第六章 城域光网络

城域光网络概述07124798 康晨城域光网桥接于长途网和接入网之间，把接入网中企业网的各种业务连接到运营商的骨干网。

考虑城域网的以上要求，建设城域光网必须注意三个方面：1、针对网络中实际的业务模型，采用合适的网络拓扑结构(包括树状型、环网型、双归型、网状网型等)；2、针对业务颗粒大小及其分布，采用合适的网络分层结构(包括二层结构、三层结构等)；3、考虑网络拓扑和分层结构，选用合适的技术及产品。

城域网是数据骨干网和长途电话网在城域范围内的延伸和覆盖，它承担着集团用户、商用大楼、智能小区等业务接入和通路出租等纷繁复杂的任务，需要通过各类网关实现话音、数据、图像、多媒体、IP接入和各种增值业务及智能业务，并与各运营商的长途网和骨干网实现互通。

城域网不仅是传统长途网与接入网的连接桥梁，更是传统电信网与新兴数据网络的交汇点及今后三网融合的基础。

城域业务网可以分为骨干层、汇聚层和接入层3个层次。

与之相对应，根据容量大小，城域光网络的接入层和汇聚层可以采用SDH2.5Gbit/s速率及以下的多业务传送平台(MSTP);骨干层可以灵活选用SDH 10Gbit/s速率左右的MSTP，经济发达地区可以采用城域WDM或OADM系统。

在此阶段，SDH设备采用数量较少的通道对以太网业务实现透明传送，可以为运营商提供远程局域网互联，通常并不对外开展运营，同时，城域WDM仅仅采用背靠背的OTM设备组建环网，整体性能较弱。

此阶段SDH已经演化成为符合国际要求的MSTP，除以太网透传功能外，还能提供L2交换以及ATM业务的接入和汇聚功能，同时，城域WDM已经采用OADM 组建环网，自适应的多业务接入、子速率汇聚、多跨距组合、光层保护等功能。

此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用。

公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS以及愈发安全的用户隔离功能。

同时，城域OADM/OXC可以综合光交叉和电交叉的处理方式，并可基于G.709 OTN制式对所有客户层信号进行迅捷而动态的处理。

浅谈城域光网络的技术及展望摘要：文章介绍了城域光网络的定位和基本功能和基于SDH的多业务传送平台的几种关键技术，对城域智能光网络的发展进行了展望。

关键词：多业务传送平台波分复用自动交换光网络随着我国通信业的迅猛发展，城域网建设也在飞速发展，从原来只传送一些简单的话音业务，到现在数据业务的大量涌现，原有城域网已越来越不能满足当前各种业务需求。

但如何建设和规划好城域网显得尤为重要，建设城域网的目的是为了实现网络化，消除骨干层网与用户接人网之间“断层”现象。

城域网将分布在城市不同地点（企业、机关、宾馆、学校、智能小区等）的用户业务进行优化处理后，再送往骨干网络，从而使网络层次变得清晰，提高运营效率。

城域光网络石城域业务的承载体，如果光网络只传送业务信号，那么业务层的压力巨大。

因为如果数据设备只依靠光纤直连方式组网，没有1个数据节点，其他节点的配置均要改动，而采用城域网接入和汇聚层直接采用多业务传送设备来分担业务层的压力，在某种程度上，可以减少运营商设备投资和提高网络的性价比。

传统的SDH设备在业务侧提供低速的STM-N接口以及PDH接口，对时分复用（TDM）业务具备最佳的承载能力。

但为了适应数据业务的接入，SDH必须对自身进行改造，演变成为基于SDH的多业务传送平台（MSTP）；此外，波分复用（WDM）设备也要进行改进，演变成为基于WDM的多业务传送平台。

一般来说，城域网可以分为3个层次：骨干层、汇聚层和接入层。

与之相对应，根据容量大小，城域光网络的接入层和汇聚层可以采用基于SDH的MSTP；骨干层可以选用基于SDH的MSTP，也可以采用城域WDM系统。

一、多业务传送平台的关键技术1.ATM 处理2.以太网透传和桥接3.虚级联4.通用成帧规程5.链路容量自动调整策略6.智能光网络二、城域智能光网络展望城域智能光网络对于网管系统的展望，要求不但将光网络层面的网元硬件故障（单板、子架、光纤接口等）上报给网管系统，同时控制层次面的故障（比如信令网故障、呼叫失败、连接失败、超时等）也需要上报给网管系统。

《光纤通信技术》课程大纲《光纤通信技术》课程大纲课程名称：光纤通信技术课程类别：核心课学分：4学分适用专业：通信工程专业、计算机应用专业先修课程：数字通信原理、数据通信原理一、课程的教学目的《光纤通信技术》是信息与通信工程学科一门重要的专业课程。

课程定位为需要学习通信工程、计算机通信技术等专业，从事信息通信、计算机、网络等相关行业的学员。

光纤通信系统具有低的传输损耗和宽的传输频带的特点，成为高速数据业务的理想传输通道。

课程以光纤的导光原理和激光器的发光原理为基础内容，同时涵盖了各种实用光网络技术。

课程以提高学生基本技能素质与新技术、新手段的应用能力为目标，培养能满足光纤网络工程的规划建设、系统调测、电信核心网络和接入网络的工程等需要的应用型人才。

为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。

鉴于本课程是实践性很强的专业课程，其教学内容既包括理论学习内容，又涵盖与之相关的实践实验活动内容，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。

二、相关课程的衔接学习本课程需要先修《数字通信原理》、《数据通信原理》等专业基础课程以及《现代交换技术》、《宽带接入技术》等相关课程；后续课程包括《光网络》、《多媒体通信》等。

三、教学的基本要求要求掌握《光纤通信技术》的基本概念、工作原理，了解相关扩展知识。

熟练进行光纤通信技术的工程分析及工程计算。

熟悉实验原理及内容，能够利用所学基本知识完成简单电路的分析和设计。

四、课程教学方法下载教学内容导学、详解、实时辅导、教案、综合练习题等资料。

为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。

本课程含有实验，使本课程更多地与实践接轨，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。

五、课程考核方式本学期将安排4次阶段作业。

每次作业计10分，共计40分。

作业类型为客观题，可重复提交，直至分数满意为止。

考试：本课程的考试采用开卷的形式，由于本课程的计算量较大，建议学生熟练使用计算器。

光纤知识点（5-9章）第五章知识点1.数字传输体制有两种：是不同的传输体制协议。

SDH（同步数字传输体制）PDH（准同步数字传输体制）2. SDH对模型的下列几个方面做了规定：（1）网络节点接口（2）同步数字体系的速率（3）帧结构。

（1）网络节点接口传输设备：光缆传输系统设备；微波传输系统设备；卫星传输系统设备。

网络节点：只有复用功能（简单）；复用、交叉连接多种功能（复杂）。

（2）速率：同步传输模块：STM-N，N＝1、4、16 等。

STM-1 155.520Mbit/s 155Mbit/sSTM-4622.080Mbit/s 622Mbit/sSTM-16 2488.320Mbit/s 2.5Gbit/sSTM-64 9953.280Mbit/s 10Gbit/sSTM-256 39813.12Mbit/s 40Gbit/s（3）帧结构：SDH 帧为块状帧结构，共有9 行，270 列，以字节为单位。

一个STMN 帧有9 行，每行由270×N 个字节组成。

这样每帧共有9×270×N 个字节，每字节为8 bit。

帧周期为125μs，即每秒传输8000 帧。

对于STM1 而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s 。

字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。

（结构图见书127页，重点）3.STM-N 帧包括三个部分：SOH、AU-PTR、PAYLOAD（结构图见书127页，重点）（1）段开销SOH：RSOH，再生段开销：1～3 行。

MSOH，复用段开销：5～9 行。

区别：监管范围不同。

如：若光纤上传输2.5G 信号，RSOH 监控STM-16 整体的传输性能。

MSOH 监控每一个STM-1 的传输性能。

（2）管理指针AU-PTR：指示净负荷PAYLOAD 中信息的起始字节位置，便于接收端从正确的位置分解出有效传输信息。

★第一章概述问：1. 什么叫光纤通信？它与光通信有何区别？答：光纤通信是指利用光导纤维传输光波信号的通信方式。

光通信只是指以光波的形式携带信号传输的通信方式，并不要求光波信号一定要在光纤中传输。

问：2.光纤通信的低损耗窗口指什么？为什么叫窗口？答：光纤通信的低损耗窗口指0.85μm，1.31μm ，1.55μm。

由于用这三个波长传输信号时损耗很小，因此信号能够从发送端传送到接收端，就好像窗户能够透光一样，因此低损耗的波长可以称为窗口。

问：3. 光折射率的含义是什么？代表什么？答：光折射率可以用n表示，等于自由空间中的光速与光波在某一介质中的传播速度的比值。

n越大，表示光波所在的介质传播速度慢，可以理解成该介质粒子分布密集，n越小，表示光波所在的介质传播速度快，因此可以理解成该介质粒子分布稀疏。

★第二章光导纤维问：4. 色散如何理解？色散对信号有什么影响？答：光纤中传输的光信号是由不同的频率成份和不同的模式成份构成，它们有不同的传播速度，从而使波形在时间上发生展宽，这种现象称为色散。

色散会使光脉冲展宽，因此会造成波形展宽，从而产生码间干扰。

问：5.如何解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散？答：材料色散是由于材料本身的折射率随频率而变化，使得信号各频率成份的群速不同引起的色散。

波导色散是对于光纤某一模式而言，在不同的频率下，相位常数β不同，使得群速不同而引起的色散。

模式色散是指光纤不同模式在同一频率下的相位常数β不同，因此群速不同而引起的色散问：6. 请问多模光纤的多模指的是什么？答：多模指的是多个模式，模式是指能够独立存在、独立传输的电磁场的结构形式。

问：7. 请问多模光纤中有哪几种模式，各种模式有什么区别？答：多模光纤中可以有无穷多模式，主要看光纤尺寸、纤芯折射率、入射光波长等因素。

各模式的区别主要是电磁场的结构形式不同。

问：8. 一根多模光纤中可以存在多少模式？答：一根多模光纤中可以存在无穷多模式，主要看光纤尺寸、纤芯折射率、入射光波长等因素。

城域光网络铺就宽带业务发展通途业务宽带化、IP化的大趋势驱动着全网升级改造的步伐。

伴随着核心网、局域网对于宽带IP化业务的支撑能力的逐步到位，城域网成了全网的带宽和业务提供的“瓶颈”。

为了打破这一“瓶颈”，业界一直在进行着积极的探索，不仅推出了新的技术，而且原先应用于骨干网传输的技术也在寻找城域网层面的适用性并进而移植至城域网……所有这些努力，都在致力于使城域网成为宽带业务发展的通途。

城域光网络不应成为宽带IP化业务发展的“瓶颈”。

城域光网络，是跨距从几十公里到上百公里的光传输网，一般服务于大的、业务量集中的城市地区。

城域光网桥接于长途网和接入网之间，把接入网中的各种业务连接到运营商的骨干网。

近几年来，随着长途传输骨干网的大规模建设和用户接入及驻地网的宽带化技术的普及，全网带宽和业务提供的“瓶颈”逐渐转移到了城域网，哑铃型的网络结构亟待改变。

一方面，在以太网技术的推动下，局域网迅速发展，带宽从十兆提高到百兆，再到千兆、万兆，拥有了巨大的带宽和流量，展现升级快、成本低的特点；另一方面，大的路由器架构和WDM技术的普及，也使核心网容量实现太比特级。

这使得城域网就如同连接两个大头之间的一根细管，严重制约着宽带IP化业务的发展。

城域光网络的发展和演进，是宽带IP化业务提出的迫切要求：城域网必须具备大容量、高带宽、多业务、高可靠性等能力，从而实现全网层面的宽带IP化业务支持能力。

在市场需求的强力推动下，城域光网络领域的技术创新、技术组合以及技术移植变得活跃起来。

业务类型多样化和业务流向、流量的不确定性，是城域网的基本特征，城域光网络的技术选择和建设也必须把握这两个特点。

当前，基于SDH的MSTP技术已经成熟，解决了传统SDH系统不能适应数据业务带宽动态变化的需要，继承了多业务支持能力，并兼容庞大的现有SDH基础设施。

MSTP在采用了GFP、LCAS、RPR和MPLS等新技术新标准后，已经能够灵活有效地支持各种数据业务，增强了业务拓展能力，降低了网络成本和投资风险，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡和最终向融合网方向的发展，在中近期将成为主导城域网技术。

城域光网络的关键技术作者：李琼李钊娄轶男来源：《数字化用户》2013年第07期【摘要】城域光网络主要是应用在通信方面的技术，已经普遍被人们使用。

但是随着技术的发展和人们的需求，，以期能够传送更多的业务，并以最快的速度将业务传送出去。

本文就是在此基础上，先对现在的城域光网络的发展现状进行分析，并对城域光网络的关键技术进行了解和研究。

【关键词】城域光网络多业务传送平台技术以太网技术由于社会科技的发展，计算机技术的普及和更新，使电信产业得到了飞速的发展，也正是因为电信业的发展，让全世界的数据业务量也呈上升趋势。

而且现在也有越来越多的新型数据业务出现，如因特网接入、多媒体应用、IP电话、电子商务等数据业务。

这些数据业务都是不可预测的，而且是不同地区不同国家之间相互流通的，所以对于城域网而言是一个非常大的难题。

不仅如此，以城域网为骨干的网络在进行规模拓展和接入网进行宽带化时，也遇到了技术性问题。

因此要向让城域网成为电信业的主要的网络系统，就要解决城域网中的关键技术，即为建设宽带城域网提供技术支持[1]。

一、城域光网络概述（一）城域网的涵义城域网是基于一个城市所建设的计算机通信网，而且是介于广域网和局域网之间的中等范围网络，并将这个城市中的多个局域网连接起来。

城域网是一种以光缆为传输媒介的宽带局域网，在传输时，速度比较快，并且不会延时。

（二）城域网的网络特点城域网具有传输速率快、投入低和技术先进等网络特点。

（三）城域网的用途在现代社会中，由于城域网所具有的特点使城域网已经成为企业生产和人们生活所必不可少的工具。

城域网可用于高速上网、VOD视频点播、网络电视、远程医疗教育和监控、家庭证券交易和宽带业务等，为人们的生产生活都带来了便利。

（四）宽带城域网宽带城域网是一种可以支持语音、视频、数据等综合通信业务在内的新一代城域网。

宽带城域网不仅可以向社会提供更多的宽带传输通道；可以向广大客户提供更加灵活的业务服务，让所有的数据业务可以在最短的时间内进行传输；还可以对业务和用户进行更有效的管理。