傳輸技術與演進

1、傳輸技術與演進2009-11-9內容提要面向未來的傳輸承載網傳輸承載網的技術體制傳輸承載網的演進史用戶層城域核心層城域匯聚層 SDH/MSTP城域接入層BSC/RNCMSC/GSN當前傳輸城域網承載和寬帶接入方式SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPNode BBTSSR/BRAS小區(qū)、樓宇集團、專線SplitterPONONUOLTPTNPTN、OTN、PTN、PTNDWDM 開始建設SDH逐步成為傳輸主力設備 容量增加/業(yè)務多樣化WDM規(guī)模建設 SDH標準完善，PDH仍為主力PDH產品開始規(guī)模使用實用化產品出現(xiàn)高錕提出光傳輸理論196680年代94年99年90年代初

2、98年1976Metro城域網,MSTP逐漸使用2002年以后PDH：準同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)； SDH：同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)；WDM：波分復用系統(tǒng)； OADM：光分插復用系統(tǒng)；OXC：光交叉連接系統(tǒng)； ION：智能光網絡背景-傳輸網絡演進背景-傳輸網絡演進SDH（MSTP）網絡PTN/PON20072008200920102011201220132014TDM電路業(yè)務為主IP分組業(yè)務為主小顆粒業(yè)務大顆粒業(yè)務干線/城域核心層城域匯聚層/接入層業(yè)務層IP over WDM、OTN網絡SDH、傳統(tǒng)WDM內容提要面向未來的傳輸承載網傳輸承載網的技術體制傳輸承載網的演進史一、SDH技術 信息交換的基礎傳輸系統(tǒng)光

3、纖與光纜N 2N 1N 1 N 2單根光纖的理論承載帶寬可達數(shù)十Tbit級（1T=1000G）光纜芯中心加強件 護套光纜束管什么是SDH？SDH全稱叫做同步數(shù)字傳輸體制，是一種傳輸協(xié)議！PDH1、光、電接口不標準，沒有統(tǒng)一的規(guī)范： 歐洲系列、北美系列和日本系列 2、復用方式復雜，復用解復用損傷大：140M-34M-8M-2M3、開銷字節(jié)少，管理困難SDH1、世界性統(tǒng)一標準規(guī)范，建立標準的速率等級：基本速率155M幀結構2、統(tǒng)一字節(jié)間插復用，指針的使用：SDH信號中直接分/插出低速支路信號，節(jié)省設備，增加可靠性 3、豐富的用于運行維護（OAM）功能的開銷字節(jié)，保護完備 高度統(tǒng)一的、標準化的以一個

4、傳輸速率為STM-16的光纖剖面為例:VC-4 #1VC-4 #2VC-4 #3VC-4 #4VC-4 #5VC-4 #6VC-4 #7VC-4 #8VC-4 #9VC-4 #10VC-4 #11VC-4 #12VC-4 #13VC-4 #14VC-4 #15VC-4 #16光纖SDH設備的核心作用VC-12#1VC-12#2VC-12#3VC-12#63線路板線路板VC4高階通道連接 VC12低階通道連接支路板 支路板 業(yè)務設備SDH網元VC-12#nVC-4#n2.5Gb/s=16155Mb/s=16632Mb/sSDH網元的基本結構1、線路接口：完成線路信號STM-N的光-電轉換；進行管

5、理開銷的處理。2、支路接口：完成上、下業(yè)務信號。PDH：2M、34M、45M、140M；SDH：155M、622M、2.5G3、交叉矩陣：按需求對線路信號、支路信號中的VC進行交叉連接，實現(xiàn)線路-線路、線路-支路、支路-支路間的交叉連接；滿足上、下電路等功能。5、通信與控制：采集設備各單元的數(shù)據(jù)；通過DCC通道傳到網關； 接收網管系統(tǒng)的命令并執(zhí)行4、定時電路：對內：向設備的各單元提供定時信號；對外：外定時；提取定時；保持/自由運行方式；定時基準倒換。6、公務：提供公務聯(lián)絡電話。拓撲與網元類型應用：鏈形拓撲環(huán)形拓撲星型拓撲TMTMADMADMADMADMADMTMADM/DXCTMTMTMTMA

6、DM:分/插復用器，三端口的器件 TM:終端復用器，雙端口的器件傳輸網絡的組成傳輸網絡系統(tǒng)的構成NE1NE2NE3NE1在機房內實際連接:NE1傳輸側DDF/ODF光纜成端ODF從NE3來的光纜從NE2來的光纜轉接尾纖電源線電源BITS設備保護地排保護地線NE1線路板線路板支路板定時模塊業(yè)務側DDF/ODF業(yè)務設備BSC、MSC；SRBRAS業(yè)務側機房傳輸側機房典型的SDH組網結構核心層匯聚層接入層大容量10G設備CMNET網核心網/軟交換/IP承載網BSC/RNC/MSC/HLRNodeBBTS高交叉能力2.5G、10G設備較低速率155M、622M設備2M接口155M接口155M接口、GE

7、、2.5GSDH自愈保護機制所謂自愈，指不需要人為干預下，網絡能夠在極短時間內從失效的故障中自動恢復自身所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網絡已經出現(xiàn)了故障的能力。具備這種自愈能力的網絡就是自愈網絡。什么是自愈網絡？ 備用路由強大的交叉連接能力網絡節(jié)點的智能性為什么要引入自愈網絡？ 為了提高網絡的安全性，使網絡具有較高的生存能力。自愈網絡前提條件： ?自愈網絡概念線性復用段保護環(huán)形網絡保護子網連接保護（SNCP）1+1 線性復用段保護1:N 線性復用段保護通道保護環(huán)（PP）復用段保護環(huán)（MSP）SDH的保護機制保護路由工作路由ABCD無錫蘇州南京鎮(zhèn)江傳送的SDH網絡為什么它的業(yè)務接口就是2M/155

8、M等模式？因為前期用戶對電話的接入需求很大，光傳送網絡要承載的業(yè)務主要就是話音等業(yè)務，對接設備主要就是接入網、交換機等設備，SDH只要提供這些接口就能很好的滿足用戶需求。此時同樣也有數(shù)據(jù)傳送的需求，但業(yè)務量需求?。ㄈ缙髽I(yè)各地區(qū)間重要數(shù)據(jù)的傳送），通過協(xié)轉設備（PPP/HDLC等封裝協(xié)議）打包到E1進行傳送（如DDN/FR），基本能夠滿足當時需求。隨著城域網的寬帶、專線等應用逐漸興起后，網絡承載的數(shù)據(jù)內容越來越大，為了滿足其需要，需要建立寬帶、多業(yè)務接入的城域傳送網，其支持的業(yè)務類型包括ATM、IP、SDH等等。MSTP的引入MSTP ( Multi-Service Transport Plat

9、form）基于SDH的MSTP定義基于SDH的多業(yè)務傳送節(jié)點是指，基于SDH平臺，同時實現(xiàn)TDM業(yè)務、ATM業(yè)務、以太網業(yè)務的接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網管的多業(yè)務節(jié)點。2.5G 2/4FMSP10G 2/4F MSP匯聚層接入層OADM環(huán)OADM環(huán)智能小區(qū)Internet接入小區(qū)接入SOHO網吧公共場所局間互聯(lián)PSTN/VOIPG網/C網/3G/PHSATMGSR/L3基站接入GSMGPRSCDMA3G專線企業(yè)內部互聯(lián)行業(yè)集團互聯(lián)政府互聯(lián)155/622 PP環(huán)MSTP的設備形態(tài)一般情況下，城域網是指數(shù)據(jù)通信設備所構成的網絡，對于城域傳送網來說，MSTP設備：參考時鐘輔助接口MN UnitOA

10、M&P線路接口線路接口DDNATM以太網ATM信元交換SDH交叉連接ATM/IP接口SDH光接口SDH光接口時鐘單元主控單元低速數(shù)據(jù)SDH/PDH環(huán)路業(yè)務管理以太網接口64K交叉/映射DDN接口64K映射RS232/RS422SDH/PDH映射SDH/PDH接口 在原有SDH設備基礎上增加相應業(yè)務的處理板和軟件實現(xiàn)MSTP 相對于國標增加了DDN和低速數(shù)據(jù)業(yè)務拓展 對以太網和ATM的功能進行了增強10M/100M/1000M傳輸網絡100M100M協(xié)議封裝20*2M15*2M5*2M100M100M1*100M協(xié)議封裝協(xié)議拆封重整協(xié)議封裝協(xié)議封裝20*2M15*2M2*VC41000M100M

11、2*100M協(xié)議拆封重整協(xié)議封裝協(xié)議封裝20*2M15*2M5*2M100M100M100M1*100M協(xié)議封裝協(xié)議拆封重整協(xié)議封裝協(xié)議封裝5*2M100M支持點到點透傳，點到多點匯聚支持二層交換，實現(xiàn)環(huán)網帶寬共享點到點透傳點到多點匯聚二層交換帶寬共享1000M二層交換段開銷處理STM-N光接口協(xié)議封裝、映射FE/GE業(yè)務接口SDH交叉連接 業(yè)務傳送VCMSTP主要應用IP/Ethernet over SDHMSTP網絡定位 通過利用原有SDH網的空余2M時隙進行IP數(shù)據(jù)業(yè)務拓展，實現(xiàn)寬帶上網等數(shù)據(jù)業(yè)務。 通過配置2M數(shù)量的多少來調節(jié)數(shù)據(jù)用戶需要的帶寬，無帶寬壓縮功能。 MSTP的定位是低帶寬

12、、高性能、高安全要求的業(yè)務接入?？h國稅局網吧縣郵政局國稅局郵政局本地網SDHSDH設備以太網交換機165網圖例：Metro1000環(huán)網Metro1000環(huán)網Metro1000環(huán)網Metro1000環(huán)網Metro1000環(huán)網用戶層城域核心層城域匯聚層 SDH/MSTP城域接入層BSC/RNCMSC/GSNSDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPBTSMSTP網絡定位集團、專線Node B二、WDM技術WDM產生的背景采用SDH，鋪設多芯新光纜(需考慮時間與成本)更高比特率TDM。STM-1-STM-64一根光纖上傳輸多個信號各種新業(yè)務的蓬勃發(fā)展，需要的帶寬越來越大如何提高傳

13、輸容量把不同波長的光信號復用到同一根光纖中進行傳送，這種方式我們把它叫做波分復用（ Wavelength Division Multiplexing ）。WDM的概念 稀疏波分復用（CWDM）：波長間隔大，一般為20nm 密集波分復用（DWDM）：波長間隔小，小于等于0.8nml1l2l1 l2 ln高速路加油站巡邏車一個形象的例子小車/信號 高速路/光纖 加油站/光放站 巡邏車/監(jiān)控信道2.5G10GGEWDM的組網應用點到點組網：SDH環(huán)1SDH環(huán)2SDH環(huán)n虎踞路機房OTMOLAOTM虎踞路往江寧方向江寧往虎踞路方向江寧機房ll1l2l1l2lnn虎踞路虎踞路虎踞路江寧江寧江寧 OTU：

14、完成非標準波長信號光到符合G.694.1(2)的標準波長信號光的波長轉換功能 OM/OD：完成G.694.1(2)固定波長信號光的合波/分波 OA: BA（功放）：通過提升合波后的光信號功率，從而提升各波長的輸出光功率PA（預放）：通過提升輸入合波信號的光功率，從而提升各波長的接收靈敏度LA（線放）：完成對合波信號的純光中繼放大處理 OSC: 通常采用1510nm和1625nm，負責整個網絡的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送。WDM系統(tǒng)的組成OTUOUTPA1n合波器OTUOTU1nOTMOLAOTMBAOTUOMOAOD分波器OSCOSCOSCOSCOTUOUTLAClientClient光纜線路OLP保護安全

15、性問題的解決OTUOTUOTUOTUOTUOTU單一路由局站A局站BOTUOTUOTUOTUOTUOTU局站A局站BTO1TO2光纜路由1光纜路由2RI1RI2OLPOLP雙發(fā)選收，單端倒換 ；不需要APS協(xié)議 ；倒換速度快，穩(wěn)定可靠；倒換時間小于100ms。子架間11通道保護OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOLPOLPOLPOLPOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOLPOLPOLPOLPWorking routeStandby routeClient signals are splitted to working and standby system Buid-

16、in switch select signal at client side分路器信號選擇器TITO1TO2RORI1RI2OLP單板或SCS單板用戶層城域核心層城域匯聚層 SDH/MSTP城域接入層BSC/RNCMSC/GSNSDH/MSTP，少量的WDMSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPBTSSR/BRAS集團、專線WDM的網絡定位SDH+WDM三、PTN技術城域網高帶寬要求驅動PTN技術發(fā)展GGSNAAbis匯接局PSTN/PLMNInternetMGW3G 2GSGSNMSCMSCCSPS端局MGWGbGnGiNbMcNcIu-PSIubIu-CS接入網(RAN)RNCNo

17、deBBTSBSCPCU核心網(CN)ALL IP化驅動傳送PTN技術發(fā)展IP化路標初步明確匯接局IP化端局IP化Iu-CS/PS接口IP化Iub接口IP化現(xiàn)網已實施現(xiàn)網正進行網絡NG-OPTICS必須滿足的條件提出PTN是用于滿足運營商的IP化傳送需要：多業(yè)務需要支持各種業(yè)務類型在各種物理層網絡上的透明傳送，能夠承載 L3, L2, 以及L1業(yè)務。大業(yè)務量需要強大的數(shù)據(jù)業(yè)務擴展性，同時平滑支持現(xiàn)有TDM業(yè)務運維成本需要業(yè)務綜合承載以降低建網投資(CAPEX)，融合的管理降低運營投資(OPEX)電信級運營需要層次化端到端的多業(yè)務QOS保障，多種可選的保護方式。PTN設備是融合IP和光傳送技術的

18、設備ITU-T定義了新一代的分組傳送標準 Transport MPLS (T-MPLS)T-MPLS是面向未來全分組化傳送網絡的技術；希望能夠提供基于分組傳送的所有優(yōu)點（高效的帶寬管理），同時，繼續(xù)保持傳統(tǒng)TDM傳送網絡的可靠性，可用性，OAM能力以及可管理能力。什么是PTN？PTN的核心封裝技術PWE3：Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge提供TDM、ATM/IMA、ETH的統(tǒng)一承載，對信元、PDU、或者特定業(yè)務比特流的入端口封裝；攜帶它們通過IP或者MPLS網絡進行傳送；PWE3作為一種端到端的二層業(yè)務承載技術，為各種業(yè)務（FR, ATM, Ethernet

19、, TDM SONET/SDH）通過包交換網絡（PSN）傳遞，在PSN網絡邊界提供了端到端的偽線仿真。通過此技術可以將傳統(tǒng)的網絡與分組交換網絡互連起來，從而實現(xiàn)資源的共用和網絡的拓展。任意客戶層業(yè)務EthernetIP/MPLST-MPLS (carrier-carrier service)ATM, FR, T-MPLS客戶端設備用戶設備運營商設備 (e.g. IP-DSLAM, Ethernet switch, IP/MPLS router)其他運營商的設備 (e.g. T-MPLS switch)統(tǒng)計復用能力使其傳送管道成為“柔性”管道，符合IP化業(yè)務屬性實現(xiàn)更高的帶寬效率T-MPLS 獨

20、立于物理層任意媒質fiber, copper, radiophysical link段層(可選）Link OAM通道層Tunnel OAM通路層Pseudowire OAMT-MPLS 具有可擴展性和多業(yè)務能力，適合組建電信級的大網客戶端設備PTN的通道組織PTN的核心交換技術（MPLS）標簽轉發(fā)替代IP轉發(fā)PTN設備VS 交換機&路由器 六大特點FE/GE基于報文的轉發(fā)交換機設備架構FE/GE基于信元的轉發(fā)路由器設備架構報文切片與重組報文切片與重組流量調度轉發(fā)引擎FE/GEFE/GE流量調度轉發(fā)引擎FE/GEFE/GE轉發(fā)表項轉發(fā)表項PTN設備架構報文切片與重組報文切片與重組流量調度轉發(fā)引擎

21、FE/GEFE/GE流量調度多業(yè)務仿真IMAATM轉發(fā)表項轉發(fā)表項電信級保護系統(tǒng)級同步方案報文編輯報文編輯FE/GEFE/GE二：針對于管道化傳送，優(yōu)化了轉發(fā)表項電信級業(yè)務監(jiān)控管理三：新增了硬件實現(xiàn)的電信級業(yè)務監(jiān)控，可以10ms檢測到業(yè)務中斷四：新增了硬件實現(xiàn)的電信級業(yè)務保護倒換，上千條業(yè)務同時倒換滿足50ms要求五：新增了系統(tǒng)級同步方案，包含TOP、同步以太，1588V2TDM基于信元的轉發(fā)六：新增了多業(yè)務仿真處理，實現(xiàn)移動多業(yè)務管道化傳送基于信元的轉發(fā)一：交換機是基于包交換，轉發(fā)的包長長短不一，會造成高優(yōu)先級短包（如時鐘報文）受長包影響，造成抖動；PTN基于信元的交換，交換粒度是短包等長的

22、，可以保證高優(yōu)先級的優(yōu)先通過，解決抖動問題；PTN設備級保護上，增加了1：1主備保護配置，交叉板倒換時業(yè)務流量保持不變，完全符合傳輸?shù)牧晳T和電信級可靠性要求PTN的端到端QOS設計MPLS流量工程（MPLS-TE)區(qū)分業(yè)務DS-TEDiffServerDiffServer用戶側的QOS保證DiffServ區(qū)分服務EF：優(yōu)先轉發(fā)AF：保證轉發(fā)BE：盡力轉發(fā)網絡側的QOS設計類似SDH的OAMPTN的網絡生存性保護 (數(shù)據(jù)平面)VC12VC12-VC4STM-N幀結構基于環(huán)網或高低階通道的保護TMN網管，端到端管理SDH節(jié)點，帶寬的匯聚和疏導STM-N線路光口VC2-E1EthEthEth -TM

23、CTMC-TMPTMPLS幀結構基于環(huán)網或通路/通道的保護PTN節(jié)點，帶寬的匯聚(統(tǒng)計復用)和疏導Eth, STM-N, OTN線路光口TMC-EthTMN網管，端到端管理基于SDH的TDM傳送網基于TMPLS的分組傳送網匯聚環(huán)10G接入環(huán)622M匯聚環(huán)10GE接入環(huán)GE用戶層城域核心層城域匯聚層 SDH/MSTP城域接入層BSC/RNCMSC/GSNPTN網絡的層次定位SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPNode BBTSPTNPTN、OTN、PTN、PTN集團、專線四、OTN技術骨干網高帶寬要求骨干網的發(fā)展要求不具備帶寬壓縮功能，帶寬利用率低對于大顆粒的帶寬通道交

24、叉效率低通過ODF架轉接量大，業(yè)務提供慢大量IP化連接需求提供難以適應業(yè)務IP層保護，需大量的重路由，達到秒級，經常引發(fā)網絡振蕩子波長通道保護提供一定的高可靠性，但代價昂貴傳統(tǒng)SDHWDM的維護復雜傳統(tǒng)SDHWDM，由于系統(tǒng)相互獨立，故障定位復雜OTN的概念理解OTN（Optical Transport Network）： 大容量高速率全業(yè)務接入的WDMSDH交叉保護IP化骨干網承載解決方案！靈活的業(yè)務配置，節(jié)省波道資源OTN的特點靈活的業(yè)務配置，節(jié)省波道資源OTN的優(yōu)勢OTU的支線路分離，調度升級靈活OTN的技術優(yōu)勢OTU的支線路分離，保護投資，優(yōu)化備件OTN的特點完備的多重波分保護機制支路

25、板線路板OTN的特點ODUK 2F SPRING ，延伸電交叉保護OTN的特點用戶層城域核心層城域匯聚層 SDH/MSTP城域接入層BSC/RNCMSC/GSNOTN的未來網絡定位SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPNode BBTSSR/BRAS小區(qū)、樓宇SplitterPONONUOLT集團、專線PTNPTN、PTN、PTNOTN、OTN少量的OTN五、PON技術什么是PON？PON：Passive Optical Network 無源光網絡分光器1:32網管OLTONUONU光分配網絡核心側用戶側IPLAN語音數(shù)據(jù)20KM是一種點到多點的光纖接入技術由局側的OL

26、T 用戶側的ONU以及ODN（光分配網絡）組成。所謂“無源”，是指ODN中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成 。光/電媒體轉換技術的兩種使用方式：點到點以太接入N根光纖，2N個光收發(fā)器管理獨立小區(qū)交換機接入只需鋪設2根光纖到小區(qū)2N+2個光收發(fā)器設備占用局端機房空間小在傳輸過程中需要有源設備設備分級管理PON的接入方式：只需鋪設1根光纖到小區(qū)需N+1個光收發(fā)器設備占用局端機房空間最小傳輸中不需有源設備設備集中管理局端用戶局端用戶小區(qū)交換機以32個結點為例64根光纖64個收發(fā)器P2PP2P2根光纖66個收發(fā)器局端用戶分光器P2MP1根光纖33個收發(fā)器幾種光纖接入方式比較 總體來看，PON技術的關鍵是在線路中引入了無源的分路器，這使得系統(tǒng)設備的理論成本和線路成本均可以較傳統(tǒng)的P2P技術有較大幅度的優(yōu)化，還可以增強OAM能力和QoS水平；另外，由于分路器是無源器件，維護簡單，環(huán)境適應能力強。Splitter企業(yè)內部網企業(yè)/商業(yè)用戶光纖接入家庭用戶020公里 InternetPSTNDDNCATVGEV5STM-11550nmNGNFE多業(yè)務長距離低成本大容量易維護PON技術的5大優(yōu)勢PON應用示意圖中心機房配線系統(tǒng) 主干光纜子系統(tǒng) 光纖終端子系統(tǒng) 配線光纜子系統(tǒng) 引入