兰州交通大学课程设计.docx

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1、支州衮通之相课程设计中文题目：基于CWDM的城域网设计方案英文题目： Metropolitan Area Network Design Scheme Basedon CWDM课程：学院：专业：姓名：学号：指导老师：二零一四年七月摘要粗波分复用系统（CWDM）能有效节省光纤资源和组网本钱，它解决了光纤短缺和 多业务透亮传输两个问题，主要应用在城域网汇聚和接入层，且可在短时间内建设网络及开展业务。CWDM具有低本钱、低功耗、小体积等诸多优点，目前在城 域网传输中已经有大量应用。运用于G.652、G.653、G.655光纤的EXP系列CWDM设 施，给各大运营商和系统集成商供应了一套低价格、高性能的

2、传输解决方案，是日益增 长的城域网组网的抱负选择。CWDM系统组网方式敏捷多样，可以组成点对点、星形、链形、环形等各种拓扑结 构，对于竞争区域的运营商有着比较大的吸引力。目前CWDM在行业市场上已经得到 了愈来愈多的应用。关键词：CWDM系统；城域网；组网掉电业务保护方案：每个节点在无源输入输出端并用一只2x2非锁定式光开关，保护原 理如图5-2所示。图5-2保护原理图采纳此保护方案，假设传输设施掉电，图中开关12闭合,切断此节点与网络的连接， 保护正在传输的业务，且路由清楚；环网光纤保护方案：在客户供应多一芯环网光纤的 状况下，可以实施此方案；在每个节点进出两端接入我公司OPS 1 1光路保

3、护自动切换仪，当主路由光纤发 生故障时，能自动监测识别，将传输业务整体切换到备用光纤，切换时间小于15ms, 完全不影响业务的传输。切换原理如图5-3所示。图5-3切换原理图依据分析，组建方案如图5-4所示。图5-4组建方案方案说明：此方案采纳CWDM和OADM技术，实现在一条环状光纤上八个节点之间多业务传 输；此方案规律性强，每个节点均可实现三通道双向路由，每通道速率2.5G；此方案在 每个节点均采纳OADM技术，且优化了路由；图中每一个颜色连线代表一个波长的物 理连接，共使用6个波长；CWDM (OADM)也可与RPR、SDH环网结合，既可以实 现现有的网络容量倍增，又能采用RPR、SDH

4、设施的自愈、保护倒换和调度敏捷的特 点，从而构成高效率、高牢靠性和大容量的信息高速大路。总结采纳可重构架构的CWDM系统组网，在节省光纤资源的基础上，组网方式可以更 加敏捷。我诚心的感谢我的论文指导老师，是他们赐予我关心和鼓舞，本论文是在他们 的细心指导下完成的，祝你们工作顺当，身体健康！在这次课程设计中我也学习到了很多学习上的方法，受益匪浅。1 .学会了怎样在网上跟好的选择参考资料，怎样把他们与所学的学问连接起来。2 .怎样在设计中优化版面，娴熟地采用所学过的软件和学问，把很多不会的东西都 了解了。3 .在本次设计中遇到了很多困难，我和同学们学习沟通，相互进步，都有了很多进 步，增进了团队沟

5、通合作力量。4 .在做一件事的时候，肯定要坚持，往往最终才是最难得地方，所以肯定不能大意。在完成毕业论文的过程中，参考了一些闻名学者的相关著作，论文吸取了很多有益 的成果，这些都在参考书目中得到列出，向这些作者致以诚心的感谢！参考文献1李乐民.宽带光纤通信网J.电子科技高校学报,1992 (S1) :36-382孙海荣、刘朴、李乐民.城域网综述J.电信科学993 (06) :25-263王志军.DWDM城域网组网方案分析J.微计算机信息,2007 (3) :12-154张煦.光纤区域通信网的进展过程和趋向J.上海交通高校学报,1992 (6) :4-55吴重阳.展望光纤光缆产业和技术的进展J.

6、全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议,2001:3-86胡钢、李乐民.城域网MAC层合同的优先级结构及性能J.电子科技高校学报.1992 (S1) :7-127余顺争、张光昭.双总线城域网的同步排队合同J.通信学报992 (04) :5-128陈琪.南京宽带IP城域网开通J.市场报,2000:2-4AbstractCoarse Wavelength Division Multiplexing system (CWDM) can save the cost of fiber resources and networking, it addresses the shortage of fi

7、ber and multi-service transparent transmission of two issues, mainly used in metro aggregation and access layer, and in short time network and conduct business within the building. CWDM low cost, low power consumption, small size and many other advantages, the current transmission in the metropolita

8、n area has a large number of applications.Shenzhen, Hong Yang Shun Technology Co, Ltd. Branch of market requirements, develop applied G.652, G.653, G.655 fiber EXP series CWDM equipment, to the major operators and system integrators to provide a low price , high-performance transmission solutions, i

9、s growing ideal for metropolitan area networks.CWDM system, flexible networking mode, you can form point to point,star, chain, ring topology,etc, for the regional competition with larger operators in the appeal. CWDM in the industry currently on the market has been more and more applications. Keywor

10、ds: CWDM system;Metropolitan Area Networks;Networking名目1 .绪言1.CWDM技术特点与在城域网中的应用11.1 CWDM技术特点11.2 CWDM在城域网中的应用3.设计方案31.3 案例说明31.4 方案简洁说明41.4.1 典型的点对点传输方案41.4.2 某视频传输网扩容应用4.需求分析41.5 方案图41.6 方案说明4. CWDM在某讨论所试验网中的应用51.7 工程需求61.8 需求分析6总结7参考文献81 .绪言近年来，随着高校扩招，很多学校校区的教学楼、同学宿舍已经不能满意同学日益 增多的要求。为顺应高等教育进展潮流，扩大

11、办学规模、增加学校整体实力，各高校都 在建立新校区。然而主校区一般都位于经济繁华区，假如扩建主校区，其本钱是无法估 算的，且受周边诸多因素的影响，也不现实。这样，绝大局部高校都将新校区建在离主 校区几十公里的郊区。新校区建好了，可教学资源的安排问题又摆在了面前。新校区，学校教学和同学生活上网都需要很大的带宽资源。假如在新校区组建新的 网络，本钱无疑很大，且在教学需求上新老校区还需要诸多的业务联系。假如在新校区 组建新的网络，本钱无疑很大。而老校区有着强大的网络资源，如何采用？新老校区之间的光纤一般都是学校租用运营商的，然而租裸纤每年的费用特殊高， 怎样才能租用很少的光纤而满意大业务量的要求？采

12、纳CWDM技术无疑是最正确的解决 方案。城域网（Metro）原是与局域网和广域网相对应的计算机网络的概念，指城域范 围的计算机网络。数据通信和电信技术的进展赐予城域网新的内涵，将城域网的概念延 长到整个通信网络，泛指运营商在城市及其郊区范围内供应多种业务的全部网络。它以 宽带光传输为开放平台。各类网关实现话音、数据、图像、多媒体、IP接入合各种增值 业务及智能业务，并与各运营商的长途网和公用 交换网（PSTN）互通的本地宽带 综合业务网。城域网与广域网的主要区分在于城域网的业务范围不仅有话音，还有数据 和图像，是全业务网络。城域网需要支持各种客户层信号，而且要能很快地供应客户层 信号所需的带宽

13、。局域网的地域限制使各行各业形成了一个个信息孤岛，广域网的带宽 限制又使信息高速大路上的宽带应用大打折扣，核心问题可归结为带宽与距离的冲突。 而城域网那么是解决带宽和增加网络掩盖范围的很好方法，这使得城域网成为将来最具进 展潜力的网络系统。而在城域网由于传输距离短（一般100公里以内），不需要使用放大器，增加一根光 纤本钱也不高，假如简洁采纳和广域网一样的DWDM设施，无疑将得不偿失。解决的 方法是采纳粗波分复用（CoarseWDM, CWDM）技术。2 . CWDM技术特点与在城域网中的应用2.1 CWDM技术特点CWDM设施具有DWDM设施的大局部特点，又具有DWDM设施所不具有的本钱 优

14、势，以下将逐一加以说明。1 .高带宽CWDM继承了 DWDM高带宽的特点，国际电联已经规定了 G.652光纤上从1270 nm 开头的18个波长栅格，并倾向于规定8通道系统采纳G.652光纤的第3个低损耗窗口 中从1470nm至lj 1610nm的8个波长，其中每个通道最高速率等级为STM-16或 STM-16+FEC,以后还可以进展到16通道以及单通道速率为10Gbit/s的系统。2 .低本钱CWDM采纳较DWDM宽得多的波长问隔，降低了对光器件的要求：可以采纳非制 冷的发送激光器，使用价格低的光复、解复用器和光分插复用等无源器件。相对SDH设施，由于CWDM设施可以在同一对光纤上承载8个波

15、长，在提高可用 带宽的同时，又节省了珍贵的光纤资源。3 .敏捷配置由于采纳非制冷的发送激光器，CWDM可以使用热插拔的小封装光收发一体模块 SFP,增加了系统硬件配置的敏捷性，也便利了对CWDM设施的工程安装和维护，当 CWDM设施某个波长的发送接收消失故障时，在不断电的状况下插拔一个光模块就可 以了。止匕外，采纳可热插拔模块5FP可以削减运营商对光接口单元的备份数量。通常状况， 光接口单元就是一个单板，如DWDM设施中的OTU,对0TU进行备份时，每个波长 需要至少备份一个单板，当然也可以采纳可调波长的0TU,但是由于波长可调整的范围 较小，而且价格比同定波长的盯OTU贵得多，所以本钱较高；

16、假如采纳可热插拔的SFP 光模块，那么光接口单7元分为两大局部：母板和SFP,母板完成了除光收发局部以外的 全部光接口单元功能，此时只需要备份少量的母板以及一系列波长的SFP就可以完成对 全部波长的光接口单元的备份了。4 .多业务透亮由于城域网存在简单多样的业务,CWDM设施对于多业务的接入力量就显得尤其重 要。CWDM可以透亮接入JOO Mbit/s267 Gbit/s的客户信号，其中包含以太网 FE/GE、视频 HDTV、存储网 ESCON/Fiber Channel 以及传统的 SDH/SONET 的 STM-1/4/16和0C3/12/24/48等多种业务.也可以把这些子速率的组合汇聚

17、到一个波长上 进行传输，节省带宽；当接入速率超过所设定的速率将限时，可以自动进行限制，这样 便利运营商对所接入业务实现按带宽收费。5 .强大的保护力量CWDM设施可以像DWDM那样，具有光复用段层保护和光通道层1+1保护功能， 提高了系统的牢靠性。光复用段保护可以用来避开由于光缆断裂等缘由引起的线路故障，光通道保护可以 用来避开由于某一光通道不正常工作带来的故障，其恢复时间应小于50mso6 .存存的缺点当然，CWDM也并非十全十美，由于CWDM设施掩盖的光带宽太大，限制了 KDFA 的使用，目前还没有合适的光放大技术.所以CWDM不能支持太长的传输距离，一般 为 40-80 km。2.2CW

18、DM在城域网中的应用随着数据、语音、视频等各种通信业务在城域中的飞速进展，城域网已经成为当前 网络建设的热点，由于城市地理面积小、人口集中等客观存在的因素，使得城域网络具 有传输距离短、带宽要求高、业务种类简单多样等特点。城域网节点之间的距离一般比较短，“四川省会城市成都为例，其刚修建的三环路总 长大致为50h （假设为圆型），那么该城市两个网络节点之间的距离大致为16 km, CWDM 设施能支持的4080km完全可以满意城域网的要求，这使得CWDM不能使用光放大 器的缺点不会限制其在城域网中的应用。CWDM完全可必满意城域网的高带宽需求，一对光纤上单波速率为2. 5 Gbit/s的8 波系

19、统，其总带宽为20 Gbit/s,是10 Gbit/s SDH系统带宽的2倍，使用CWDM时安排 在相同带宽内的本钱要比使用SDH廉价得多；同时CWDM设施又比相同带宽的DWDM 设施经济，所以从本钱上考虑CWDM无疑是缓解城域网日益增长的带宽需求的抱负选 择。CWDM漫备具自多业务信号的透亮接入力量以及对多个低速率信号的汇聚力量，可以对城域嘲中包括语音、数据、视频等多种业务进行传送CWDM系统既 可以用于中小城市的城域核心层，又可用于大城市的城域接入层。3.设计方案3.1 案例说明以下图为我校CWDM系统应用的案例，其老校区网络中心为省网的节点，资源充分； 新老校区距离40km,租用当地运营

20、商一对光纤。客户要求在一对光纤上扩容出6路双 向数据业务，每路速率2.5G。其原理如图3-1所示。图3-1 CWDM系统应用方案简洁说明3.1.1 典型的点对点传输方案LCWDM波分复用设施满业务可以做到1： 8的扩容，即使用一芯光纤可以承载4 路8波双向业务，两芯光纤可承载8路16波双向业务。2 .每一路最高速率可以到达2.5G,向下兼容至100M。3 .CWDM设施无中继传输最远可达lOOkmo4 .此方案没有采纳传统的单纤单向传输方式，将6路业务分开两组进行单纤双向传 输，假设一条光纤消失故障，不会影响到此外一条光纤的业务。某视频传输网扩容应用客户需求：LA、B、C、D、E、F、G各节点

21、需要两路视双向视频信号往中心节点A汇聚。2 .每路信号要求速率到达2.5Go3 .各节点之间供应双芯光纤。如图3-2所示：图3-2双芯光纤.需求分析3.1 方案图图A点为中心节点机房，与BDFG各节点机房构成星形拓扑；由于A-C、A-E节点 没有直接光纤链接，需分别经过B、D两点路由至A,以削减传输级联次数，A-B-C、A-D-E构成链形拓扑，采纳OADM技术。方案图如4-1所示。F2CWDM传输方案CWDM CWDM151.C傅握电机派现开关门,还可以依 F点 LEoooooooo/D转换把数三。的目的。为了避云不必要的误操作，我们在导轨两端各安置了7开关,启时，门扇上面时隔叽、带1各门车负

22、殍i上为4 7卜一 F24.2方案说明G点防挤压 当门关闭或开AACWDM表示CWDMA点OOOOBl B2 Cl C2ADI D2 El E2CWDM心光纤，v）用一芯光Il I! Il 1! Il II l! IlCWDM纤传输，这样只需在B、D两点采纳OADM技术，从而可以有效降低因OADM级联层 数多所造成的干线光信号损耗；此外，为客户留出一芯光纤作备份或者扩容；全部使用 单芯双向技术，将业务隔离开，假设一条光纤消失故障，不会影响到此外一条光纤业务; 此方案在B、C、D、E、F、G各点供应两路双向光业务，全部往A点汇聚。4 . CWDM在某讨论所试验网中的应用我们国家的大局部城市，包括

23、东部兴旺地区的一局部城市和西部不兴旺地区的大部 分城市，数据业务的需求不高，应用DWDM不能表达良好的性价比。此时，用低本钱 的CWDM技术对城域网进行组织就显得非常必要。CWDM系统由于和DWDM系统一 样，具有多种业务接口，因此具有很广泛的适应性。在不兴旺地区，可以直接应用CWDM 技术进行城域核心层和城域汇聚层组网;在比较兴旺地区，数据业务进展比较好、光纤资 源不太紧急的城市，CWDM技术可以和路由器结合组织汇聚层网络，也可以和以太网 结合组织城域接入层网络。CWDM技术充分适应了城域传输网传输距离短的特点，而且不受EDFA放大波段的 限制，可以在1310nm-1560nm的整个光纤传输

24、窗口上，以比DWDM系统宽得多的波长 间隔进行波分复用。由于波长间隔宽、传输距离短，CWDM无须选择价格昂贵的高波 长稳定度和高色散容限的激光器，这至少可以从三个方面大幅度降低激光器本钱：1 .由于使用无致冷激光器，使激光器制造和封装本钱降低。2 .对波长误差的放宽也便于生产更廉价的激光器。3 .CWDM用的激光器可以使用和DVD激光器一样的生产和封装技术，本钱低，工 艺成熟简洁，而今日DVD激光器正在大批量生产，这可进一步降低CWDM激光器的 生产本钱。此外，CWDM无须选择本钱昂贵的密集波分复用器和解复用器，只需选择廉价的粗 波分复用器和解复用器；无须采纳比较简单的掌握技术以维护较高的系统

25、要求；无须采 纳EDFA,只须采纳廉价得多的多通道激光收/发器作为中继。由于器件本钱和系统要求 的降低，使得CWDM系统的造价比DWDM系统大幅下降。CWDM传输系统和高性能路由交换机连接起来就可以构成宽带IP城域网，也可以 把CWDM传输设施直接与路由交换机相连，由路由交换机直接驱动光传输设施。路由 交换机对各波长和数据流都可以进行分插。CWDM技术是应宽带IP城域网到需求而进展起来的，将CWDM传输系统和高性 能路由交换机连接起来就构成宽带IP城域网。此外一个趋势是将CWDM光传输设施和 路由交换机结合在一起，这就可以由路由交换机端口直接驱动光传输设施。最简洁状况, 一根光纤只传输一路数据

26、时，在裸光纤上直接运行吉位以太网（GE）。假如需要传输多 路数据可采纳CWDM系统，依据需要逐步增加波长通道。宽带IP城域网采纳IP Over CWDM系统和NXGBE帧格式。传输采纳CWDM系统， 路由器采纳NxGBE端口较SDH端口要廉价得多。因此，IP over CWDM系统的本钱比 IP over DWDM要低得多。这种系统的此外一个好处是由于采纳自适应速率对光缆的性 能要求不高，一些由于性能下降原来已经不能使用的旧光缆也有了使用价值。由于采纳 以太网帧格式，任何有局域网使用阅历的人都可以租借，购买光缆来构成自己的城域网 甚至广域网。IP over CWDM宽带IP城域骨干网与lOO/

27、lOOOMb/s以太网接入网可以无缝连接，中 间不需要格式转换，可以廉价高效率地实现100/1000Mb/s接入速率的宽带IP城市域网。该试验网有八个节点，由一芯光纤串联成环网。5.1 工程需求每个节点供应3个双向光业务。每个业务速率2.5Go要求使用最少数量CWDM波长传输。供应节点掉电业务保护方案，以备以后升级。供应环网光纤保护方案，以备以后升级。工程路由规律图如图5-1所示。图5-1路由规律图需求分析由规律图看，每个节点业务分布匀称，路由规律性强；由于是环网，此工程在每个 节点需要采纳OADM技术；传输路由规划：考虑最短跨点路由，可以有效削减传输光 在节点处的损耗。1 4： 1 23405： 07652-7： 2-1-0-73 6： 345 6；波长安排：相邻点间采纳点对点方式，使用两个波长，中间有四个跨节点路由，使 用链状传输方式，由于不相交，可以使用公用四个波长，所以总使用波长为6波；节点