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P20～34 1.2 光纤传输系统
章节目录 2024 2023 2022 2021 2020 2019
光纤传输系统的构成 1
基于时分复用技术的传输系统应用 1
基于波分复用技术的传输系统应用 3 2 1
P20～23 1.2.1 光纤传输系统的构成
1. 数字光纤传输系统
基本结构由光纤线路、光发射机、光接收机组成。
技术，口诀
内容
（直数强）
数字编码 用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值
在光端机发送端，通过调制器用电信号控制光源的发光强度，使
强度调制
光强度随信号电流线性变化
在光端机接收端，用光电检测器直接检测光的有无，再转化为电
直接检波
信号
1）光发射机
光发射机的作用是将数字设备的电信号进行电/光转换。
光源是光发送机的关键器件，它产生光纤通信系统所需要的载波；
输入接口在电/光之间解决阻抗、功率及电位的匹配问题；线路编码包括码型转换和编
码；
调制电路将电信号转变为调制电流，以便实现对光源输出功率的调节。
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2）光接收机（略）
3）光中继器
（1）光-电-光中继器
（2）光-光中继器
掺铒光纤放大器的问世和使用实现了全光中继。
2. 光纤通信传输网
1）我国光纤传输网的分层结构
光传输网络 分类 连接 结构
干 省际干线传输网 ———— 各省 网孔形或网状网
线
网孔形、网状网，环
传
省内干线传输网 ———— 省内各地市 形网以及星形、线形
输
结合的结构
网
本地网范围内核心节点，上
核心层 环形、网孔形
联省内干线网
本地传输网中的重要业务节
本地传输网 汇聚层 环形、网状网
点和重要通路节点
环形、链形、树形、
接入层 用户
星形
P24～30 1.2.2 基于时分复用技术的传输系统应用
SDH系统由一些基本的SDH网络单元（NE）和网络节点接口（NNI）组成，它有一套标
准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64…）。
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（2）网络组网实例及网络分层
① 再生中继器（REG）与终端复用器（TM）之间、再生中继器与分插复用器（ADM）或
再生中继器与再生中继器之间，这部分段落称再生段；
② 终端复用器与分插复用器之间以及分插复用器与分插复用器之间称为复用段；
③ 两个相邻数字配线架（或其等效设备）之间用千传送一种规定速率的数字信号的全
部装置构成一个数字段。
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4）SDH传输系统的特点
（1）标准的速率接口：SDH体系中定义了标准的网络接口和网络单元，提高了不同厂
商设备的兼容性。
（2）强大的OAM功能：在SDH帧结构中定义了丰富的开销字节，为维护与管理提供了
便利条件，出现故障时能够及时地判断出故障性质和发生位置，从而降低了维护成本。
（3）完善的自愈功能：SDH可以组成完备的自愈保护环，在某条链路出现故障时，能
够迅速地改变路由、恢复业务，增加了网络的可靠性。
（4）具有网络扩展与升级能力：由于采用SDH标准体系结构，因此可以很方便地实现
系统的扩容和升级。
2. MSTP系统的构成及功能
MSTP广泛用于已经部署大量SDH的运营商
1）MSTP设备的功能
（1）支持多业务接口
（2）支持多种协议
（3）支持协议和接口的分离
2）MSTP的接口类型
电接口类型包括PDH2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s等速率的电接口，SDH155Mbit/s
速率的STM-1电接口，ATM电接口，10/100Mbit/s的以太网电接口等。
光接口类型主要有STM-N速率光接口、吉比特以太网光接口等。
3）MSTP的网络应用
MSTP广泛应用于宽带IP城域网，主要应用在宽带IP城域网的汇聚层和接入层。
（1）在汇聚层，MSTP负责完成多种类型业务从接入层到核心层的汇聚和收敛，通常
采用多环互连的组网方式。
（2）在接入层，MSTP负责将不同用户所需的各类业务接入到城域网中，一般采用线
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形和环形拓扑结构组网。
2. MSTP（略）
3. ASON系统的构成及功能
（1）ASON的三个平面（口诀：管传控）
① 传送平面。是ASON的基础平面，能够提供端到端的业务信息传送，由控制平面和
管理平面控制和管理。
② 控制平面。控制平面是ASON的核心平面，控制平面由分布于各个ASON节点设备中
的控制网元组成。
③ 管理平面。管理平面的主要功能是建立、确认和监视光通道，并在需要时对其进行
保护和恢复。
（2）ASON的三个主要接口
① 连接控制接口（CCI）。控制平面和传送平面之间的接口称为CCI。通过CCI可传送
连接控制信息。
② 网络管理A接口（NMI-A）。管理平面和控制平面之间的接口称为NMI-A。通过NMI-
A实现管理平面对控制平面的管理，主要是对路由、信令和链路管理功能模块进行监视和
管理。
③ 网络管理T接口（NMI-T）。管理平面和传送平面之间的接口称为网络管理T接口
（NMI-T）。通过NMI-T对传送网络资源进行配置管理、性能管理和故障管理等。
（3）ASON的组网技术
ASON采用分层组网的模式，各层网络独立组织控制域，网络之间通过E-NNI互联，网
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络多为网状网和复杂环形网结构。
（1）拓扑自动发现：控制拓扑自动发现和业务拓扑自动发现。
（2）端到端业务配置：只需要知道源节点、目的节点、需求带宽和保护级别，智能网
元即可自动选择路由并创建交叉连接，完成业务配置。
（3）Mesh组网保护和恢复：可以节约带宽资源，而且恢复路径很多，提高了网络安
全性，网络资源得到最大程度利用。
（4）差异化服务：智能光网络可以根据用户的不同层次和不同业务，提供不同等级的
保护恢复服务。
4. PTN和IP RAN系统的构成及功能
1）PTN技术特点
PTN最重要的两个特性是分组和传送。PTN以IP为内核，通过以太网为外部表现形式
的业务层和WDM等光传输媒质设置一个层面，为用户提供符合IP流量特征的各类业务。
（1）可扩展性：通过分层和分域提供了良好的网络可扩展性；
（8）高精度的同步定时：通过分组网络的同步技术提供频率同步和时间同步方式。
2）PTN的设备及接口
（1）设备构成
PTN将业务交换节点与传送节点相结合
（1）设备构成
分为终端设备和交换设备
终端设备提供信道封装、信道复用和通道封装功能，不提供交换功能，一般应用在用
户网络边缘等简单网络环境下。
交换设备分为信道交换设备（CSE）、通路交换设备（PSE）、信道通路交换设备
（CPSE）三类，应用在网络核心或用户网络边缘，提供交换和组网能力。
（2）业务接口
业务接口主要包括以太网接口、SDH接口、OTN接口、PDH接口、ATM接口五类。电接
口包括TDM E1、IMA E1、xDSL、FE和GE等，光接口包括FE、GE、10GE和STM-n等，还有
微波接口。
3）IP RAN技术特点
（1）采用路由器架构，IP 三层转发和MPLS 二层转发相结合，支持动态路由
4）IP RAN的设备形态
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业务接口与PTN相同，主要包括以太网接口、SDH接口、OTN接口、PDH接口、ATM接
口五类。
5）PTN和IP RAN的组网
分层 主要作用 组网结构
负责基站业务、集团客户业务
接入层 环形和链形，尽量避免长链结构
等接入
环形、网状、口字形、树形双归等结构，且
汇聚层 负责接入层业务的汇集和转发
与两个核心设备相连
核心层 负责汇聚层业务转发 环形、网状、口字形、树形双归结构
6）PTN与IP RAN的比较（2024多）
区别在于对网络承载和传输原理有所不同，主要区别如下：
（1）PTN在MPLS技术上增加了数据处理及管理能力，侧重二层业务，有二层数据传
输通道并对用户透明，可升级支持三层功能。PTN网络注重可靠性和可控性，并且能更好
的面向未来的LTE承载。
（2）IP RAN以MPLS为基础，结合了其他二层和三层数据处理技术，主要侧重于三层
路由功能，整个网络是一个由路由器构成的基于IP数据报的三层转发体系。IP RAN网络
业务调度灵活，但在安全性和管控性方面略显不足。
P30～34 1.2.3 基于波分复用技术的传输系统应用
1. DWDM系统的构成及功能
1）DWDM系统的工作方式
按传输方向的不同，DWDM可分为双纤单向传输系统（大都采用）和单纤双向传输系
统；
从系统的兼容性方面考虑可分为集成式系统、开放式系统（大都采用）。
① 双纤单向传输系统
② 单纤双向传输系统
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优点：两个方向所用波长相互分开，可节约一半光纤器件，总的FWM产物比双纤单向
传输少得多。
缺点：该系统需要采用特殊的措施来对付光反射，且当需要进行光信号放大时，必须
采用双向光纤放大器。
③ 集成式DWDM系统（略）
④ 开放式DWDM系统
对于开放式波分复用系统来说，在发送端和接收端设有光波长转换器（OTU），它的作
用是在不改变光信号数据格式的情况下，把光波长按照一定的要求重新转换，以满足DWDM
系统的波长要求。现在DWDM系统绝大多数采用的是开放式系统。
2）DWDM系统主要网元及其功能
主要网络单元有：
光终端复用器（OTM）
光线路放大器（OA）
光分插复用器（OADM）
光交叉连接器（OXC）
其中OTM和OADM分别由光合波器（OMU）、光分波器（ODU）、光波长转换器（OTU）及
对应的光放大模块（BA、PA）和光监控信道模块（OSC）。
（1）OTM
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① OMU/ODU：将不同波长的光载波信号汇合在一起用一根光纤传输，在接收端完成
ODU的功能，对各种波长的光载波信号进行分离。
② OTU：在发送端将G.957标准的波长转换成符合G.692规定的接口波长标准，接收
端完成相反的变换。
③ BA/PA：BA提高光信号的发送功率；PA提高接收灵敏度。（2022-26、2018-28）
④ OSC：在发送端光后置放大之后，将波长为λ的OSC插入到主信道之中，在接收端
光前置放大之前分离出OSC。
（2）OA
OA是一种不需要经过光—电—光变换而直接对光信号进行放大的有源器件，它能高效
补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信系统的传输距离。OA一般采用掺铒光纤放大器
（EDFA）。（2023年多22）
（3）OADM
其功能类似于SDH传输网中的ADM，可实现波长信道的上下。（2018-6）
（4）OXC（2017-4）
OXC是实现全光网络的核心器件，在光域上实现光信号的交叉连接功能，有效提高了
组网的灵活性。
3）DWDM的组网结构
组网方式 结构 特点
点到点
不需要OADM，只由 结构简单、成本低，增加光纤带宽利用率，但缺
（最普遍、
OTM和OA组成 乏灵活性
最简单）
可以实现灵活的波长上下业务，而且便于采用线
链形 在OTM之间设置OADM
路保护方式进行业务保护
节点一般都设置为 一次性投资要比链形网络大，但结构简单，系统
环形
OADM 可采用基于波长的自愈环，实现快速保护倒换
节点上均需设置一个 可靠性高，可利用OXC设备实现重选路由，但成
网状网
OXC 本较高
2. OTN的构成及功能
1）OTN的主要网络单元
OTN的主要网元包括光终端复用设备、电交叉连接设备、光交叉连接设备、光电混合
交叉连接设备，其中的核心设备是光交叉连接设备（2024），采用可重构光分插复用器
（ROADM）实现其具体功能。
（1）ROADM采用的技术
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① 基于WB的ROADM和基于PLC的ROADM只能支持两个方向光的收发线路和本地上
下，属于二维ROADM。
② 基于WSS的ROADM可以至少支持三个以上光的收发线路和本地上下，属于多维
ROADM。
（2）ROADM的功能（略）
2）OTN的特点
（1）基于G.709标准的OTN帧结构可以支持多种客户信号的映射和透明传输。
（2）具有大颗粒的带宽复用和交叉调度能力：可实现电层的基于单个ODUk颗粒的交
叉连接（k=0、1、2、3、4）；可在光层上利用ROADM来实现波长业务的调度。
（3）提供强大的保护恢复能力：在电层支持基于ODUk的子网连接保护和环网保护
等；在光层支持基于波长的线性保护和环网保护等。
（4）具有强大的开销和维护管理能力：OTN定义了丰富的开销字节，大大增强了数据
监视能力，可提供6层TCM功能，实现端到端和多个分段性能的同时监视。
（5）增强了组网能力：通过OTN的帧结构、ODUk交叉和多粒度ROADM的引入，大大
增强了光传送网的组网能力。
3）OTN组网应用
OTN应用在干线传输网和本地传输网的核心层，有三个及以上出口的节点采用多维
ROADM，只有两个出口方向的节点采用二维ROADM。
（1）干线网OTN组网
省际干线一般采用网状网结构，部分边缘省份通过环形网接入；具有双核心节点的省
内干线通常采用复杂环形结构，具有多核心节点的省内干线采用网状网加环形网的结构。
（2）本地网OTN组网
本地网规模较大时，核心层、汇聚层独立组网，核心层主要采用网状网结构，汇聚层
主要采用环形结构；本地网规模较小时，核心层、汇聚层合并组网，一般采用环形结构。
1. 在传输网中SDH的主要优势说法不正确的是（ ）。【2018-5改编】
A. 具有标准的速率接口 B. 极大地增加了OAM功能
C. 自愈功能增加了网络的可靠性 D. 网络扩展与升级不方便
【答案】D
【解析】在传输网和接入网中应用SDH的主要优势如下：
① 具有标准的速率接口。SDH网络具有统一的网络节点接口（NNI），使各厂商的设备
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都可以实现互连。
② 极大地增加了OAM功能。出现故障时能够及时地判断出故障性质和位置，从而降低
了维护成本。
③ 完善的自愈功能增加了网络的可靠性。完备的自愈保护环，当某处光缆出现断线故
障时，具有高度智能化的网元能够迅速地找到代替路由，并恢复业务。
④ 具有网络扩展与升级能力。由于采用SDH标准体系结构，所以可以很方便地实现系
统的扩容和升级。
2. 下列属于OTN核心网元的是（ ）。【2024-8】
A. 光纤放大器 B. 光交叉连接器
C. 光终端复用器 D. 光分叉复用器
【答案】B
【解析】OTN其中核心设备是光交叉连接设备，具体采用可重构光分插复用器
（ROADM）。
3. 下列图形中表示DWDM系统的是（ ）。
【2021-2】
【答案】B
【解析】合波器（OMU）将多个波长合到一根光纤中，分波器（ODU）将一根光纤中的
多个波长分开、波长转换器（OTU）分为发送端、接收端及中继器使用的。对于开放式波分
复用系统来说，在发送端和接收端设有光波长转器（OTU），它的作用是在不改变光信号数
据格式的情况下（如SDH帧结构），把光波长按照一定的要求重新转换，以满足DWDM系统
的波长要求。
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