SDH及WDM原理及其組網(wǎng)

SDH及WDM原理及其組網(wǎng)黃桂生SDH及WDM原理及其組網(wǎng)SDH的基本原理SDH的組網(wǎng)DWDM的基本原理DWDM的組網(wǎng)DWDM和SDH綜合組網(wǎng)SDH的基本原理SDH的基本原理1、SDH的意思2、SDH的由來和優(yōu)越性3、SDH的復(fù)用和映射4、SDH的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成5、SDH的設(shè)備SDH的意思

SDH的英文名稱是SynchronousDigitalHierarchy，譯成中文，就是同步數(shù)字系列。它是與準(zhǔn)同步數(shù)字系列相對(duì)而言的。準(zhǔn)同步數(shù)字系列也就是平常所說的PDH，英文全稱是PlesiochronousDigitalHierarchy。

SDH的由來

2M的由來：聲音的能量大部分位于頻率在3400Hz。而對(duì)模擬信號(hào)以其2倍的頻率進(jìn)行抽樣之后，能夠在抽樣信號(hào)的基礎(chǔ)上完全恢復(fù)原來的信號(hào)。又為了計(jì)算方便，所以取了抽樣頻率為8000Hz。這就是每秒8000幀的由來。對(duì)每個(gè)話音信號(hào)進(jìn)行量化，量化成?128個(gè)等級(jí)，共256=2的8次方，用8bit即1個(gè)字節(jié)表示一個(gè)話音信號(hào)。SDH的由來

那么一個(gè)話音信號(hào)抽樣8000次，每次8bit表示一個(gè)信號(hào)，所以話音信號(hào)的速率就是8000*８=64000=64Kbit。32路電話話音信號(hào)合成在一起，放到同一個(gè)系統(tǒng)中，就是32*64000=2048000=2.048M。這就是我們平常說到的2M。SDH的由來由于PDH在復(fù)用時(shí)，各國所采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，各個(gè)設(shè)備產(chǎn)家采用的標(biāo)準(zhǔn)及其控制方式也不一樣，因此無法在不同的體系之間實(shí)現(xiàn)傳輸設(shè)備的互聯(lián)互通。隨著通信的發(fā)展，要求能夠有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)各種體系的規(guī)范。于是，產(chǎn)生了SDH。SDH靈活兼容，具有很高的可靠性，完全可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互通。并且使用SDH作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以使傳送網(wǎng)承載不同的業(yè)務(wù)信號(hào)，而不會(huì)被淘汰或出現(xiàn)業(yè)務(wù)不兼容的情況。SDH的優(yōu)越性具體來說，SDH技術(shù)與原來我們所用的PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字體系)相比，具有較大的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)SDH具有世界標(biāo)準(zhǔn)，使1.5Mbit/s和2Mbit/s兩大數(shù)字體系在STM-1上得到統(tǒng)一。

(2)高度靈活性：SDH傳輸網(wǎng)具有信息透明性，可以傳輸各種凈負(fù)荷及混合體。SDH的優(yōu)越性

(3)SDH設(shè)備使用指針調(diào)整技術(shù)，可以容忍各路信號(hào)頻率和相位上的差異。

(4)SDH設(shè)備能容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，如寬帶ISDN、FDDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)、ATM(異步轉(zhuǎn)移模式)等。SDH的優(yōu)越性(5)SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，因而使網(wǎng)絡(luò)的操作維護(hù)管理功能大大加強(qiáng)，便于集中統(tǒng)一管理，大大節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用的開支。(6)由于SDH網(wǎng)絡(luò)大都采用自愈環(huán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此可靠性高、業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間短、經(jīng)濟(jì)性好，十分適應(yīng)現(xiàn)代傳輸網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。SDH的復(fù)用和映射我國的SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)圖C-12C-4C-3C-2TU-2TU-12VC-122M34M140M45MTUG-2TUG-3TU-3VC-3×3×1×1×7VC-4×3AU-4AUGSTM-N×N×1SDH的復(fù)用和映射由上面的映射圖可以看到，SDH可以把PDH中的2M、34M、45M、140M等多個(gè)級(jí)別的速率一次性映射到STM-N當(dāng)中，而不需要一級(jí)一級(jí)地解復(fù)用。這大大提高了效率，降低了設(shè)備的成本，加強(qiáng)了SDH設(shè)備的適用環(huán)境。SDH的復(fù)用和映射其中，我們看到，從2M復(fù)用到VC4，有一個(gè)*3、*7、*3的路徑，這個(gè)就是我們常說的3、7、3結(jié)構(gòu)，也是一些產(chǎn)家督導(dǎo)說的矩陣結(jié)構(gòu)。由此可以知道，一個(gè)155M的STM-1信號(hào)，最多可以容納63個(gè)2M信號(hào)，換成工程上的說法，就是1個(gè)155M的時(shí)隙通道可以下63個(gè)2M支路。SDH的組網(wǎng)SDH的組網(wǎng)目前，SDH的組網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要是環(huán)形和鏈型。環(huán)形的具有保護(hù)機(jī)制，單方向斷了，可以自愈，不會(huì)斷業(yè)務(wù)。而鏈型一旦斷了，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就斷掉了，業(yè)務(wù)也斷了，不具有保護(hù)機(jī)制。

SDH的組網(wǎng)，是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的，按照其實(shí)現(xiàn)的功能的不同，分為TM、ADM、REG、DXC等等幾種節(jié)點(diǎn)。SDH的組網(wǎng)TM：終端復(fù)用器，能夠從線路信號(hào)中分出和插入低階信號(hào)。線路上的信號(hào)到此設(shè)備終結(jié)，往后不再有新的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。ADM：分插復(fù)用器，能夠從線路信號(hào)中分出和插入低階信號(hào)。線路上的信號(hào)經(jīng)過此設(shè)備進(jìn)行穿通，還有后續(xù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。往后續(xù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備去的信號(hào)不在此設(shè)備中進(jìn)行處理。SDH的組網(wǎng)

DXC：數(shù)字交叉連接設(shè)備，是一種能將一個(gè)端口的數(shù)字信號(hào)的全部或部分時(shí)隙交連到任意端口的設(shè)備。常用的DXC有DXC4/4與DXC4/1兩類，交叉連接的最低速率分別為VC4與VC12，端口種類有2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s、155Mbit/s等。DXC4/4主要應(yīng)用于干線網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，DXC4/1主要應(yīng)用于在本地網(wǎng)。SDH的組網(wǎng)REG：再生中繼器，只對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生，不對(duì)其進(jìn)行處理。SDH的組網(wǎng)SDH的組網(wǎng)，主要就是由以上的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成。目前，我們所做過的主要是由TM和ADM組成的SDH網(wǎng)絡(luò)。大部分都是由ADM所構(gòu)成的二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。因?yàn)?，二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)投資省，性能穩(wěn)定，而且具有保護(hù)功能，如果在環(huán)網(wǎng)中的某處光纜斷掉了，該網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)生倒換，能夠保證業(yè)務(wù)不會(huì)中斷。SDH的組網(wǎng)請(qǐng)看下面一個(gè)典型的由ADM和REG組成的SDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)：漳州泉州廈門龍巖SDH環(huán)2.5G西元魁斗REGADMREGADMADMADM主信號(hào)方向備信號(hào)方向SDH的組網(wǎng)下圖，是基于上面的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成所定的通道時(shí)隙配置圖。

63×2M1×155MAU4(8)AU4(7)AU4(6)AU4(5)AU4(4)AU4(3)AU4(2)AU4(1)EEWEEEWWW**63×2M63×2M63×2M63×2M63×2M63×2M63×2M漳州廈門龍巖泉州廈門由圖中可以看到，1個(gè)2.5G的SDH環(huán)，一般只配了8個(gè)AU4，而一個(gè)2.5G滿配置是可以達(dá)到16個(gè)AU4的。為什么只配一半呢，就是為了保護(hù)。一旦發(fā)生了保護(hù)倒換。從第9個(gè)AU4到第16個(gè)AU4，就用來做保護(hù)了。主用的第N個(gè)AU4由第N+8個(gè)AU4來保護(hù)。SDH的組網(wǎng)下圖是一個(gè)阿爾卡特公司的在SDH網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)站點(diǎn)的設(shè)備機(jī)架示意圖：FANUnitPowerAcc.&Alarms1660SMRel.4.0FiberDuctFiberDuctSERVICEMXBAMXBBCONGIACONGIBEQUICOA21E1A21E1A21E1A21E1A21E1A21E1A21E1A21E1A21E1P63E1P63E1P63E1P63E1SpareS16.1NDW(ring5)L16.2JE2E(ring5)TOGT4140393837363534333231302928272625242322123456789101112131415161718192021RACK1環(huán)五IS1.1P4S11664OARel.1.1ANDOR/3CNVRBSER_P/2CNVRA+10dBOAW(ring5)TOGTA2S1IS1.1IEIE1RACK:N3機(jī)架

PowerAcc.&Alarm:電源接入及告警單元

1660SM:1660同步復(fù)用子架

1664OA:1664光放子架

FANUnit:風(fēng)扇單元子架1660SM子架：

A21E1:212Mbit/s接入板

CONGI:電源及控制接入板

SERVICE:服務(wù)信號(hào)接入板

A2S1:2STM-1接入板

IS1.1:短距離STM-1光接口模塊(=1310nm)EQUICO:設(shè)備監(jiān)控盤

MXB:矩陣盤

P63E1:632Mbit/s端口盤

P4S1:4STM-1端口盤

S4.1:短距離STM-4光盤(=1310nm)3AL78856BAAB01S16.1ND:短距離STM-16光盤(=1310nm3AL78894CAAC01)L16.2:長距離STM-16光盤(=1550nm)3AL78898BAAB01L16.2JE1:JE1型L16.2光盤(=1550nm)3AL79028BAAB01L16.2JE2:JE2型L16.2光盤(=1550nm)3AL79029BAAB01FiberDuct:光纖引入槽

1664OA子架：

ANDOR/3:電源告警模塊

SER_P/2:串口盤

CNVR:電源轉(zhuǎn)換盤

+10dBOA:+10dB光放盤

+15dBOA:+15dB光放盤DWDM的基本原理DWDM的基本原理DWDM，中文的意思是密集波分復(fù)用，它是利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用合波器將不同規(guī)定波長的信號(hào)光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸；在接收端，再由分波器將這些承載不同信號(hào)并且波長不同的光載波分開的復(fù)用方式。DWDM的基本原理光源λ1信道1光源λ2信道2光源λ3信道3光源λN信道N檢測(cè)器λ1信道1檢測(cè)器λ2信道2檢測(cè)器λ3信道3檢測(cè)器λN信道N合波器分波器λ1、λ2、λ3···λN原理圖DWDM的基本原理OTU1SDH信號(hào)1OTUNSDH信號(hào)NOTUNSDH信號(hào)NOTU1SDH信號(hào)1OMUODUBAPALALA監(jiān)測(cè)信號(hào)監(jiān)測(cè)信號(hào)光纜線路設(shè)備連接示意圖DWDM的基本原理DWDM本質(zhì)上是光頻上的頻分復(fù)用（FDM）技術(shù)。是光纖上頻分復(fù)用技術(shù)，40（80）×2.5Gb/s或者40（80）×10Gb/s的DWDM系統(tǒng)則是光頻上的FDM模擬技術(shù)和電頻率上TDM數(shù)字技術(shù)的結(jié)合。每個(gè)波長通路通過頻域的分割實(shí)現(xiàn)，每個(gè)波長通路占用一段光纖的帶寬。如下圖所示：DWDM的基本原理不同波長的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在不同波長傳輸即可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長數(shù)也不同，從2個(gè)至幾十個(gè)不等，目前商用化是32、40、80、160個(gè)波長系統(tǒng)，這取決于所允許的光載波波長的間隔大小。DWDM的基本原理從線路的角度來說，我們可以把現(xiàn)在的WDM線路的一條纖看作是一根管道光纜，里面復(fù)用的每個(gè)光波看成是原來的一根光纜纖芯。32波復(fù)用的就是32芯光纜，40波復(fù)用的就是40芯光纜，80波復(fù)用的就是80芯光纜，160波復(fù)用的就是160芯光纜等等。目前為止，由于光波的波間干擾、衍射等等影響，暫時(shí)只能做到160個(gè)波的復(fù)用。40波的波間隔是100THz；80波的波間隔是50THz。DWDM的基本原理DWDM到底能傳送幾個(gè)波道？這必須考慮光纖的損失特性及半導(dǎo)體激光、光濾波器、光放大器等技術(shù)的配合，以現(xiàn)有的商用技術(shù)，C波段(1530~1565nm)加L波段(1565~1615nm)，采用ITU-T建議0.8nm波道間距，約可傳送100個(gè)波道；若采用0.4nm波道間距，則可傳送200個(gè)波道。這是理論的推斷，目前在商用上主要是40、80和160個(gè)波道。DWDM的基本原理WDM與DWDM有不同？基本上尚無一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x，但是一般認(rèn)為，波道間距大于1nm且波道總數(shù)低于8以下，稱之為WDM系統(tǒng)，反之，若波道間距小于1nm且波道總數(shù)大于8以上者，即稱之為DWDM系統(tǒng)，現(xiàn)有的商用系統(tǒng)大部份屬于DWDM系統(tǒng)。DWDM的組網(wǎng)DWDM的組網(wǎng)要講DWDM的組網(wǎng)，就先講DWDM的相關(guān)設(shè)備，因?yàn)镈WDM的網(wǎng)絡(luò)是由這些相關(guān)設(shè)備構(gòu)成的。這些相關(guān)設(shè)備具有不同的作用，在網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)不同的功能。

那么DWDM的相關(guān)設(shè)備有哪些。我們根據(jù)他們的功能的不同來了解一下。DWDM的相關(guān)設(shè)備目前DWDM的相關(guān)設(shè)備有下列幾種：光放大器（OA）DWDM終端機(jī)（OTM）光分插復(fù)用機(jī)（OADM）光交接機(jī)（OXC）DWDM的相關(guān)設(shè)備光放大器

具有光信號(hào)格式與位元速率之透通性，在1550nm窗口區(qū)有相當(dāng)高之增益、高光輸出功率及低雜訊指數(shù)，光放大器依據(jù)不同應(yīng)用有下列三種：光功率放大器(BoosterAmplifier,BA)光前置放大器(Pre-Amplifier,PA)光線路放大器(LineAmplifier,LA)DWDM的相關(guān)設(shè)備光放大器目前應(yīng)用于多波長DWDM系統(tǒng)之光放大器大部分是摻鉺光纖放大器(Erbium-DopedFiberAmplifier,EDFA)其主要組成包含一段摻鉺光纖、幫浦雷射(PumpLaser)及DWDM組件(用來混合傳輸光信號(hào)及幫浦光輸出)。EDFA直接放大1550nm區(qū)域無需使用電子式再生器，可在相當(dāng)大之波長范圍內(nèi)提供平坦增益，亦即單一EDFA能同時(shí)提供多個(gè)波長通路之增益,已取代大部分之再生器應(yīng)用，成為長途光纖網(wǎng)路之構(gòu)成部分。DWDM的相關(guān)設(shè)備DWDM終端機(jī)（OTM）DWDM終端機(jī)配合光放大器可應(yīng)用于光傳輸網(wǎng)路，在傳送端可接受多個(gè)波長的光信號(hào)輸入，并轉(zhuǎn)換成符合ITU-TG.692固定波長的光信號(hào)，經(jīng)多工混合、光放大后傳至光傳送網(wǎng)路，在接收端可接收來自光傳送網(wǎng)路之信號(hào)，經(jīng)光前置放大、解多工、及光濾波器后輸出。DWDM的相關(guān)設(shè)備光分插復(fù)用機(jī)OADM光分插復(fù)用設(shè)備

（OADM），可以在一個(gè)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的中間站點(diǎn)插入或取出個(gè)別的波長通道。一般而言，它是置于兩個(gè)DWDM終端機(jī)之間來代替某一光放大器，目前大部份廠家已研制出固定型光分插復(fù)用機(jī)

，它對(duì)于要插入或取出的波道必須事先設(shè)定，至于另一種稱為可任意設(shè)定之光塞取復(fù)用機(jī)

，則可藉由外部指令對(duì)于要插入或取出的波道作任意的指配。DWDM的相關(guān)設(shè)備光交接機(jī)（OXC）

在電信網(wǎng)路中使用于DWDM波長愈來愈多時(shí)，對(duì)于這些波道須作彈性調(diào)度或路由改接，此時(shí)必須藉由光交接機(jī)，來完成此項(xiàng)功能，通常它可置于網(wǎng)路上重要的匯接點(diǎn)，在其輸入端可接收不同波長信號(hào)，經(jīng)由光交接機(jī)將它們指配到任一輸出端。DWDM的相關(guān)設(shè)備光交接機(jī)在連接至DWDM光纖時(shí)有以下三種切換方式：光纖切換：可連接任一輸入光纖到任一輸出光纖，但不會(huì)改變光纖內(nèi)之波長。波長切換：同一輸入光纖內(nèi)之多個(gè)波長，可分別交接至不同輸出光纖，較有彈性。波長轉(zhuǎn)換：不同輸入光纖內(nèi)的相同波長，經(jīng)轉(zhuǎn)換后可以以不同的波長匯入同一輸出光纖。DWDM的組網(wǎng)DWDM的組網(wǎng)，在目前的二級(jí)干線網(wǎng)上應(yīng)用的較多，本地網(wǎng)上也有應(yīng)用。主要的組網(wǎng)設(shè)備有OTM、OADM、OA三種。其具體的組網(wǎng)，請(qǐng)看下面的例圖：OADMOAOADMOTMOTMOTMOTMOADMOTMOTMOADMOTMOTMOAOA寧德廈門泉州漳州丹陽福州金山福州康居龍巖嶺頭三明南平莆田鳳都OTMOTMDWDM的組網(wǎng)DWDM的組網(wǎng)把DWDM的組網(wǎng)模式和SDH的組網(wǎng)模式相比較，我們看到這兩種技術(shù)的組網(wǎng)模式是類似的。同樣有終端設(shè)備、分插復(fù)用設(shè)備、放大設(shè)備。只不過所處理的信號(hào)不同而已。SDH組網(wǎng)設(shè)備處理的信號(hào)是SDH的信號(hào)，分插復(fù)用的是SDH的支路信號(hào)；而DWDM組網(wǎng)設(shè)備處理的是復(fù)合光信號(hào)，插入和提取的是SDH線路信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的特定波長的光波。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的光波波長及其頻率如下表所示：序號(hào)中心頻率（THz）波長（nm）序號(hào)中心頻率（THz）波長（nm）序號(hào)中心頻率（THz）波長（nm）序號(hào)中心頻率（THz）波長（nm）1192.101560.6111193.101552.5221194.101544.5331195.101536.612192.201559.7912193.201551.7222194.201543.7332195.201535.823192.301558.9813193.301550.9223194.301542.9433195.301535.044192.401558.1714193.401550.1224194.401542.1434195.401534.255192.501557.3615193.501549.3225194.501541.3535195.501533.476192.601556.5516193.601548.5126194.601540.5636195.601532.687192.701555.7517193.701547.7227194.701539.7737195.701531.908192.801554.9418193.801546.9228194.801538.9838195.801531.129192.901554.1319193.901546.1229194.901538.1939195.901530