过程都要经历映射映射、定位定位和和复用复用三个步骤。三个步骤。SDHSDH的三个步骤的三个步骤 尽管尽管SDH提供同步帧结构，但它并提供同步帧结构，但它并不强制用户净荷位于不强制用户净荷位于SDH帧中的特定位置帧中的特定位置，相反，它，相反，它允许用户净荷在帧内浮动允许用户净荷在帧内浮动，使，使用开销域中的指针指出用户净荷的开始位置。用开销域中的指针指出用户净荷的开始位置。二级指针定位：二级指针定位：管理单元指针管理单元指针AU-PTRAU-PTR支路单元指针支路单元指针TU-PTRTU-PTR 允许用户净荷在帧内浮动允许用户净荷在帧内浮动管理单元指针管理单元指针AU-PTR AU-PTR 定位定位1st1st字节字节-采用指针是采用指针是SDHSDH的重要创新的重要创新管理单元指针管理单元指针AU-PTRAU-PTR 若复用的低速信号速率较低，如：若复用的低速信号速率较低，如：2M、34M，则打包，则打包后信息包太小；后信息包太小；二级指针定位：二级指针定位：先将先将小小信息包信息包打成打成中中信息包信息包，通过支路通过支路单元指针单元指针TU-PTR定位定位小小信息包在信息包在中中信息包中的位置；信息包中的位置；然然后将若干后将若干中中信息包打成信息包打成大大信息包信息包，通过通过AU-PTR定位相应定位相应中中信息包在信息包在大大信息包中的位置。信息包中的位置。支路单元指针支路单元指针TU-PTRTU-PTR对于对于PDH信号：信号：当需将当需将PDH低速支路信号如低速支路信号如2Mbit/s复用进复用进SDH信号的帧（信号的帧（STM-N）中时，除采用）中时，除采用同步复用同步复用和和灵活的映射灵活的映射结构结构外，还通过外，还通过指针定位指针定位预见预见低速信号在帧中的位置低速信号在帧中的位置。这样做。这样做的的好处好处是：可从是：可从STM-N信号中信号中直接分直接分/插出插出低速支路信号，如低速支路信号，如2Mbit/s、34Mbit/s与与140Mbit/s等。从而节省大量等。从而节省大量PDH中的复中的复接接/分接设备（背靠背设备），增加可靠性，减少信号损伤、设分接设备（背靠背设备），增加可靠性，减少信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。北美标准北美标准ITU-T符号符号电信号符号电信号符号光信号符号光信号符号数据数率数据数率(Mb/s)电信号符号电信号符号STS-1OC-151.84-STS-3OC-3155.52STM-1STS-12OC-12622.08STM-4STS-48OC-482488.32STM-16STS-192OC-1929953.28STM-64STS-768OC-76839813.12STM-256SDH SDH 和和 SONET SONET 的复用方式的复用方式对于对于SDH信号：信号：低速低速SDH信号是信号是以字节间插方式以字节间插方式复用进高速复用进高速SDH信号的帧结构中的，因此，低速信号的帧结构中的，因此，低速SDH信号在高速信号在高速SDH信号的帧中信号的帧中的位置是的位置是固定的固定的、有规律性的有规律性的，也即，也即可预见的可预见的。这样就能从高速。这样就能从高速SDH信号中信号中直接分直接分/插出插出低速低速SDH信号，简化了信号的复接和分信号，简化了信号的复接和分接，接，使使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。SDHSDH的同步复用的同步复用字节间插复用字节间插复用方式：方式：SDHSDH技术有一系列标准接口速率，并具有前向和后技术有一系列标准接口速率，并具有前向和后向兼容性，即允许接入各种不同速率的向兼容性，即允许接入各种不同速率的PDHPDH、EthernetEthernet和和ATMATM信号。由于各种支路信号间存在一定的差异，为信号。由于各种支路信号间存在一定的差异，为了实现同步复用，在形成了实现同步复用，在形成STM-1STM-1速率时，需要进行速率时，需要进行适配适配(映射映射)；另外通过指针可以完成从；另外通过指针可以完成从STM-NSTM-N帧中任意上下帧中任意上下一个支路信号。一个支路信号。SDHSDH灵活的映射方法灵活的映射方法 用来装载各种速率业务信号的信息结构。用来装载各种速率业务信号的信息结构。针对针对PDH 速率速率系列系列规范了规范了 C-11、C-12、C-2、C-3、C-4 五种标准容器。五种标准容器。基帧结构基帧结构 93-1-1/4 94-1-1 912-1-1 984 9260容容 器器 C-11 C-12 C-2 C-3 C-4调整帧频调整帧频(kHz)2 2 2 24 72调整帧结构调整帧结构 4(93-1)-1 4(94-2)4(912-1)-1 (984)/3 (9260)/9速率速率(kbit/s)1648 2176 6832 48348 149760调整帧非信息调整帧非信息 28 64 236 584 146基帧帧长基帧帧长(bit)206 272 848 6048 18720调整帧帧长调整帧帧长(bit)824 1088 3392 2016 2080调整帧信息调整帧信息(bit)772 1024 3156 1432 1934基帧频率基帧频率(Hz)8000 8000 8000 8000 8000容容 器器 帧帧 用来支持用来支持 SDH 通道层连接的信息结构。由信息净荷和通道层连接的信息结构。由信息净荷和通道通道开销开销组成：组成：VC-n=C-n+VC-n POHVC-n POH：对相应通道的监控、管理和维护。对相应通道的监控、管理和维护。提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。由高阶提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。由高阶虚容器和虚容器和管理单元指针管理单元指针组成：组成：AU-n=VC-n+AU-n PTRAU-n PTR：指示：指示VC-n净荷起点相对于复用段帧起点间偏移净荷起点相对于复用段帧起点间偏移.提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。由低提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。由低阶虚容器和阶虚容器和支路单元指针支路单元指针组成：组成：TU-n=VC-n+TU-n PTRTU-nPTR：指示指示VC-n净荷起点相对于高阶净荷起点相对于高阶VC帧起点间偏移帧起点间偏移.虚虚 容容 器器 帧帧支路单元和支路单元组支路单元和支路单元组管理单元和管理单元组管理单元和管理单元组SDHSDH的映射、定位和复用过程的映射、定位和复用过程 C-11C-12C-2C-3C-4C-4-4CC-4-16CC-4-64CC-4-256CVC-12VC-11VC-2VC-3TU-11TU-12TU-2TU-3TUG-2TUG-3VC-3VC-4VC-4-4CVC-4-16CVC-4-64CVC-4-256CAU-3AU-4AU-4-4CAU-4-16CAU-4-64CAU-4-256CAUG-1AUG-4AUG-16AUG-64AUG-256STM-0STM-1STM-4STM-16STM-64STM-256 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 3 4 3 7 7 1 1 3 4指针处理指针处理复用复用multiplexing定位定位aligning映射映射mapping采用级联技术采用级联技术支持数据业务支持数据业务G.707G.707新的新的SDHSDH复用路径图复用路径图中国的中国的SDHSDH基本复用映射结构基本复用映射结构140M140M的复用步骤的复用步骤140M140M的复用步骤的复用步骤34M/45M34M/45M的复用步骤的复用步骤34M/45M34M/45M的复用步骤的复用步骤2M2M的复用步骤的复用步骤2M2M的复用步骤的复用步骤 TM设备设备-终端复用器终端复用器 ADM设备设备-分插复用器分插复用器 DXC设备设备-数字交叉连接设备数字交叉连接设备 REG设备设备-再生器。再生器。SDH SDH 的典型传输设备的典型传输设备终端复用器终端复用器 TM TM作用：完成低速支路到作用：完成低速支路到STM-NSTM-N信号复接功能。信号复接功能。分插复用器分插复用器 ADM ADM再生中继器再生中继器 REG REG（电电）数字交叉连接设备数字交叉连接设备 DXC DXC由由TMTM和和ADMADM构成的线形网构成的线形网TM1TM163 x 2 Mbit/s63 x 2 Mbit/sADM121 x 2 Mbit/sSTM-1STM-1SDH SDH 设备的组网设备的组网 线形网线形网由由ADMADM构成的环型网构成的环型网ADM1ADM1ADM1ADM1SDH SDH 设备的组网设备的组网 环型网环型网由由ADMADM和和SDXCSDXC构成的环型交叉网络构成的环型交叉网络SDHSDH的的DXCDXC（称为（称为SDXCSDXC）21 x 2 Mbit/sADM121 x 2 Mbit/sADM121 x 2 Mbit/sADM121 x 2 Mbit/sADM1Dual ADM1(SDXC 4/1)126 x 2 Mbit/sSDH SDH 设备的组网设备的组网 交叉网络交叉网络由由TMTM和和ADMADM构成的构成的T T形网形网TM1TM163 x 2 Mbit/s63 x 2 Mbit/sADM121 x 2 Mbit/sSTM-1STM-1LITM163 x 2 Mbit/sSTM-1分支模块分支模块STM-1SDH SDH 设备的组网设备的组网 T T型网型网SDH：一种数据接入方案。：一种数据接入方案。光光 接接 入入 网网 Optical Assess Network Optical Assess Network（OANOAN）接入网是指接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为“最后一公最后一公里里”。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，接入网便接入网便成为了整个网络系统的瓶颈成为了整个网络系统的瓶颈。接接 入入 网网 概概 念念 传统的接入网主要以铜缆的形式为用户提供一般的语音传统的接入网主要以铜缆的形式为用户提供一般的语音业务和少量的数据业务。随着社会经济的发展，人们对各种业务和少量的数据业务。随着社会经济的发展，人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求日益增加，一系列接入网新业务特别是宽带综合业务的需求日益增加，一系列接入网新技术应运而生，其中包括应用较广泛的以现有双绞线为基新技术应运而生，其中包括应用较广泛的以现有双绞线为基础的铜缆新技术、混合光纤础的铜缆新技术、混合光纤/同轴同轴(FHC)、网技术和混合光纤、网技术和混合光纤/无线接入技术、无线本地环路技术无线接入技术、无线本地环路技术(WLL/DWLL)及及FTTx(光光纤到纤到Anywhere的统称的统称)+ETTH(Ethernet to the Home)。接接 入入 网网 分分 类类 网网 络络 分分 层层 网网 络络 分分 层层 网网 络络 分分 层层 ADSLCATV目前的接入网目前的接入网 业务业务带宽需求带宽需求数据下载数据下载2 Mbps2 MbpsVoIP,videotelephony and videoconferenceVoIP,videotelephony and videoconference1 Mbp1 Mbps sMusic on demand,multimedia contentsMusic on demand,multimedia contents2 Mbps2 MbpsOn-line GamingOn-line Gaming1 Mbps1 MbpsSD Digital TVSD Digital TV（标清电视）（标清电视）3 Mbps3 MbpsHD Digital TV HD Digital TV（高清电视）（高清电视）Additional TV channels(i.e.2 HD DTV)Additional TV channels(i.e.2 HD DTV)10 Mbps 10 Mbps 2 20 Mbps0 Mbps高带宽、全业务高带宽、全业务 未来接入网趋势未来接入网趋势带宽需求的推动带宽需求的推动 PSTN/ISDNADSLCATV三网融合的推动三网融合的推动 解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等实况转播等 解决双绞线接入长距离覆盖的问题，减少网络节点解决双绞线接入长距离覆盖的问题，减少网络节点1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL/ADSL2+Copper BasedPONFiber Based2002200320062010时间时间带宽带宽互联网互联网视频会议视频会议远程控制远程控制接入技术接入技术业务需求业务需求VoDVoD标清电视标清电视视频会议视频会议GameGame实况实况TVTVVoDVoDHDTVHDTV3km2km1km5km覆盖半径覆盖半径光进铜退光进铜退 接入网发展趋势接入网发展趋势 光接入网是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质的光接入网是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质的接入技术，相比较其他的如铜线接入技术和无线接入技术等接入技术，相比较其他的如铜线接入技术和无线接入技术等而言，光接入网具有而言，光接入网具有传输容量大传输容量大、传输距离长传输距离长、对业务透明对业务透明性好性好等优点，是固定接入领域内最佳的解决方案。等优点，是固定接入领域内最佳的解决方案。光光 接接 入入 网网网络拓扑结构：总线型、环型、树型和星型，以及派生网络拓扑结构：总线型、环型、树型和星型，以及派生出的各种复合型。出的各种复合型。按照室外设施是否含有有源设备：无源光网络（按照室外设施是否含有有源设备：无源光网络（PON)和和有源光网络有源光网络(AON)承载的业务带宽：窄带承载的业务带宽：窄带OAN和宽带和宽带OAN按照按照ONU的位置分为：的位置分为：FTTC(curb路边路边),FTTB,FTTZ(zone小区小区),FTTH，FTTO光接入网的结构光接入网的结构OLT：Optical Line Terminal ONU：Optical Network Unit 根据远端节点的电特性分为：根据远端节点的电特性分为：active (AON)passive(PON)宽带光接入网的分类宽带光接入网的分类 Passive Optical NetworkOLTONUOptical Line Terminal Optical Network Unit Passive Optical Splitter PSTNInternetCATVONUONU PONPON是以点到多点为特征的单纤双向无源光网络；是以点到多点为特征的单纤双向无源光网络；PONPON包括三个组件：包括三个组件：OLTOLT,ONU,ONU and Optical Distribution Networkand Optical Distribution Network（ODNODN）；）；ODNODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联。中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联。Passive Optical Splitter 什么是无源光网络什么是无源光网络PONPON？下行下行上行上行时分复用无源光网络时分复用无源光网络TDM-PONTDM-PON下行信号：下行信号：OLT连续广播发送，连续广播发送，ONU选择性接收选择性接收上行信号：分时突发发送，采用测距技术保证上行数据不发生冲突上行信号：分时突发发送，采用测距技术保证上行数据不发生冲突波分复用无源光网络波分复用无源光网络WDM-PONWDM-PON ATM-PON（APON）APON继承了继承了ATM支持多种业务和支持多种业务和QOS的优势，标准化程的优势，标准化程度高，但业务适配复杂，业务提供能力有限，数据传送速度高，但业务适配复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，几年来成本居高不下。率和效率不高，几年来成本居高不下。EPON 以以太网代替以以太网代替ATM作为链路层协议，消除了作为链路层协议，消除了ATM和和SDH层，层，降低了初始成本和运行成本，简化了硬件设备，改进了电降低了初始成本和运行成本，简化了硬件设备，改进了电路的灵活指配、业务的提供和重配置能力，成为当前路的灵活指配、业务的提供和重配置能力，成为当前PON的主流应用形式。的主流应用形式。GPON 传输汇聚层采用了一个全新的标准协议传输汇聚层采用了一个全新的标准协议通用成幀协议通用成幀协议（GFP）；可以提供）；可以提供1.244 Gbit/s和和2.488 Gbit/s的下行速的下行速率以及所有标准的上行速率，传输距离达到率以及所有标准的上行速率，传输距离达到20km，具有高，具有高速高效传输的特点。速高效传输的特点。PON PON 的发展演变的发展演变 目前有两个颇为引人注目的目前有两个颇为引人注目的PON 标准已正式发布，其中标准已正式发布，其中一个是由一个是由ITU/FSAN 制定的制定的Gigabit PON（GPON）标准）标准G.984.1、G.984.2；另一个是由；另一个是由IEEE 802.3ah 工作组制定的工作组制定的Ethernet PON（EPON）标准。）标准。FSAN：全业务接入网论坛：全业务接入网论坛(FullServiceAccessNetworks)EPON EPON 和和 GPONGPON EPON由由IEEE 802.3ah 提出，把提出，把Ethernet 技术与技术与PON 技技术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点结构术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点结构的吉比特以太网光纤接入系统。的吉比特以太网光纤接入系统。EPON 属于属于IEEE 以太网标准以太网标准的范围，对于向全的范围，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。网络过渡是一个很好的选择。特点：消除了特点：消除了ATM 和和SDH 层，降低了初始成本和运行成本；层，降低了初始成本和运行成本；可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。维护简单，容易扩展，易于升级。主要缺点：总体效率较低，难以支持以太网之外的业务。当遇主要缺点：总体效率较低，难以支持以太网之外的业务。当遇到话音到话音/TDM 业务时，就会引起业务时，就会引起QoS 问题，对于主张支持多业问题，对于主张支持多业务能力的传统运营商来说是一个重要缺憾。务能力的传统运营商来说是一个重要缺憾。EPON(Ethernet PON)EPON(Ethernet PON)点到多点的光纤传输；点到多点的光纤传输；在单模光纤上，以在单模光纤上，以1000Mbps1000Mbps速率速率，分路比为，分路比为1:321:32，传输距离达到，传输距离达到10km10km；在单模光纤上，以在单模光纤上，以1000Mbps1000Mbps速率速率，分路比为，分路比为1:161:16，传输距离达到，传输距离达到20km20km；符合符合ITU-T G.652ITU-T G.652要求的单模光纤要求的单模光纤；上行应使用上行应使用1260nm1260nm1360nm1360nm波长波长；下行应使用下行应使用1480nm1480nm1500nm1500nm波长波长；使用使用1540nm1540nm1560nm1560nm波长波长实现实现CATVCATV业务（可选）；业务（可选）；重要指标重要指标接口类型接口类型1000BASE-PX101000BASE-PX20传输距离（传输距离（km）1020分光比分光比1:321:16过载光功率（过载光功率（dbm）4（1000BASE-PX10-D）2（1000BASE-PX10-U）4（1000BASE-PX20-D）7（1000BASE-PX20-U）接收灵敏度（接收灵敏度（dbm）-24（1000BASE-PX10-D）-24（1000BASE-PX10-U）-27（1000BASE-PX20-D）-24（1000BASE-PX20-U）EPON EPON 基本指标基本指标 ITU-T FSAN 在在2001 年年1 月差不多月差不多EFMA 提出提出EPON 概念概念的同时，也开始进行的同时，也开始进行1Gb/s 以上的以上的PON 标准的研究。标准的研究。2002 年年9 月月FSAN 提出了具有前所未有的高比特速率（最高提出了具有前所未有的高比特速率（最高2.4Gb/s）、）、能以原有格式（可以说是透传）和极高的效率（带宽利用率可能以原有格式（可以说是透传）和极高的效率（带宽利用率可以达到以达到90%以上）传送多种业务（包括以上）传送多种业务（包括TDM 和数据）的光接入和数据）的光接入网网GPON解决方案解决方案,并于并于2003 年年1 月通过有关月通过有关GPON 的新标的新标准准 G.984.1 和和G.984.2，根据这一最新标准，根据这一最新标准，GPON 可以提可以提供供1.244 和和2.488Gb/s 的下行速率和的下行速率和ITU 规定的多种标准上行规定的多种标准上行速率，可以灵活地提供对称和非对称速率。传输距离速率，可以灵活地提供对称和非对称速率。传输距离至少达至少达20km，系统分路比可以为，系统分路比可以为1:16、1:32、1:64、乃至、乃至1:128，而，而且支持各种接入服务，且支持各种接入服务，OAM&P（Operation、Administration、Provisioning）功能以及可升级能力，特别是非常有效地支持原功能以及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和有格式的数据分组和TDM 流。流。GPON(Gigabit PON)GPON(Gigabit PON)GPON系统采用系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。技术，实现单纤双向传输（强制）。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术下行数据流采用广播技术；上行数据流采用上行数据流采用TDMA技术。技术。1490nm1310nmGPON GPON 原理原理 数据复用数据复用 ONU OLT ONU Maximum differential distance between the farthest and the nearest ONUs from the OLT:20km Logical reach:60 km Logical split ratio:128 Ranging based on synchronous framing 8 kHz clock transport or recovery Survivability using PST bytes Security based on encryption UNI SNI GPONGPON提供以下几种异步传输速率：提供以下几种异步传输速率：0.15552 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down 0.15552 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down0.15552 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down0.15552 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率）（目前的主流支持速率）2.48832 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down2.48832 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down 支持最大逻辑距离为：支持最大逻辑距离为：60km60km 支持最大物理距离为：支持最大物理距离为：20km20km 支持最大距离差为：支持最大距离差为：20km20km 分光比为分光比为1 1：6464，可升级为，可升级为1 1：128128GPON GPON 基本指标基本指标 EPON 和和GPON 两种技术都有各自的特点。两种技术都有各自的特点。EPON 以兼容以兼容以太网技术为目的，是以太网技术为目的，是802.3 协议在光接入网上的延续，充分协议在光接入网上的延续，充分继承了以太网价格低、协议灵活、技术成熟等优势，具有广泛继承了以太网价格低、协议灵活、技术成熟等优势，具有广泛的市场和良好的兼容性。的市场和良好的兼容性。GPON 定位于电信业面向多业务、具定位于电信业面向多业务、具备备QoS 保证的全业务接入的需求，努力寻求一种最佳的、支持保证的全业务接入的需求，努力寻求一种最佳的、支持全业务的、效率最高的解决方案，提出全业务的、效率最高的解决方案，提出“对全部协议开放地进对全部协议开放地进行完全彻底地重新考虑行完全彻底地重新考虑”。从各自技术的特点和适用领域来说，。从各自技术的特点和适用领域来说，两种技术都有自己的典型应用环境，背后都有强大的运营商、两种技术都有自己的典型应用环境，背后都有强大的运营商、设备制造商和标准化组织的支持。最终的结果是：两种技术共设备制造商和标准化组织的支持。最终的结果是：两种技术共存于未来的接入网中，这符合技术发展的规律，也是各大利益存于未来的接入网中，这符合技术发展的规律，也是各大利益集团竞争和妥协的结果。但这样必然导致两种技术的不兼容，集团竞争和妥协的结果。但这样必然导致两种技术的不兼容，给用户设备选择、网络建设以及技术升级带来不便。给用户设备选择、网络建设以及技术升级带来不便。EPON EPON 和和 GPON GPON 对比对比P2MPP2MPGPONGPONEPONEPON标准标准ITU.TITU.TIEEEIEEE速率速率2.488G/1.244G2.488G/1.244G1.25G/1.25G1.25G/1.25G分光比分光比1:641:1281:641:1281:161:641:161:64承载承载ATM,Ethernet,TDMATM,Ethernet,TDMEthernetEthernet带宽效率带宽效率92%92%72%72%QOSQOSVery goodVery good，including Ethernet,TDM,ATMincluding Ethernet,TDM,ATMGood,Good,only Ethernetonly Ethernet光预算光预算Class A/B/CClass A/B/CPx10/Px20Px10/Px20DBADBA标准格式标准格式厂家自定义厂家自定义ONTONT互通互通OMCIOMCI无无OAMOAMITU-T G.984(ITU-T G.984(强强)Ethernet OAMEthernet OAM（弱，厂家