铁路通信传输网介绍

铁路通信传输网介绍2019年12月15日星期日兰州铁路局电务处通信科一﹑传输网基本知识二﹑既有传输网现状三﹑传输网应急预案四、传输网规划一﹑传输网基本知识有线传输网的发展历史模拟→数字；电信号→光信号；解决3个问题：传输质量；传输容量；传输距离；传输的基本要求：高效率；低成本；透明。一﹑传输网基本知识数字光纤传输系统组成复用/解复用单元、光发送/接收单元、光纤光缆。低速电信号高速电信号复用光发送单元解复用光接收单元光信号光信号高速电信号低速电信号高速电信号复用光接收单元解复用光发送单元光信号光信号高速电信号低速电信号低速电信号DWDM开始建设SDH逐步成为传输主力设备容量增加/业务多样化DWDM规模建设，全光网试验SDH标准完善，PDH仍为主力PDH产品开始规模使用实用化产品出现高锟提出光传输理论196680年代94年99年90年代初98年1976Metro城域网兴起、OADM、OXC、ION将会逐渐使用2002年以后PDH：准同步数字传输系统；SDH：同步数字传输系统；DWDM：密集波分复用系统；OADM：光分插复用系统；OXC：光交叉连接系统；ION：智能光网络一﹑传输网基本知识现有的光纤通信系统PDH：应用在本地接入；SDH：城域网、省干网、骨干网；DWDM：骨干网（西北环）；一﹑传输网基本知识SDH同步数字传送系列是目前应用最广泛、技术最成熟的传输系统，按照复用速率可分为155M、622M、2.5G、10G等；按照设备类型可分为TM、REG、ADM、DXC等。一﹑传输网基本知识终端复用器——TM双端口器件，用于端点站。群路端口默认为w交叉复用功能作用：将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号。请注意它的线路端口输入/输出一路STM-N信号，而支路端口却可以输出/输入多路低速支路信号。TMWSTM-NSTM-M140Mb/s2Mb/s34Mb/s注M＜N一﹑传输网基本知识插/分复用器—ADM三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e交叉复用功能作用：将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。最常用网元，可等效其他网元STM-M注：M＜Nwe2Mb/s34Mb/s140Mb/sADMSTM-NSTM-N一﹑传输网基本知识再生中继器——REG（电）双端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e不需交叉复用功能功能：光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。weREGSTM-NSTM-N一﹑传输网基本知识点对点TM多点（线型）TMTMADMADMTM环形REGADMADMADMADM具有高度的自愈性、可靠性一﹑传输网基本知识传输网络首要问题：传输网是所有业务网的基础，承载着所有信息，因此无论是设计者还是使用者，首要考虑的问题就是：业务生存的能力→保护！一﹑传输网基本知识自愈环：自愈：当网络发生故障时，不需要人为的干预，网络本身能在极短的时间内（ITU-T规定为50ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。自愈仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成，就象断了的光缆还需人工接好。一﹑传输网基本知识二纤单向通道保护环工作原理：并发选收。二根光纤：S光纤，P光纤。ABCDEF二纤通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环——S；一个为备环——P。两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的，也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S、备环P上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务，如图所示。P纤S纤一﹑传输网基本知识ABCDEFAIS网元D的支路板将到网元A的业务并发到S环和P环上，其中P环上的D到A业务经网元E、F穿通传到网元A，S环上的D到A业务，由于B—C间光纤断所以无法传到网元A，网元A默认是选收主环S上的业务，此时由于S1环上的D→A的业务传不过来，B网元线路w侧产生R-LOS告警，网元A的支路板收到S光纤上的TU-AIS告警后，立即切换到选收备环P光纤上的D到A的业务，于是D→A的业务得以恢复，完成环上业务的通道保护，此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态——切换到选收备环方式。P纤S纤若BC光缆段的光纤同时中断，网元A到网元D的业务由网元A的支路板并发到S和P光纤上，其中S业务经光纤由网元F、E穿通传至网元D，P光纤的业务经网元B穿通，由于B—C间光缆断，所以光纤P上的业务无法传到网元D，不过由于网元D默认选收主环S上的业务，这时网元A到网D的业务并未中断，网元C的支路板不进行保护倒换。一﹑传输网基本知识ABCDEFS1S2P1P2四纤双向复用段保护环工作原理：启动APS协议。四根光纤：S1、S2、P1、P2光纤。在环网正常时，网元A到网元D的主用业务从S1光纤经B、C网元到网元D，网元D到网元A的业务经S2光纤经网元C、B到网元A（双向业务）。网元A与网元D的额外业务分别通过P1和P2光纤传送。网元A和网元D通过收主纤上的业务互通两网元之间的主用业务，通过收备纤上的业务互通两网之间的备用业务一﹑传输网基本知识ABCDEFS1S2P1P2光缆故障，发生环回倒换（Loopbackswitch)当B—C间光缆段光纤均中断时，在故障两端的网元B、C的光纤S1和P1、S2和P2有一个环回功能（故障端点的网元环回）。这时，网元A到网元D的主用业务沿S1光纤传到B网元处。在此B网元执行环回功能，将S1光纤上的网元A到网元D的主用业务环到P1光纤上传输，P1光纤上的额外业务被中断，经网元A、网元D穿通（其它网元执行穿通功能）传到网元C，在网元C处P1光纤上的业务环回到S1光纤上（故障端点的网元执行环回功能），网元C通过收主纤S1上的业务，接收到网元A到网元D的主用业务。网元D到网元A的业务先由网元C将其主用业务环到P2光纤上，P2光纤上的额外业务被中断。然后沿P2光纤经过网元D、网元A的穿通传到网元B，在网元B处执行环回功能将P2光纤上的网元C到网元A的主用业务环回到S2光纤上，再由S2光纤传回到网元A，由网元A下主纤S2上的业务。通过这种环回，穿通方式完成了业务的复用段保护，使网络自愈。一﹑传输网基本知识通道保护环往往是专用保护，在正常情况下保护信道也传主用业务（业务的1＋1保护），信道利用率不高。复用段保护环使用公用保护，正常时主用信道传主用业务，备用信道传额外业务（业务的1：1保护），信道利用率高。一﹑传输网基本知识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。子网连接保护在网络中的配置保护连接方面具有很大的灵活性，特别适用于不断变化、对未来传输需求不能预测的、根据需要就可以灵活增加连接的网络，故而它能够应用于干线网、中继网、接入网等网络，以及树形、环形、网状的各种网络拓扑.其保护结构为1+1方式，即每一个工作连接都有一个相应备用连接，保护可任意置于VC12、VC2、VC3、VC4各通道，同样，运营者也能决定哪些连接需要保护，哪些连接不需要保护。当同时在复用段实行保护时，传输信号将有可能被双重保护。一﹑传输网基本知识——子网连接保护（SNCP）PMA/PMXPLTPXCAB在A、B两站有SNCP保护设置一﹑传输网基本知识——子网连接保护（SNCP）PMA/PMXPLTPXCAB业务自动切换至保护通道一﹑传输网基本知识——子网连接保护（SNCP）子网连接保护（SNCP）具有成本低、无需APS协议支持、组网灵活、系统简单等突出的特点。从它的保护形式上看，可以认为是通道保护的扩充。在网络结构日趋复杂的情况下子网连接保护（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。SNCP是通道层的保护可用于不同的网络结构中，如网状网及环网等。一﹑传输网基本知识——子网连接保护的特点WDM波分复用是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的技术。DWDM密集波分复用在1.55(1.50~1.60)µm窗口，同时用8，16或更多个波长，其中各波长之间的间隔约为1.6nm，0.8nm或更小，对应于200GHz,100GHz或更窄的频率间隔，得到广泛应用。12┋12n┉一﹑传输网基本知识DWDM基本结构:光转发器1光转发器2光转发器n光转发器1合波器OBAOPA分波器λ1λ2λn光转发器2光转发器nTx1Tx2TxnRx1Rx2Rxn…………OLA光监控信道发送器光监控信道接收器光监控信道接收/发送器λ1λ2λn光发射机光接收机光线路放大器一﹑传输网基本知识DWDM主要部件功能:光发射机端由各复用通路的光发送机Tx1、Tx2、…Txn分别发出具有不同标称波长的光信号（λ1、λ2、…λn，对应的频率为f1、f2、…fn）。每个光通路承载着不同的业务信号，如标准的SDH信号、ATM信号、Ethernet信号等。光转发器（OTU）将非标准的波长转换为ITU-T所规范的标准波长，系统中应用光/电/光（O/E/O）的变换，即先用光电二极管PIN或雪崩光电二极管APD把接收到的光信号转换为电信号，然后该电信号对标准波长的激光器进行调制，从而得到新的合乎要求的光波长信号。然后，由合波器将这些信号合并为一束光波后，由光功率放大器（OBA）输出到光纤中进行传输。一﹑传输网基本知识光中继放大器端位于光传输段的中间位置，由光线路放大器（OLA）对光信号进行放大。光放大器不但可以对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大器，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。在目前实用的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器（EDFA）。光接收机端线路光纤经过光前置放大器（OPA）放大后，用分波器分解光通路信号后，再分别输入到相应的各复用通路光接收机Rx1…Rxn中。一﹑传输网基本知识DWDM的特点和优势充分利用光纤的带宽资源，传输容量巨大光纤的容量是极其巨大的，而传统的光纤通信系统都是在一根光纤中传输一路光信号，这样实际上只是用了光纤丰富带宽的很少一部分。DWDM技术充分利用了光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加了几倍至几十倍乃至百倍，从而在很大程度上解决了传输的带宽问题，降低了通信成本。目前国内厂商DWDM系统在单根光纤中复用的业务通道数量最多可达160个，即可同时传送160个不同波长的载波信号，每个信号接入的最高速率为10Gbit/s，单根光纤传输总容量最大可达1600Gbit/s。一﹑传输网基本知识对数据透明传输由于DWDM系统按波长的不同进行复用和解复用，而与信号的速率和电调制方式无关，即对数据传输而言是“透明”的，因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号以及PDH、SDH信号的混合传输。平滑升级扩容在网络扩容中，由于DWDM系统中的每个波长通道透明传输数据，不对通道数据进行任何处理，因此在扩容时，只需增加复用光波长通路数即可引入任意想要的新业务，方便易行。一﹑传输网基本知识可组成全光网络全光网络是未来光传送网的发展方向，各种电信业务的上/下、交叉连接等都是通过对光信号波长的改变和调整来实现，因此DWDM技术将是实现全光网的关键技