传输快速入门基础教材.docx

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传输快速入门基础教材

课程CS000001

传输快速入门基础教材

（常用知识及基站传输举例）

V1.0

四川通信科研规划设计有限责任公司

SichuanCommunicationResearchPlanning&DesigningCo.Ltd

目录

课程说明1

课程介绍1

课程结构1

课程目标2

第1章传输基础知识3

1.1传输的概念3

1.1.1传输基本概念3

1.1.2光纤传输过程图解3

1.2传输原理概述3

1.2.1PDH原理3

1.2.2SDH原理4

1.2.3DWDM原理6

1.3传输的发展6

第2章传输媒质7

2.1光纤的结构7

2.2光纤的种类7

2.3光缆的种类及性能8

2.3.1光缆的种类8

2.3.2光缆的性能8

2.4传输机房光缆连接件9

2.4.1尾纤9

2.4.2跳纤使用9

2.4.3光缆终端盒、配线箱等10

第3章传输基本设备介绍11

3.1传输机柜11

3.1.1综合机柜11

3.1.2独立传输机柜12

3.1.3DDF架的介绍12

3.1.4ODF架的介绍14

3.2传输设备15

3.2.1华为常见光端机的组成15

3.2.2Metro1000（Optix155/622）光端机的介绍15

3.2.3Merto3000（Optix2500+）光端机的介绍16

3.2.4OSN3500光端机介绍17

第4章基站传输系统18

4.1基站末端机房传输系统18

4.1.1直接从Metro1000光端机接2M到主设备18

4.1.2间接从Metro1000光端机接2M到主设备18

4.2中心机房传输系统的介绍19

4.3BTS到BSC之间的传输介绍20

第5章附件一:

光纤基本特征21

5.1几何尺寸（模场直径）21

5.2模场同心度误差21

5.3弯曲损耗21

5.4衰减常数21

5.5色散系数21

5.6截止波长22

第6章附件二：

DWDM组网设计22

6.1DWDM的几种网络单元类型22

6.1.1光终端单元（OTM）23

6.1.2光放大单元（OLA）23

6.1.3光分插复用单元（OADM）24

6.1.4电中继单元（REG）26

6.2DWDM网络的一般组成26

6.2.1点到点组网27

6.2.2链形组网27

6.2.3环形组网27

6.2.4网络管理信息通道备份和互联能力28

6.3DWDM组网考虑的要素30

6.3.1色散受限距离30

6.3.2功率32

6.3.3光信噪比32

6.3.4其它因素35

6.4DWDM网络的保护44

6.4.1基于单个波长的保护45

6.4.2光复用段（OMSP）保护47

6.4.3环网的应用47

6.5实例分析49

6.5.1组网图（实际网络站点）49

6.5.2组网图（考虑光源的色散受限距离，划分网络的再生段）49

6.5.3组网图（考虑光放大器功率，划分网络的光中继段）50

6.5.4组网图（考虑OSNR）51

6.6OptiXBWS320G系统网络应用举例——某省电信骨干网提速工程52

6.6.1工程概述52

6.6.2工程中使用的技术53

课程说明

课程介绍

本教材初衷是让没有任何传输基础或传输接触很少人学习使用。

本教材针对基础的传输知识，尽量避开理论和专业性的术语，使用较通俗的语言对传输进行编写。

本教材中里面很多内容是介绍性的，尽可能用图片来进行演示，先让大家对传输有个大概的认识，达到入门的目的，为以后深入学习传输打下基础。

同时在附件中附上光纤指标和DWDM组网设计，以供日后提高使用。

希望大家能多提意见，本人也尽最大努力把比较专业的知识用较通俗的方式表达出来。

本人能力有限，希望可以多和大家多沟通，一起进步。

编制：

伍金明。

课程结构

本课程主要内容分为四节：

第一章传输基础知识

这一章内容告诉你传输基本概念、基本过程和原理、以及传输的发展。

第二章传输媒介

（1）光纤；

（2）光缆；

（3）光缆连接件。

第三章传输基本设备介绍

（1）传输机柜介绍；

（2）传输设备介绍。

第四章基站传输系统介绍

（1）基站末端传输系统；

（2）中心机房传输系统；

（3）BTS到BSC间传输。

本章内容以华为公司Metro系列产品为例，告诉基站的传输组网方式。

附件为传输提高内容，包括：

第5章附件一：

光纤的基本特性；

第6章附件二：

DWDM的组网设计

课程目标

1.了解光传输基础；

2.熟悉传输机房内基本设备（以基站机房为例）；

3.熟悉基站传输系统的组网；

4.通过附件了解DWDM组网设计方法。

第1章传输基础知识

目标：

掌握传输的概念。

了解传输的原理、技术特点和发展。

1.1传输的概念

1.1.1传输基本概念

把信息通过某种媒介从一个地方传递到另一个地方的过程，这个过程就是传输。

比如，你写信，你把你的话用文字写出来，这个过程就是你的语音表达转换成文字表达，这个过程就是信号转换。

在我们所接触的传输中，常见的传输信号转换类型有：

电信号转换成光信号和光信号转换成电信号。

1.1.2光纤传输过程图解

利用光纤来传输携带信息的光波，以实现通信的目的。

1.2传输原理概述

1.2.1PDH原理

PDH特点：

1、PDH主要为话音业务设计，现代通信趋势是宽带化、智能化和个人化。

2、PDH传输线路主要是基于点对点连接，缺乏网络拓扑的灵活性。

3、存在着相互独立的三种地区性标准，造成国际互通难以实现。

4、PDH技术体系中只有基群信号采用同步复用，其高速等级信号均采用异步复用，因而上下话路困难。

5、没有统一的标准光接口规范，无法实现横向兼容。

6、PDH技术体系中没有安排很多的用于网络运行、管理、维护和指配（OAM&P）的比特。

PDH复用解复用过程：

图1-1PDH复用解复用过程示意图

1.2.2SDH原理

SDH特点：

1、统一光接口标准和幀结构--世界两大数字速率体系（三个地区标准）在STM-1等级上统一；不同厂家的产品可以在光路上互通。

2、一步复用特性--可直接从STM-N幀结构中分插低速支路信号，上下话路简单，降低成本，提高可靠性和稳定性。

3、强大的OAM能力--5%左右的信息作为开销，用来对设备和网络进行操作、管理、维护和配置。

4、增强网络的生存性和安全性--能组成各种自愈网；另设备的智能化使得实现全网的故障定位。

5、前向/后向兼容--兼容PDH各种速率信号，并能兼容新业务信号。

SDH复用解复用过程：

图1-1SDH复用解复用过程示意图

图1-2我国SDH复用映射结构示意图

MSTP：

（支持SDH、ATM和IP）

图1-3数据业务在SDH系统中的传送示意图

1.2.3DWDM原理

DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。

目前把波长间隔较小的8个波、16个波、32乃至更多个波长的复用称为DWDM。

DWDM系统的构成及光谱示意图如图1-1所示。

图1-1DWDM系统的构成及频谱示意图

1.3传输的发展

图1-1光纤传输发展示意图

第2章传输媒质

目标：

掌握光纤的基本结构和种类。

了解光纤和光缆的基本特性。

2.1光纤的结构

通信中使用的光纤，其核心部分是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。

光纤的典型结构如图2-1所示。

图2-1光纤的典型结构

光纤又都可以按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤。

单模光纤的纤芯直径极细，直径一般小于10μm；多模光纤的纤芯直径较粗，通常直径等于50μm左右。

但从光纤的外观上来看，两种光纤区别不大，包括塑料护套的光纤直径都小于1mm。

2.2光纤的种类

由于单模光纤具有内部损耗低、带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，国际上已一致认同DWDM系统将只使用单模光纤作为传输媒质。

目前，ITU-T已经在G.652、G.653、G.654、G.655和G.657建议中分别定义了不同设计的单模光纤。

其中G.652光纤是目前已广泛使用的单模光纤，称为1310nm性能最佳的单模光纤，又称为色散未移位的光纤。

按纤芯折射率剖面，又可分为匹配包层光纤和下陷包层光纤两类，两者的性能十分相近，前者制造简单，但在1550nm波长区的宏弯损耗和微弯损耗稍大；而后者连接损耗稍大。

G.655光纤是非零色散移位单模光纤，与G.653光纤相近，从而使1550nm附近保持了一定的色散值，避免在DWDM传输时发生四波混频现象。

想一想：

在我国，大面积敷设的是哪一种光纤？

2.3光缆的种类及性能

2.3.1光缆的种类

光缆以结构形式分，有松套层绞式、骨架式、中心束额定式和带状光缆等四种。

以敷设方式分，光缆有直埋、管道、架空、水底和局用光缆等。

常用的光缆类型：

架空和管道:

GYTA、GYTS、GYXTW；直埋：

GYTA53、GYTA33、GYTA53+33；

依照应用场合、业务量需要和扩容需要，光缆芯数系列分为4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、48、72、96、144等芯，并可按需要依偶数递增。

常用：

4、6、12、24、36、48等芯。

2.3.2光缆的性能

1.机械性能：

光缆的机械性能应能经受拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、曲挠、钩挂、弯折、卷绕等项，并符合国家标准GB.7425对光缆机械性能试验的要求。

2.防护性能：

光缆应具备防潮、防水性能。

此外，还应根据使用条件及安装环境的需要，具备防白蚁、鼠、昆虫咬，以及防腐蚀、防雷等项，并符合国家标准GB.8405对光缆环境性能试验的防护性能要求。

2.4传输机房光缆连接件

2.4.1尾纤

尾纤作用：

用来连接光端机光口和ODF,跳纤,光路自环,接测试设备等。

2.4.2跳纤使用

跳纤作用：

用尾纤把两条不同的光缆或者同缆的纤芯连接起来.如下图所示意:

2.4.3光缆终端盒、配线箱等

终端盒、配线箱作用：

用于光缆终端熔接。

第3章传输基本设备介绍

目标：

了解传输机柜。

了解传输设备（以华为设备为例）。

3.1传输机柜

3.1.1综合机柜

综合柜作用：

主要用于放置光端机，DDF架子框，ODF架子框。

图3-1左：

电源机柜中：

综合机柜右：

爱立信2206机柜

3.1.2独立传输机柜

独立机柜作用：

放置光端机。

下面以Optix2500+和OSN3500机柜为例。

图3-1左：

Optix2500+机柜右：

OSN3500机柜

3.1.3DDF架的介绍

DDF架的作用:

为2M线的连接中起中间连接作用。

图3-1DDF架正面视图

图3-2DDF架的接线图

其中，2M线作用:

用来传输设备间的电信号.通常使用的是75欧。

3.1.4ODF架的介绍

ODF的作用:

为光缆提供终端和跳接作用。

图3-1ODF架正视图

图3-2ODF模块结构图

想一想：

以上机柜在机房什么位置和起什么作用？

3.2传输设备

以常用的华为传输设备为例进行基本功能介绍。

3.2.1华为常见光端机的组成

常见光端机由以下板卡组成：

线路板：

又称光板,把光信号转换为电信号和把电信号转换为光信号，或者把光信号放大,其用尾纤连接,发出激光信号,严禁用眼睛直接对其光口看。

支路板：

提供2M接口，常见的有8口，16口，48口。

交叉板：

为信号提供传输路线，实现传输路线灵活选择的功能。

主控板：

监控和控制整个光端机，其功能如电源机柜的监控模块。

时钟板：

提供时钟参考，保证传输信息传递的时间一致性。

公务板：

用来实现打电话的功能，但是无法打向手机，只能打到同一网络的光端机上。

3.2.2Metro1000（Optix155/622）光端机的介绍

图3-1Optix155/622（Metro1000）正面视图

注：

Optix155/622H的SCB板里集成了：

主控板，交叉板，时钟板，公务板。

3.2.3Merto3000（Optix2500+）光端机的介绍

3.2.4OSN3500光端机介绍

第4章基站传输系统

目标：

了解基站末端、中心机房、BTS到BSC的的几种传输类型。

掌握基站传输组网的基本原理。

1

4.1基站末端机房传输系统

4.1.1直接从Metro1000光端机接2M到主设备

图4-1直接从光端机接2M到主设备示意图

4.1.2间接从Metro1000光端机接2M到主设备

例子:

基站2的传输：

从基站1的一路2M出,通过微波传输到达基站2;

基站3的传输：

从基站1的一路2M出,通过PDH光端机到达基站2.

图4-1利用微波、PDH等方式间接连接到光端机示意图

4.2中心机房传输系统的介绍

图4-1中心机房间传输连接示意图

4.3BTS到BSC之间的传输介绍

此图反映了基本的一种组网方式。

第5章附件一:

光纤基本特征

5.1几何尺寸（模场直径）

G.652光纤在1310nm波长区的模场直径标称值应在8.6~9.5m范围，偏差小于10%；G.655光纤在1550nm波长区的模场直径标称值应在8~11m范围，偏差小于10%。

上述两种单模光纤的包层径均为125m。

5.2模场同心度误差

G.652和G.655两种单模光纤的模场同心度误差均不应大于1，一般应小于0.5。

5.3弯曲损耗

G.652光纤在1550nm波长区的弯曲损耗应不大于1dB，G.655光纤在1550nm波长区的弯曲损耗应不大于0.5dB。

5.4衰减常数

综合几个方面的损耗，单模光纤在1310nm和1550nm波长区的衰减常数一般分别为0.3~0.4dB/km（1310nm）和0.17~0.25dB/km（1550nm）。

ITU-TG.652建议规定光纤在1310nm和1550nm的衰减常数应分别小于0.5dB/km和0.4dB/km。

5.5色散系数

ITU-TG.652建议规定零色散波长范围为：

1300nm~1324nm，最大色散斜率为0.093ps/（nm2.km），在1525~1575nm波长范围内的色散系数约为20ps/（nm.km）。

ITU-TG.653建议规定零色散波长为：

1550nm，在1525~1575nm区的色散斜率为0.085ps/（nm2.km）。

在1525~1575nm波长范围内的最大色散系数为3.5ps/（nm.km）。

G.655光纤在1530~1565nm范围内的色散系数在绝对值应处于0.1~6.0ps/（nm.km）。

技术细节：

几种光纤色散特性如下图：

5.6截止波长

G.652光纤在22米长光缆上的截止波长≤1260nm，在2~20米长的跳线光缆截止波长≤1260nm，在短于2米长跳线光缆上的光纤的截止波长≤1250nm。

G.655光纤在22米长光缆上的截止波长≤1480nm，在短于2米长光缆上的一次涂敷光纤上的截止波长小于等于1470nm，2~20米长跳线光缆上的截止波长≤1480nm。

第6章附件二：

DWDM组网设计

目标：

掌握DWDM组网的基本概念。

掌握DWDM不同网络单元的配置。

掌握DWDM网络设计时应考虑的几个要素

了解DWDM网络的一般保护机理

6.1DWDM的几种网络单元类型

DWDM设备一般按用途可分为光终端复用设备OTM、光线路放大设备OLA、光分插复用设备OADM、电中继设备REG几种类型。

现以OptiXBWS320G系统的16/32波设备为例，分别讲述各种网络单元类型在网络中所起的作用。

6.1.1光终端单元（OTM）

在发送方向，OTM把波长为λ1～λ16（或λ32）的STM-16信号经合波器复用成DWDM主信道，然后对其进行光放大，并附加上波长为λs的光监控信道。

在接收方向，OTM先把光监控信道取出，然后对DWDM主信道进行光放大，经分波器解复用成16（或32）个波长的STM-16信号。

OTM的信号流向如图4-1所示。

注：

TWC、RWC为波长转换板；M16/M32和D16/D32为合波、分波板；WPA、WBA为光放板；

SC1为监控信号处理板；SCA为监控信道接入板；A为可调衰减器。

图6-1OTM信号流向图

对于32×10Gb/s的组网，由于接入的SDH信号速率级别为STM-64，对应的波长转换板为TWF和RWF（分别为发端和收端的波长转换板）。

此时，上面的信号流向图里面的TWC和RWC分别替换为TWF和RWF。

6.1.2光放大单元（OLA）

OptiXBWS320G系统的光中继设备在每个传输方向配有一个光线路放大器。

每个传输方向的OLA先取出光监控信道（OSC）并处理，再将主信道进行放大，然后将主信道与光监控信道合路并送入光纤线路。

OLA的信号流向如图4-2所示.。

图6-1OLA信号流向图

整个设备安装在一个子架内。

图中每个方向都采用一对WPA+WBA的方式来进行光线路放大，也可用单一WLA或WBA的方式来进行单向的光线路放大。

6.1.3光分插复用单元（OADM）

OptiXBWS320G系统的光分插复用（OADM）可采用两种方式，即一块单板采用静态上/下波长的OADM和两个OTM采用背靠背的方式组成一个可上/下波长的OADM设备。

1.OptiXBWS320G系统静态光分插复用设备

OptiXBWS320G系统的光分插复用设备可采用一块单板实行静态上/下波长，每个OADM设备可进行1个到8个波长的分插复用，以适合于各种工程的实际需要。

OADM设备接收线路的光信号后，先提取监控信道，再用WPA将主光通道预放大，通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光信号按波长取下一定数量后送出设备，要插入的波长经MR2单元直接插入主信道，再经功率放大后插入本地光监控信道，向远端传输。

在本站下业务的信道，需经RWC与SDH设备相连，在本站上业务的信道，需经TWC与SDH设备相连。

以MR2为例，其信号流向如图4-3所示。

注：

DCM为色散补偿模块，MR2为ADD/DROP单元

图6-1静态OADM（32/2）信号流向图

对于32×10Gb/s的组网，需要进行STM-64信号的上下，此时，上面的信号流向图里面的TWC和RWC分别替换为TWF和RWF。

2.两个OTM背靠背组成的光分插复用设备

用两个OTM背靠背的方式组成一个可上/下波长的OADM设备。

这种方式较之用一块单板进行波长上下的静态OADM要灵活,可任意上/下1到16或32个波长。

更易于组网。

如果某一路信号不在本站上下，可以从D16/D32的输出口直接接入同一波长的TWC再进入另一方向的M16/M32板。

双OTM背靠背组成的OADM的信号流向如图4-4所示。

图6-1两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图

在32×10Gb/s的组网中，由于上下的SDH信号速率级别为STM-64，因此上面的信号流向图里面的TWC和RWC应该分别替换为TWF和RWF。

6.1.4电中继单元（REG）

对于需要进行再生段级联的工程，要用到电中继设备（REG）。

电中继设备无业务上下，只是为了延伸色散受限传输距离。

以STM-16信号的中继为例，电中继设备的信号流向如图4-5所示。

图6-1电中继设备REG的信号流向图

注意：

在32×10Gb/s的组网中，对应STM-64信号的中继，中继的单板为TRF，TRF单板在OptiXBWS320G的单板介绍中有详细的描述。

注意：

其它DWDM设备网络基本单元种类不外乎这几种，功能是类似的，在网络中的地位也是相同的，只是在名称上存在区别。

6.2DWDM网络的一般组成

DWDM系统最基本的组网方式为点到点方式、链形组网方式、环形组网方式，由这三种方式可组合出其它较复杂的网络形式。

与STM-16设备组合，可组成十分复杂的光传输网络。

6.2.1点到点组网

图6-1WDM的点到点组网示意图

6.2.2链形组网

图6-1WDM的链形组网示意图

6.2.3环形组网

在本地网特别是都市网的应用中，用户根据需要可以由DWDM的光分插复用设备构成环形网。

环形网一般都是由SDH自己进行通道环或复用段保护，DWDM设备没有必要提供另外的保护，但也可以根据用户需要进行波长保护。

环形组网如图4-8所示。

图6-1DWDM的环形网示意图

6.2.4网络管理信息通道备份和互联能力

采用DWDM的光传输网络要求具有高可靠性。

在传输网中，网络管理信息是通过监控信道传送的，通常监控信道与主信道采用统一物理通道，这样在主信道失效时，监控信道也往往同时失效，所以必须提供网络管理信息的备份通道。

在环形组网中，当某段传输失效（如光缆损坏等）时，网络管理信息可以自动改由环形另一方向的监控信道传送，这时不影响对整个网络的管理，如图4-9所示为环形组网时网络管理信息通道的自动备份方式。

图6-1环形组网时网络管理信息通道备份示意图（某段传输失效时）

但是，当某光纤段中某站点两端都失效时，或者是在点对点和链形组网中某段传输失效时，网络管理信息通道将失效。

这样网络管理者就不能获取失效站点的监控信息，也不能对失效站点进行操作。

为防止这种情况出现，网络管理信息应该选择使用备份通道。

网元可以通过数据通信网，提供备份网络管理信息通道。

在需要进行保护的两个网元之间，通过路由器接入数据通信网，建立网络管理信息备份通道。

在网络正常时，网络管理信息通过主管理信道传送，如图4-10所示。

图6-2网络管理信息通道备份示意图（正常时）

当主信道发生故障时，网元自动切换到备份通道上传送管理信息，保证网络管理系统对整个网络的监控和操作。

整个切换过程是不需要人工干预自动进行的。

网络管理信道备份示意如图4-11所示。

图6-3网络管理信息通道备份示意图（主信道失效时）

值得注意的是：

在网络规划中，备份管理信道和主信道应选择不同的路径，这样才能起到备份的作用。

OptiXBWS320G系统为不同的DWDM网络之间、DWDM和SDH之间的管理信息通道互连提供多种数据接口支持（如：

RS-232、以太网口），使不同的传输设备实现统一的网管。

图4-12所示的是不同传输设备之间管理信息通道互通示意图。

图6-4不同传输设备之间的网络互通

6.3DWDM组网考虑的要素

6.3.1色散受限距离

1.色散效应描述

色度色散是由发送光源光谱特性和光纤色度色散所导致的制约传输容量的一个支配性因素。

一般把光放大器加在一个系统上并不会明显地改变总色度色散。

在EDFA中作为有源增益媒质的掺稀土光纤会导致少量的色度色散，而这些光纤长度仅在数十米乃至几百米数量级。

掺稀土光纤的色度色散与ITU-T建议G.652、G.653和G.655建议所规范的光纤差别不大。