高速光传输系统（共9篇）
高速光传输系统 篇1
随着因特网中数据业务流量的日益膨胀,迫使运营商不断扩张长途高速骨干网光传输系统的数据传输容量。密集波分复用(DWDM)技术就是一种实现扩张带宽的灵活、快捷且成本低的手段,它可以利用现有的光纤基础设施将网络传输容量提高到原来的80甚至160倍。但是,DWDM系统是一个十分复杂的光传输系统,如何实现高效、低成本的光传送网络,以及如何优化设计网络结构和有效配置网络设备,就成为光网络研究的核心问题。
一、WDM系统结构分析及优化
DWDM系统优化是指根据实际线路光缆的各种参数,例如衰耗和色散,利用科学的算法工具对DWDM链路进行最优化计算和配置,并在工程执行期间进行具体的优化调整,尽可能消除或抑制信号传输过程中的失真和劣化,使DWDM系统处于相对最优工作状态,确保高质量传输的整个过程。业务信号在通过DWDM系统传播的过程中,由于系统和传输媒介的特点,会发生不同程度的信号失真,2.5Gb/s以下速率的信号因速率低而受失真的影响不大:而10Gb/s以上的高速率信号对这些信号失真非常敏感,受影响很大,因此系统优化对保证高速率大容量DWDM系统的高性能至关重要。由于缺乏成熟且低成本的高速集成电路(IC)开发工艺,再加上物理光纤介质的局限性,这使得超过40Gb/s的商业传输系统至今还不能实现。通过把单波长光纤链路的传输速率从2.5Gb/s升级到10Gb/s,DWDM可以将网络容量提高160倍,这是通过在不同波长上同时传输多个高速信号来实现的。波分复用(WDM)传输相对于时分复用(TDM)长距离中继网络的另一大优势在于它的“速率透明性”,这是因为在这些系统中,强制采用了纯光学功能。这些功能包括光多路复用和解复用、光线路放大(OLA),以及未来用于超长距离链路的光3R (放大、整形、定时)再生。因此,链路中原则上不包含为获得更高速率而要求改变光路元件的因素。DWDM传输系统的基本元件包括光多路复用器、光解复用器以及OLA,或者掺铒光纤放大器(EDFA)。这些器件用于放大光信号,以补偿由于材料不纯和光解复用器滤波损失造成的光纤衰减(如图1)。
二、光放大器的优化配置
当用于DWDM系统时,EDFA的增益不平坦、增益动态调节和锁定及EDFA的带宽等问题会限制骨干网的性能。因此,考虑从下面几个方面对EDFA放大器进行优化设计。
(1)改进光纤放大器的增益平坦性。通常有三种途径可以改进EDFA的增益平坦性:其一是增益均衡技术,其二是预加重均衡法,其三是光纤技术。
(2) EDFA光放大器的动态增益调节和锁定技术。
(3) EDFA的放大带宽。一种方案是把C波段EDFA和L波段EDFA装在一起联合使用,两者宽度相加,得到85nm,构成W-EDFA。这种实际试验的W-EDFA是采用分开波段的结构,在输入端设置分波器,把输入的宽带信号分为C波段和L波段两支,有两支EDFA各自放大,在输出端设置合波器,把放大的C波段和L波段信号合并为一个宽频带的输出信号。
(4)一种新的长途骨干网DWDM系统中光信号的放大方案(如图2)。其工作原理为:进入放大单元的光信号首先被均衡器进行均衡,同时使用光纤拉曼放大器(FRA)提高了光信号的信噪比;然后,复用在光纤中的C波段光信号和L波段光信号通过L/C分波器进行分波,各自进入光放大器(OA)分段放大,补偿损耗;放大的同时,光信号还通过由色散补偿光纤(DCF)组成的色散补偿模块(DCM)进行色散补偿,而增益调节和锁定单元可以动态调节光放大器的增益并锁定各通路输出的功率;C波段光信号在放大前通过1510/1550分波器和光监控信道(OSC)再次进行分波,在放大过后两者又通过1510/1550合波器进行合波;最后经过放大了的L波段光信号和C波段光信号再通过L/C分合波器进行合波,然后输出。这种补偿方案具有以下优点:
⊙增加了系统可用带宽。使用C波段1530～1565nm的35nm带宽和L波段1570～1565nm的55nm带宽,使系统的可用带宽达到85nm,大大提升了系统容量。
⊙具有动态增益调节和锁定功能。系统加入了调节和锁定单元,使得在进行信号放大时,可以动态调节和锁定增益。
⊙在放大光信号的同时,可以通过DCF进行色散补偿。
⊙均衡单元对可以对信号进行均衡,改善放大器增益的不平坦性,同时FRA的使用可以提高各通路信号的信噪比。
三、引入FEC对系统性能的改善
同拉曼放大器一样,在骨干网DWDM系统中前向纠错(FEC)技术也能提高系统的信噪比,提高接收机灵敏度,降低误码。但是,前向纠错技术的成本要比拉曼放大器低的多。前向纠错技术使用电域编码的方法,将编码算法烧结在芯片中,在发送机和接收机端插入载有FEC算法的专用集成电路(ASIC)芯片即可,因而,前向纠错的成本很低。而拉曼放大器价格昂贵,而且还需要维护调试。比较两者,前向纠错技术更具有成本优势。
在光网络中,一般采用光传送单元(OTU)来作为光信号收发端的设备单元,其中采用FEC技术比较合适,它可以保证光信号更加可靠的传输(见图3)。在图中光收发一体模块作为系统端的光口,将系统传来的光信号变为电信号或反之。长距离光收模块采用了高灵敏度的雪崩二极管(APD)接收机,将从远端接收的光信号变为电信号。在光收模块中若带有CDR (时钟提取和数据再定时模块),则后面将不再需要CDR。长距离发模块采用带温度和功率控制的激光器,具有稳定的符合ITU建议的波长以及其他相关指标,以将电信号变为光信号,在WDM光网络中传输。Demux是解复用模块,将高速串行信号解为低速并行信号。MUX是复用模块,将低速并行信号复用为高速串行信号。目前,也有光收/发模块和CDR&Demux/Mux功能集成在一起的Transponder可供选用。现场可编程门阵列(FPGA)模块完成光通道层开销的读入和读出,以及提供扩展I/O口等,与微控制单元(MCU)协同工作。MCU模块完成与网管的通信,本盘性能的采集、监测、告警、控制等功能。电源模块为整个盘上的器件和芯片提供工作电压。
以上是OTU中各个基本模块的功能的简单介绍,下面要重点考虑数字封装(Digital Wrapper)和FEC模块的功能和简单的设计考虑。数字封装和FEC模块完成数字包封与解包封功能,提供开销处理的输出口。这一处理过程在对信号进行数字包封时要采用FEC编码,在对信号解包封时要采用FEC译码。由于现有技术的限制还做不到在很高速率上的FEC编译码处理,所以在设计上要利用前面的CDR&Demux/Mux将进入OTU的高速数据进行解复用、降低数据速率后,再利用多个FEC编译码器对数据进行并行的编译码处理,然后将处理好的数据再复用成高速的数据流从OTU中发送出去。比如,对一个要进行编码处理的10Gb/s高速信号来说,一般是首先解复用成16路622M/s的信号,然后将它们并行的送入16个FEC编码器进行处理,然后再将处理好的数据复用成大于10Gb/S (具体的数值取决于采用FEC码型的冗余度)的信号发送出去。对一个要译码处理的大于10Gb/s (具体的数值取决于采用FEC码型的冗余度)的信号,也是首先解复用成16路大于622Mb/s(具体值取决于采用FEC码型的冗余度)的信号,然后送入16个FEC译码器并行处理,然后再将处理的结果复用成10Gb/s的信号发出去。
采用FEC技术的OTU单盘就是遵从该OTU结构设计实现的。它采用ASIC芯片实现了常用FEC RS (255,239)的编译码。同时需要进一步说明的是,不改变该OTU单盘的基本设计结构,而将数字封装和FEC模块进行重新设计就可以支持FEC码型的应用,从而可以使光通信系统获得更加良好的传输性能。
四、光接收器的优化设计
在长途骨干光网络中,光接收器的光信号面临非对称噪声以及光纤衰减和色散等问题,因此与TDM接收器相比,光接收器负担更大。为了增加接收器的灵敏度,通常先采用雪崩光电二极管(APD)。必须严格控制其反向偏置电压以保持其倍增因子在温度变化时不变。显然,这需要一个低噪声、低纹波和高精度的电源,它必须从系统板的3.3V或5V电源上得到APD需要的高反向电压。为保持APD的增益恒定,可以采用珀尔贴元件来控制温度。为了成功地实现BER优化,输入信号在CDR以前不能存在失真。那么在APD与判定功能之间的信噪比变化必须很小。把APD电流转换为电压的前置放大器,在整个动态范围内必须保持线性,其后的后置放大器必须提供进一步的线性放大功能。调节判定电压的阈值可以由线性的自动增益控制(AGC)电路来实现,它可以在接收器的整个动态范围内提供恒定不变的CDR输入电压。设计者也可以通过手动来调整,根据经验或通过自动控制回路测量BER来获得判定电压阈值电平。手动调节对小于2.7Gb/s的低速率应用来说具有成本效益,但对10Gb/s以上的速率则应该考虑采用自动BER优化方法。如果在CDR和并行转换器后面接收器采用了FEC或数字封装功能,实际的接收器BER可以从该功能中得到,它会考虑接收信号中经过纠正的错误数量。然后,这些错误数量信息可以用来作为控制自动阈值电平调节的反馈回路标准。另一种选择是在前置放大器的输出端调整阈值电平,这要求在整个前置放大器的动态输入范围内放大都是线性的,再加上一个自适应、自动控制的阈值电平,因为前置放大器的输出电压摆幅随接收的光功率而变化。由于输出幅度是变化的,没有其他方法可以替代自动阈值控制电路,可以从FEC或数字封装器的错误计数器输出中得到反馈。对于在前置放大器输出端自动控制阈值电平的情形,设计者可以采用一个简单的限幅放大器来代替AGC功能,因为AGC的临界回路时间常数可能会使接收器端的设计复杂化,即使那是一个用户可编程的时间常数。在前置放大器后面设置一个幅度判定电路(如限幅放大器),是可以接受的,因为幅度判定阈值电平是由前置放大器的输出端定义的。
五、结束语
本文对长距离DWDM的功耗、体积、成本和可靠性进行了优化设计。经过优化后网络运行的指标得到了提升,运行质量大为改善。网络结构的优化是没有终极目标可循的,随着技术的进步,市场的需求和竞争趋势的变化而不断发展。只有不断地融合新技术进行优化设计,才能发掘出DWDM的全部潜能。
参考文献
见www.dcw.org.cn
高速光传输系统 篇2
光传输技术经过近lO年的发展，已经远远超过了SDH电路交叉和WDM波长连接的概念，提供的MSTP和近年来开始逐步商用的A―SON，成为面向多业务适应未来通信传输的热门光网络技术。面临新业务不断推出，MSTP面向传送业务分组化，ASON面向传送网络动态化，两者的有机结合为未来的通信网络提供了最完善的传输解决方案。随着社会的进步，科学技术的日益提高以及人民生活水平的逐步增长，尤其是随着数据业务的增长需求，使得通信技术得以迅速发展，截止底全球移动用户达到46亿，到底这个数字将为50亿。
20底全球移动宽带用户超过6亿，国际电信联盟预计，20将超过1O亿。数据业务在全国各个城市日渐普及，许多企事业单位对此业务越来越需求，数据专线业务市场发展前景非常可观。开通了数据专线的企事业单位，也可以成为宣传此业务的范例，日后将会有更多单位看到次业务带来的高效和便捷，需求量将会大幅增长。面对越来越多的移动用户以及光网络技术的不断提高，移动通信网络正在面临着巨大的挑战。通信行业重组后，电信、移动、联通成为全业务运营商，同时形成了相互竞争的局面，在这种新的局面下，各个运营商对全业务市场的把握，就成为了竞争的关键。首先需要了解什么是全业务，全业务是不但是指平时人民的日常语音通话业务，还包含了网络数据业务等，不但是无线通话，还包括固话。语音业务也由原来单一语音通话，增长为视频语音通话，还有手机上网等各种数据业务的需求。这就需要网络达到一个可以随时随地，都能达到高速率的网络传输要求。传输的带宽也由原来的2M传输，逐步升级的8个2M的单站单方向传输，甚至16个2M的单站单方向传输，由此增加的网络传输和交换负担就变得更加沉重。在数据业务如此发展的状态下，搞好基础网络的建设，保证传输质量，提供多业务发展的有力健康平台，就成为各个运营山需要迫切解决的问题。基于这种需要，对现有新的通信技术的采用、综合就成为一个有效的途径。
作为整个通信网络的基础平台一光传送网络，在整个网络运营中的重要地位就不言而喻，正因为如此，研究光传送网和光网络技术对满足移动通信网络的增长需求，建设一个崭新的基础传输网络，提高全业务的竞争能力，形成全业务运营具有非常重要的现实意义。本课题针对传送网进行研究，分析现有传送网在各方面是否满足多业务运营模式的需求。如果不能满足，针对现有传送网存在的问题，构建一个什么样的新型传送网才能既有效解决现网存在问题并能满足多业务发展的`需要，同时又能合理利用现有网络资源，这是本课题想要解决的问题。最近，国际上对下一代的网络标准刚刚颁布了新的标准，共分成了三个层次：最底层是基础传输层，第二个层次是服务层，最上层就是业务应用。下一代网络的目标是基于IP的网络代替的传统的网络并融合通信网、电视网、因特网这4种网络，业务的范围包括原有的语音、电视节目、数据传输等业务，又能保证新增的各种业务都能在一个安全可靠的环境下运行，未来发展的趋势肯定是多种高带宽数据业务及语音业务的融合。移动通信网络的平稳快速的转型，由原来的单一业务调整为与各个行业及业务相适应的网络发展需求种过渡。通信网络在经历了以往通信业务发展的冲击后，正面临着前所未有的新一轮的考验，这次考验对基础网络的要求，在网络可靠性及传输容量上都是一个相当大的冲击，传送网应如何演进，才能适应新形势下通信业务需求，就值得研究和思考。多业务对网络的基本要求就是超大带宽需求、多场景接入、高质量高品质业务保障，多业务运营必然要求从业务、终端、网络到运维等进行全方位的融合，网络的融合是实现所有融合的基础。IP技术以其高效、开放、灵活、低成本的优势成为实施融合的最佳手段。为了迎接全业务运营时代的到来，网络向ALLIP演进将成为一项战略举措。未来运营商的网络必然是把满足这种新的业务需求为目的的网络建设作为自己的核心任务。随着各种新业务的出现，新的网络建设，技术要求都需要不断的提高和更新，建设一个可持续发展，并能满足新业务需求的网络就成为目前各个运营商需要迫切解决的问题。
OTN，PTN，ASON，PON等光网络技术的出现，打破了传统的SDH技术这种单一的传输方式的情况，使得传输网络得到新鲜的血液。本课题就是研究在新的业务增长情况下本地城域网络怎样建设，如何纳入新的网络技术，如何组网，以及这种组网方式的优劣是什么?本文力求寻找一种新的传送网网络结构以便能满足这种快速发张的网络需求，并能符合未来网络发展的方向，通过研究这几种光网络技术的原理以及技术特点，并扬长补短将这几种技术合理应用到构建新型城域传送网上，期待解决目前传送网的不足，并能顺应传送网发展趋势，满足运营商多业务运营模式的需求。确立面向用户业务增长需求的新一代的城域网发展目标和结构，研究目前本地城域网的各种新业务的发展方向，以便确保网络的健康发展。在构建新型城域传送网的同时，使得现有基础网络资源能够得到充分合理的利用，又能满足未来迅速增长的高带宽高质量的全业务需求，同时，能够降低对建成的网络的维护成本，提高服务质量，实现本地城域网络建设的健康稳步发展。光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1。54MHZ的速率光纤网络的运行速率达到了每秒2。5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机，是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆，然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲，同时采用透镜，将光脉冲集中到光纤介质，使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知，光脉冲很容易沿光纤线路运动，光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时，光就不能从玻璃中溢出;相反，光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆，使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1。OGHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更具优势。光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。随着业务的迅速发展，移动商务等新的应用不断涌现，城域网承载的数据业务将不断增长，对承载这些业务的平台的要求也越来越高，目前城域网技术的发展有三个主流方向，即IP城域网技术、城域以太网技术、光城域网技术IP城域网技术和城域以太网技术均属于城域数据网范畴，光城域网属于传送网范畴。IP城域网指利用路由器组网，核队汇聚节点之间利用POS端口互连。城域以太网指利用L2/L3交换机组网，节点之间利用裸光纤互连。光城域网的核心是利用光传输网络直接承载IP/Ethemet，为上层的业务提供更有效的承载。可以使用各种光纤电路承载IP/Ethemet：SDH/SONE厂连接、D~DM/CWDM连接或者RPR连接。3G和全业务竞争，导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务，还需承载集团客户和家庭业务。城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载，对于基站与高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户与家庭宽带等低价值业务，需要合理选择组网技术;增强对于大规模数据业务的控制和管理。现网钢性管道根本不能适应业务弹性需求和突发性需求。现有网络难以保证对所有业务的H―QoS，虽然支持频率同步，但不支持精确时间同步，对OAM和保护等电信级保护能力较弱。3G基站对于空口精确时钟和时间同步需求非常高，城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力，而改造现有MSTP/SDH网络成本较高。根据集团对全业务城域传送网建设指导意见：“加快建设面向全业务的基础网络设施，提高全业务竞争能力，满足现阶段各类业务需求，适应网络未来演进”的要求，构建新型城域传送网以适应全业务的发展需求。
构建综合承载网(新型城域传送网)的成功，有力的补充了原有的SDH环的不足，解决了现有网络存在的问题现有网络不能满足GE以上颗粒的大量调度，而且仅有的4个DwDM环通道也已用尽，不能提供电路。OTN构建的城域传送网有灵活的上层调度机制，满足了全市范围内电路的随意调度。新建的OTN综合承载机房极大满足了PTN、OLT、数据等设备的放置，使得PTN、OLT网络以及数据业务割接的各项后续工程能够顺利展开。如果作个比喻，将OTN构建的城域传送网比作是房子的地基，那么地基搭建得结实可靠是房子承载能力高的基础，是今后开展全业务的基础。有了OTN网络的搭建，IP城域数据网、PTN汇聚层、接入层网络以及用户侧(如PON网络)都可以在OTN网络上承载，因此可以说新城域传送网的构建为全网奠定了基石作用。大颗粒的业务接入能力以及多种业务接口满足了不同用户的需求。构建新型城域传送网核心层引入OTN设备构建的核心层网络，结构为MESH网并加载AS0N智能平面，网络管理和维护更加灵活方便，大颗粒的电路调度满足了数据业务对传送网的要求。在没有构建此网络以前，例如IDC接入CMNET骨干路由器NES000E需要10GE的电路，传统的SDH网络根本无法提供。
引入0TN设备缓解了目前数据网络的压力，并提高了网络的安全性。汇聚层引入了0TN设备，在全市范围内有汇聚节点5O多个，这些节点大多数在规划时考虑了数据用户的需求，目前正在积极部署将城域数据网光纤直连的接入方式割接至城域传送网承载，可以满足更多、更大客户群的数据接入需求。光纤直连方式缺少保护，而且有的数据节点串联交换机在三层以上的，跳纤点多，故障点也就多，而且链路形式缺乏保护，在网络安全上存在着极大的隐患。通过传送网承载就不仅可以避免这种隐患，而且可以极大的提高承载能力，符合网络融合的趋势。新型城域传送网构建成功后，某市迅速确实发展集团客户的目标，成立了集团客户部，对外大量宣传，使运营商向全业务运营迈出了坚实的第步。有了第一步OTN网络的基础，使OTN+PTN的搭建成为可能，PTN网络建设也在建设中。有了OTN网络的基础，使得PON技术接入终端用户也成为可能，全省PON网络建设也在建设中。有了强大的带宽资源，发展全业务不再是一句空话，正所谓家里有粮，心不慌。因为运营商承揽的集团客户的增多，以及PTN，OLT设备都要利用0TN网络建设的环承载网络。因此第二期的扩容工程已经开始。当时规划就考虑了后期扩容，因此扩容就会很方便，只要增加相应的板件，就可以满足，而且核心层设备是按80"40G的容量考虑的，网络容量是非常大的。
高速光传输系统 篇3
伴随着全业务运营的不断深入, 全网IP化也已成为一个不争的事实, 这一切带来了业务量的急剧增长, 对三大运营商传输网的压力也是越来越大, 增加传输网的带宽已是刻不容缓。目前, 40G DWDM技术已经逐步成熟并走向规模商用, 初步解决了当前网络对于容量的迫切需求。然而, 当大家的焦点都集中在40G的规模商用时, 2010年6月100GE标准的通过给了100G一个华丽的登场, 在数据业务的爆炸式增长下, 100G正在不断地发展和完善, 100G高速传输技术已经成为业界关注热点。
规模商用的40G受到100G冲击
在经过了接近两年的发展与预热, 40G已经正式成为了高速传输舞台上的主角。在2010年, 40G已经成为了网络建设的主旋律, 特别是在一级干线的建设上, 40G DWDM成为解决带宽需求、拓展传输容量的最主要技术手段。
从技术的发展来看, 40G本身技术已经相当成熟, 而且伴随着40G应用的不断深入, 40G编码逐渐地归一化和集中化, 其中PDPSK和RZ-DQPSK成为了设备商和运营商最主要的选择对象。PDPSK在OSNR容限、非线性容限等具有非常优势的特性, 惟一的不足是其DGD容限较小, 因此其主要应用于光缆PMD指标较好的应用场景, 定位于12×22dB跨段以下, 而且成本具有明显优势。RZ-DQPSK在OSNR容限、非线性容限等方面性能比较均衡, 相对于PDPSK而言, 其DGD容限较大, 可以在PMD值更差的光纤上进行40G的网络建设, 主要定位于16×22dB以下的应用场景。
当然, 40G DWDM技术目前也存在一些问题, 就目前来看, 40G最大的瓶颈在于上游产业链的力量比较分散, 供货的速度以及价格上还需近一步的发展。特别是100G的出现对于40G的冲击比较明显:上游的器件、芯片厂家把精力更多地放在100G上面, 造成40G产业链整体比较薄弱, 尤其对40G的客户侧白光口模块, 虽然已经拥有相当的供货能力, 但其数量以及价格离业界的期望还远远不够。
作为国内主流的光通信解决方案提供商, 烽火通信充分利用烽火科技这个国内最全面的光通信产业集团, 实现器件和芯片的自主化生产, 加强自主创新能力, 掌握相关的核心技术和专利, 40G WDM相继在中国电信、中国联通等运营商取得应用。2010年烽火通信更是力担重担, 先后承建了中国电信南京-合肥-武汉的80×40G传输工程和中国电信北京-天津80×40G工程。面对工程线路距离长、技术难度大、业务量多的难题, 烽火通信采用了一系列的关键技术, 包括独有的sDPSK和sRZ-DQPK编码调制技术, 结合功率均衡、增益锁定、单通道精确色散补偿技术等核心技术, 很好地解决了工程OSNR受限、PMD受限等技术难题, 为工程的稳定运行保驾护航。
100G关键技术难题已解决
10 0G在标准化方面目前已经相当完善。IEEE、ITU-T和OIF三大标准化组织分别对100G相关的技术进行了定义。IEEE主要集中对100G的客户以太网信号定义, 103.125G为100GE的信号速率;ITU-T则定义了OTU4, ODU4的信号速率分别为111809973.568 kbit/s、104794445.815 kbit/s, 保证了100GE作为客户信息映射到OTU信号时的兼容性问题;OIF主要定义了相关的电接口, 同时业界也展开了对DP-QPSK码型的100G长距传输研究。
在100G的关键技术方面, 40G速率提高到100G, 光信噪比OSNR需要增加4dB左右, 为了使系统对光信噪比OSNR的要求降低, 从而可以在现有的光网络上传输单波100G信号, 需要采用特殊的调制技术来降低波特率。例如采用了偏振态、相位的双重调制的调制方式PDM-DQPSK就可以把100Gbit/s的信号速率降低到25Gbit/s, 从而保证在50GHz间隔的波长区传输。另外, 40G速率提高到100G需要更好地提高接收灵敏度, 所以还需要使用相干电处理的技术, 也就是在解决光波长的相干接收时采用电处理技术来实现。
100G调制格式目前主要有QPSK和OFDM两种, 但现在业界基本已经达成共识100G码型将必须归一到 (D) QPSK码型上。这是主要是由于 (D) QPSK码型准恒包络的特性可以有效的降低DWDM传输中的交叉相位调制 (XPM) 效应, 同时有效提升了频谱利用率。100G线路传输技术的研究也将会集中在降低信号的物理损伤和提高频谱利用率两个方面。运营商将选择这两方面性能都较好的码型作为100G传送网络选择的码型。从目前的发展情况看, 业内普遍认为PDM- (D) QPSK将会是未来的选择。
100GE接口技术的发展主要解决了100GE物理端口的高可靠性问题, 并支持完善的保护和监控功能。据估计100G关键器件将于2011/2012年开始规模商用。100G传送解决方案所需的关键高速光器件和预计的成熟时间 (规模商用时间) 基本都在2012年前。
烽火通信作为国内主流的光传输设备供应商, 一直坚持自主创新、自主研发的道路, 早在2006年就已经对100G进行战略布局。烽火公司力挑重担, 先后承担国家973项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”和国家863项目“100GE光以太网关键技术研究与系统传输试验平台研制”项目, 开展了对160×100Gbit/s 2000公里的3U光传输系统开展研究, 并采用业界最为先进的编码, 实现更良好的OSNR及DGD容限, 更适合长距传输。目前, 烽火公司100G已经取得里程碑进展, 解决了诸多100G的关键技术难题, 为后续的产品应用打下了良好的基础。
超100G完成实验室测试
信息社会发展使得整个社会上的信息量正以爆炸式的速度增长, 100G DWDM很显然不是光通信发展的终点, 当100G的还未真正登上历史的舞台, 单波400G乃至1T的研究也早已经悄然展开。
由于速率的增加我们需要更加先进的调制码型来实现信号的调制, 400G和1T将会综合采用偏振复用、正交频分复用OFDM、正交幅度调制QAM等调制格式。由于速率的提升, 带来了信号谱宽的增加, 400G的信号谱宽将达到75～150GHz, 其中当采用单载波双偏振16QAM时信号为56Gbit/s;当采用双载波双偏振16QAM时信号为28Gbit/s;当采用四载波双偏振QPSK时信号为28Gbit/s。而1T的谱宽预计将不小于150GHz, 由于谱宽的限制, C波段的波长数将受到限制, 使得总传输速率的增长变慢, 而下一步的发展我们将以开发更高级的调制格式或是使用更宽的光纤低损耗窗口来使速率达到更高的水平。
高速光传输系统 篇4
根据安排，我于2011年6月19日至29日学习了光传输设备日常维护知识及常见故障的处理。主要学习了系统操作和常见故障的判断、处理等。
系统操作有三方面：
1、安全管理：主要是完成SDH网元NCP安全日志的查询。2：NCP数据管理、主要包括数据库下载、上载、上载比较和自动上载比较4项操作。
3、报表管理：在客户端操作窗口的报表菜单中完成，以报表的形式统计当前所选网元的配置、告警、性能信息、便于打印或保存。主要包括配置报表、当前告警性能报表、历史告警性能报表等操作。
高速光传输系统 篇5
关键词：高速长距离光网络,传输协议,拥塞控制,性能分析
一、高速长距离光网络特点分析
高速长距离光网络传输通常依据光纤进行传输, 运用光交换设备满足互联的基本要求, 通常包括以下几个方面的特点:
1.1高带宽。通常状况下, 链路带宽至少能够提供622Mbpa, 常见的主要包括2.5Gbpa, 10Gbps, 40Gbps, 通过电路交换方式而言, 需要进一步建立到端高速光通道, 这样方式的运用能够对巨大带宽需求的海量科学数据传输以及远程的具体操作进行传输, 确保应用能力的提升。此次研究中, 主要针对实验当中所需要瓶颈带宽2.5Gbps拆分STS-12C端到端的链路[1]。
1.2高延迟。由于受到传输距离方面的影响, 光网络在传输的过程中, 其中的延迟速度较高, 造成传输报文的往返时间较长, 通常延迟能够达到300ms以上。高延迟的状况, 是高速长距离光网络传输的具体特点。
1.3低丢包率。由于受到光纤传输的影响, 其中误比特率较低, 但关于光网络采用的端到端的Light-path传输, 造成在具体传输的过程中, 出现拥堵状况。高速长距离光网络传输状况在实验过程中所产生的丢包率较低, 丢包率为0%。
二、高速长距离光网络传输TCP协议性能分析
2.1 TCP协议性能分析。TCP协议已经实现了以太网的状态下运行许多年, TCP在低贷款以及低延迟的状态下LAN网络运用效果良好, 但基于高速长距离光网络传输状况下, 依旧存在相应的问题。主要表现在:
一是TCP错误机制。在早期的网络状况, 关于网络链路当中涉及到的内容, 可靠性较差, 并且丢包相对严重。但该协议在提供服务的过程中, 采取了错误的控制机制, 造成采用协议检验与字段出现错误。
二是TCP流量控制机制。由于早期的网络范围内, 其中而带宽较窄, 容易发生拥塞的状况, 为防止网络流量方面的崩溃, TCP协议则需要有效的控制流量机制, 限制发送端发送[2]。
三是TCP窗口管理机制。窗口管理方面涉及到的各项内容分析可以发现, 该管理内容是TCP流量控制方面的关键, 通常需要保证最主要的机制出现慢启动与拥塞避免算法, 避免报文发送出现拥塞环境。
四是TCP拥堵检测机制。关于TCP协议方面的因素, 其中的流量控制, 通常需要间接的方法对丢包率进行具体检测, 将丢包率因素视为具体的检测方法, 分析网络状况与拥堵效果。
2.2改进思路。由于受到高速长距离光网络方面的影响, 激励规避由于TCP传输协议方面的弊端, 应该提出以下几个方面的改进思路:
首先, 由于光网络方面的可靠性因素的影响, 由于差错所引起的丢包率较低, 但由于错误机制产生的影响, 造成发送端需要等待特定时间, 针对该因素, 可充分采用NACK的确认机制, 将丢包率发送并确认。这样的方式便无需等待, 满足持续发送的根本要求[3]。
其次, 针对终端存容量提高的状况下, 需要加快处理速度, 强化TCP协议窗口字段位数, 将窗口值进行具体提升, 确保充分的消除吞吐值方面的限制因素。
再次, 受到窗口调整机制方面的影响, 恢复时间与改进协议方面需要对各项算法进行快速恢复。
最后, TCP协议现有的拥塞检测方法当中, 其中的丢包率与拥塞是影响的关键性问题。针对TCP协议方面存在的问题, 需要充分协调检测方法, 保证具体检测方法的运用, 调整缓存长度, 进而实现拥塞检测。
结论
综上所述, 此次研究针对TCP协议所产生的影响, 对其中存在的各项问题进行分析, 进而充分地地缓解环节TCP协议产生的弊端。在明确该协议的特点与高速长距离光网络传输协议方面的影响, 提出性能优化策略, 为高速长距离光网络传输协议的发展提供基础保障。
参考文献
[1]王伟杭, 任勇毛, 岳兆娟, 等.高速长距离网络传输性能优化[J].计算机工程, 2011, 4 (14) :194-196.
[2]王国栋, 任勇毛, 李俊.TCP改进协议在高速长距离网络中的性能研究[J].通信学报, 2014, 4 (04) :181-190.
高速光传输系统 篇6
关键词：SDH,时隙,复用段保护
随着国内高速公路的建设, 各省都根据本省的路网情况, 设计和规划了本省的高速公路通信主干传输网络蓝图, 为联网收费和各类业务提供底层的传输平台。
纵观各省的规划, 大都针对主干网的结构进行规划, 以环链结合为主的结构, 同时, 也对业务展开情况进行了说明, 统计了业务对传输容量、传输速率等级的要求, 但对时隙的配置和规划都没有制定相应的方案。笔者认为时隙的规划在通信网络蓝图中也是很重要的。
1 SDH帧结构中的时隙
根据ITU-T对SDH传输体制的规定, SDH传输中的最小传输颗粒为VC-12, 单个VC-4由几种途径进行字节间交叉复用来得到。目前, 我国规定的复用路径为“3-7-3”结构, 即3个VC-12加入开销管理单元后复用为1个TUG-2, 7个TUG-2复用为一个TUG-3, 三个TUG-3复用为一个VC-4, 加上高阶管理单元后得到一个AU-4, 便得到最基本的STM-1的帧, 这就是我国SDH传输体制中其中1个AU-4形成的路径和方式, 如图1。
VC-4以下为低阶业务通道, 采用时分交叉的进行方式进入路线处理单元再进行光传送。对于所有类别的虚容器来说, 可以把1个高阶的VC-4单元定义为1个基本的时隙单元, 也可以把1个低阶的VC-12作为一个基本的时隙单元, 根据SDH系统中上下的业务种类不同, 采用的时隙描述也不同。
我们可以把1个AU-4比为由若干节车厢组成的1列火车, 每节车厢有若干个座位, 那么座位就可以相当于1个VC-12, 车票相当于开销和指针, 根据车票上的时间和座位号, 乘客 (比如2M业务) 可以很清楚的找到火车的车次、车厢号以及座位 (比如VC-12虚容器) , 也可以很清楚的知道自己的目的地和抵达时间, 换句话说, 乘客清楚地知道从哪儿上, 也知道在哪儿下。
2 时隙规划的重要性
高速公路传输主干网是高速公路各项业务 (如数据、语音、视频等) 传送的底层平台, 也是重要的支撑平台。我国的高速公路建设起步相对于其他国家较晚, 但也是恰好赶上SDH设备大量商用的时机, 各省都采用SDH设备来构建自省的传输主干网和接入传输网, 这都为联网收费“一卡通”奠定了良好的基础。
如2图所示为远期某省主干环网的规划, A-G均为业务局, 配置为ADM站点, 其中D为业务中心汇接局。A、B、C、E、F、G之间没有业务往来, 他们均与中心局D之间存在业务关系。根据图2, 目前只形成了以D为中心, A-D和G-D的两条主干链, 只有A、G闭合时, 主干环才形成, 并且A-D先于G-D形成, 但是传输等级均为STM-4。
根据高速公路业务需求, 每个路段中心均要向中心局D开展的业务为:程控数字中继为2*2M、数字视频为2*2*2M、视频会议为2*3*2M、联网收费数据为IP业务 (每路绑定为1*2M) , 那么一个路段中心和中心局D之间存在13*2M业务, 也就是说低阶时隙要占13个VC-12单元。
现阶段主干网为链状, 没有保护, 中心局D有两个光方向, 而A→D业务和G→D业务在D没有交叉。因此中心局D两个方向光板可以进行同时时隙号配置, 从而在中心局D上下2M和IP低阶业务。因此, 由于不同单位的施工, 数据配置人员很可能在时隙上这样配置, 即两个光板同时隙配置业务。
但是, 当A-G之间建立光连接时, 就形成了A、B、C、D、E、F、G、A的主干环, 并且主干网的保护采用二纤单向通道保护, 整个环网的数据流向为逆时针方向, 如图3。
那么原先的A-D方向就要调整为D-A, 即全网为A、B、C、D、E、F、G、A, 由于在没有形成环之前, 中心局D的两块光板没有交叉连接, 形成保护后, 两块光板就要进行高阶交叉连接, 从而出现同时隙存在两个不同业务点的业务配置, 直接导致相同时隙序号的业务无法在中心局D上下, 最终导致数据阻塞, 全网不同。然而为了解决这个问题, 又要重新调整时隙。
可见, 在主干环网的建设阶段, 尤其是链状结构时, 没有进行有效的时隙规划, 影响不大。但是一旦成环, 所带来的麻烦可想而知。从电信设计规划角度上看, 一个主干网的强壮和稳定是依托于环形结构的, 因此结构也对时隙的规划提出了更高的要求, 有序合理的时隙配置能事半功倍。
3 如何对主干网时隙进行规划
依据省内高速公路路网的规划, 对业务容量进行充分的预测和对业务类型进行分析, 并且还要结合主干网远期结构和传输等级来进行规划。
以最小颗粒VC-12为时隙单位来进行统筹。比如可以依照现有的VC-12的编码进行编排, 如子架+槽位+端口+N (N代表STM-N中的N) +373的结构来说明时隙用途, 哪个范围是用在哪个业务点 (路段) , 哪几个时隙是用于什么业务的, 从而做到有序而不乱。
高速公路主干网上所开展的业务类型主要为集中型业务, 即各路段之间没有业务往来, 各路段只与中心局存在业务关系, 中心局有大量的低阶业务占据光板上的时隙, 交叉线较多, 因此有序合理的时隙规划、分配和使用有助于管理者进行电路调度, 也有助于对时隙进行有效的配置。
4 自愈保护方式对时隙的影响
目前, 我们所见到的最多的也最常用的保护方式有二纤单向通道保护和二纤双向复用段保护这两种方式。这两种方式也各有优缺点, 所针对的应用范围也不一样。
二纤单向通道保护主要应用于集中型业务, 全主干网容量只有STM-N, 造价便宜, 自愈保护倒换速度快。对时隙的影响主要表现为:其对全网时隙的利用率较低, 比如一旦1个低阶业务占用了A-B的第X个时隙, 那么全环网内这个低阶业务都将占用第X个时隙, 这也正是为什么全主干网的容量始终为STM-N了。
二纤双向复用段保护主要应用于分散型业务, 全网容量大, 但配置繁琐, 倒换速度较二纤单向通道保护慢。对时隙的影响主要表现为:对时隙的利用率高, 比如, 一个低阶业务在A-B中占用第X个时隙, 同时此业务只存在于A-B间, 那么第X个时隙就释放出来, 可以继续被其他区间业务占用, 但在高速公路主干网上应用时, 这个优点体现的不是很明显。
5 总结
高速光传输系统 篇7
测量船多业务光传输系统是测量船船内重要的多业务传输和交换网络。由于设计安装过程中各厂所对接口规范的理解不一致,特别是直接用于试验任务数据传输的V.35和RS业务接口方式不统一,影响了其效能的充分发挥。随着传输平台承载的各种类型的实时数据业务不断增多,如何利用测量船船内传输平台进行高质量的数据业务传输,是目前需深入研究和讨论的问题。
1 船实时数据业务
船实时数据业务包括:
① E1数据业务。
E1数据业务使用符合ITU-T G.703规范的2M数据通道。通道传输方式有点对点和广播2种。该通道主要承载的业务类型包括:调度远端模块的2M中继数据,时统时码信号的广播发送;
② 异步数据业务。
异步数据业务用于传输低速控制数据,船上使用异步数据的传输方式有点对点和广播2种;
③ 同步数据业务。
同步数据和异步数据传输模式最大的不同在于异步数据只有数据信号,而同步数据有时钟和数据2种信号。船光同步传输系统中同步数据业务处理分为低速同步数据模块和高速同步数据模块,二者区别在于低速业务处理模块的最高传输速率为64 kbit/s,而高速业务处理模块速率的范围是64 kbit/s～2 Mbit/s(即N×64 kbit/s,每个通道数据传输速率为64 kbit/s的整数倍)。
2 传输平台中数据传输方式
目前船传输平台数据传输业务有2种方式。
2.1 数据的存储转发方式
该方式是将业务数据通过电平转换接入到数据功能模块,通过通用数据串行收发器发送到CPU,CPU对收到的数据进行合法性判断,再经过交叉处理后,发送到对端。由于CPU在处理的过程中需要将整帧数据全部收下后,才能进行相关的数据合法性判断,所以处理延时较长,同时受CPU的影响,难以保证延时和抖动的稳定性。
2.2 高速采样方式
该方式是数据通过电平转换接入到数据功能模块,通过高速采样,将收到的数据转化为高速串行数据,再经过交叉处理后,通过HW发送到对端。由于采用高速采样的处理方式,不需要将整帧数据全部收下后再处理,可以逐位处理,所以延时为存储转发的十分之一,而且由于数据的处理是通过硬件处理,所以能够保证延时和抖动的稳定性,完全满足数据业务对实时性的需求。为了保证数据的实时性以及抖动的稳定性,传输平台的数据适配处理方式采用高速采样方式。
3 数据传输业务影响因素分析
3.1 时钟性能
时钟的性能参数有很多,但在实际使用中需考虑的是内部振荡器的输出频率的准确度、牵入/牵出范围、保持工作方式的时钟的准确度、噪声的产生与传递、短期相位瞬变等。
传输平台网络同步采用主从同步方式。任一网络单元的同步定时单元具有跟踪基准主时钟(PRC)的功能。最小频率牵引范围和失步范围均为±4.6 ppm;内部定时源最大频偏为±4.6 ppm;由于传输平台采用多种保障措施保证传输平台时钟频率准确度、频率稳定度优于±4.6 ppm;数据业务一般小于2 Mbit/s,无论是采取转发方式和高速采用方式,时钟精度和稳定度远高于数据传输速率,时钟性能不会对实时数据传输产生影响。
3.2 数据业务的延时特性
数字信号从一个地方传输到另一个地方所需的时间就是数字信号传输延时,是指数字信号传输的群延时,即数字信号以群速通过一个数字连接所经历的时间。
3.2.1 延时计算
同步光纤通信系统造成传输延时的因素是多方面的,主要有以下几个方面:
(1) 传输系统
无论是电信号还是光信号,都是电磁波,其在一定的传输媒质中传播速度都是有限的,主要取决于媒质的折射率。如光波信号经过光纤的传输延时To可以表达为:
To=L·n1/c 。
式中,c为真空中的光速(3×105 km/s);L为传输距离(km);n1为光纤芯区折射率,典型值为1.48。由此可计算出光信号在光纤中的传输延时大致为4.9 μs/km,再考虑整个系统中再生器和复用器引入的少量延时,整个光缆系统所产生的延时可以按5 μs/km估算。长途传输系统的延时主要是由传输媒质引起的。
(2) 网络节点和其他数字设备产生的延时
在一个数字连接中,除了传输系统会产生延时外,网络节点设备(数字交换机和数字交叉连接设备)可能有缓冲器、时隙交换单元和其他数字处理设备均会产生传输延时。此外,PCM终端、复用器和复用转换器也会产生不同程度的延时。
(3) 其他因素引入的延时
光纤通信领域不断出现新技术,也可能会增加延时,如SDH技术,需要完成同步复用、映射和定位,进行各类开销处理、指针-调整及连接处理等,增大了传输延时。
综合以上各方面因素,可以得出SDH网络的传输延时T的计算公式为:
T=Nt1+2nt2+to。
式中,T为数据在传输平台内的链路传输总延时;N为中间节点跳数;t1为SDH设备传输延时,跟设备及传输速率等级有关,一般取0.1 ms;由于某船传输平台只有6个节点,所以中间节点数小于4;t2为SDH一帧的处理时间(125 μs);n为源节点与宿节点的SDH的交叉、映射、复用处理次数,简单的SDH环网中n值一般为1;to为光信号在光纤线路中的传输延时,为5 μs/km,由于船内传输距离较短,基本可忽略。通过计算,最大传输延时T=0.65 ms;最小传输延时T=0.25 ms;通过SDH分析仪进行测试,实际测试结果为:最大传输延时为0.66 ms,最小传输延时为0.24 ms,与理论计算基本一致。
3.2.2 传输延时对数据业务影响
由于传输平台对不同的数据业务采用不同的处理方式,时延对不同数据业务影响也不一样,下面分别进行分析。
(1) RS异步数据业务
RS业务由RS232/422/485数据接口模块(RS)提供,RS模块接收到异步数据信息以后,经过电平转换,直接将数据信息送入FPGA进行高速采样处理,这可以保证数据业务的透明性与实时性。对于异步数据,对于小于1 ms的时延,不会影响业务的传输。
(2) RS同步数据业务
RS模块对于同步数据的处理则是采用双端口处理的方法,对于接收到的同步数据的时钟信息和数据信息分别送到2个不同的端口处理。经过FPGA高速采样处理的同步数据和时钟信息或异步数据信息将通过背板传送到MMX4模块。使用RS板的数据通道有2条,一条通道传输时钟信号,一条通道传输数据信号,接线如图1所示。
传输平台传输64 kbit/s以下同步数据时,对数据和同步时钟信号采取高速采样方式透传,传输方向相反的接收和发送数据占用一条数据通道,通常数据传输时都是由DCE设备提供时钟,方向都是由DCE到DTE方向,但由于传输平台一条RS数据通道只能同时传输相反方向的数据,而中心机端不能提供时钟,所以传输平台采用了一种非规范的接线方法,传输平台只将115接收时钟通过高速采样通道传输,而发送数据采用平台终端时钟,在中心机端,接收和发送时钟都由通过传输平台高速采样传输的115时钟提供,这就造成DDN设备在经传输平台给中心机接收和发送数据时,时钟和数据不一致问题,通过计算,速率64 kbit/s以下数据,数据脉宽约为0.02 ms左右,数据传输对时延大小和变化比较敏感,DDN给中心机发送数据时,数据方向和时钟方向路由一致,时延相同,而中心机给DDN发送数据时,数据和时钟时延不一致。某次任务中,32 kbit/s同步数据经传输平台传输时出现异常,正是由于时延变化引起的。
(3) E1/V.35业务
传输平台提供的64 kbit/s以上速率的同步数据业务是由E1/V.35功能模块提供的。由于该功能模块对于数据的处理是通过标准接口实现的,所以对接口工作模式、时钟模式和速率等有严格的要求。
作为传输设备,其同步数据接口标准的工作模式应该都采用DCE模式,但是由于船上传输平台的一侧连接的是终端设备中心计算机,而另一侧连接的是传输设备DDN设备,所以,传输平台就必须针对不同的设备采用不同的工作模式,对于中心计算机设备,其工作模式应采用DCE模式,而对于DDN设备,其工作模式则应采用DTE模式。船DDN设备采用的是DCE3模式,对于DDN设备,传输平台接收DDN提供的115时钟作为数据的接收时钟,同时传输平台返回113时钟作为发送时钟;对于中心计算机设备,传输平台应发送114和115时钟作为中心计算机设备处理数据的接收时钟和发送时钟。对于DDN设备,在其工作在DCE模式下,时钟方式有以下4种:
① DCE-用户接入设备是DTE,DDN 提供114和115,DTE 不返回113;
② DCE3-用户接入设备是DTE,DDN 提供114和115,DTE 返回113;
③ DTE1-用户接入设备是DCE,DDN 提供113,DCE 提供115;
④ DTE2-用户接入设备是DCE,DCE 向DDN提供114 和115。
E1/V.35接口模块主要提供G.703 E1接口,同时提供高速(n×64 kbit/s)同步数据接口。如图2所示,E1/V.35模块对于接收到的E1信息,经过接口处理(包括隔离变压器变换和线路接口单元的电平变换)以后,通过E1映射复用器处理后送入MMX4,由于E1接口处理的是非成帧的E1信号,处理相对简单,通过E1接口处理电路的处理,经过小的修改(更改接口匹配电阻),就可以方便实现不同的接口阻抗的需求,完成75 Ω与120 Ω的转换。
E1/V.35模块对于接收到高速同步数据的信息,经过接口的处理(电平变换)以后,通过E1与N×64 kbit/s之间的成帧处理,形成成帧的E1数据,通过E1映射复用器处理后送入MMX4。
从已处理过程不难看出,由于E1/V.35业务先进行成帧处理,然后进行映射,最终以成帧的E1在光路中传输,时延不会影响业务的异常传输,只要满足系统的时延要求(一般1 ms左右)即可。
4 数据传输业务改进措施
根据以上分析,对船实时数据传输业务进行以下建议和改进:
① 船实时数据经传输平台进行传输时,只要传输平台系统工作稳定,由于传输设备的时钟等级较高,时钟性能对数据传输不会造成影响,因此必须定期对时钟信号的准确度和稳定度进行测试,以确保其性能满足指标要求;
② 传输平台传输64 kbit/s以下同步数据时,由于数据路由和时钟路由不一致,时延对数据影响较大,这可通过重新设计传输方式,利用空余的RS通道,海事复接器的114时钟通过该RS通道进行传输,中心机发送数据的时钟采用通过传输平台传输的114时钟,这样,发送数据的时钟在海事复接器一侧和中心机侧为同一时钟,从而保证了数据传输的精度要求。同时通过在海事复接器侧对114时钟和发送数据进行时序关系测试,当由于时延造成时钟的下降沿在数据脉冲的边缘时,通过改变时钟接线关系,使时钟进行反相,从而使时钟的下降沿的下降沿移到数据脉冲的中间位置,保证数据的判决不会产生异常。时序关系变化如图3所示;
③ 由于传输平台设备对数据进行传输时,由于各种原因不可避免地会产生时延,传输平台设备产生的时延对异步数据和E1/V.35数据由于传输平台的特定数据处理方式,不会造成数据传输异常。但传输平台传输同步数据,尤其是E1/V.35数据时,传输平台对工作模式、时钟模式、数据采样沿有多种设置选种择,如果设置不正确,数据将无法传输,这需在实际应用中仔细考虑数据传输的工作模式、时钟模式和数据采样方式。
5 结束语
传输平台安装和投入使用以来,通过多次软件升级和参数优化,工作状态日趋稳定,可胜任各种同步数据、异步数据、语音业务和以太网业务,其技术优势在应用中也逐步得到体现,通过对实时数据业务传输业务的性能进一步优化,可提高船传输平台的使用效能。
参考文献
[1]赵宗印.数据通信技术[M].北京:国防工业出版社,2002.
[2]程根兰.数字同步网[M].北京:人民邮电出版社,2001.
光传输系统故障快速诊断模型研究 篇8
当光纤通信网发生故障后, 传统故障诊断方法是按照“先站内、后站外”的原则, 借助仪表人工判断故障部位及原因。即利用光功率计测量故障段落起止设备线路侧的发送光功率, 如果发送部分不正常, 则可判明是设备故障, 进而将故障定位到具体光盘。当传输设备发送光功率正常时, 使用OTDR测量光缆线路, 并将故障点定位到具体点位。整个人工诊断故障通常需要数分钟、十几分钟或几十分钟, 然而, 通过结合网管系统的故障信息, 可以建立快速诊断模型, 提高诊断效率。
建立故障快速诊断模型的目的是全时“守听”网络运行态势信息, 实时监测网络运行质量状况, 当网络发生中断或误码故障时, 能够以最快的速度将故障压缩到具体部位, 为及时排除故障、缩短障碍历时提供支持, 这是提高网络运行维护管理质量的基本要求。
中断性故障分析
当A—B两个站之间发生中断性故障时, A、B站的网元均会向网管系统上报R-LOS告警信息。由于网络拓扑结构不同、技术体制不同, 中断性故障诊断分析的方法也不尽相同。中断性故障诊断原理如图1所示。
线形/树形拓扑结构的传输系统
当没有专用网管信息传送通道时 (即无专用DCN) , 受中断性故障的影响, 线形/树形拓扑结构的传输系统, 网管只能接收到一侧的信息。对于这类传输系统故障的判断, SDH/ASON系统和WDM/OTN系统故障分析诊断的方法又不相同。
(1) SDH/ASON系统。目前, 由于SDH/ASON系统的网管信息通常包含在STM-N中, 与业务信息一并传输, 当A、B站间发生中断性故障时, A、B站的网元均会发出R-LOS告警信息。但由于是线形拓扑, 网管系统只能接收到一端 (A或B) 上报的信息。对此类情况, 可采用排除分析法, 先通过分析历史数据判定是否为远端 (网管监测不到的一端) 设备故障, 进而将故障压缩到具体部位。如果远端设备的质量状况较长一段时间一直处于劣化状态, 则传输设备故障的可能性较大, 否则就是光缆线路故障。
由于拓扑结构的局限性以及网管信息与业务信息一起传送, 这类系统将故障精确到具体部位的能力相对弱一些。目前, 干线传输系统大多为环形拓扑结构, 支线传输系统大多为线形/树形结构。需要在实际应用中不断总结特点和规律, 不断改进诊断模型。
(2) WDM/OTN系统。由于WDM/OTN网管监控信息与业务信息在不同的波段传输, 即主光信号与监控信号不在一起传输, 且WDM主光源发送器与监控信号光源同时出现故障的概率很低 (供电系统故障除外) , 只要网管信息同时接收到R-LOS和OSC-LOS告警, 则可判定是光缆线路故障。如果只有R-LOS告警, 无OSC-LOS告警, 则可判定是传输设备故障。如果在收到R-LOS和OSC-LOS告警的同时, 近端发光器又处于激光器发光保护状态, 则说明为双纤中断故障。
环形/网状 (格状) 拓扑结构的网络
当网络有一处中断故障时, 因网络拓扑为环形或格状, 网管信息的传送不受影响, 且还可通过网管检测设备性能参数。以A—B两站间的故障为例, 对于SDH/ASON系统, 只要网管均收到A、B站R-LOS告警, 则可以判定是光缆线路故障。如果一侧收到R-LOS, 且远端P0正常, 则可判定为单纤故障;如果远端P0不正常或无输出, 则可判定为远端设备故障。对WDM/OTN系统, 当A、B站均发生R-LOS和OSC-LOS告警时, 就可判定是光缆线路故障, 如果一侧收到R-LOS和OSC-LOS告警, 另一侧正常, 则为单纤故障。如果仅有R-LOS告警, 无OSC-LOS告警, 则可以判定是设备故障。
误码性故障分析
通常情况下, 误码性故障具有传递性, 当再生段有误码时, 必将影响复用段、高阶通道的误码性能。误码性故障快速诊断模型, 只对再生段进行分析判断, 即关注根误码源。同时, 还要判明产生误码的具体原因和部位, 如图2所示。
误码故障快速诊断的基本原理是:依据网管上报的误码告警信息, 确定故障段落, 然后通过网管查看PS、PR和I0等参数信息, 并与历史值进行比较, 判明是光纤链路故障还是传输设备故障, 将故障压至具体部位。对于SDH/ASON系统, 再生段误码不下传, 可依此确定故障段落。对于WDM/OTN系统, 光纤放大器只放大光信号, 不能再生数据, 因此WDM/OTN系统的再生段可包含多个光纤放大器。
对于WDM/OTN系统, 由于网管信息与业务信息分离传送, 且网管信息速率低, 抗干扰能力相对较强。因此对这类故障的判断, 可通过光功率的检查, 判断是光缆线路故障或是传输设备故障。以A—B站为例, 如果B站发出误码告警, 通常查看和比较A站的光功率和偏置电流正常与否, 再查看B站的接收光功率是否正常。假定色散对传输系统的影响不计, 如果A站传输设备的光功率、偏置电流和B站的接收光功率均正常, 则是B站接收部分故障;如果A站传输设备的光功率、偏置电流正常, B站的接收光功率低于正常, 则可能是光缆线路故障;若A站传输设备的光功率和B站的接收光功率均正常, A站的偏置电流过大, 则是A站发送部分故障。通过上述规则, 就可判定光缆线路和传输设备的故障, 并在态势图上进行标绘和显示。
同时, SDH/ASON系统还受同步信号的影响。对于数据通信, 同步是很重要的因素, 如果系统同步不正常, 则同样会发生误码。对于WDM/OTN系统, 如果OTU输出光中心波长 (或频率) 偏移过大, 同样会产生误码。
系统实现
本文设计并实现了基于网管信息的运行光纤通信网运行态势监视系统。该系统可以实时获取厂商网管系统中网络设备运行故障信息, 展示全网站点、线路及设备的运行状况, 一旦出现故障, 可依据以上快速分析诊断方法, 对故障进行定位展示。
网络运行态势显示
当故障诊断系统开机时, 网络运行状态默认为正常, 即在网络运行态势图上, 链路和节点均用绿色标注和显示;当网络发生故障时, 启动故障诊断程序, 先从故障告警信息中分析出产生故障的具体部位和区间, 然后再对故障段落进行具体的判定, 最后确定是光缆线路故障或是传输设备故障, 并分别用红、黄、绿三种颜色依次标注光纤链路或设备运行状态为故障、误码和正常。图3为Super Map地理平台下网络的运行态势。
性能数据分析
由于故障分析过程中需要利用收发光功率、偏置电流等性能信息, 因此, 系统可自动记录全网运行时各类性能信息, 为关联分析提供数据支持。图4为系统运行时获取的收发光功率、偏置电流及温度等性能数据。
故障统计分析
将长期运行的故障信息进行记录, 并对光传输系统故障原因进行统计分析, 可以从多个角度掌握现有系统的运行质量状况, 运维单位可据此分析, 安排有针对性的检测维护和设备升级。如图5为某区域光传输系统故障情况的时间分布规律, 从故障发生的季节特性和时间特性两方面进行分析。
结语
本文结合光传输系统厂商网管系统的故障告警、性能信息和运维部门的实际经验, 对光传输系统故障快速诊断问题进行研究。主要介绍了中断性故障和误码性故障的分析方法和诊断模型, 并将故障快速诊断模型及方法应用到运行态势监视系统中, 有效缩短故障诊断时间, 提高网络运行维护管理质量。
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浅谈光传输系统的常见故障与检修 篇9
1 光传输系统基本内容
光传输是指“在发送方和接收方之间以光信号形态进行传输的技术”。光传输的运转过程是在光发射机、光纤和接收机器之间进行的,即发射机将电信号转变成光信号,然后由光纤将信号传递到接收设备上去,通过接收机器将光信号转变成电信号。由以上过程可以知道,光电传输就是“电——光——电”的转换模式,如图1所示。
在这个过程之中,经常会出现一些设备故障,导致信号无法快速传递,进而影响广播电视的收视效果。那么,检修和维护就成了一项重要的工作。
2 常见的传输故障
常见的光传输故障主要有:发射机故障、光缆故障及接收设备故障三种类型。
2.1 光发射机主要故障
光发射机的故障有无光信号传输、光信号输出电平偏低、无调制、载噪比、CTB、CSO指标变差等问题。在电源正常,设备本身无故障的前提下,如果光发射机出现故障,那么,一定是输入信号质量较差。此时,就要重点检测AGC电路。如果出现上述多项问题,可能是光放大模块出现问题。网络升级之后,如果能调整射频信号,那么,也可以对其进行调节。另外,如果光接收机的硬件设备“超载”,也会造成传输不畅。
2.2 光缆故障
光缆因为大多数在室外,所以,常常出现一些人为原因的破坏。如果除去人为和自然磨损两个因素,光缆出现故障,就要通过巡查寻找故障原因。尾纤和近距离光纤的问题比较好排除,但是,远距离断缆,必须通过光时域反射计测出断点到测试点的距离,然后再由人工查找,如果是自然损坏的话,只要更换零件就可以了。
2.3 接收设备故障
光接收设备不仅要接收信号,还要将信号进行转化成稳定的数字信号,进而转化成声音、图像内容。常见的光接收故障类型:没有电视信号的输出、输出信号过高、信号的载噪比下降等。这些问题的出现,影响受众的收视效果。无信号输出,除了前面已经排除的故障外,有一些是厚膜被损坏、滤波电容被击穿等导致接收不到信息,一般在暴雨之后容易出现这种现象。另外一种内部的件氧化,导致接收线路出现短路或者开路情况。如果设备安插的不对,或者接触不良,或者机内温度过高进水等原因,都容易造成接收信号不正常。现在,人们手里的现代设备越来越多,这些辐射集中起来,容易对射频信号的波段造成严重干扰。如果将机器更换以后仍不能排除故障,这就说明外部环境的影响较大,需要调整使用环境。如果光接收机的信号忽高忽低,可能是F头接触不良,可调衰插片接触不良或者信号强度不稳定问题等。
由以上的分析可以看出,光传输常见故障多出现在接收机器设备上。那么,在整修的过程中,就要特别注意光接收机的问题,保证信号的正常接收和转化。
3 对故障的检修和处理
光传输过程中出现问题,一般要采用全面的方法进行检验分析,然后进行检修和处理。首先是对故障进行定位。故障定位一般采用“先外部后传输、先单站后单板、先线路后支路、先高级后低级”的原则。利用设备和仪表,迅速熟悉设备的性能、电缆布局和分布情况。其次是排除故障。对于主设备要倒换复用,并对其定期维护和修理。设备出现问题,经过测试发现问题之后,最简单的方法就是更换故障插件。
最后,设备的维护还需要维护人员具有较高的素质。维护人员要以严谨的态度、求实的精神、精益求精的工作技术,提高各项维修服务,促进光电传输出能正常传播。
参考文献
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