《光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件第4章

第4章光傳送網(wǎng)4.1傳送網(wǎng)4.2SDH傳送網(wǎng)4.3光傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要組成部分之一，可為各類業(yè)務(wù)網(wǎng)提供業(yè)務(wù)信息的傳送機(jī)制和手段。

本章首先介紹傳送網(wǎng)的基本概念、分層結(jié)構(gòu)和生存特性，然后重點(diǎn)介紹SDH傳送網(wǎng)和OTN光傳送網(wǎng)的概念、分層結(jié)構(gòu)、幀結(jié)構(gòu)、組成和應(yīng)用等。

4.1.1傳送網(wǎng)的概念

按照ITU-T有關(guān)傳送網(wǎng)(TransportNetwork)的定義，傳送網(wǎng)是在不同地點(diǎn)之間傳遞用戶信息的網(wǎng)絡(luò)的功能資源，即邏輯功能的組合。4.1傳送網(wǎng)由于以光纖為基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)是當(dāng)前傳送網(wǎng)的主體，因此通常將以光纖為傳輸媒質(zhì)的傳送網(wǎng)稱為光網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，傳送網(wǎng)也能傳遞各種網(wǎng)絡(luò)控制信息。所謂“光網(wǎng)絡(luò)”不是一個(gè)嚴(yán)格意義上的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，而是一個(gè)通俗用語(yǔ)。從歷史上看，光網(wǎng)絡(luò)可以分為三代。第一代光網(wǎng)絡(luò)中光只是用來(lái)實(shí)現(xiàn)大容量傳輸，所有的交換、選路和其他智能功能都是在電層面上實(shí)現(xiàn)的，SDH就是第一代的光網(wǎng)絡(luò)，而目前正在開(kāi)發(fā)的光傳送網(wǎng)(OTN)和全光網(wǎng)絡(luò)(AON)可以分別認(rèn)為是第二代光網(wǎng)絡(luò)和第三代光網(wǎng)絡(luò)。OTN在功能上類似于SDH，只不過(guò)是在OTN所規(guī)范的速率和格式上實(shí)現(xiàn)而已，而全光網(wǎng)絡(luò)則不同，其傳送、復(fù)用、選路、監(jiān)控和有些智能功能將在光層面上實(shí)現(xiàn)。從更廣義的角度看，光網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該覆蓋城域網(wǎng)和接入網(wǎng)領(lǐng)域，這兩個(gè)領(lǐng)域的光網(wǎng)絡(luò)不僅具有更加豐富多彩的技術(shù)選擇，而且在技術(shù)特征上也有很大的不同。光網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)相比具有許多技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)：

(1)通信容量大，傳輸距離遠(yuǎn)。

(2)高效的網(wǎng)絡(luò)管理和保護(hù)技術(shù)。

(3)信號(hào)串?dāng)_小，保密性能好。

(4)光纖尺寸小、重量輕，便于敷設(shè)和運(yùn)輸。

(5)材料來(lái)源豐富，環(huán)境保護(hù)性好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

(6)光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。

(7)降低運(yùn)營(yíng)成本，增加了利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)SDH而言，ITU-T所定義的OTN的主要優(yōu)勢(shì)在于：

(1)具備更強(qiáng)的前向糾錯(cuò)(FEC)能力。OTN的帶外FEC比SDH的帶內(nèi)FEC可以改進(jìn)糾錯(cuò)能力3dB~7dB。

(2)具有多級(jí)串聯(lián)連接監(jiān)視(TCM)功能。監(jiān)視連接可以是嵌套式、重疊式和/或級(jí)聯(lián)式，而SDH只允許單級(jí)。

(3)支持客戶信號(hào)的透明傳送。SDH只能支持單一的SDH客戶信號(hào)，而OTN可以透明支持所有的客戶信號(hào)。

(4)交換能力上的擴(kuò)展性。SDH主要分兩個(gè)交換級(jí)別，即2Mb/s和155Mb/s，而OTN可以隨著線路速率的增加而增加任意級(jí)別的交換速率，與具體每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的比特率無(wú)關(guān)。

然而，OTN的主要不足之處是缺乏細(xì)帶寬粒度上的性能監(jiān)測(cè)和故障管理能力，對(duì)于速率要求不高的網(wǎng)絡(luò)其應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性不佳。另外，由于現(xiàn)有的SDH光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠應(yīng)付實(shí)際應(yīng)用的需要，因此廠家開(kāi)發(fā)新一代光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)力不足，目前尚無(wú)成熟的產(chǎn)品可用，市場(chǎng)窗口是較窄的。相對(duì)于SDH和OTN而言，全光網(wǎng)絡(luò)(AON)的主要優(yōu)勢(shì)在于：

(1)解決電設(shè)備帶來(lái)的帶寬瓶頸問(wèn)題。

(2)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)客戶層信號(hào)的透明性。

(3)簡(jiǎn)化和加快了高速電路的指配和業(yè)務(wù)供給速度。

(4)實(shí)現(xiàn)光層的可重構(gòu)性。

(5)降低對(duì)業(yè)務(wù)節(jié)電的要求。

(6)降低建網(wǎng)成本和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

(7)同時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層和光層聯(lián)網(wǎng)。

(8)實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。4.1.2傳送網(wǎng)模型的分層結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代電信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)已變得越來(lái)越復(fù)雜，為了便于分析和規(guī)劃，ITU-T提出了網(wǎng)絡(luò)分層和分割的概念，即任意一個(gè)網(wǎng)絡(luò)總可以從垂直方向分解為若干獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層(即層網(wǎng)絡(luò))，相鄰層網(wǎng)絡(luò)之間具有客戶/服務(wù)者關(guān)系，而每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向又可以按照該層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割為若干部分。網(wǎng)絡(luò)的分層和分割滿足正交關(guān)系。采用網(wǎng)絡(luò)分層模型主要有下述好處：

(1)單獨(dú)地設(shè)計(jì)和運(yùn)行每一層網(wǎng)絡(luò)要比將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為單個(gè)實(shí)體來(lái)設(shè)計(jì)和運(yùn)行簡(jiǎn)單和方便得多。

(2)可以利用類似的一組功能來(lái)描述每一層網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了TMN管理目標(biāo)的規(guī)定。

(3)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)某一層網(wǎng)絡(luò)的增加或修改不會(huì)影響其他層網(wǎng)絡(luò)，這樣便于某一層網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立地引進(jìn)新技術(shù)和新拓?fù)涠挥绊懫渌麑印?/p>

(4)這種簡(jiǎn)單的建模方式便于容納多種技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)范與具體實(shí)施的方法無(wú)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)范能保持相對(duì)的穩(wěn)定性?？偟膩?lái)看，這種功能分層模型擯棄了傳統(tǒng)的面向傳輸硬件的網(wǎng)絡(luò)概念，十分適應(yīng)于以業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)概念，使傳送網(wǎng)成為一個(gè)獨(dú)立于業(yè)務(wù)和應(yīng)用的動(dòng)態(tài)、靈活、高度可靠和低成本的基礎(chǔ)網(wǎng)，并專職于信息比特流的傳送。而且在此基礎(chǔ)平臺(tái)之上又可以組建各種各樣的業(yè)務(wù)網(wǎng),適應(yīng)各式各樣的業(yè)務(wù)和應(yīng)用的需要。

一個(gè)適用于SDH的傳送網(wǎng)分層模型示例如圖4-1所示，其中電路層網(wǎng)絡(luò)是面向業(yè)務(wù)的，嚴(yán)格意義上是不屬于傳送層網(wǎng)絡(luò)的，因而傳送網(wǎng)大致分為二層，從上至下依次為通道層網(wǎng)絡(luò)和傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)。下面分別對(duì)包括電路層在內(nèi)的各層作簡(jiǎn)要介紹。圖4-1傳送網(wǎng)的分層模型示例電路層網(wǎng)絡(luò)(其連接點(diǎn)可包含交換功能)涉及電路層接入點(diǎn)AP之間的信息傳遞，并直接為用戶提供通信業(yè)務(wù)。該層網(wǎng)絡(luò)是面向公用交換業(yè)務(wù)的,諸如電路交換業(yè)務(wù)、分組交換業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)、租用線業(yè)務(wù)和B-ISDN虛通路等。按照所提供業(yè)務(wù)的不同，可以區(qū)分不同的電路層網(wǎng)絡(luò)。電路層網(wǎng)絡(luò)與相鄰的通道層網(wǎng)絡(luò)是相互獨(dú)立的。

電路層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備包括用于各種交換業(yè)務(wù)的交換機(jī)(如電路交換機(jī)或分組交換機(jī))，用于租用線業(yè)務(wù)的交叉連接設(shè)備以及路由器等。通道層網(wǎng)絡(luò)(其連接點(diǎn)可包含交叉連接功能)涉及通道層AP之間的信息傳遞并支持一個(gè)或多個(gè)電路層網(wǎng)絡(luò)，為其提供可支持不同類型業(yè)務(wù)所需的信息傳遞能力。例如,提供傳輸鏈路，像PDH中的2Mb/s、34Mb/s和140Mb/s,SDH中的VC-12、VC-2、VC-3和VC-4,以及B-ISDN中的虛通道等。SDH網(wǎng)的一個(gè)重要特性是能夠?qū)νǖ缹泳W(wǎng)絡(luò)的連接性進(jìn)行管理控制，使網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用十分靈活方便。通道層網(wǎng)絡(luò)與其相鄰的傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)是相互獨(dú)立的。傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)與傳輸媒質(zhì)(光纜或無(wú)線)有關(guān)，由路徑和鏈路連接支持，不提供子網(wǎng)連接。它涉及段層AP之間的信息傳遞并支持一個(gè)或多個(gè)通道層網(wǎng)絡(luò)，為通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(如DXC)提供合適的通道容量，例如STM-N就是傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)傳送容量。該層主要面向跨越線路系統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)傳送。

傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步劃分為段層網(wǎng)絡(luò)和物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱物理層)，其中段層網(wǎng)絡(luò)涉及保證通道層兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的完整性,物理層涉及具體的支持段層網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒質(zhì),如光纜或無(wú)線。在SDH網(wǎng)中,段層網(wǎng)絡(luò)還可以進(jìn)一步細(xì)分為復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)和再生段層網(wǎng)絡(luò)，其中復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)涉及復(fù)用段終端之間的端到端信息傳遞，諸如為通道層提供同步和復(fù)用功能并完成有關(guān)復(fù)用段開(kāi)銷的處理和傳遞等。而再生段層網(wǎng)絡(luò)涉及再生器之間或再生器與復(fù)用段終端之間的信息傳遞，諸如定幀、擾碼、再生段誤碼監(jiān)視以及再生段開(kāi)銷的處理和傳遞等。物理層網(wǎng)絡(luò)主要完成光電脈沖形式的比特傳送任務(wù)，與開(kāi)銷無(wú)關(guān)。相鄰層網(wǎng)絡(luò)間符合客戶/服務(wù)者關(guān)系,而客戶/服務(wù)者聯(lián)系的地方正是服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)路徑中為客戶層網(wǎng)絡(luò)提供鏈路連接的地方。圖4-2給出了一個(gè)完全的SDH傳送網(wǎng)分層模型。

此外，利用擴(kuò)展層網(wǎng)絡(luò)中路徑終端或終端連接點(diǎn)的方法可以將層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步分解為子層。以通道層為例，它可以進(jìn)一步分解為一組由不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者獨(dú)立管理的管理通道層。每一個(gè)管理通道層以電路層或別的管理通道層作為客戶，以傳輸媒質(zhì)層和別的通道層作為服務(wù)者。每一管理通道層可能有獨(dú)立的拓?fù)?，而且不同管理通道層上通道的建立可以是彼此?dú)立的。同樣，傳輸媒質(zhì)層也可以分解為一組由不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者獨(dú)立管理的管理傳輸媒質(zhì)層。圖4-2SDH傳送網(wǎng)分層模型4.1.3傳送網(wǎng)的生存特性

1.網(wǎng)絡(luò)生存性概念的提出

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了通信技術(shù)的發(fā)展，它一方面方便了我們的生活，另一方面又使我們的生活更加依賴于通信。通信網(wǎng)絡(luò)的故障將會(huì)給人民的生活帶來(lái)極大的不便，甚至可能使整個(gè)社會(huì)陷入癱瘓。網(wǎng)絡(luò)的生存性屬于網(wǎng)絡(luò)完整性的一部分，網(wǎng)絡(luò)完整性包括通信質(zhì)量、可靠性和生存性，涉及通信系統(tǒng)多方面的技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)生存性(survivability)泛指網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)受各種故障，甚至是災(zāi)難性的大故障后仍能維持可接受的業(yè)務(wù)質(zhì)量的能力。在長(zhǎng)途干線網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，由于其業(yè)務(wù)量較大，因此系統(tǒng)的生存率定義為：當(dāng)一線路段發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)各保護(hù)環(huán)路上的備用系統(tǒng)保護(hù)后，該段線路可受到保護(hù)的系統(tǒng)數(shù)與該線路上傳輸?shù)目傁到y(tǒng)數(shù)之比。影響網(wǎng)絡(luò)生存性的因素通常有以下三個(gè)方面的原因：

(1)大量的業(yè)務(wù)集中于更大的傳輸和交換設(shè)備中，由于采用更高的速率，因此在較少的幾根光纖中集中的控制信令使得一個(gè)元件的失效將波及更大的范圍。

(2)軟件在帶來(lái)智能并提供系統(tǒng)靈活性的同時(shí)，也給系統(tǒng)埋下了整體崩潰的可能性。大型軟件測(cè)試的不可遍歷性使這種情況無(wú)法避免,但出現(xiàn)的概率相對(duì)較少。

(3)占很大比例的是可能存在的危險(xiǎn)因素,這包括暴風(fēng)雪、龍卷風(fēng)、地震、火災(zāi)、洪水和海嘯等自然因素，以及人為破壞導(dǎo)致的光(電)纜斷裂和匯接局被破壞。

2.光傳送網(wǎng)OTN生存性方面的保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

G.872為光傳送網(wǎng)OTN的分層結(jié)構(gòu)作了定義，細(xì)分為光通路層(OCh)、光復(fù)用段層(OMS)和光傳輸段層(OTS)。OCh層為各種數(shù)字化的用戶信號(hào)提供接口，它為透明地傳送SDH、PDH、ATM和IP等業(yè)務(wù)信號(hào)提供點(diǎn)到點(diǎn)的以光通路為基礎(chǔ)的組網(wǎng)功能；OMS層為經(jīng)DWDM復(fù)用的多波長(zhǎng)信號(hào)提供組網(wǎng)功能；OTS層經(jīng)光接口與傳輸媒質(zhì)相連，它提供在光介質(zhì)上傳輸光信號(hào)的功能。OTN核心設(shè)備和業(yè)務(wù)的保護(hù)恢復(fù)的主要載體是光交叉連接設(shè)備OXC和光分插復(fù)用設(shè)備OADM，與SDH的最大區(qū)別在于SDH是基于時(shí)分復(fù)用的對(duì)時(shí)隙進(jìn)行操作的“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)”，而OTN處理的對(duì)象是光載波，也就是模擬的“頻率時(shí)隙”或“光通道波長(zhǎng)”，是一個(gè)“模擬傳送網(wǎng)絡(luò)”。但是OTN和SDH的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是面向連接的網(wǎng)絡(luò)，所使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)單元極為相似，因此它們的保護(hù)恢復(fù)技術(shù)基本相似，主要有以下兩種：

(1)點(diǎn)到點(diǎn)的線路(光復(fù)用段OMS)保護(hù)倒換方案。其原理是當(dāng)工作鏈路傳輸中斷或性能劣化到一定程度后，系統(tǒng)倒換設(shè)備將主信號(hào)自動(dòng)地轉(zhuǎn)至備用光纖系統(tǒng)來(lái)傳輸，從而使接收端仍能接收到正常的信號(hào)而感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)了故障。由于該保護(hù)方法只能保護(hù)傳輸鏈路，無(wú)法提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的失效保護(hù)，因此主要適用于點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用的保護(hù)。

(2)核心傳輸網(wǎng)DWDM的自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)恢復(fù)技術(shù)——自愈環(huán)網(wǎng)SHR(SelfHealingRing)。這種技術(shù)是在無(wú)需人為干預(yù)的情況下，利用網(wǎng)絡(luò)具有發(fā)現(xiàn)替代傳輸路由并重新建立通信的能力，在極短的時(shí)間內(nèi)從失效的故障中自動(dòng)恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)的環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)APS保護(hù)方式包括兩纖單向環(huán)、兩纖雙向環(huán)和四纖雙向環(huán)。在環(huán)網(wǎng)中又分復(fù)用段保護(hù)和通道共享保護(hù)，是利用環(huán)網(wǎng)的特殊結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施的一種保護(hù)方式，屬于對(duì)資源的保護(hù)范圍?；谕ǖ赖箵Q的環(huán)是一種單向的通道保護(hù)環(huán)(UPPR)結(jié)構(gòu)，而基于線路倒換的環(huán)被稱為SPRING結(jié)構(gòu)。

3.多種保護(hù)與恢復(fù)方案的比較

一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)閷Ｓ帽Ｗo(hù)環(huán)的保護(hù)容量沒(méi)有共享，所以鏈路的成本最高。由此可見(jiàn)，在基于鏈路保護(hù)的網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)中，由于每一條主路都由一條路徑不同的備用路由來(lái)提供保護(hù)，而每一條保護(hù)路由都要跨越許多鏈路區(qū)段，在這每一區(qū)段的鏈路上都要預(yù)留專用的容量來(lái)作為保護(hù)容量使用，因此這種基于鏈路的網(wǎng)狀網(wǎng)保護(hù)恢復(fù)方案的組網(wǎng)成本是所有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中成本最高的一種；相反地，在基于通道保護(hù)的網(wǎng)狀網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點(diǎn)之間的每一條連接只需要一條保護(hù)通道來(lái)提供保護(hù)功能，而且保護(hù)通道的粒度相對(duì)于鏈路保護(hù)來(lái)說(shuō)要小得多，使得保護(hù)通道和工作通道所需要使用的容量也相對(duì)要小得多，另外網(wǎng)絡(luò)中的空閑容量在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的分布也比較均衡。在專用環(huán)網(wǎng)保護(hù)方案中，每一條工作環(huán)路都在相反的方向上有一條保護(hù)環(huán)路與之相對(duì)應(yīng)，專用環(huán)網(wǎng)保護(hù)的組網(wǎng)成本低于網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)專用保護(hù)方案的組網(wǎng)成本而高于專用通道保護(hù)方案的組網(wǎng)成本。從對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的需求來(lái)說(shuō)，保護(hù)比恢復(fù)需要更多的備份容量，基于容量共享的保護(hù)和恢復(fù)能夠大大降低網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)成本，但由于網(wǎng)狀網(wǎng)中空閑容量的均衡分布特性,使得共享保護(hù)環(huán)所需要的總?cè)萘咳员染W(wǎng)狀網(wǎng)的共享恢復(fù)所需要的總?cè)萘看?。在網(wǎng)狀網(wǎng)恢復(fù)策略中，基于通道的恢復(fù)比基于鏈路的恢復(fù)對(duì)空閑容量的使用效率更高。在節(jié)點(diǎn)的成本方面，規(guī)模相當(dāng)?shù)腛ADM的成本比OXC的成本要低，如果忽略完成相同的功能時(shí)所需要的OADM的數(shù)量和需要OXC設(shè)備數(shù)量之間的差異，那么基于環(huán)網(wǎng)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)成本最低。如果網(wǎng)絡(luò)是由很多的環(huán)網(wǎng)互連而構(gòu)成的，每個(gè)環(huán)網(wǎng)上的所有OADM都必須執(zhí)行互連功能時(shí)，那么基于環(huán)網(wǎng)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)就變得復(fù)雜了，這時(shí)就可以考慮使用成本更高的OXC設(shè)備來(lái)執(zhí)行網(wǎng)間互連以提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展能力。事實(shí)上，在互連網(wǎng)中引入下路/直通功能將增加環(huán)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的成本。從節(jié)點(diǎn)成本的角度來(lái)說(shuō)，基于OXC的網(wǎng)狀網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)成本要比環(huán)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)成本高得多。如果在基于專用鏈路保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)外部增加光纖級(jí)交換，那么不僅可以降低節(jié)點(diǎn)中核心交換機(jī)構(gòu)的交換負(fù)荷，而且可以大大降低節(jié)點(diǎn)的成本。由于恢復(fù)在容量利用率方面比保護(hù)更加經(jīng)濟(jì)，因此為了實(shí)現(xiàn)恢復(fù)而執(zhí)行交叉連接的業(yè)務(wù)量也相對(duì)較少，使其相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)成本也較低。

因?yàn)?＋1保護(hù)倒換無(wú)需使用信令協(xié)議，所以其管理成本是最低的。由于共享保護(hù)環(huán)要使用自動(dòng)保護(hù)倒換APS協(xié)議，因此增加了其管理的成本。無(wú)論是集中式控制還是分布式控制的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，在執(zhí)行恢復(fù)時(shí)都需要使用信令，針對(duì)一個(gè)恢復(fù)需求往往同時(shí)存在多條備用路由，而且在動(dòng)態(tài)恢復(fù)時(shí)還需要對(duì)這些備用路由進(jìn)行評(píng)估，使得這些信令的執(zhí)行往往是很復(fù)雜的。另外在網(wǎng)狀網(wǎng)中執(zhí)行業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)通道在其整個(gè)路由上不得不重構(gòu)和配置沿途的所有OXC交換機(jī)構(gòu)，而共享保護(hù)環(huán)卻只需在執(zhí)行交換的兩個(gè)ADM上進(jìn)行倒換的橋接操作，所以網(wǎng)狀網(wǎng)恢復(fù)比共享保護(hù)環(huán)的管理成本高。

網(wǎng)絡(luò)的靈活性綜合了網(wǎng)絡(luò)面對(duì)始料未及的業(yè)務(wù)模型變化和故障類型變化的應(yīng)對(duì)能力，以及網(wǎng)絡(luò)在可擴(kuò)展性方面的能力。由于環(huán)網(wǎng)不能挖掘網(wǎng)絡(luò)所有的連通性潛力，而且其保護(hù)通道是固定不變的，因此環(huán)網(wǎng)的靈活性最差。另外，要升級(jí)環(huán)網(wǎng)就必須使整個(gè)環(huán)網(wǎng)升級(jí)，而網(wǎng)狀網(wǎng)的升級(jí)可以是每個(gè)OXC和每條鏈路的升級(jí)，使環(huán)網(wǎng)比網(wǎng)狀網(wǎng)難以升級(jí)擴(kuò)容。專用保護(hù)環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模僅僅依賴于網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量而與業(yè)務(wù)模型無(wú)關(guān)，面對(duì)始料未及的業(yè)務(wù)變化，專用保護(hù)環(huán)的靈活性比共享保護(hù)環(huán)的靈活性要高。由于使用了可重構(gòu)性的OXC設(shè)備，因此網(wǎng)狀網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)的靈活性最高。

一條通道的可用性是指一條通道或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際可用時(shí)間與總時(shí)間的比率。因?yàn)樵诃h(huán)狀互連網(wǎng)絡(luò)中一條通道上的分別發(fā)生在不同環(huán)網(wǎng)中的故障都可被恢復(fù)，所以環(huán)網(wǎng)互連能夠提供最高水平的可用性。在互連節(jié)點(diǎn)中可以使用下路/直通功能來(lái)為環(huán)網(wǎng)互連節(jié)點(diǎn)提供保護(hù)，這樣就形成了具有子網(wǎng)生存能力的一種非常安全的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且覆蓋多個(gè)環(huán)網(wǎng)路徑很長(zhǎng)的一條通道可以同時(shí)應(yīng)付多點(diǎn)故障。網(wǎng)狀網(wǎng)的通道保護(hù)可以為端到端的通道提供保護(hù)，一旦工作通道和保護(hù)通道都出現(xiàn)了故障，該連接就無(wú)法被恢復(fù)了。一般來(lái)說(shuō)，由于恢復(fù)可以處理多點(diǎn)故障，因此它的靈活性很高，但網(wǎng)絡(luò)中空閑容量的多少直接決定著網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)的可用性完全依賴于空閑容量的分布和恢復(fù)策略性能的優(yōu)劣。另外，雖然基于鏈路的保護(hù)/恢復(fù)不能處理節(jié)點(diǎn)故障，但是它能夠很好地從多鏈路故障中恢復(fù)過(guò)來(lái)。總之，網(wǎng)絡(luò)的可用性依賴于節(jié)點(diǎn)和鏈路的可用率以及網(wǎng)絡(luò)中空閑容量的大小。

以上是根據(jù)不同的生存性策略分別對(duì)比和分析了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可用性問(wèn)題，但一般情況下不同的業(yè)務(wù)模型也同樣會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的可用性。由于業(yè)務(wù)需求的類型不同，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性的要求也不同，有些業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性的要求非?？量?，這時(shí)就必須考慮使用保護(hù)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的可用性。在網(wǎng)狀網(wǎng)中，不同類型的業(yè)務(wù)可以很容易地混合起來(lái)，而在環(huán)狀網(wǎng)中，也可以通過(guò)給環(huán)網(wǎng)增加對(duì)非預(yù)置空的未保護(hù)業(yè)務(wù)和預(yù)置空超量業(yè)務(wù)的支持能力來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。

4.光網(wǎng)絡(luò)生存性的關(guān)鍵問(wèn)題

1)故障檢測(cè)和定位

故障檢測(cè)和定位的目標(biāo)首先是為了快速和準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換和業(yè)務(wù)的恢復(fù)，其次是為了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)。到目前為止，光域上能夠準(zhǔn)確檢測(cè)的參數(shù)只有光功率、光信噪比(OSNR)和中心波長(zhǎng)，而像誤碼率、LOS和LOF這類參數(shù)只能在電域上檢測(cè)。由于故障檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)自愈的第一步，且保護(hù)倒換和路由的恢復(fù)都有嚴(yán)格的時(shí)間要求，因此故障的檢測(cè)不僅要準(zhǔn)確，而且要快速。故障的定位是實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換和路由恢復(fù)的第二步，也是至關(guān)重要的一步，要實(shí)現(xiàn)自愈，必須實(shí)現(xiàn)故障的快速和準(zhǔn)確定位。只有確定了故障的具體位置，才能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和恢復(fù)以及進(jìn)一步的業(yè)務(wù)配置。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不能進(jìn)行精確的故障定位，那么網(wǎng)絡(luò)的生存性就不會(huì)得到保證。但是由于故障的傳遞性、檢測(cè)機(jī)制的不完善性以及故障檢測(cè)與故障傳遞之間的時(shí)差等原因，使得故障的定位在光網(wǎng)絡(luò)中成為一個(gè)難點(diǎn)。當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生光纖斷裂和節(jié)點(diǎn)掉電等故障時(shí)，相關(guān)的節(jié)點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)均要產(chǎn)生告警，即往往是一處發(fā)生了故障，網(wǎng)絡(luò)中多處都產(chǎn)生告警。當(dāng)然這也不是不可逾越的困難，故障的定位除與節(jié)點(diǎn)自身的功能緊密相關(guān)外，還與信令的傳送方式或者說(shuō)信令網(wǎng)總的控制方式直接相關(guān)。一般而言，只有在知道全網(wǎng)的信息(包括配置和業(yè)務(wù)信息)的情況下才能實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位，但是故障的發(fā)生是帶有偶然性的，即各節(jié)點(diǎn)收到的信息是突發(fā)性的，不能用一般的馬爾可夫理論進(jìn)行分析，即不屬于一般的M/M/X排隊(duì)模型，而是屬于D/M/X模型。如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)(分布式控制)或者說(shuō)主節(jié)點(diǎn)(集中式控制)需要收集所有的故障信息來(lái)處理，那么不僅要有一套復(fù)雜的算法，而且在節(jié)點(diǎn)處理該信息時(shí)必須合理地考慮故障傳遞與信息傳遞的時(shí)差問(wèn)題，這樣就增加了其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，而且也難以滿足時(shí)效性的要求。針對(duì)上述問(wèn)題的解決方法：對(duì)于分布式控制的網(wǎng)絡(luò)，采用分布式定位的方法，這種分布式的故障定位方法是與業(yè)務(wù)和鏈路相關(guān)的。對(duì)于集中式控制的網(wǎng)絡(luò)，即有主控節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，故障定位采用分層定位的方法，即首先由單節(jié)點(diǎn)承擔(dān)一部分故障的簡(jiǎn)單分析，如該節(jié)點(diǎn)相關(guān)告警的過(guò)濾和屏蔽以及嚴(yán)重告警的定位，然后將處理結(jié)果上報(bào)主控節(jié)點(diǎn)，由主控節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步分析和處理，最終確定故障的具體位置。從上述分析可以看出，單節(jié)點(diǎn)能夠定位的故障是有限的，只有將所有相關(guān)的告警收集起來(lái)進(jìn)行相關(guān)性分析，才能實(shí)現(xiàn)故障的精確定位。這就涉及單節(jié)點(diǎn)處理后的信息如何合理和正確地發(fā)布的問(wèn)題,還有故障信息的編碼問(wèn)題，合理和有效的編碼將會(huì)使故障定位真正做到快速而準(zhǔn)確。當(dāng)然，在故障信息發(fā)布的同時(shí)，必須輔以相應(yīng)的故障信息抑制，否則故障信息的不斷發(fā)布將會(huì)使故障定位產(chǎn)生連帶的錯(cuò)誤。

2)故障信息的傳送

在集中式控制下，因?yàn)樗械目刂菩畔⒍际怯芍骺毓?jié)點(diǎn)下發(fā)的，所以在檢測(cè)到故障后，應(yīng)該盡快地將該節(jié)點(diǎn)處理后的告警和定位信息送到主控節(jié)點(diǎn)，使主控節(jié)點(diǎn)能夠快速和準(zhǔn)確地進(jìn)行故障的分析和定位，可采用以下兩種形式：

(1)廣播式方法，即一旦檢測(cè)到故障，稍加處理后就以廣播的形式進(jìn)行發(fā)送，其他非相關(guān)節(jié)點(diǎn)僅僅起轉(zhuǎn)接該信息的作用，只有主控節(jié)點(diǎn)才能接收該信息。這種處理方式的優(yōu)點(diǎn)是思路簡(jiǎn)單，但是它帶來(lái)的負(fù)面影響是信令網(wǎng)中的信息流量加大，容易產(chǎn)生控制流的阻塞，而且會(huì)使非主控節(jié)點(diǎn)的處理變得復(fù)雜化。因?yàn)閺V播信息的控制和管理是必不可少的，而這本身就是一個(gè)通信控制的難題，所以此方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)較困難。

(2)最短路徑方式發(fā)送，即每個(gè)非主控節(jié)點(diǎn)都有路由表，該路由表上記錄了該節(jié)點(diǎn)到主控節(jié)點(diǎn)的最短路徑以及其他可達(dá)路徑的出口。故障信息就可以通過(guò)這種方式以最快的方式到達(dá)主控節(jié)點(diǎn)。該方式處理簡(jiǎn)單，但它要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)都儲(chǔ)存必需的路由表，而且在網(wǎng)絡(luò)更改或者擴(kuò)容時(shí)不得不更改路由表，故不可避免地要增加系統(tǒng)的代價(jià)。在分布式控制下，各節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，各節(jié)點(diǎn)對(duì)故障的兩層過(guò)濾都是由自己完成的。但是如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都像集中控制方式下的主控節(jié)點(diǎn)，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且處理的復(fù)雜度相當(dāng)大，很難滿足時(shí)效性的嚴(yán)格要求。所以其第二層處理功能應(yīng)該是僅僅收集相關(guān)鏈路或者通道的故障信息，但是這就需要該節(jié)點(diǎn)了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在處理上還是比較困難的，需要定制一套相當(dāng)復(fù)雜的算法。實(shí)現(xiàn)分布式控制下信令的傳送，是實(shí)現(xiàn)其定位的關(guān)鍵，如何將相關(guān)的故障信息收集到該節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)故障的定位是非常復(fù)雜的。

3)保護(hù)倒換和路由恢復(fù)

光傳送網(wǎng)采用了兩種保護(hù)體系，即路徑保護(hù)和子網(wǎng)連接保護(hù)。光路徑保護(hù)采用端到端保護(hù)機(jī)理，可用于各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(如網(wǎng)狀網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)或兩者混合結(jié)構(gòu))，它既可以按單向形式工作，也可以按雙向形式工作，適用于光通道層和光復(fù)用段層。在光傳輸段層中不使用路徑保護(hù)，其保護(hù)方式既可以是單向1＋1，也可以是1∶1，但在1∶1工作時(shí)，保護(hù)通路可以支持低等級(jí)業(yè)務(wù)。子網(wǎng)連接保護(hù)同樣適用于各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以用于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接的全部或其中的一部分，其使用內(nèi)在的監(jiān)視方式(SNC/I保護(hù)業(yè)務(wù)層中的故障)。光傳送網(wǎng)中的子網(wǎng)連接保護(hù)有以下兩種方式：

(1)一種思路是將保護(hù)倒換和路由恢復(fù)分開(kāi)考慮，即采用不同的編碼和不同的機(jī)制。這是出于對(duì)時(shí)間要求的考慮，保護(hù)倒換要求在50ms內(nèi)完成，而路由恢復(fù)的要求為2s。

(2)另一種思路是統(tǒng)一編碼和不同處理的方法，即IETF的思路。這種思路的主要出發(fā)點(diǎn)是為了迎合現(xiàn)在流行的IPv6協(xié)議處理模式，但是這種處理方式較復(fù)雜。其實(shí)解決了第二種思路中的問(wèn)題，第一種思路也就迎刃而解。下面分析第二種思路的實(shí)現(xiàn)。不同的故障應(yīng)選用不同的保護(hù)方式。由于環(huán)網(wǎng)具有很強(qiáng)的自愈能力，因此全光環(huán)形網(wǎng)絡(luò)也可借用升級(jí)的環(huán)網(wǎng)APS協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，但對(duì)于格形網(wǎng)而言情況就十分復(fù)雜了，因?yàn)槠淠骋绘溌坊蛘咄ǖ缽牟煌挠^點(diǎn)來(lái)看屬于不同的簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選用那種保護(hù)方式與其子網(wǎng)標(biāo)識(shí)密切相關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)快速的保護(hù)倒換以及增強(qiáng)格形網(wǎng)的“強(qiáng)壯”性，利用圖論的知識(shí)將格形網(wǎng)劃分為幾個(gè)子網(wǎng)(以最小環(huán)進(jìn)行劃分，不能歸為最小環(huán)的標(biāo)識(shí)為樹(shù))，將這些子網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，就可以在整個(gè)格形網(wǎng)中對(duì)不同子網(wǎng)中的故障采取不同的保護(hù)方法，例如，對(duì)環(huán)形子網(wǎng)中的故障借用環(huán)網(wǎng)的保護(hù)方法，對(duì)樹(shù)形子網(wǎng)中的故障采用相應(yīng)的1＋1或者M(jìn)∶N保護(hù)。這是因?yàn)楦裥尉W(wǎng)其實(shí)就是環(huán)網(wǎng)的相交相割再加上一些樹(shù)形拓?fù)?或者孤島)而構(gòu)成的。對(duì)處于不同子網(wǎng)的資源和業(yè)務(wù)實(shí)施不同的保護(hù)方式，可以提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。

對(duì)于路由恢復(fù)而言，不管哪種保護(hù)方式都需要預(yù)留資源。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中全部采用保護(hù)方式的話，那么勢(shì)必會(huì)大大降低網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，所以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中除了采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)方式外，一般還要采用業(yè)務(wù)恢復(fù)的方法來(lái)實(shí)施對(duì)業(yè)務(wù)的保護(hù)。由于恢復(fù)路由不是預(yù)留的而是按照一定的優(yōu)化方法算出來(lái)的，因此它比保護(hù)方案更能合理地利用網(wǎng)絡(luò)的資源和優(yōu)化業(yè)務(wù)的分配。但是恢復(fù)路由是在故障情況下臨時(shí)算出來(lái)的，這勢(shì)必造成恢復(fù)時(shí)間比保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)。此外它必須是在故障定位信息已經(jīng)更新的情況下才能計(jì)算,故恢復(fù)時(shí)間取決于故障定位時(shí)間和算法的時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。與保護(hù)倒換不同，路由恢復(fù)和資源調(diào)度不僅需要了解線路或者通道的好壞，而且需要了解各鏈路和通道的資源使用情況。只有這樣，才能依據(jù)一定的波長(zhǎng)路由算法進(jìn)行資源的合理調(diào)配。集中式控制有利于網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化，但是,由于主控節(jié)點(diǎn)記憶的數(shù)據(jù)量太大和處理的“事務(wù)”過(guò)多，因此其速度不高，不適合于大型網(wǎng)絡(luò)。分布式控制不是依據(jù)全網(wǎng)的信息來(lái)進(jìn)行選路和恢復(fù)的，不利于網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化，但是其各個(gè)節(jié)點(diǎn)處于同等的地位，處理相對(duì)簡(jiǎn)單，所以其速度相對(duì)較快，而且適合于任何規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用嚴(yán)重不合理。

根據(jù)上述分析，在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該是兩種控制方式并存。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的一些操作，例如,資源的保護(hù)和重要業(yè)務(wù)的恢復(fù)可采用分布式的控制方法，也可借用預(yù)選恢復(fù)路由的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)于一些實(shí)時(shí)性要求不高的操作，例如，業(yè)務(wù)配置、性能管理和維護(hù)等可采用集中式控制的方法，這樣有利于合理配置網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于一些要求實(shí)時(shí)性而分布式控制方法很難解決或者說(shuō)解決有困難的操作，例如故障定位，則可以采用兩種控制方法結(jié)合的分節(jié)控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就可以提高網(wǎng)絡(luò)控制和管理的靈活性，從而提高實(shí)時(shí)性和合理性。

4)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的識(shí)別

為了在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)支持保護(hù)倒換和路由恢復(fù)，并且還要保護(hù)和恢復(fù)協(xié)調(diào)操作，這就需要借用圖論的知識(shí)將網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)子網(wǎng)。在這些不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的邏輯子網(wǎng)中來(lái)分別執(zhí)行不同的保護(hù)和恢復(fù)方式。一般而言，保護(hù)是針對(duì)資源即物理層和段層的保護(hù)，而恢復(fù)是針對(duì)業(yè)務(wù)層，即僅僅針對(duì)業(yè)務(wù)的。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就需要信令網(wǎng)具有識(shí)別拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的能力，以及能夠按照一定的規(guī)則來(lái)劃分不同的子網(wǎng)，這是啟動(dòng)保護(hù)倒換和路由恢復(fù)的依據(jù)，以及啟動(dòng)何種保護(hù)倒換類型的必備信息。當(dāng)然這些信息不應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行，應(yīng)該具有相對(duì)的穩(wěn)定性，否則將會(huì)導(dǎo)致信令的交換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，處理也十分復(fù)雜，更難保證保護(hù)和恢復(fù)等實(shí)時(shí)性要求高的操作。一般是設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，每隔一固定的時(shí)間查詢和自動(dòng)識(shí)別一次；還有就是故障觸發(fā)識(shí)別，即在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下來(lái)修改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；還有就是由網(wǎng)管啟動(dòng)識(shí)別命令來(lái)強(qiáng)制識(shí)別，這通常用于系統(tǒng)的升級(jí)、擴(kuò)容和改造。拓?fù)渥R(shí)別一般有兩種處理方法：

(1)由網(wǎng)管配置，即規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí)將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒匆欢ǖ乃惴ɑ蛘甙凑赵O(shè)計(jì)者的要求分為幾個(gè)子網(wǎng)，然后由網(wǎng)管配置各節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)標(biāo)識(shí)。這種方法的前提是必須事先知道網(wǎng)絡(luò)的物理配置,在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或者物理拓?fù)涓淖兊那闆r下，需要進(jìn)行重新配置。這種方法的主要好處就是簡(jiǎn)單、易操作，便于管理；缺點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)操作者的依賴性過(guò)強(qiáng)，也即對(duì)維護(hù)者的知識(shí)要求較高。這種方法是相對(duì)靜態(tài)的，也是目前使用較多的方法。

(2)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)識(shí)別。在不同的控制方式下，實(shí)現(xiàn)的方法和難易程度是不同的。集中式控制：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖R(shí)別工作應(yīng)該交給主控節(jié)點(diǎn)完成，這種方式在大型網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，所以距離其實(shí)用化還有很長(zhǎng)的一段路要走；分布式控制：為了識(shí)別整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，必須知道全網(wǎng)的信息，但分布式控制機(jī)制下的節(jié)點(diǎn)明顯不具備這個(gè)功能，所以此功能可以交給中心網(wǎng)管來(lái)完成。集中式控制和分布式控制的區(qū)別是：集中式控制是把網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別放在控制層完成的，速度相對(duì)較快；而分布式控制必須將網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別交由管理層完成，速度相對(duì)較慢。

5)光通路層管理

模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的局限性及目前科技水平對(duì)全光網(wǎng)絡(luò)處理的現(xiàn)狀，想要建立一個(gè)全球或全國(guó)性的全光網(wǎng)絡(luò)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，而在短期內(nèi)利用光/電設(shè)備消除模擬噪聲及光波轉(zhuǎn)變的功能卻是切實(shí)可行的。但是，網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營(yíng)者希望新的光傳送網(wǎng)可以不考慮客戶信號(hào)的種類，以便減少使用光/電設(shè)備的要求，從而降低控制的復(fù)雜性與網(wǎng)絡(luò)管理的費(fèi)用。為了實(shí)現(xiàn)OP層的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，可利用電的幀結(jié)構(gòu)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)可靠性。也許未來(lái)的OP網(wǎng)絡(luò)不用這種幀結(jié)構(gòu)，但在目前這是最好的方法。幀由OP開(kāi)銷信道和OP負(fù)載信道組成,而SDH虛容器(VCS)、ATM信元、PDH通道信號(hào)和PPP幀都可被映射到OP負(fù)載信道中。

光傳送網(wǎng)的容錯(cuò)和保護(hù)恢復(fù)能力對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，光網(wǎng)絡(luò)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的保護(hù)恢復(fù)機(jī)制基本上采用了原有SDH的保護(hù)恢復(fù)方式來(lái)滿足電信級(jí)運(yùn)營(yíng)要求，而IP層上控制平面路由、信令和鏈路管理信息的保護(hù)恢復(fù)技術(shù)的解決方案還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前ITU-T、IETF和OIF三大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織正傾向于智能光網(wǎng)絡(luò)IP層保護(hù)恢復(fù)技術(shù)方面的研究。

4.2.1SDH傳送網(wǎng)的概念

SDH(SynchronousDigitalHierarchy)是ITU-T制定的，獨(dú)立于設(shè)備制造商的NNI上的數(shù)字傳輸體制接口標(biāo)準(zhǔn)(光/電接口)。它主要用于光纖傳輸系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是定義一種技術(shù)，通過(guò)同步的、靈活的光傳送體系來(lái)運(yùn)載各種不同速率的數(shù)字信號(hào)。這一目標(biāo)是通過(guò)字節(jié)間插(Byte-Interleaving)的復(fù)用方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，字節(jié)間插使復(fù)用和段到段的管理得以簡(jiǎn)化。4.2SDH傳送網(wǎng)

SDH的內(nèi)容包括傳輸速率、接口參數(shù)、復(fù)用方式和高速SDH傳送網(wǎng)的OAM。其主要內(nèi)容借鑒了1985年Bellcore(現(xiàn)在的TelcordiaTechnologies)向ANSI提交的SONet(SynchronousOpticalNetwork)建議，ITU-T對(duì)其做了一些修改，大部分的修改內(nèi)容是在較低的復(fù)用層，以適應(yīng)各個(gè)國(guó)家和地區(qū)網(wǎng)絡(luò)互連的復(fù)雜性要求。相關(guān)的建議包含在G.707、G.708和G.709中。SDH設(shè)備只能部分兼容SONet，兩種體系之間可以相互承載對(duì)方的業(yè)務(wù)流，但兩種體系之間的告警和性能管理信息等無(wú)法互通。

SDH之所以能夠快速發(fā)展是與它自身的特點(diǎn)分不開(kāi)的，其具體特點(diǎn)如下：

(1)SDH傳輸系統(tǒng)在國(guó)際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)、數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，可使網(wǎng)管系統(tǒng)互通，因此有很好的橫向兼容性。它能與現(xiàn)有的PDH完全兼容，并容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

(2)SDH接入系統(tǒng)的不同等級(jí)的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的排列非常有規(guī)律，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號(hào)一次直接分插得出低速支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，克服了PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對(duì)全部高速信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)分解后再生復(fù)用的過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了DXC，減少了“背靠背”的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)傳送的透明性。

(3)由于采用了較先進(jìn)的分插復(fù)用器(ADM)和數(shù)字交叉連接(DXC)，因此網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。在SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號(hào)的5％作為開(kāi)銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強(qiáng)大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費(fèi)和生存能力起到了積極作用。

(4)SDH有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，能增強(qiáng)網(wǎng)監(jiān)、運(yùn)行管理和自動(dòng)配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)也使網(wǎng)絡(luò)靈活、安全和可靠的運(yùn)行，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全且多樣化。

(5)SDH具有傳輸和交換的性能，它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過(guò)功能塊的自由組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同層次和各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，使用起來(lái)十分靈活。

(6)SDH并不專屬于某種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線和同軸電纜，但SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率時(shí)則需用光纖。這一特點(diǎn)表明，SDH既可用作干線通道，又可作支線通道。例如，我國(guó)的國(guó)家級(jí)與省級(jí)有線電視干線網(wǎng)就是采用SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網(wǎng)(HFC)相兼容。

(7)從OSI模型的觀點(diǎn)來(lái)看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對(duì)其高層有嚴(yán)格的限制，便于在SDH上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持ATM或IP傳輸。

(8)SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，誤碼率較低，且便于復(fù)用和調(diào)整。

(9)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放型光接口可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)成本。4.2.2SDH幀結(jié)構(gòu)

1.整體結(jié)構(gòu)

SDH幀結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)，該幀結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)支路信號(hào)的同步復(fù)用、交叉連接和SDH層的交換，同時(shí)使支路信號(hào)在一幀內(nèi)分布均勻、規(guī)則和可控，以利于上/下電路傳輸。

SDH幀結(jié)構(gòu)與PDH的一樣，以125μs為幀同步周期，并采用了字節(jié)間插、指針和虛容器等關(guān)鍵技術(shù)。SDH系統(tǒng)的基本傳輸速率是STM－1(SynchronousTransportModule-1,155.520Mb/s)，其他高階信號(hào)的速率均由STM-1的整數(shù)倍構(gòu)造而成:STM-4(4×STM-1＝622.080Mb/s)、STM-16(16×STM-1＝2488.320Mb/s)和STM-64(64×STM-1＝9953.280Mb/s)。SDH信號(hào)的等級(jí)如表4-1所示。表4-1SDH的信號(hào)等級(jí)

STM-1由9行和270列字節(jié)組成，高階信號(hào)均以STM-1為基礎(chǔ)，采用字節(jié)間插方式形成，其幀格式是以字節(jié)為單位的塊狀結(jié)構(gòu)。STM-N由9行和270×N列字節(jié)組成。

STM-N幀的傳送方式與我們讀書(shū)的習(xí)慣一樣，以行為單位，自左向右、自上而下地依次發(fā)送。圖4-3STM-N幀結(jié)構(gòu)示意圖每個(gè)STM幀由段開(kāi)銷SOH(SectionOverhead)、管理單元指針(AUPTR，AdministrativeUnitPointer)和STM-N凈負(fù)荷(Payload)三部分組成。

段開(kāi)銷用于SDH傳輸網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、管理和指配(OAM&P),它又分為再生段開(kāi)銷(RegeneratorSOH)和復(fù)用段開(kāi)銷(MultiplexorSOH)，分別位于SOH區(qū)的1～3行和5～9行。段開(kāi)銷是保證STM凈負(fù)荷正常和靈活地傳送所必須附加的開(kāi)銷。

管理單元指針AUPTR用于指示STM凈負(fù)荷中的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的起始位置，以便接收端可以正確地分離STM凈負(fù)荷，它位于RSOH和MSOH之間，即STM幀第4行的1～9列。

STM凈負(fù)荷是存放要通過(guò)STM幀傳送的各種業(yè)務(wù)信息的地方，它也包含少量用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開(kāi)銷POH(PathOverhead)。

2.開(kāi)銷字節(jié)

SDH提供了豐富的開(kāi)銷字節(jié)，用于簡(jiǎn)化支路信號(hào)的復(fù)用/解復(fù)用和增強(qiáng)SDH傳輸網(wǎng)OAM&P的能力。它主要有再生段開(kāi)銷(RSOH)、復(fù)用段開(kāi)銷(MSOH)、通道開(kāi)銷(POH)和管理單元指針(AU-PTR)，分別負(fù)責(zé)管理不同層次的資源對(duì)象，圖4-4描述了SDH中再生段、復(fù)用段和通道的含義。

圖4-4再生段、復(fù)用段和通道示意圖

(1)RSOH。它負(fù)責(zé)管理再生段，在再生段的發(fā)端產(chǎn)生，并在再生段的末端終結(jié)，支持的主要功能有STM-N信號(hào)的性能監(jiān)視、幀定位和OAM&P信息傳送。

(2)MSOH。它負(fù)責(zé)管理復(fù)用段，復(fù)用段由多個(gè)再生段組成，它在復(fù)用段的發(fā)端產(chǎn)生，并在復(fù)用段的末端終結(jié)，即MSOH透明地通過(guò)再生器。它支持的主要功能有復(fù)用或串聯(lián)低階信號(hào)、性能監(jiān)視、自動(dòng)保護(hù)切換和復(fù)用段維護(hù)等。

(3)POH。通道開(kāi)銷(POH)主要用于端到端的通道管理，支持的主要功能有通道的性能監(jiān)視、告警指示、通道跟蹤和凈負(fù)荷內(nèi)容指示等。SDH系統(tǒng)通過(guò)POH可以識(shí)別一個(gè)VC,并評(píng)估系統(tǒng)的傳輸性能。

(4)AU-PTR。它用于定位STM-N凈負(fù)荷的起始位置。

目前,ITU只定義了部分開(kāi)銷字節(jié)的功能，很多字節(jié)的功能有待進(jìn)一步定義。

3．STM凈負(fù)荷的結(jié)構(gòu)

1)VC的含義

為使STM凈負(fù)荷區(qū)可以承載各種速率的同步或異步業(yè)務(wù)信息，SDH引入了虛容器VC結(jié)構(gòu)，一般將傳送VC的實(shí)體稱為通道。

VC可以承載的信息類型沒(méi)有任何限制，目前主要承載的信息類型有PDH幀、ATM信元、IP分組及LAN分組等。換句話說(shuō)，任何上層業(yè)務(wù)信息必須首先裝入一個(gè)滿足其容量要求的VC，然后才能裝入STM凈負(fù)荷區(qū)，通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸。

VC由信息凈負(fù)荷(Container)和通道開(kāi)銷(POH)兩部分組成。POH在SDH網(wǎng)的入口點(diǎn)加上，而在SDH網(wǎng)的出口點(diǎn)除去，然后信息凈負(fù)荷被送給最終用戶，而VC在SDH網(wǎng)中傳輸時(shí)保持完整不變。借助于POH，SDH傳輸系統(tǒng)可以定位VC中業(yè)務(wù)信息凈負(fù)荷的起始位置，因而可以方便靈活地在通道中的任一點(diǎn)進(jìn)行插入和提取，并以VC為單位進(jìn)行同步復(fù)用和交叉連接處理，以及評(píng)估系統(tǒng)的傳輸性能。

VC分為高階VC(VC-3和VC-4)和低階VC(VC-2、VC-11和VC-12)。需要說(shuō)明的是，VC中的“虛”有兩個(gè)含義：一是VC中的字節(jié)在STM幀中并不是連續(xù)存放的，這可以提高凈負(fù)荷區(qū)的使用效率，同時(shí)也使得每個(gè)VC的寫(xiě)入和讀出可以按周期的方式進(jìn)行；二是一個(gè)VC可以在多個(gè)相鄰的幀中存放，即它可以在一個(gè)幀中開(kāi)始而在下一個(gè)幀中結(jié)束，其起始位置在STM幀的凈負(fù)荷區(qū)中是浮動(dòng)的。

2)STM凈負(fù)荷的組織

為增強(qiáng)STM凈負(fù)荷容量管理的靈活性，SDH引入了兩級(jí)管理結(jié)構(gòu)：管理單元(AU,AdministrativeUnit)和支路單元(TU,TributaryUnit)。

AU由AU-PTR和一個(gè)高階VC組成，它是在骨干網(wǎng)上提供帶寬的基本單元，目前AU有兩種形式，即AU-4和AU-3。AU也可以由多個(gè)低階VC組成，此時(shí)每個(gè)低階VC都包含在一個(gè)TU中。

TU由TU-PTR和一個(gè)低階VC組成，特定數(shù)目的TU根據(jù)路由編排和傳輸?shù)男枰梢越M成一個(gè)TUG(TUGroup)。目前TU有TU-11、TU-12、TU-2和TU-3等四種形式，TUG不包含額外的開(kāi)銷字節(jié)。類似地，多個(gè)AU也可以構(gòu)成一個(gè)AUG以用于高階STM幀。

可以看出,AU和TU都是由兩部分組成的：固定部分＋浮動(dòng)部分。固定部分是指針，浮動(dòng)部分是VC，通過(guò)指針可以輕易地定位一個(gè)VC的位置。VC是SDH網(wǎng)絡(luò)中承載凈負(fù)荷的實(shí)體，也是SDH層進(jìn)行交換的基本單位，它通常在靠近業(yè)務(wù)終端節(jié)點(diǎn)的地方創(chuàng)建和刪除。

圖4-5STM-1(AU-4)的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)示意圖4.2.3SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。

各種信號(hào)復(fù)用到STM幀的過(guò)程分為以下三個(gè)步驟：

(1)映射(Mapping)。映射是一種在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處(如SDH/PDH邊界處)，將各種支路信號(hào)通過(guò)增加調(diào)整比特和POH適配進(jìn)VC的過(guò)程。圖4-6SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

(2)定位(Aligning)。定位是指通過(guò)指針調(diào)整，使指針的值時(shí)刻指向低階VC幀的起點(diǎn)在TU凈負(fù)荷中或高階VC幀的起點(diǎn)在AU凈負(fù)荷中的具體位置，使收端能據(jù)此正確地分離相應(yīng)的VC。即利用POH進(jìn)行支路信號(hào)的頻差相位的調(diào)整，定位VC中的第一個(gè)字節(jié)。

(3)復(fù)用(Multiplexing)。復(fù)用就是將多個(gè)低階通道層信號(hào)適配進(jìn)高階通道層或是將多個(gè)高階通道層信號(hào)適配進(jìn)復(fù)用段的過(guò)程，即通過(guò)字節(jié)間插方式把TU組織進(jìn)高階VC或把AU組織進(jìn)STM-N的過(guò)程。為了適應(yīng)各種不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況，有異步、比特同步和字節(jié)同步三種映射方法與浮動(dòng)VC和鎖定TU兩種模式。這三種映射方法和兩種工作模式共可組合成五種映射方式，當(dāng)前最通用的是異步映射浮動(dòng)模式。

異步映射浮動(dòng)模式最適用于異步/準(zhǔn)同步信號(hào)映射，包括將PDH通道映射進(jìn)SDH通道的應(yīng)用，能直接上/下低速PDH信號(hào)，但是不能直接上/下PDH信號(hào)中的64kb/s信號(hào)。異步映射接口簡(jiǎn)單，引入的映射時(shí)延少，可適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)和特性的數(shù)字信號(hào)，是一種最通用的映射方式，也是PDH向SDH過(guò)渡期內(nèi)必不可少的一種映射方式。當(dāng)前各廠家的設(shè)備絕大多數(shù)采用的是異步映射浮動(dòng)模式。浮動(dòng)字節(jié)同步映射接口復(fù)雜,但能直接上/下64kb/s和N×64kb/s信號(hào)，主要用于不需要一次群接口的數(shù)字交換機(jī)互連和兩個(gè)需直接處理64kb/s和N×64kb/s業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)間的SDH連接。

圖4-6所示的SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)是由一些基本復(fù)用映射單元組成的、有若干個(gè)中間復(fù)用步驟的復(fù)用結(jié)構(gòu)，具有一定頻差的各種支路的業(yè)務(wù)要想復(fù)用進(jìn)STM-N幀都要經(jīng)歷映射、定位校準(zhǔn)和復(fù)用三個(gè)步驟。其基本原理是：首先各種速率等級(jí)的數(shù)據(jù)流進(jìn)入相應(yīng)的容器(C)，完成適配功能(主要是速率調(diào)整)；然后進(jìn)入虛容器(VC)，加入通道開(kāi)銷(POH)。VC在SDH網(wǎng)中傳輸時(shí)可作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體在通道中任意位置取出或插入，以便進(jìn)行同步復(fù)用和交叉連接處理。由VC輸出的數(shù)據(jù)流再按圖4-6中規(guī)定的路線進(jìn)入管理單元(AU)或支路單元(TU)。在AU和TU中要進(jìn)行速率調(diào)整，這樣使得低一級(jí)的數(shù)字流在高一級(jí)的數(shù)字流中的起始點(diǎn)是浮動(dòng)的。為了準(zhǔn)確地確定起始點(diǎn)的位置，AU和TU設(shè)置了指針(AUPRT和TUPRT)，從而在相應(yīng)的幀內(nèi)進(jìn)行靈活和動(dòng)態(tài)地定位。在N個(gè)AUG的基礎(chǔ)上，再附加段開(kāi)銷SOH，便形成了STM-N的幀結(jié)構(gòu)。圖4-6中的定位校準(zhǔn)是利用指針調(diào)整技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的125μs緩存器，實(shí)現(xiàn)支路頻差的校準(zhǔn)和相位的對(duì)準(zhǔn)。指針調(diào)整技術(shù)是數(shù)字傳輸復(fù)用技術(shù)的一項(xiàng)重大革新，它消除了PDH中僵硬的大量硬件配件，這種結(jié)構(gòu)有明顯的特色，意義深遠(yuǎn)。

由于經(jīng)TUPTR和AUPTR處理后的各VC支路已實(shí)現(xiàn)了相位同步，因此復(fù)用過(guò)程為同步復(fù)用，具體的復(fù)用過(guò)程在圖4-6中已表明，即

TUG-2＝3×TUG-12或TUG-3＝1×TU-3

TUG-3＝7×TUG-2STM－1＝VC-4＝3×TUG-3

STM-N＝N×STM-1不難看到，PDH低次群信號(hào)作為容器經(jīng)過(guò)碼流調(diào)整并附加以指針后直接映射到SDH的傳輸幀中，通過(guò)指針直接“取下”或“插入”P(pán)DH低次群信號(hào)，取消了“背靠背”的多路與復(fù)用。

需要特別說(shuō)明的是,N個(gè)STM-1以字節(jié)間插方式復(fù)用成STM-N時(shí)，段開(kāi)銷的復(fù)用并非典型的交錯(cuò)間插，而是僅以第一個(gè)STM-1的SOH和其余N－1個(gè)STM-1的SOH中A1、A2、J0和B2字節(jié)參與字節(jié)交錯(cuò)間插復(fù)用，形成STM-N的指針和凈負(fù)荷。4.2.4SDH傳送網(wǎng)分層模型

如果將分組交換機(jī)、電話交換機(jī)和無(wú)線終端等看做業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，那么傳送網(wǎng)的角色是將這些業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)互連在一起，使它們之間可以相互交換業(yè)務(wù)信息，以構(gòu)成相應(yīng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)。然而對(duì)于現(xiàn)代高速大容量的骨干傳送網(wǎng)來(lái)說(shuō)，僅僅在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間提供鏈路組是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，健壯性、靈活性、可升級(jí)性和經(jīng)濟(jì)性是其必須滿足的。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，SDH傳送網(wǎng)按功能可分為兩層：通道層和傳輸介質(zhì)層，如圖4-7所示。

圖4-7SDH傳送網(wǎng)的分層模型1.通道層通道層負(fù)責(zé)為一個(gè)或多個(gè)電路層提供透明的通道服務(wù)，它定義了數(shù)據(jù)如何以合適的速度進(jìn)行端到端的傳輸，這里的“端”是指通信網(wǎng)上的各種節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

通道層又分為高階通道層(VC-3和VC-4)和低階通道層(VC-2、VC-11和VC-12)。通道的建立由網(wǎng)管系統(tǒng)和交叉連接設(shè)備負(fù)責(zé)，它可以提供較長(zhǎng)的保持時(shí)間。由于其直接面向電路層，因此SDH簡(jiǎn)化了電路層交換，使傳送網(wǎng)更加靈活和方便。

2．傳輸介質(zhì)層

傳輸介質(zhì)層與具體的傳輸介質(zhì)有關(guān)，它支持一個(gè)或多個(gè)通道，為通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(如DXC)提供合適的通道容量，一般用STM-N表示傳輸介質(zhì)層的標(biāo)準(zhǔn)容量。

傳輸介質(zhì)層又分為段層和光層，而段層又分為再生段層和復(fù)用段層,其中再生段層負(fù)責(zé)在點(diǎn)到點(diǎn)的光纖段上生成標(biāo)準(zhǔn)的SDH幀，它負(fù)責(zé)信號(hào)的再生與放大，不對(duì)信號(hào)做任何修改；多個(gè)再生段構(gòu)成一個(gè)復(fù)用段，復(fù)用段層負(fù)責(zé)多個(gè)支路信號(hào)的復(fù)用和解復(fù)用，以及在SDH層次的數(shù)據(jù)交換。光層是定義光纖的類型以及所使用接口的特性的，隨著WDM技術(shù)和光放大器、光ADM、光DXC等網(wǎng)元在光層的使用，光層也像段層一樣分為光復(fù)用段和光再生段兩層。4.2.5SDH網(wǎng)元設(shè)備

1．終端復(fù)用器

終端復(fù)用器(TM)主要為使用傳統(tǒng)接口的用戶(如T1/E1、FDDI和Ethernet)提供到SDH網(wǎng)絡(luò)的接入，它以類似時(shí)分復(fù)用器的方式工作，將多個(gè)PDH低階支路信號(hào)復(fù)用成一個(gè)STM-1或STM-4，TM也能完成從電信號(hào)STM-N到光載波OC-N的轉(zhuǎn)換。

2．分插復(fù)用器

分插復(fù)用器(ADM)可以提供與TM一樣的功能，但ADM的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了方便組建環(huán)網(wǎng)，提高光網(wǎng)絡(luò)的生存性。它負(fù)責(zé)在STM-N中插入或提取低階支路信號(hào)，利用內(nèi)部時(shí)隙交換功能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)STM-N之間不同VC的連接。另外一個(gè)ADM環(huán)中的所有ADM可以被當(dāng)成一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行管理，以執(zhí)行動(dòng)態(tài)分配帶寬，提供信道操作與保護(hù)、光集成與環(huán)路保護(hù)等功能，從而減小由于光纜斷裂或設(shè)備故障而造成的影響，它是目前SDH網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)單元。

3．?dāng)?shù)字交叉連接設(shè)備

習(xí)慣上將SDH網(wǎng)中的數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)稱為SDXC，以區(qū)別于全光網(wǎng)絡(luò)中的ODXC，在美國(guó)則將它叫做DCS。一個(gè)SDXC具有多個(gè)STM-N信號(hào)端口，通過(guò)內(nèi)部軟件控制的電子交叉開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可以提供任意兩端口速率(包括子速率)之間的交叉連接，另外SDXC也執(zhí)行檢測(cè)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)等功能。多個(gè)DXC的互連可以方便地構(gòu)建光纖環(huán)網(wǎng)，形成多環(huán)連接的網(wǎng)孔網(wǎng)骨干結(jié)構(gòu)。與電話交換設(shè)備不同的是，SDXC的交換功能(以VC為單位)主要為SDH網(wǎng)絡(luò)的管理提供靈活性，而不是面向單個(gè)用戶的業(yè)務(wù)需求。

SDXC設(shè)備的類型用SDXCx/y的形式表示，其中，“x”代表端口速率的階數(shù)，“y”代表端口可進(jìn)行交叉連接的支路信號(hào)速率的階數(shù)。例如，SDXC4/4代表端口速率的階數(shù)為155.52Mb/s，并且只能作為一個(gè)整體來(lái)交換；SDXC4/1代表端口速率的階數(shù)為155.52Mb/s，可交換的支路信號(hào)的最小單元為2Mb/s。4.2.6SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

1.SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

SDH與PDH的不同點(diǎn)在于：PDH是面向點(diǎn)到點(diǎn)傳輸?shù)?，而SDH是面向業(yè)務(wù)的，利用ADM和DXC等設(shè)備，可以組建線型、星型、環(huán)型和網(wǎng)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳送網(wǎng)。SDH還提供了豐富的開(kāi)銷字段,增強(qiáng)了SDH傳送網(wǎng)的可靠性和OAM&P能力，這些都是PDH系統(tǒng)所不具備的。

按地理區(qū)域來(lái)劃分，現(xiàn)階段我國(guó)SDH傳送網(wǎng)分為四個(gè)層面：省際干線網(wǎng)、省內(nèi)干線網(wǎng)、中繼網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)，如圖4-8所示。

(1)省際干線網(wǎng)。在主要省會(huì)城市和業(yè)務(wù)量大的匯接節(jié)點(diǎn)城市裝有DXC4/4，它們之間用STM-4、STM-16和STM-64高速光纖鏈路構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的國(guó)家骨干傳送網(wǎng)。

(2)省內(nèi)干線網(wǎng)。在省內(nèi)主要匯接節(jié)點(diǎn)裝有DXC4/4或DXC4/1,它們之間用STM-1、STM-4和STM-16高速光纖鏈路構(gòu)成網(wǎng)型或環(huán)型省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

(3)中繼網(wǎng)。中繼網(wǎng)是指長(zhǎng)途端局與本地網(wǎng)端局之間，以及本地網(wǎng)端局之間的部分。對(duì)中等城市一般可采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，特大和大城市則可采用多環(huán)加DXC結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。該層面主要網(wǎng)元設(shè)備為ADM和DXC4/1，它們之間用STM-1和STM-4光纖鏈路連接。

(4)用戶接入網(wǎng)。該層面處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，業(yè)務(wù)容量要求低，且大部分業(yè)務(wù)都要匯聚于端局，因此環(huán)型和星型結(jié)構(gòu)十分適合于該層面。使用的網(wǎng)元主要有ADM和TM，所提供的接口類型也最多，主要有STM-1和STM-4，PDH體制的2M、34M或140M接口等。圖4-8我國(guó)SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

2.SDH的應(yīng)用

由于SDH具備了眾多優(yōu)勢(shì)，因此在廣域網(wǎng)領(lǐng)域和專用網(wǎng)領(lǐng)域得到了巨大的發(fā)展。我國(guó)的電信、聯(lián)通和廣電等部門(mén)的電信運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)大規(guī)模建設(shè)了基于SDH的骨干光傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用大容量的SDH環(huán)路承載IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)或直接以租用電路的方式出租給企業(yè)和事業(yè)單位。一些大型的專用網(wǎng)絡(luò)也采用了SDH技術(shù)，架設(shè)系統(tǒng)內(nèi)部的SDH光環(huán)路以承載各種業(yè)務(wù)，例如電力系統(tǒng)，就利用SDH環(huán)路承載內(nèi)部的數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)控、視頻和語(yǔ)音等業(yè)務(wù)。對(duì)于組網(wǎng)更加迫切而又不能架設(shè)專用SDH環(huán)路的單位，很多都采用了租用電信運(yùn)營(yíng)商電路的方式。由于SDH基于物理層的特點(diǎn)，因此租用單位可在租用電路上承載各種業(yè)務(wù)而不受傳輸?shù)南拗?。承載方式有很多種，可以是利用基于TDM技術(shù)的綜合復(fù)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的復(fù)用，也可以利用基于IP的設(shè)備實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的分組交換。SDH技術(shù)可真正實(shí)現(xiàn)租用電路的帶寬保證，安全性方面也優(yōu)于VPN等方式。在政府機(jī)關(guān)和對(duì)安全性非常注重的企業(yè)，SDH租用線路得到了廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-4等接口，完全可以滿足各種帶寬要求，同時(shí)在價(jià)格方面也已經(jīng)為大部分單位所接受。

4.3.1光傳送網(wǎng)的概念

20世紀(jì)90年代以后，SDH/SONet已經(jīng)成為傳送網(wǎng)絡(luò)主要的底層技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，提供對(duì)傳送網(wǎng)的性能監(jiān)視、故障隔離和保護(hù)切換，以及理論上無(wú)限的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)容方式；缺點(diǎn)是其體系結(jié)構(gòu)是面向語(yǔ)音業(yè)務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的，采用嚴(yán)格的TDM技術(shù)方案，對(duì)于突發(fā)性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其帶寬的利用率不高。4.3光傳送網(wǎng)隨著Internet和其他面向數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)，未來(lái)電信網(wǎng)對(duì)通信帶寬的增長(zhǎng)需求幾乎不可預(yù)知，而以電TDM為基礎(chǔ)的單纖單波長(zhǎng)的SDH/SONET系統(tǒng)，解決帶寬增長(zhǎng)需求的兩種手段仍不能滿足帶寬的增長(zhǎng)需求：埋設(shè)更多光纖，但成本太高，且無(wú)法預(yù)知埋多少是合適的；采用TDM技術(shù)，提高每個(gè)信道的傳輸速度。目前商用化的SDH/SONet速度已達(dá)40Gb/s，已接近電子器件的處理極限。

下一代網(wǎng)絡(luò)NGN是面向數(shù)據(jù)和基于分組技術(shù)的，隨著Internet/Intranet上各種寬帶業(yè)務(wù)的應(yīng)用，未來(lái)帶寬需求的增長(zhǎng)幾乎是爆炸性的。因此，需要一種新型的網(wǎng)絡(luò)體系，它能夠使運(yùn)營(yíng)商根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變更靈活地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)帶寬的擴(kuò)充、指配和管理?；贒WDM技術(shù)的光傳送網(wǎng)(OTN,OpticalTransportNetwork)正是為滿足未來(lái)NGN的需求而設(shè)計(jì)的。

OTN是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，是下一代的骨干傳送網(wǎng)。OTN是通過(guò)G.872、G.709和G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”，將解決傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)無(wú)波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度能力差、組網(wǎng)能力弱和保護(hù)能力弱等問(wèn)題。

OTN跨越了傳統(tǒng)的電域(數(shù)字傳送)和光域(模擬傳送)，是管理電域和光域的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。OTN處理的基本對(duì)象是波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)，它將傳送網(wǎng)推進(jìn)到真正的多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)階段。由于結(jié)合了光域和電域處理的優(yōu)勢(shì)，因此OTN可以提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)連接以及電信級(jí)的保護(hù)，是傳送寬帶大顆粒業(yè)務(wù)的最優(yōu)技術(shù)。

光傳送網(wǎng)面向IP業(yè)務(wù)、適配IP業(yè)務(wù)的傳送需求已經(jīng)成為光通信下一步發(fā)展的一個(gè)重要議題。光傳送網(wǎng)從多種角度和多個(gè)方面提供了解決方案，在兼容現(xiàn)有技術(shù)的前提下，以及SDH設(shè)備大量的應(yīng)用，為了解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理和傳送，在SDH技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)了MSTP設(shè)備，并已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中大量使用，很好地兼容了現(xiàn)有技術(shù)，同時(shí)也滿足了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送功能。但是隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)顆粒的增大和對(duì)處理能力更細(xì)化的要求，業(yè)務(wù)對(duì)傳送網(wǎng)提出了兩方面的需求：一方面?zhèn)魉途W(wǎng)要提供大的管道，廣義的OTN技術(shù)(在電域?yàn)镺TH，在光域?yàn)镽OADM)提供了新的解決方案，它解決了SDH基于VC-12/VC4的交叉顆粒偏小、調(diào)度較復(fù)雜、不適應(yīng)大顆粒業(yè)務(wù)傳送需求的問(wèn)題，也部分克服了WDM系統(tǒng)中故障定位困難，以點(diǎn)到點(diǎn)連接為主的組網(wǎng)方式，組網(wǎng)能力較弱，能夠提供的網(wǎng)絡(luò)生存性手段和能力較弱等缺點(diǎn)；另一方面業(yè)務(wù)對(duì)光傳送網(wǎng)提出了更加細(xì)致的處理要求，業(yè)界也提出了分組傳送網(wǎng)的解決方案，目前涉及的主要技術(shù)包括T-MPLS和PBB-TE等。數(shù)字傳送網(wǎng)的演化從最初的基于T1/E1的第一代數(shù)字傳送網(wǎng)，經(jīng)歷了基于SONET/SDH的第二代數(shù)字傳送網(wǎng)，發(fā)展到了目前以O(shè)TN為基礎(chǔ)的第三代數(shù)字傳送網(wǎng)。第一、二代傳送網(wǎng)最初是為支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)而專門(mén)設(shè)計(jì)的，雖然也可用于傳送數(shù)據(jù)和圖像的業(yè)務(wù)，但是傳送效率并不高。相比之下，第三代傳送網(wǎng)技術(shù)從設(shè)計(jì)上就支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)，配合其他協(xié)議時(shí)可支持帶寬按需分配(BOD)、可裁剪的服務(wù)質(zhì)量(QoS)及光虛擬專網(wǎng)(OVPN)等功能。

1998年，國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)(ITU-T)正式提出了OTN的概念。從其功能上看，OTN在子網(wǎng)內(nèi)可以以全光形式傳輸，而在子網(wǎng)的邊界處采用光—電—光轉(zhuǎn)換,各個(gè)子網(wǎng)可以通過(guò)3R再生器聯(lián)接，從而構(gòu)成一個(gè)大的光網(wǎng)絡(luò)。因此，OTN可以看做是傳送網(wǎng)絡(luò)向全光網(wǎng)演化過(guò)程中的一個(gè)過(guò)渡應(yīng)用。

在OTN的功能描述中，光信號(hào)是由波長(zhǎng)(或中心波長(zhǎng))來(lái)表征的。光信號(hào)的處理可以基于單個(gè)波長(zhǎng)，或基于一個(gè)波分復(fù)用組，而基于其他光復(fù)用技術(shù)，如時(shí)分復(fù)用、光時(shí)分復(fù)用或光碼分復(fù)用的OTN還有待研究。OTN在光域內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信號(hào)的傳遞、復(fù)用、路由選擇和監(jiān)控，并保證其性能要求和生存性。OTN可以支持多種上層業(yè)務(wù)或協(xié)議，如SONET/SDH、ATM、Ethernet、IP、PDH、FibreChannel、GFP、MPLS、OTN虛級(jí)聯(lián)和ODU復(fù)用等，是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的理想基礎(chǔ)?，F(xiàn)在越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始構(gòu)造基于OTN的新一代傳送網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)制造商們也推出具有更多OTN功能的產(chǎn)品來(lái)支持下一代傳送網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

OTN的主要優(yōu)點(diǎn)是完全向后兼容，它可以建立在現(xiàn)有的SONET/SDH管理功能的基礎(chǔ)上，不僅提供了存在的通信協(xié)議的完全透明，而且為WDM提供了端到端的連接和組網(wǎng)能力。它還為ROADM提供光層互聯(lián)的規(guī)范，并補(bǔ)充了子波長(zhǎng)匯聚和疏導(dǎo)能力。

OTN概念涵蓋了光層網(wǎng)絡(luò)和電層網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)繼承了SDH和WDM的雙重優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵技術(shù)特征體現(xiàn)在:

(1)多種客戶信號(hào)封裝和透明傳輸?；贗TU-TG.709的OTN幀結(jié)構(gòu)可以支持多種客戶信號(hào)的映射和透明傳輸，如SDH、ATM和以太網(wǎng)等。目前對(duì)于SDH和ATM可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)封裝和透明傳送，但對(duì)于不同速率以太網(wǎng)的支持有所差異。ITU-TG.sup43為10GE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不同程度的透明傳輸提供了補(bǔ)充建議，而對(duì)于GE、40GE、100GE以太網(wǎng)、專網(wǎng)業(yè)務(wù)光纖通道(FC)和接入網(wǎng)業(yè)務(wù)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)等，其到OTN幀中標(biāo)準(zhǔn)化的映射方式目前還在討論之中。

(2)大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置。OTN目前定義的電層帶寬顆粒為光通路數(shù)據(jù)單元(ODUk，k＝1,2,3)，即ODU1(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s)和ODU3(40Gb/s)，光層的帶寬顆粒為波長(zhǎng)，相對(duì)于SDH的VC-12/VC-4的調(diào)度顆粒，OTN復(fù)用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對(duì)高帶寬數(shù)據(jù)客戶業(yè)務(wù)的適配和傳送效率顯著提升。

(3)強(qiáng)大的開(kāi)銷和維護(hù)管理能力。OTN提供了和SDH類似的開(kāi)銷管理能力，OTN光通路(OCh)層的OTN幀結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了該層的數(shù)字監(jiān)視能力。另外OTN還提供6層嵌套串聯(lián)連接監(jiān)視(TCM)功能，這樣使得OTN組網(wǎng)時(shí)采取端到端和多個(gè)分段同時(shí)進(jìn)行性能監(jiān)視的方式成為可能。

(4)增強(qiáng)了組網(wǎng)和保護(hù)能力。通過(guò)OTN幀結(jié)構(gòu)、ODUk交叉和多維度可重構(gòu)光分插復(fù)用器(ROADM)的引入，大大增強(qiáng)了光傳送網(wǎng)的組網(wǎng)能力，改變了基于SDHVC-12/VC-4調(diào)度帶寬和WDM點(diǎn)到點(diǎn)提供大容量傳送帶寬的現(xiàn)狀。前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)的采用顯著增加了光層傳輸?shù)木嚯x。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務(wù)保護(hù)功能，如基于ODUk層的光子網(wǎng)連接保護(hù)(SNCP)和共享環(huán)網(wǎng)保護(hù)，基于光層的光通道或復(fù)用段保護(hù)等，但是目前共享環(huán)網(wǎng)技術(shù)尚未標(biāo)準(zhǔn)化。4.3.2OTN分層結(jié)構(gòu)

OTN是在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)中引入光層發(fā)展而來(lái)的，其分層結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。光層負(fù)責(zé)傳送電層適配到物理媒介層的信息，在ITU-TG.872建議中，它被由上至下依次細(xì)分成三個(gè)子層：光信道層(OCh,OpticalChannelLayer)、光復(fù)用段層(OMS,OpticalMultiplexingSectionLayer)和光傳輸段層(OTS，OpticalTransmissionSectionLayer)，相鄰層之間遵循OSI參考模型定義的上下層間服務(wù)關(guān)系模式。

圖4-9OTN的分層結(jié)構(gòu)

1.光信道層(OCh)

OTN一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是要將類似SDH/SONet網(wǎng)絡(luò)中基于單波長(zhǎng)的OMAP(OperationsAdministrationMaintenanceandProvision)功能引入到基于多波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)中，OCh就是為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而引入的。它負(fù)責(zé)為來(lái)自電復(fù)用段層的各種類型的客戶信息選擇路由和分配波長(zhǎng)，為靈活的網(wǎng)絡(luò)選路安排光信道連接，處理光信道開(kāi)銷，提供光信道層的檢測(cè)和管理功能。在故障發(fā)生時(shí)，它還支持端到端的光信道(以波長(zhǎng)為基本交換單元)連接，并在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行重選路由或進(jìn)行保護(hù)切換。

2．光復(fù)用段層(OMS)

光復(fù)用段層保證相鄰兩個(gè)DWDM設(shè)備之間的DWDM信號(hào)的完整傳輸，為波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)功能。

OMS的功能主要包括：

(1)為支持靈活的多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)選路重新配置光復(fù)用段功能；

(2)為保證DWDM光復(fù)用段適配信息的完整性進(jìn)行光復(fù)用段開(kāi)銷的處理；

(3)光復(fù)用段的運(yùn)行、檢測(cè)和管理等。

3.光傳輸層(OTS)

光傳輸層為光信號(hào)在不同類型的光纖介質(zhì)上(如G.652、G.655等)提供傳輸功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光放大器和光再生中繼器的檢測(cè)和控制等功能。例如，功率均衡問(wèn)題，EDFA增益控制,色散的積累和補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題。

圖4-10描述了OTN各分層之間的相互關(guān)系，各層之間形成Client/Server形式的服務(wù)關(guān)系。一個(gè)OCh層由多個(gè)OMS層組成，一個(gè)OMS層又由多個(gè)OTS層組成。如果底層出現(xiàn)故障，那么相應(yīng)的上層必然會(huì)受到影響。

圖4-10光傳送網(wǎng)各層間的關(guān)系4.3.3OTN幀結(jié)構(gòu)

1．?dāng)?shù)字封包

ITU-TG.709中定義了OTN的NNI接口、幀結(jié)構(gòu)、開(kāi)銷字節(jié)、復(fù)用以及凈負(fù)荷的映射方式。

如前所述，為了在OTN中實(shí)現(xiàn)靈活的OMAP，OTN專門(mén)引入了一個(gè)OCh層，在該層采用數(shù)據(jù)封包(DigitalWrapper)技術(shù)將每個(gè)波長(zhǎng)包裝成一個(gè)數(shù)字信封，每個(gè)數(shù)字信封由三部分組成：開(kāi)銷部分、FEC部分和凈負(fù)荷部分，如圖4-11所示。

圖4-11光信道的數(shù)字封包(1)開(kāi)銷部分(Overhead)。它位于信封頭部，裝載開(kāi)銷字節(jié)。利用開(kāi)銷字節(jié)，OTN節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送和轉(zhuǎn)發(fā)管理信息、控制信息和執(zhí)行性能監(jiān)視，以及其他可能的基于每波長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能。

(2)FEC部分。它位于信封尾部，裝載前向差錯(cuò)校正碼FEC(ForwardErrorCorrection)，F(xiàn)EC部分執(zhí)行差錯(cuò)的檢測(cè)和校正，與SDH/SONET中采用的BIP-8(BitInterleavedParity)錯(cuò)誤監(jiān)視機(jī)制不同，F(xiàn)EC有校正錯(cuò)誤的能力，這使得運(yùn)營(yíng)商可以支持不同級(jí)別的SLA(ServiceLevelAgreement)。通過(guò)最大限度地減少差錯(cuò)，F(xiàn)EC在擴(kuò)展光段的距離和提高傳輸速率等方面扮演了關(guān)鍵的角色。

(3)凈負(fù)荷部分。它位于信封頭部(Header)和信封尾部(Tailer)之間，承載現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包，而無(wú)需改變它們，因此OTN是獨(dú)立于協(xié)議的。

2．OTN的幀結(jié)構(gòu)

信號(hào)的映射

OTN中的幀被稱為光信道傳送單元(OTU,OpticalChannelTransportUnit)，如前所述，它是通過(guò)數(shù)字封包技術(shù)向客戶信號(hào)加入開(kāi)銷OH(Overhead)和FEC部分而形成的。在G.709中，定義了三種不同速率的OTU-k(k＝1，2，3)幀結(jié)構(gòu)，該速率依次為2.5Gb/s、10Gb/s和40Gb/s。圖4-12OTNITU-TG.709客戶如圖4-12所示，在OTN中客戶層信號(hào)的傳送經(jīng)歷如下：

(1)客戶信號(hào)加上OPU-OH后形成OPU(OpticalChannelPayloadUnit)。

(2)OPU加上ODU-OH后形成ODU(OpticalChannelDataUnit)。

(3)FAS(FrameAlignmentSignal)、OTU-OH和FEC加入ODU后形成OTU，最后加上OCh層非隨路的開(kāi)銷(通過(guò)OSC傳送)，完成OTU到OCh層的映射，并將其調(diào)制到一個(gè)光信道載波上傳輸。我們看到一個(gè)OTUk由以下三部分實(shí)體組成：

(1)OPUk。它由凈負(fù)荷部分和開(kāi)銷部分組成，其中凈負(fù)荷部分包含采用特定映射技術(shù)的客戶信號(hào)，而開(kāi)銷部分則包含用于支持特定客戶的適配信息，不同類型的客戶都有自己特有的開(kāi)銷結(jié)構(gòu)。

(2)ODUk。除OPUk外,ODUk號(hào)包含多個(gè)開(kāi)銷字段，它們是PM(PathperformanceMonitoring)、TCM(TandemConnectionMonitoring)和APS/PCC(AutomaticProtectionSwitching/ProtectionCommunicationControlchannel)等。

(3)OTUk。除ODUk外，它還包括FEC和用于管理及性能監(jiān)視的開(kāi)銷SM(SectionMonitoring)。FEC是基于ITU-TG.975建議的ReedSolomon算法。

圖4-13OTN的幀結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷字節(jié)4.3.4OTN復(fù)用

OTN的時(shí)分復(fù)用采用異步映射方式，其規(guī)則為：四個(gè)ODU1復(fù)用成一個(gè)ODU2，四個(gè)ODU2復(fù)用成一個(gè)ODU3，即16個(gè)ODU1復(fù)用成一個(gè)ODU3。圖4-14描述了四個(gè)ODU1信號(hào)復(fù)用成一個(gè)ODU2的過(guò)程。包含幀定位字段(Alignment)和OTU1-OH字段為全0的ODU1信號(hào)以異步映射方式與ODU2時(shí)鐘相適配，適配后的四路ODU1信號(hào)再以字節(jié)間插的方式進(jìn)入OPU2的凈負(fù)荷區(qū)；再加上ODU2的開(kāi)銷字節(jié)后，將其映射到OTU2中；最后加上OTU2開(kāi)銷、幀定位開(kāi)銷和FEC，完成了信號(hào)的復(fù)用。