光纤通信的发展趋势探讨+本科毕业论文 - 图文

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第5章 网络保护机制和传输体制

5.1 网络保护机制

现在的社会对信息的依赖性越来越强，通信网络一旦出错或失效，将会给社会造成

极大的损失，因此要确保网络的生存性。网络生存性泛指网络在经受各种故障、甚至灾难性大故障后仍能维持可接受的业务质量的能力，它属于网络完整性的一部分。保护机制是指采用预先规划的方法分配网络资源，用硬件冗余的办法来保证网络对故障的恢复，故失效恢复时间短。在光纤通信中，多种网络保护方式并存，网络保护的方式可以分为两大类，即：路径保护和子网连接保护。路径保护包括线性系统的复用段保护、环网的复用段保护和环网的通道保护等等，都已得到了广泛的应用。但子网连接保护（SNCP：Sub-network Connection Protection）更具组网灵活的特点，再加上各设备厂家对该保护方式都在不断地完善，因而也正在得到越来越多的关注。

5.1.1通道保护PP(Path Protection)

通道保护环的业务保护是以通道为基础的，是否进行保护倒换要根据出、入环的个别通道信号质量的优劣来决定。通道保护环一般采用1+1保护方式，即工作通道与保护通道在发送端永久性地桥接在一起，接收端则从中选取质量好的信号作为工作信号。在进行通道保护倒换时只需在接收端把开关从工作通道倒换到保护通道上，所以不需要使用APS倒换协议,其保护倒换时间小于50ms。常用的通道保护环有二纤单向通道保护环和二纤双向通道保护环两种。

5.1.2复用段保护MSP (Multiplex Section Protection)

复用段共享保护环的工作通道传送业务，其保护通道则留作业务信号的保护之用，复用段共享保护环需要使用APS协议,其保护倒换时间为50ms，分为二纤双向复用段共享保护环和四纤双向复用段共享保护环两种保护方式。复用段共享保护环多用于STM-16和STM-64干线网以及中继网。它的主要优点是：在业务量呈均匀分布的情况下有些容量可重复利用,这种情况下，同样的保护容量适用于不同的故障情况,故复用段共享保护环保护方式能提供高容量使用效率。另一方面,复用段共享保护环只能用于环形网络拓扑结构，而且节点数最多不能超过16个，同时网络中环的容量用满时，就要增加一个新环。目前，复用段共享保护环已被确定用来保护环上的所有传输容量。

5.1.3子网连接保护SNCP (SubNetwork Connection Protection)

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子网连接保护是指对某一子网连接预先安排专用的保护路由，这样一旦子网发生故障,专用保护路由便取代子网担当在整个网络中的传送任务。是ITU-T建议中的一个保护功能，采用1＋1单端倒换的保护设置，主要用于实现对跨子网业务的进行保护，举用双发选收的特点，不需协议，保护的所有监测、倒换动作都是单站完成，具有很大的灵活性和稳定性。可以提供环带链，环相切，环相交，两环DNI连接防节点失效等组网形式的保护。子网连接保护（SNCP）是唯一的可适用各种网络拓扑结构且倒换速度快的业务保护方式，是一种专用的保护机理，可用于任何物理结构（如网状网、环、或混合结构）的电信传输网及分层中的任何通道层，可以作为保护通道的一部分，也可作为整个端到端的通道。子网连接保护包括利用固有监测的子网连接保护（SNC/I）和利用非介入式监测的子网连接保护（SNC/N）。固有监测是指利用网络的固有可用信息如连接状态、性能数据等,来间接地检测连接情况,能防止服务层故障。非介入式监测是指利用对原来特征信息的只听监测（非介入）来直接地监测连接情况,能防止连接性故障。

5.1.4 双节点互联保护DNI（double network internal）

环网间的环间互通业务可分为SNI（单节点互通连接）方式和DNI（双节点互通连接）方式，对于前者，可以采用线路保护的方式对其进行保护，但这种方式只能对光纤和光发送/接收端口进行保护，在互通节点失效的情况下无法进行保护。在后一种方式下，G.842建议对环间业务的保护方式作出了具体的规定，由于该建议规定了一个环上的两个互通节点分别在复用段共享环和通道环工作方式下的保护方式，因此采用该建议规定的保护方式，可实现不同厂家设备、不同保护方式组成的两个环网间互通业务的保护，且对光纤失效、节点失效均可进行保护。

5.1.5 虚拟环

共享光路，就是低速环网借用高速环网的物理通道作为自己的逻辑通道来实现逻辑上的业务成环。设备引入逻辑子系统，采用专有的共享光纤虚拟路径保护技术，可将一根物理光纤等效为多根逻辑光纤，在一根光纤中可同时支持多种保护方式，支持上述保护方式在同一光纤上组合，保护级别可按VC-12或VC-4级别设置，实现业务分类保护和复杂网络的保护。

5.2 SDH/SONET体制

光同步数字体系是90年代发展起来的新一代通信体制。传统的光纤通信是以准同步传输体制（PDH）为基础的，随着网络日趋复杂和庞大，以及用户要求的日益提高，

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这种传输体制暴露出一系列不可避免的内在缺点，一种有机地结合高速大容量光纤传输技术和智能网元技术的新传输体制——光同步传送网应运而生。在1985年，Bellcore提出SONET(Synchronous Optical Network同步光纤网)标准，美国国家标准协会（ANSI）通过 一系列有关SONET标准。1988年,国际电报电话咨询委员会CCITT（现改为国际电信联盟标准部ITU-T）在接受SONET概念的基础上，制定了SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)标准,使之成为不仅适于光纤也适于微波和卫星传输的通用技术体制,与SONET有细微差别。 SDH/SONET定义了一组在光纤上传输光信号的速率和格式,通常统称为光同步数字传输网，是宽带综合数字网B-ISDN的基础之一。SDH/SONET采用TDM技术，是同步系统,由主时钟控制，精度10-9)。两者都用于骨干网传输。是对沿袭应用的准同步数字系列PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)的一次革命。

同步传输技术体制一诞生就获得了广泛的支持，年销售额已超过70亿美元。SONET多用于北美和日本，SDH多用于中国和欧洲，我国也已成为世界SDH大国。原来一直沿用北美SONET体制的我国周边国家和地区，象日本、韩国、台湾也先后决定从SONET体制转向SDH体制。

SDH/SONET是电信网的主导传送体制。然而，由于WDM的出现和发展，SDH的作用和角色有了很大转变。在长途干线网上，SDH的作用已经降低为WDM层的客户层，其角色正开始向网络边缘转移。鉴于网络边缘复杂的客户层信号特点，SDH必须从纯传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。其出发点是充分利用大家所信任的SDH技术，特别是其保护恢复能力和确保的延时性能，加以改造以适应多业务应用，支持层2乃至层3的数据智能，构成业务层和传送层一体化的多业务传送平台(MSTP)。

近几年，随着网络中数据业务份量的持续加重，SDH/SONET多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代SDH系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)和自动交换光网络(ASON)标准。

5.2.1 GFP

是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术，简单灵活，开销低，效率高，有利于多厂家设备互联互通，能够对用户数据实施统计复用，还有QoS机制。此外，利用简化任意字节块每次的处理过程，GFP降低了对数据链路映射和去映射过程的处理要求。利用现代光通信的低误码特性，GFP还进一步降低了接收机实施复杂性、设备尺寸和成本，使GFP特别适合于高速传输链路应用，例如

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点到点SDH链路、OTN中的波长通路以及暗光纤应用。

5.2.2 LCAS

定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法，以自动适应有效业务带宽，信令传输由普通的SDH网元和网管系统完成。采用LCAS的最大优点在于有效净负荷可以自动映射到可用的VC上，这意味着带宽的调整是连续的，不仅提高了带宽指配速度，对业务无损伤，而且当系统出现故障时，可以动态调整系统带宽，无须人工介入，还可以在保证服务质量的前提下明显提高网络利用率。

5.2.3 ASON

可以动态地实施连接建立和管理，使网络具有自动选路和指配功能。若下一代的SDH多业务平台能将上述VC级联，GFP，LCAS和ASON几种标准功能集成在一起，再配合核心智能光网络的自动选路和指配功能，则不仅能大大增强自身灵活有效支持数据业务的能力，而且可以将核心智能光网络的智能扩展到网络边缘，增强网络的智能范围和效率。

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