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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: ( 7 )光纤传输网的发展及其新的分层结构-1
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat May 10 13:53:39 2003) , 转信

光纤传输网的发展及其新的分层结构
张一春
——根据全球信息基础设施（GII）基本框架结构对信息网络层次的描述，信
息网络分为传送层、业务层和应用层；传送层包括物理媒质层和通道传输层
。按照这个定义，传送层由物理介质（光纤、微波）和利用介质以不同速率
传送光电信号的节点设备组成，支持业务层网及其以上的各类应用。随着AT
M、帧中继等高速业务层网和电信级IP业务网的飞快发展，要求传送层网提供
大容量的高速传输通道。在这种情况下，以光纤为主要载体的、可提供高速
信息通道的光纤网络已成为目前传输网的主要组成部分，得到广泛的应用。
——一、SDH光纤传输网
——1988年，CCITT综合美国和欧洲关于SDH光纤传输网的不同技术体制，形
成了有关SDH光纤传输网网间接口协议的首批建议，即G.707，G.708和G.709
，由此带来了SDH传输网的迅速发展。
——SDH传输网具有智能化的路由配置能力，上下电路方便，维护、监控、管
理功能强，光接口标准统一等优点。SDH传输技术体制的出现是光纤通信传输
网技术的一次革命，是现阶段信息高速公路的主干道。
——SDH传输技术的主要特点大体可以归纳为以下几点：
——①SDH具有统一的网络节点接口规范，包括数字速率等级、帧结构、复接
方法、光线路接口、网络监控管理等。
——②SDH体系为兼容北美、欧洲现有的PDH体系设计了虚容器，各种速率的
PDH信号均可以净荷的方式装入虚容器，复接到SDH的155 Mbit／s（STM-1）
信号帧内，确保PDH向SDH的顺利过渡。
——③SDH的光接口速率有155Mbit／s，622Mbit／s，2．5 Gbit／s以及更高
速率，其中前两种接口速率与宽带ISDN的用户网络接口（UNI）相同，支持宽
带ISDN的业务交换层面——ATM。
——④SDH传输网中的分插复用器（ADM）和数字交叉连接设备（DXC）是组网
的关键设备。ADM可以通过软件的方式上下电路，省去了大量的复用设备，还
具有一定的交叉能力。DSC是网络节点的重要设备，具有一定的智能；DXC可
在软件的控制下完成电路的交叉、调度，在电路出现阻断时，通过交叉方式
进行路由迂口，实现网络恢复功能。ADM和DXC网管功能较强，可以通过网管
信道在远距离对其进行配置。
——⑤与PDH网的点对点网络拓扑相比，SDH传输网常使用环网拓扑结构，这
是SDH网络拓扑的特点之一。SDH环网结构常用于局域网和接入网，也用于干
线网。SDH环网中由ADM作为节点设备，可以灵活地配置电路。SDH环网可以提
供通道保护和复用段保护方式，也称为自愈环。
——⑤SDH技术体制的出现和SDH传输网的应用，使人们对传输网的观念发生
了变化：首先，由于SDH体制中对于传输网的分层概念有了明确的定义，网络
的分层给业务的引入、业务通道的设计和分层管理等方面带来了便利；其次
，SDH体制的引入给传输网的拓扑结构和保护方式带来了创新， SDH环网及其
多种保护方式、SDH格状网及其应用DXC的网路恢复方式都具有新意；最后，
目前兴起的信息基础设施建设，需要高速的传输网来支持，SDH传输网的使用
可以满足这种需要。
——二、密集波分复用（DWDM）技术
——随着Internet和Extranet等数据网络的迅速发展，以及传统电信业务的
不断扩容和各种电信增值业务的开展，对于传输网带宽的需求日益增加。从
总体上看，增加网络容量可以有三种方法：一是敷设更多的光缆；二是继续
采用TDM方式提高容量；三是采用DWDM技术。显然，增加光缆的办法不但非常
昂贵，而且周期长。而对于TDM方式：当速率达到10 Gbit／s时，由于电子器
件的限制，进一步提高速率将十分困难。因此，采用DWDM技术，以2.5 Gbit
／s或10 Gbit／s为基本复用单元扩容，就成为一种比较可行的选择。
——WDM就是将不同波长的光信号同时通过一根光纤传送。当每个波长的间距
不到1m时，这种技术就称为DWDM技术。DWDM的技术特点基本可以概括为以下
几点：
——①可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长
传输增加几倍至几十倍。
——②N个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以大量节
省光纤；对于芯数不多的光缆，利用WDM技术，也可以实现较大幅度的扩容。
——③在同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因此可以传输特性完全不同
的信号，完成各种电信业务信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号。
——④WDM通道对数据格式是透明的，即与信号速率和电调制方式无关，可以
利用增加一个波长的方法引入任意的新业务及其容量。
——⑤利用WDM技术构成的新型通信网，网络结构层次分明，只需调度相应光
信号的波长即可实现各种业务的调度。此外，利用DWDM选路来实现网络的交
可以满足这种需要。
——二、密集波分复用（DWDM）技术
——随着Internet和Extranet等数据网络的迅速发展，以及传统电信业务的
不断扩容和各种电信增值业务的开展，对于传输网带宽的需求日益增加。从
总体上看，增加网络容量可以有三种方法：一是敷设更多的光缆；二是继续
采用TDM方式提高容量；三是采用DWDM技术。显然，增加光缆的办法不但非常
昂贵，而且周期长。而对于TDM方式：当速率达到10 Gbit／s时，由于电子器
件的限制，进一步提高速率将十分困难。因此，采用DWDM技术，以2.5 Gbit
／s或10 Gbit／s为基本复用单元扩容，就成为一种比较可行的选择。
——WDM就是将不同波长的光信号同时通过一根光纤传送。当每个波长的间距
不到1m时，这种技术就称为DWDM技术。DWDM的技术特点基本可以概括为以下
几点：
——①可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长
传输增加几倍至几十倍。
——②N个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以大量节
省光纤；对于芯数不多的光缆，利用WDM技术，也可以实现较大幅度的扩容。
——③在同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因此可以传输特性完全不同
的信号，完成各种电信业务信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号。
——④WDM通道对数据格式是透明的，即与信号速率和电调制方式无关，可以
利用增加一个波长的方法引入任意的新业务及其容量。
——⑤利用WDM技术构成的新型通信网，网络结构层次分明，只需调度相应光
信号的波长即可实现各种业务的调度。此外，利用DWDM选路来实现网络的交
换和恢复，可建立具有高度生存性的光网络。
——⑥未来的全光网络中，各种电信业务的交叉连接等都是通过对光信号的
改变和调度来实现的，因此，WDM技术将是实现全光网的关键技术之一，WDM
系统可与全光网兼容，成为将来全光网的一部分。
——目前，DWDM系统主要用来解决扩容问题，特别对于长途网来讲，采用DW
DM技术进行扩容在经济上是完全合算的。需要指出的是，对传输线路扩容只
是DWDM技术的一种应用方式，即经济有效和现实可行的光网路扩容方式，随
着网络的演进和发展，DWDM将进一步承载越来越多种类的信号，支持各种各
样的业务。
三、未来全光网和新分层结构
——1．全光网
——光传输网的速率将不断提高，在这种超高速网络中，如果继续采用原有
的网络节点设备，则节点处的电信号处理速度将成为超高速传输的电子瓶颈
，这里唯一的出路就是全光网。
——DWDM技术与具有简易交叉功能、灵活实现上下波长的光分插复用器（OA
DM）和提供波长转换与交换功能的光交叉连接器（0DXC）一起就组成了全光
网。
——全光网是光纤通信技术发展的最高阶段。全光网将在网络的中继站采用
光再生中继，在光缆沿途采用OADM上下光路，在交叉节点引入ODXC和光波长
转换器，从而形成端到端的虚波长通路，实现用户端到端的全光网络连接。
全光网具有可扩展性，允许增加网络容量而不改变拓扑结构；全光网具有透
明性，可承载不同体制、不同格式和不同速率的信号，并互联现有和未来的
任何通信系统；全光网还具有可重构性，采用OADM和ODXC关键网元，使网络
结构更加灵活。
——虽然全光网还处于初期阶段，但是显示了良好的前景。ITU-T正在光组网
传送结构、光参数规范、光接口定义、光网元的功能定义、全光网的管理等
方面加速标准化进程。从发展趋势看，形成一个真正的、以DWDM技术及OADM
和ODXC为基础的光网络层，建立全光网、消除光／电转换的瓶颈，已成为光
通信网发展的必然趋势。
——2．新分层结构
——目前实际应用的DWDM系统是基于SDH的，即N×2．5 Gbit／s的SDH系统，
主要用来解决扩容问题。但DWDM并非只承载SDH信号，它的一个最重要的特点
是与业务无关，可以承载各种格式的信号，包括PDH，SDH，IP和ATM等。
——SDH和DWDM的相同点是都建立在光纤这一物理媒质上，利用光纤作为传输
手段。同时，两者有着本质的区别：DWDM是更趋近于物理媒质层的系统，在
光域上进行复用；SDH则是在电路层实施的光同步传送网技术。相对于DWDM技
术而言，SDH与PDH，ATM信号一样，都只是DWDM系统所承载的业务，SDH和DW
DM之间是客户层与服务层的关系。
——DWDM现在的发展是基于点对点方式，还没有网的概念。从组网技术的发
展来看，下一步传输网的发展应该是在电信号层面以下建设全光网层面，传
输网将在拓扑上分为光。电两个层面。按照这样的分层方式，除了DWDM层面
以外，其它的交换、应用层均为电信号层，如SDH，ATM，IP，PSTN，DDN，帧
中继等。从理论上讲，ATM，IP等网络完全可以不通过SDH，直接在DWDM平台
上构筑自己的逻辑业务网，从而省去层层的包装。因此，全光网的实现具有
非常大的影响，它将使通信网从概念到结构发生巨大的变化，同时目前的网
络维护、运营体制也将随之变革。
——全光网还将带来传送网的进一步分层，其意义在于在各种电路交换层面
之下提出新的光网络层，与业务和承载信号真正无关，形成统一的传送平台
，支持各种业务应用，这对简化网络结构、提高网络可靠性具有长远意义。
全光网的提出及其巨大潜力将给传输网带来又一次革命。
——四、结 语
——从PDH技术体制发展到SDH体制，光传输网发生了巨大的变化，适应了电
信网、计算机网发展所需求的高速、大容量的要求。而全光网的实现将使传
输网产生质的变化，成为超高速的信息通道网。目前，SDH传输网仍是传输网
建设的主流，WDM技术也是作为一种N×2.5 Gbit／s的扩容方式而应用。随着
光器件的进步和有关标准的形成，以DWDM为传输系统、OADM和ODXC为光网节
点的全光网将会出现。



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