光纤传输网的发展及其新的分层结构

根据全球信息基础设施（GII）基本框架结构对信息网络层次的描述，信息网络分
为传送层、业务层和应用层；传送层包括物理媒质层和通道传输层。按照这个定义，传
送层由物理介质（光纤、微波）和利用介质以不同速率传送光电信号的节点设备组成，
支持业务层网及其以上的各类应用。随着ATM、帧中继等高速业务层网和电信级IP业务
网的飞快发展，要求传送层网提供大容量的高速传输通道。在这种情况下，以光纤为主
要载体的、可提供高速信息通道的光纤网络已成为目前传输网的主要组成部分，得到广
泛的应用。

 

一、SDH光纤传输网

1988年，CCITT综合美国和欧洲关于SDH光纤传输网的不同技术体制，形成了有关SDH
光纤传输网网间接口协议的首批建议，即G.707，G.708和G.709，由此带来了SDH传输网
的迅速发展。

SDH传输网具有智能化的路由配置能力，上下电路方便，维护、监控、管理功能强，
光接口标准统一等优点。SDH传输技术体制的出现是光纤通信传输网技术的一次革命，是
现阶段信息高速公路的主干道。

SDH传输技术的主要特点大体可以归纳为以下几点：

①SDH具有统一的网络节点接口规范，包括数字速率等级、帧结构、复接方法、光线
路接口、网络监控管理等。

②SDH体系为兼容北美、欧洲现有的PDH体系设计了虚容器，各种速率的PDH信号均可
以净荷的方式装入虚容器，复接到SDH的155 Mbit／s（STM-1）信号帧内，确保PDH向SDH
的顺利过渡。

③SDH的光接口速率有155Mbit／s，622Mbit／s，2．5 Gbit／s以及更高速率，其中
前两种接口速率与宽带ISDN的用户网络接口（UNI）相同，支持宽带ISDN的业务交换层面
——ATM。

④SDH传输网中的分插复用器（ADM）和数字交叉连接设备（DXC）是组网的关键设备。
ADM可以通过软件的方式上下电路，省去了大量的复用设备，还具有一定的交叉能力。DSC
是网络节点的重要设备，具有一定的智能；DXC可在软件的控制下完成电路的交叉、调度，
在电路出现阻断时，通过交叉方式进行路由迂口，实现网络恢复功能。ADM和DXC网管功能
较强，可以通过网管信道在远距离对其进行配置。

⑤与PDH网的点对点网络拓扑相比，SDH传输网常使用环网拓扑结构，这是SDH网络拓
扑的特点之一。SDH环网结构常用于局域网和接入网，也用于干线网。SDH环网中由ADM作
为节点设备，可以灵活地配置电路。SDH环网可以提供通道保护和复用段保护方式，也称
为自愈环。

⑤SDH技术体制的出现和SDH传输网的应用，使人们对传输网的观念发生了变化：首先，
由于SDH体制中对于传输网的分层概念有了明确的定义，网络的分层给业务的引入、业务
通道的设计和分层管理等方面带来了便利；其次，SDH体制的引入给传输网的拓扑结构和
保护方式带来了创新， SDH环网及其多种保护方式、SDH格状网及其应用DXC的网路恢复方
式都具有新意；最后，目前兴起的信息基础设施建设，需要高速的传输网来支持，SDH传
输网的使用可以满足这种需要。

 

二、密集波分复用（DWDM）技术

随着Internet和Extranet等数据网络的迅速发展，以及传统电信业务的不断扩容和各
种电信增值业务的开展，对于传输网带宽的需求日益增加。从总体上看，增加网络容量可
以有三种方法：一是敷设更多的光缆；二是继续采用TDM方式提高容量；三是采用DWDM技
术。显然，增加光缆的办法不但非常昂贵，而且周期长。而对于TDM方式：当速率达到
10 Gbit／s时，由于电子器件的限制，进一步提高速率将十分困难。因此，采用DWDM技术，
以2.5 Gbit／s或10 Gbit／s为基本复用单元扩容，就成为一种比较可行的选择。

WDM就是将不同波长的光信号同时通过一根光纤传送。当每个波长的间距不到1m时，这
种技术就称为DWDM技术。DWDM的技术特点基本可以概括为以下几点：

①可以充分利用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增加几倍
至几十倍。

②N个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以大量节省光纤；对于
芯数不多的光缆，利用WDM技术，也可以实现较大幅度的扩容。

③在同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因此可以传输特性完全不同的信号，完成各
种电信业务信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号。

④WDM通道对数据格式是透明的，即与信号速率和电调制方式无关，可以利用增加一个
波长的方法引入任意的新业务及其容量。

⑤利用WDM技术构成的新型通信网，网络结构层次分明，只需调度相应光信号的波长即
可实现各种业务的调度。此外，利用DWDM选路来实现网络的交换和恢复，可建立具有高度生
存性的光网络。

⑥未来的全光网络中，各种电信业务的交叉连接等都是通过对光信号的改变和调度来实
现的，因此，WDM技术将是实现全光网的关键技术之一，WDM系统可与全光网兼容，成为将来
全光网的一部分。

目前，DWDM系统主要用来解决扩容问题，特别对于长途网来讲，采用DWDM技术进行扩容
在经济上是完全合算的。需要指出的是，对传输线路扩容只是DWDM技术的一种应用方式，即
经济有效和现实可行的光网路扩容方式，随着网络的演进和发展，DWDM将进一步承载越来越
多种类的信号，支持各种各样的业务。

 

三、未来全光网和新分层结构

1．全光网

光传输网的速率将不断提高，在这种超高速网络中，如果继续采用原有的网络节点设备，
则节点处的电信号处理速度将成为超高速传输的电子瓶颈，这里唯一的出路就是全光网。

DWDM技术与具有简易交叉功能、灵活实现上下波长的光分插复用器（OADM）和提供波长
转换与交换功能的光交叉连接器（0DXC）一起就组成了全光网。

全光网是光纤通信技术发展的最高阶段。全光网将在网络的中继站采用光再生中继，在
光缆沿途采用OADM上下光路，在交叉节点引入ODXC和光波长转换器，从而形成端到端的虚波
长通路，实现用户端到端的全光网络连接。全光网具有可扩展性，允许增加网络容量而不改
变拓扑结构；全光网具有透明性，可承载不同体制、不同格式和不同速率的信号，并互联现
有和未来的任何通信系统；全光网还具有可重构性，采用OADM和ODXC关键网元，使网络结构
更加灵活。

虽然全光网还处于初期阶段，但是显示了良好的前景。ITU-T正在光组网传送结构、光参
数规范、光接口定义、光网元的功能定义、全光网的管理等方面加速标准化进程。从发展趋
势看，形成一个真正的、以DWDM技术及OADM和ODXC为基础的光网络层，建立全光网、消除光
／电转换的瓶颈，已成为光通信网发展的必然趋势。

2．新分层结构

目前实际应用的DWDM系统是基于SDH的，即N×2．5 Gbit／s的SDH系统，主要用来解决扩
容问题。但DWDM并非只承载SDH信号，它的一个最重要的特点是与业务无关，可以承载各种格
式的信号，包括PDH，SDH，IP和ATM等。

SDH和DWDM的相同点是都建立在光纤这一物理媒质上，利用光纤作为传输手段。同时，两
者有着本质的区别：DWDM是更趋近于物理媒质层的系统，在光域上进行复用；SDH则是在电路
层实施的光同步传送网技术。相对于DWDM技术而言，SDH与PDH，ATM信号一样，都只是DWDM系
统所承载的业务，SDH和DWDM之间是客户层与服务层的关系。

DWDM现在的发展是基于点对点方式，还没有网的概念。从组网技术的发展来看，下一步
传输网的发展应该是在电信号层面以下建设全光网层面，传输网将在拓扑上分为光。电两个
层面。按照这样的分层方式，除了DWDM层面以外，其它的交换、应用层均为电信号层，如SDH，
ATM，IP，PSTN，DDN，帧中继等。从理论上讲，ATM，IP等网络完全可以不通过SDH，直接在
DWDM平台上构筑自己的逻辑业务网，从而省去层层的包装。因此，全光网的实现具有非常大
的影响，它将使通信网从概念到结构发生巨大的变化，同时目前的网络维护、运营体制也将
随之变革。

全光网还将带来传送网的进一步分层，其意义在于在各种电路交换层面之下提出新的光
网络层，与业务和承载信号真正无关，形成统一的传送平台，支持各种业务应用，这对简化
网络结构、提高网络可靠性具有长远意义。全光网的提出及其巨大潜力将给传输网带来又一
次革命。

 

四、结 语

从PDH技术体制发展到SDH体制，光传输网发生了巨大的变化，适应了电信网、计算机网
发展所需求的高速、大容量的要求。而全光网的实现将使传输网产生质的变化，成为超高速
的信息通道网。目前，SDH传输网仍是传输网建设的主流，WDM技术也是作为一种
N×2.5 Gbit／s的扩容方式而应用。随着光器件的进步和有关标准的形成，以DWDM为传输系
统、OADM和ODXC为光网节点的全光网将会出现。