1、陕西邮电职业技术学院毕业生论文1 页/ 17 页通信系 2014 届毕业设计论文题 目： 光传输技术的发展及各技术的应用研究 专 业： 通信技术 班 级： 通信 1033(宽带) 学生姓名： 郑文涛 (0201113146) 导师姓名： 李淑艳 起止时间：20 年 月 日陕西邮电职业技术学院毕业生论文2 页/ 17 页至 20 年 月 日目 录1、 前言 32、 SDH 技术 32.1 SDH 的优势 .32.2 SDH 技术存在的缺点 .53、 WDM 技术 .73.1 MSTP 的特点 83.2 MSTP 的优势 84、 PTN 技术 .95、 ASON 光网络 .106、 传输技术在通信
2、工程领域的应用 .116.1 长途干线的传输网建设应用。 116.2 本 地 骨 干 传 输 网 的 应 用 。 126.3 通信工程中传输技术应用的未来发展趋势 137、 结论 .148、 谢辞 .159、 参考文献 .15陕西邮电职业技术学院毕业生论文3 页/ 17 页摘 要随着我国经济技术的快速发展，网络事业也迎来了前所未有的大发展，在这样的背景下，如 何 提 高 通 信 工 程 系 统的 优 良 性 与 稳 定 性 具 有 重 要 意 义 ， 本 文 就光传输技术的发展及各技术的应用， 做了简要的分析和研究，并提出了自己的观点。关键词：通信工程；传输技术；发展趋势1、 前言随着社会的进
3、步与人们交往的日益密切，人们对通信的需求不再限于电话等简单方式，特别是近 10 年各种数据业务、视频业务都在迅速增加。然而从降低成本考虑，利用一个网络为社会公众提 供 多 业 务 是 比 较 理 想 的 。 人 们 一 直在 为 实 现 这 一 目 标 而 努 力 ， 如 何能够建立起更为高效、稳定、安全的网络是未来传输网络工作的重 要 方 面 ， 由 于 信 息 业 的快 速 发 展 ， 传 统 的 SDH 已经难以适应这种快速发展，各主要网络单位正逐渐将多业务节点与 ASON 做为发展的重点。在最初的电信网中，多使用 PDH 设备。PDH 是同一等级群路，比特率不统一，且在统一标准中，也仅
4、是低速率群路等级的信号采用同步复用，而高速率群路的信号采陕西邮电职业技术学院毕业生论文4 页/ 17 页用异步复用，其差异靠插入一些额外比特使其与复用设备同步。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而 PDH 系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。2、 SDH 技术2.1 SDH 的优势1、SDH 传输系统在国际上有统一的帧结构数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的 PDH 完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输
5、体制标准，提高了网络的可靠性。 2、SDH 接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH 准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了 DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性。 3、由于采用了较先进的分插复用器（ADM） 、数字交叉连接（DXC ） 、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因 SDH 帧结构中安排了信号的 5%开销比特，它的网管功陕西邮电职业技术学院毕业生论文5 页/ 17 页能显得
6、特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用。 4、由于 SDH 多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能有，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化。5、SDH 有传输和交换的性能它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活。 6、SDH 并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但 SDH 用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，SDH 既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省
7、级有线电视干线网就是采用 SDH，而且它也便于与 光纤电缆混合网(HFC)相兼容。 7、从 OSI 模型的观点来看， SDH 属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在 SDH 上采用各种网络技术，支持ATM 或 IP 传输。 8、SDH 是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整。 9、标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本。.由于 SDH 具有上述显著优点，它将成为实现信息高速公路的基础陕西邮电职业技术学院毕业生论文6 页/ 17 页技术之一。2.2 SDH 技术存在的缺点1、 有效性和可靠性是一对矛盾，增加了有效性必将降低可靠
8、性，增加可靠性也会相应的使有效性降低。SDH 的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了（运行维护的自动化程度高） ，这是由于在 SDH 的信号STM-N 帧中加入了大量的用于 OAM 功能的开销字节，这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下，PDH 信号所占用的频带（传输速率）要比 SDH 信号所占用的频带（传输速率）窄，即 PDH 信号所用的速率低。例如： SDH 的 STM-1 信号可复用进 63 个 2Mbit/s 或 3 个 34Mbit/s（相当于 482Mbit/s）或 1 个140Mbit/s（相当于 642Mbit/s）的 PDH 信号。只有当 PDH 信号是以 140Mbi
9、t/s 的信号复用进 STM-1 信号的帧时，STM-1 信号才能容纳 642Mbit/s 的信息量，但此时它的信号速率是 155Mbit/s，速率要高于 PDH 同样信息容量的 E4 信号（140Mbit/s ） ，也就是说 STM-1所占用的传输频带要大于 PDH E4 信号的传输频带。 2、指针调整机理复杂 SDH 体制可从高速信号中直接下低速信号，省去了多级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“ 拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了 SDH 从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。可以说指针是 SDH 的一大特色
10、。但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。最重要的是使系统产生陕西邮电职业技术学院毕业生论文7 页/ 17 页SDH 的一种特有抖动由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处，其频率低，幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种抖动的滤除会相当困难。 3、软件的大量使用对系统安全性的影响 SDH 的一大特点是 OAM 的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。另外，在网络层上人为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的。这样系统的安全性就成了很重要的一个方面。所以设备的维护人员必须熟悉软件，选用可靠
11、性较高的网络拓扑。同 步 数 字 系 列 SDH 是 当 今 世 界 通 信 领 域 在 传 输 技 术 方 面 的 一 个重要突破。该技术的发展和进一步的完善，将极其深刻地影响光纤通信和数字微波通信的技术进步 SDH 采用模块化结构，与交叉连接设备和上下设备相配合，具有灵活有效的网络组建功能，使于网络的调度， SDH 的信息容器可以灵活的组合和扩展，这对于接纳新的信息业务非常方便 SDH 采用指针调整技术，有效地避免了同步传 输 时 因 网 络 节 点 之 间 时 针 差 异 所 产 生 的“滑 码 ”现 象 ， 避 免 了 因 帧调整过程所产受的信号时延与误差。3、 WDM 技术， 波分复
12、用 (WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，陕西邮电职业技术学院毕业生论文8 页/ 17 页并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。为了充分利用单模光纤低损耗区巨大的带宽资源，根据每一个信道光波频率（或波长）的不同而将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道的技术。用不同的波长传送各自的信息，因此即使在同一
13、根光纤上也不会相互干扰。p 密集波分复用技术（Dense Wavelength Division Multiplex，DWDM）：与传统 WDM 系统不同，DWDM 系统的信道间隔更窄，更能充分利用带宽。 波分设备接 SDH 设备，一根光纤接入进去就是 1 波，一台波分设备最多可以有 86 波，这样就可以节省光缆资源，一般用于省干和国干。3.1 MSTP 的特点MSTP 技术 Multi-Service Transfer Platform） （基于 SDH 的多业务传送平台）可以将传统的 SDH 复用器、数字交叉链接器（ DXC） 、WDM 终端、网络二层交换机边缘路由器等多个独立的设备集成为
14、一个网络设备，即基于 SDH 技术的多业务传送平台（ MSTP） ，进行统一控制和管理。基于 SDH 的 MSTP 最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以 TDM 业务为主的混合业务。MSTP 是基于 SDH 的多业务传输平台，是 SDH 的升级版。MSTP 为了适应陕西邮电职业技术学院毕业生论文9 页/ 17 页逐步增加的数据业务的需求，在原有的 SDH 传输平台上，提供了ATM 和 Ethernet 接口，以完成数据业务的透传功能，主要技术为级联、LAPS 封装等，提供了强大的以太网二层交换能力和 ATM的交换功能，通过划分 VLAN 实现用户的有效安全隔离，同时还可组建 A
15、TM 的 VP-Ring 和利用以太网的 STP 保护；引入了 GFP 封装机制、LCAS 链路容量动态调整和虚级联技术，使得 MSTP 对数据业务的支持能力进一步加强，同时也在 MSTP 中内嵌RPR（弹性分组环）技术，引入了带宽统计复用 功能，提高了环路利用率。3.2 MSTP 的优势1、现阶段大量用户的需求还是固定带宽专线，主要是2Mbit/s、10/100Mbit/s、34Mbit/s、155M bit/s。对于这些专线业务，大致可以划分为固定带宽业务和可变带宽业务。对于固定带宽业务，MSTP 设备从 SDH 那里集成了优秀的承载、调度能力，对于可变带宽业务，可以直接在 MSTP 设备
16、上提供端到端透明传输通道，充分保证服务质量，可以充分利用 MSTP 的二层交换和统计复用功能共享带宽，节约成本，同时使用其中的 VLAN 划分功能隔离数据，用不同的业务质量等级（Qos）来保障重点用户的服务质量。2、在城域汇聚层，实现企业网络边缘节点到中心节点的业务汇聚，具有节点多、端口种类多、用户连接分散和较多端口数量等特点。采用 MSTP 组网, 可以实现 IP 路由设备 10M/100M/1000M POS陕西邮电职业技术学院毕业生论文10 页/ 17 页和 2M/FR 业务的汇聚或直接接入，支持业务汇聚调度，综合承载，具有良好的生存性。根据不同的网络容量需求，可以选择不同速率等级的 M
17、STP 设备。4、 PTN 技术（即包传送网络、分组传送网）技术可以看作二层数据技术的机制简化版与 OAM 增强版的结合体。在实现的技术上，两大主流技术 PBT 和 T-MPLS 都将是 SDH 的替代品而非 IP/MPLS 的竞争者，其网络原理相似，都是基于端到端、双向点对点的连接，并提供中心管理、在 50 毫秒内实现保护倒换的能力；两者之一都可以用来实现 SONET/SDH 向分组交换的转变，在保护已有的传输资源方面，都可以类似 SDH 网络功能在已有网络上实现向分组交换网络转变。PTN 技术指分组传送网络，主要是基于二层分组的传送平台。从狭义的角度理解 PTN，应具备两个基本的特征：纯分
18、组内核以及面向连接的传送，目前主要有两种技术倾向：基于 MPLS 技术的MPLS-TP 和基于以太网技术的 PBB-TE。PTN 和 MSTP 之间是一种共存和逐步取代的关系，即 PTN 将逐步取代 MSTP 或者说MSTP 将逐步升级为 PTN。5、 ASON 光网络ASON 智能光网络 。通过能提供自动发现和动态连接建立功能陕西邮电职业技术学院毕业生论文11 页/ 17 页的分布式（或部分分布式）控制平面，在 OTN 或 SDH 网络之上，可实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络。ASON 概念的提出，使传输、交换和数据网络结合在一起，实现了真正意义的路由设置、端到端业务调度和网络自
19、动恢复，它是光传送网的一次具有里程碑的重大突破。不过，电力传输网中这一功能没有得到很好应用（安全性考虑。.ASON 的概念是国际电联在 2000 年 3 月提出的，基本设想是在光传送网中引入控制平面，以实现网络资源的按需分配从而实现光网络的智能化。 使未来的光传送网能发展为向任何地点和任何用户提供连接的网，成为一个由成千上万个交换接点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络.ASON 是指一种具有灵活性、高可扩展性的能直接在光层上按需提供服务的光网络。传输设备是 ASON 的基本传输载体，通常提供线性或环型组网结构。光交叉连接设备 OXC 为 ASON 的核心硬件设备，为其
20、提供交换平台。光交叉连接设备的引入，使组网拓扑从环型、线性结构演进成高效的网状拓扑，从而可为寻找最优化的光路由或在网络发生故障时快速寻找保护路由提供可能，同时也便于在全网共享备用资源。ASON 自身的伸缩性与网络软件的结合可提供全网的伸缩性，各种直接向用户提供的特色服务都要通过交换平台实施。按照 ITU-TG.8080 建议，ASON 分为传送平面、控制平面和管理平面。此前，光传送网只有传送平面和管理平面，没有分布式智能化陕西邮电职业技术学院毕业生论文12 页/ 17 页的控制平面，因此，ASON 概念的提出，使传输、交换和数据网络结合在一起，实现了真正意义的路由设置、端到端业务调度和网络自动
21、恢复，它是光传送网的一次具有里程碑的重大突破。传送平面包括提供子网络连接（SNC）的网元（NE） ，它具有各种粒度的交换和疏导结构，如光纤交叉连接，波带和波长交叉连接；具有各种速率和多业务的物理接口，如 SDH（STM-N） ，以太网接口，ATM 接口以及其他特殊接口等；具有与控制平面交互的连接控制接口（CCI） 。OTN，PTN ，ASON，PON 等光网络技术的出现，打破了传统的 SDH 技术这种单一的传输方式的情况，使得传输网络得到新鲜的血液。6、 传输技术在通信工程领域的应用6.1 长途干线的传输网建设应用。以往 SDH 凭借具有较强的同步复用能力与较强的网管系统因而得到了广泛的认可和
22、应用 较 明 确 规 定 了 信 息 结 构 等 级 、 帧 结 构 、光 接 口 标 准 、 设 备 功 能 、 传 输网结构等重要内容，不仅广泛的适合于通信传输技术，同时为开发传输网的经济效益、管理性能以及提高网络的可靠性和灵活性等方 面 开 辟 了 新 途 径 。 另 一 方 面 ， 由 于 受 到 msc之间的距离较远的影 项 SDH 长途传输网的性能必然会打折扣，那么因为 产品在偏振 膜 色 散 和 色 度 色 散 等 方 面 具 有 较 高 的 要 求 ， 为 了陕西邮电职业技术学院毕业生论文13 页/ 17 页保 证 其 性 能 ， 必 然 会 使 网 络 容 量 成 本 加 大
23、 。 如 果 能 够 将WDM 与 SDH 很好的结合在一起 ， 一 般 只 是 通 过 增 加 不 同 波 长 的 信 号 段 就 能 够 满 足 需 求 ，建立 起 nx2gb/s 以上的光通道，其相应的传输容量也会增加数十倍之多这样就能够免去单一系 统 添 加 光 缆 和 升 级 设 备 的 成 本 压 力 ， 同时 随 着EDFA 的商用化的大力推广，这也为节约成本提供了便利，另一方面，由于 SAON 节点所能供应的单节点交叉容量能够有效的减少网络节点瓶颈的出现，如果将其应用在骨干长途网络，一般会提供数十 gbit/s 因此，如果通过使用 ASON 和 WDM, ASON 和 WDM
24、结合的组网系统,将 WDM 和 DWDM 系统具有的远距离传输能力和较大的容量与 ASON 的特点结合起来，那么能够会建立起一个性能稳定、功能强大的网络系统，并能减少相对成本。6.2 本 地 骨 干 传 输 网 的 应 用 。一 般 情 况 下 ， 本 地 传 输 网 中 的 主 要 节 点 往往都集中在城市的中心和重点区域，而市区内的光缆由于考虑到诸多 因 素 ， 往 往 以 管 道 形 式 设置 ， 导 致 光 纤 资 源 较 为 有 限 ， 怎 样 最 大程度的利用光纤资源是一个重要议题。由于本地传输网应用的实际情 况 ， 采 用 WDM 和 DWDM 具 有 较强 的 性 价 比 和
25、实 用 性 ， 在 系 统 维 护、 升级、管理等方面具有较大的优势。6.3 通信工程中传输技术应用的未来发展趋势1、ASON 技术系统地发展：由于 ASON 技术系统能够将 WDM 的大 容量特点与 SDH 技术的保护能力相结合，可以智能达到网络交接；陕西邮电职业技术学院毕业生论文14 页/ 17 页ASON 技术系统拥有先进可靠的恢复和保护功能能够自动搜索和发现网络资源，发 现 网 络 资 源 ； 同 时 也 能 够 提 供 多 客 户 的 多 种 需 求 ，保 证 通信 网 络 的 畅 通 。 因 此 ASON 技术系统在未来通信传输技术的发展有着很大潜力。2、小型化的发展趋势。小型化是
26、未来发展的另一个重要 趋 势 ，将 设 备 与 产 品 小 型 化 最 直 接 的 好 处 就 是 ， 减 少 了 空 间 、 便 于 运 输 、 降 低材 料 消 耗 。 目 前 小 型 化 已 经 取 得 了 一 定 的 进 展 ， 如 制造面积只有巴掌大小的光纤收发器和信号延伸设备 PDH 制式与 SDH 制式设备的 单 板 化 ，等 等 。 小 型 化 的 发 展 极 大 的 推 动 了 通 信 传 输 技术的广泛应用，大大的降低了建设周期，甚至因为设备的小型化可以减少延伸站点或扩容相应的机房建设3、多功能化的发展趋势。多功能化也是一个重要的发展趋势，一般在小型化的基础上由一台设备集成
27、以往多个独立设备的功能，以降低对光缆芯数的要求，同时相应的传输线路容量的利用率也会得到增加，以此降低了成本。多功能化明显的好处就是通过将以往的单一传送信号的设备替换为具有直接接入功能设备，以此增加了设备的功能和用途，提高了传输设备增值业务的能力。改变了以往设备过于分散的弊端同时也方便了网络的接入和信号的传送一体机技术的发展趋势。目前，通信传输领域的一体机技术主要体现在能够将以往多个不同速率的单板机集成一体，实现多个设备的一体化，便于统一的维护、监管和管理。一体机的优势是可以提供最优化的传输资源分配方案，以此减少了组网的相对成本，同时也为未来的陕西邮电职业技术学院毕业生论文15 页/ 17 页扩
28、容与升级提供了相应的空间。节约了时间和成本。7、 结论光传输技术经过近 10 年的发展，已经远远超过了 SDH 电路交叉和 WDM 波长连接的概念，2000 年提供的 MSTP 和近年来开始逐步商用的 ASON，成为面向多业务适应未来通信传输的热门光网络技术。面临新业务不断推出，MSTP 面向传送业务分组化，ASON 面向传送网络动态化，两者的有机结合为未来的通信网络提供了最完善的传输解决方案。随着社会的进步，科学技术的日益提高以及人民生活水平的逐步增长，尤其是随着数据业务的增长需求，使得通信技术得以迅速发展，截止 2009 年底全球移动用户达到 46亿，到 2010 年底这个数字将为 50
29、亿。2009 年底全球移动宽带用户超过 6 亿，国际电信联盟预计，2010 年将超过 1O 亿。数据业务在全国各个城市日渐普及，许多企事业单位对此业务越来越需求，数据专线业务市场发展前景非常可观。开通了数据专线的企事业单位，也可以成为宣传此业务的范例，日后将会有更多单位看到次业务带来的高效和便捷，需求量将会大幅增长。面对越来越多的移动用户以及光网络技术的不断提高，移动通信网络正在面临着巨大的挑战。通信行业重组后，电信、移动、联通成为全业务运营商，同时形成了相互竞争的局面，在这种新的局面下，各个运营商对全业务市场的把握，就成为了竞争的关键。陕西邮电职业技术学院毕业生论文16 页/ 17 页8、
30、谢辞感谢陕邮职院三年来的培养，感谢我的导师李淑艳老师对我的帮助与教导，以及对我论文各个环节耐心细致的指引。使我对光传输技术方面的知识有了深刻的认识，并最终完成了论文。对此，我发自内心的表示我最衷心的感谢。我的导师严谨的治学态度，丰富渊博的知识，敏锐的学术思维，精益求精的工作态度是我毕生的学习楷模。同时，也要感谢其他老师给予我的帮助。在三年的大学生涯里，得到了众多老师的关心和帮助。再此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！最后，我要向在百忙之中抽出时间对本文进行审阅，评价的各位老师再次表示感谢！9、 参考文献、廖旭波：伦传输技术在通信工程中应用和发展科技资讯2009,3（6）：121-122、王素女浅谈传输技术在通信工程中的应用科技资讯信息科技2010,4（8）：100-101、武学举 传输技术在通信工程中的应用信息技术2010,10（20）：99-100陕西邮电职业技术学院毕业生论文17 页/ 17 页
