通信與廣電精講講義之SDH設(shè)備構(gòu)成及功能

1L411022掌握SDH設(shè)備的構(gòu)成及功能
需掌握：
   一、SDH的基本網(wǎng)絡(luò)單元
   二、SDH網(wǎng)絡(luò)接點接口
   三、基本網(wǎng)絡(luò)單元的連接

SDH傳輸網(wǎng)是由一些基本的SDH網(wǎng)絡(luò)單元（NE）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI)組成，通過光纖線路或微波設(shè)備等連接進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。
SDH傳輸網(wǎng)具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換的過程；有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊STM-N(N=1, 4,16, 64……)。
一、SDH的基本網(wǎng)絡(luò)單元
    構(gòu)成SDH系統(tǒng)的基本網(wǎng)元主要有同步光纜線路系統(tǒng)、終端復(fù)用器（TM)、分插復(fù)用
器（ADM)、再生中繼器（REG）和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC) ,其中TM, ADM, REG, SDXC主要功能如圖1 L411022-1所示
 

1．終端復(fù)用器（TM)： 
TM是SDH基本網(wǎng)絡(luò)單元中最重要的網(wǎng)絡(luò)單元之一。
它的主要功能是將若干個PDH低速率支路信號復(fù)用成為STM-1幀結(jié)構(gòu)電（或光）信號，或?qū)⑷舾蓚€STM-n信號復(fù)用成為STM-N ( n<N）信號輸出。解復(fù)用過程與復(fù)用過程相反。
2．分插復(fù)用器（ADM)：
ADM是SDH傳輸系統(tǒng)中最具特色、應(yīng)用最廣泛的基本網(wǎng)絡(luò)單元。
功能;ADM分插復(fù)用器:是在高速信號中分接（或插入）部分低速信號的設(shè)備。

3. 再生中繼器（REG)：
功能:是將經(jīng)過光纖長距離傳輸后，受到較大衰減和色散畸變的光脈沖信號，轉(zhuǎn)換成電信號后，進(jìn)行放大、整形、再定時、再生成為規(guī)范的電脈沖信號，經(jīng)過調(diào)制光源變換成光脈沖信號，送入光纖繼續(xù)傳輸，以延長通信距離.

4. 同步數(shù)字交叉連接設(shè)備(SDXC):
.SDXC 是指SDH 設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字交叉連接設(shè)備
.主要功能:
實現(xiàn)SDH 設(shè)備內(nèi)支路間、群路間、支路與群路間、群路與群路間的交叉連接，還兼有復(fù)用、解復(fù)用、配線、光電互轉(zhuǎn)、保護(hù)恢復(fù)、監(jiān)控和電路資源管理等多種功能。

    二、SDH網(wǎng)絡(luò)接點接口
所謂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI)表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的接口。
圖1L41102Z-2給出了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口在SDH網(wǎng)絡(luò)中的位置的一個示意。
對于SDH網(wǎng)絡(luò)接點接口規(guī)范一個統(tǒng)一的NNI標(biāo)準(zhǔn)，基本出發(fā)點在于，使其不受限于制定的傳輸媒質(zhì)，不受限于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所完成的功能，同時對局間通信或局內(nèi)通信的應(yīng)用場合也不加以限定。 

    三、基本網(wǎng)絡(luò)單元的連接
（一）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的幾何安排，一網(wǎng)絡(luò)主要有以下幾種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：線形、星形、環(huán)形、樹形、網(wǎng)孔形。
  （二）網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)實例及網(wǎng)絡(luò)分層
    圖1L411022-2給出了網(wǎng)絡(luò)單元組網(wǎng)的一實例。按照SDH網(wǎng)絡(luò)分層的概念，圖中示意標(biāo)出了實際系統(tǒng)中的再生段、復(fù)用段和數(shù)字段。
1．再生段：再生中繼器（REG ）終端復(fù)用器（TM ）之間、再生中繼器與分插復(fù)用器( ADM ）或再生中繼器與再生中繼器之間，這部分段落稱再生段。
再生段終端（RST ）:再生段兩端的REG、TM和ADM稱為再生段終端（RST ）。
2.復(fù)用段：終端復(fù)用器與分插復(fù)用器之間以及分插復(fù)用器與分插復(fù)用器之間稱為復(fù)用段。
復(fù)用段終端（MST ）：復(fù)用段兩端的TM及ADM稱為復(fù)用段終端（MST ）。
3.數(shù)字通道：終端數(shù)字復(fù)用器之間以及跨越兩個數(shù)字段以上的ADM 間或ADM 與TM 之間。
通道終端（PT）：通道兩端的TM 及ADM 稱為通道終端（PT）。


1L411023掌握DWDM設(shè)備的構(gòu)成及功能  P6 P18-21

一、DWDM工作方式
（一）按傳輸方向的不同可分為雙纖單向傳輸系統(tǒng)、單纖雙向傳輸系統(tǒng)
1．雙纖單向傳輸系統(tǒng)：
如圖1L411023-1所示， 在雙纖單向傳輸系統(tǒng)中，單向DWDM是指所有光通道同時在一根光纖上沿同一方向傳送，
在發(fā)送端將載有各種信息的具有不同波長的已調(diào)光信號λ1，入2…λn通過光復(fù)用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸，由于各信號是通過不同的光波長攜帶的，所以彼此之間不會混淆。
在接收端通過光解復(fù)用器將不同光波長信號分開，完成多路光信號傳輸?shù)娜蝿?wù)。反向光信號的傳輸由另一根光纖來完成，同一波長在兩個方向上可以重復(fù)利用。這種DWDM系統(tǒng)在長途傳輸網(wǎng)中應(yīng)用十分靈活，可根據(jù)實際業(yè)務(wù)量需要逐步增加波長來實現(xiàn)擴(kuò)容。

2．單纖雙向傳輸系統(tǒng)：如圖1L411023-2所示，單纖雙向DWDM是指光通路在同一根光纖上同時向兩個方向傳輸，所用波長相互分開，以實現(xiàn)彼此雙方全雙向有通信聯(lián)絡(luò)。
與單向傳輸相比的優(yōu)點：
1) 通?？晒?jié)約一半光纖器件。
2)另外，由于兩個方向傳輸?shù)男盘柌粫换ギa(chǎn)生四波混頻(FWM)，因此其總的四波混頻(FWM)產(chǎn)物比雙纖單向傳輸少得多。
缺點是，該系統(tǒng)需要采用特殊的措施來對付光反射，且當(dāng)需要進(jìn)行光信號放大時，必須采用雙向光纖放大器。

（二）從系統(tǒng)的兼容性方面考慮可分為集成式系統(tǒng)、開放式系統(tǒng)
1．集成式DWDM系統(tǒng)：集成式系統(tǒng)是指被承載的SDH業(yè)務(wù)終端必須具有標(biāo)準(zhǔn)的光波長和滿足長距離傳輸?shù)墓庠?，只有滿足這些要求的SDH業(yè)務(wù)才能在DWDM系統(tǒng)上傳送。因此集成式DWDM系統(tǒng)各通道的傳輸信號的兼容性差，系統(tǒng)擴(kuò)容時也比較麻煩，因此實際工程較少采用。
2．開放式DWDM系統(tǒng)：對于開放式波分復(fù)用系統(tǒng)來說，在發(fā)送端和接收端設(shè)有光波長轉(zhuǎn)換器（OTU)，它的作用是在不改變光信號數(shù)據(jù)格式的情況下（如SDH幀結(jié)構(gòu)），把光波長按照一定的要求重新轉(zhuǎn)換，以滿足DWDM系統(tǒng)的波長要求?，F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)絕大多數(shù)采用的是開放式系統(tǒng)。

二、DWDM系統(tǒng)主要網(wǎng)元及其功能
DWDM系統(tǒng)在發(fā)送端采用合波器（OMU)，將窄譜光信號（速率在2.5Gb/s及以下符合ITU-T G.692)的不同波長的光載波信號合并起來，送入一根光纖進(jìn)行傳輸；在接收端利用一個分波器（ODU）, 將這些不同波長承載不同信號的光波分開。各波信號傳輸過程中相互獨立。 

波分復(fù)用設(shè)備合（分）波器的不同，傳輸?shù)淖畲蟛ǖ酪膊煌?，目前商用的DWDM系統(tǒng)波道數(shù)可達(dá)160波，若傳輸l0Gbit/s系統(tǒng)，整個系統(tǒng)總?cè)萘烤陀?. 6Tbit/s.
DWDM系統(tǒng)主要網(wǎng)絡(luò)單元有：光合波器（OMU )、光分波器（ODU）、光波長轉(zhuǎn)換器(OTU)、光纖放大器（OA)、光分插復(fù)用器（OADM)、光交叉連接器（OXC)。各網(wǎng)元主要功能如下：
1.光合波器（OMU)：
光合波器在高速大容量波分復(fù)用系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，其性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有決定性影響。
功能就是將不同波長的光信號相互獨立藕合在一起，傳送到一根光纖里進(jìn)行傳輸。這就要求合波器插入損耗及其偏差要小，信道間串?dāng)_小，偏振相關(guān)性低。
合波器主要類型有介質(zhì)薄膜干涉型、布拉格光柵型、星形藕合器、光照射光柵和陣列波導(dǎo)光柵（AWG）等。
2．光分波器（ODU)：
光分波器在系統(tǒng)中所處的位置與光合波器相互對立，光合波器在系統(tǒng)的發(fā)送端，光分波器在系統(tǒng)的接收端，所起的作用是將藕合在一起的光載波信號按波長，將各波道的信號相互獨立地分開，并分別發(fā)送到相應(yīng)的低端設(shè)備。對其要求和其主要類型與光合波器類同。
3.    光波長轉(zhuǎn)換器（OTU)：
光波長轉(zhuǎn)換器根據(jù)其所在DWDM系統(tǒng)中的位置，可分為發(fā)送端OTU、中繼器使用OTU和接收端OTU。
發(fā)送端OTU主要作用是將終端通道設(shè)備送過來的寬譜光信號，轉(zhuǎn)換為滿足WDM要求的窄譜光信號，因此其不同波道OTU的型號不同。
中繼器使用OTU主要作為再生中繼器用:
•執(zhí)行光／電／光轉(zhuǎn)換、實現(xiàn)3R(再整形、再生、再定時)功能;
•對某些再生段開銷字節(jié)進(jìn)行監(jiān)視的功能。
接收端OTU主要作用是將光分波器送過來的光信號轉(zhuǎn)換為寬譜的通用光信號。
根據(jù)波長轉(zhuǎn)換過程中信號是否經(jīng)過光／電域的變換，又可將光波長轉(zhuǎn)換器分為兩大類：光一電一光波長轉(zhuǎn)換器和全光波長轉(zhuǎn)換器。
4．光纖放大器（OA)：光纖放大器是一種不需要經(jīng)過光／電／光變換而直接對光信號進(jìn)行放大的有源器件。它能高效補償光功率在光纖傳輸中的損耗，延長通信系統(tǒng)的傳輸距離，擴(kuò)大用戶分配網(wǎng)覆蓋范圍。
光纖放大器在WDM系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有三種形式: 功率放大器（BA，簡稱功放）、線路放大器（LA，簡稱線放）、預(yù)放大器（PA，簡稱預(yù)放）之分。
在發(fā)送端光纖放大器可以用在光發(fā)送端機(jī)的后面作為系統(tǒng)的功率放大器（BA)，用于提高系統(tǒng)的發(fā)送光功率。在接收端光纖放大器可以用在光接收端機(jī)的前面作為系統(tǒng)的預(yù)放大器（PA)，用于提高信號的接收靈敏度。光纖放大器作為線路放大器時可用在無源光纖段之間以抵消光纖的損耗、延長中繼長度，稱之為光線路放大器（LA，簡稱線放）。
實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是要在OTN(光傳送網(wǎng))節(jié)點實現(xiàn)信號在全光域上的交換、復(fù)用和選路。目前在OTN(光傳送網(wǎng))上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要有兩類：光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）。
5．光分插復(fù)用器（OADM)： P6  P21
 
主要功能是：在光域?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)SDH中的SADM 分插復(fù)用器在時域中實現(xiàn)的功能，包括從傳輸設(shè)備中有選擇地下路去往本地的光信號，同時上路本地用戶發(fā)往其他用戶的光信號，而不影響其他波長信號的傳輸。即將需要上下業(yè)務(wù)的波道采用分插復(fù)用技術(shù)終端至附屬的OUT（光波長轉(zhuǎn)換器）設(shè)備。
光分插復(fù)用器（OADM）工程中的主要技術(shù)要求是通道串?dāng)_和插入損耗。

6．光交叉連接器（OXC)：P6  P21
光交叉連接器是實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的核心器件，其功能類似于SDH系統(tǒng)中的SDXC，差別在于OXC在光域上直接實現(xiàn)了光信號的交叉連接、路由選擇、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等功能，無需進(jìn)行OEO轉(zhuǎn)換和電處理.
通過使用光交叉連接器，可以有效地解決現(xiàn)有的數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）的電子瓶頸問題。
光交叉連接器（OXC)是構(gòu)成OTN(光傳送網(wǎng))的核心設(shè)備

三、DWDM設(shè)備在傳送網(wǎng)中的位置