传输技术与演进

1、传输技术与演进传输技术与演进2009-11-9内容提要面向未来的传输承载网面向未来的传输承载网传输承载网的技术体制传输承载网的技术体制传输承载网的演进史传输承载网的演进史用户层城域核心层城域汇聚层 SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSN当前传输城域网承载和宽带接入方式SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPSR/BRAS小区、小区、楼宇楼宇集团、专线集团、专线SplitterPONONUOLTPTNPTN、OTN、PTN、PTNDWDM 开始建设开始建设SDH逐步成为逐步成为传输主力设备传输主力设备WDM规模建设规模建设 SDH标准完善，标准完善，PDH仍

2、为主力仍为主力PDH产品开始产品开始规模使用规模使用实用化实用化产品出现产品出现高锟提出高锟提出光传输理论光传输理论196680年代年代94年年99年年90年代初年代初98年年1976Metro城域网城域网,MSTP逐渐使用逐渐使用2002年以后年以后PDH：准同步数字传输系统； SDH：同步数字传输系统；WDM：波分复用系统； OADM：光分插复用系统；OXC：光交叉连接系统； ION：智能光网络背景-传输网络演进背景-传输网络演进SDH（ （MSTP） ）网络网络PTN/PON20072008200920102011201220132014TDMTDM电路业务为主电路业务为主IPIP分组业

3、务为主分组业务为主小颗粒业务小颗粒业务大颗粒业务大颗粒业务IP over WDM、OTN网络网络SDH、 、传统传统WDM内容提要面向未来的传输承载网面向未来的传输承载网传输承载网的技术体制传输承载网的技术体制传输承载网的演进史传输承载网的演进史一、SDH技术 信息交换的基础传输系统信息交换的基础传输系统光纤与光缆光纤与光缆涂层n2包层n2包层涂层纤芯n1d1d2N 2N 1N 1 N 2单根光纤的理论承载带宽可达数十Tbit级（1T=1000G）光缆芯中心加强件 护套光缆束管什么是什么是SDH？SDH全称叫做同步数字传输体制全称叫做同步数字传输体制，是一种传输协议！是一种传输协议！PDH1、

4、光、电接口不标准，没有统一的规范： 欧洲系列、北美系列和日本系列 2、复用方式复杂，复用解复用损伤大：140M-34M-8M-2M3、开销字节少，管理困难SDH1、世界性统一标准规范，建立标准的速率等级：基本速率155M帧结构2、统一字节间插复用，指针的使用：SDH信号中直接分/插出低速支路信号，节省设备，增加可靠性 3、丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，保护完备 以一个传输速率为STM-16的光纤剖面为例: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

5、-4 #13VC-4 #14VC-4 #15VC-4 #16光纤SDH设备的核心作用设备的核心作用VC-12#1VC-12#2VC-12#3VC-12#63线路板线路板线路板线路板VC4高阶通道连接高阶通道连接 VC 12低阶通道连接低阶通道连接支路板支路板 支路板支路板 业务设备业务设备SDH网元网元VC-12#nVC-4#n2.5Gb/s=16155Mb/s=16632Mb/sSDH网元的基本结构网元的基本结构1 1、线路接口、线路接口：完成线路信号STM-N的光-电转换；进行管理开销的处理。2 2、支路接口、支路接口：完成上、下业务信号。PDH：2M、34M、45M、140M；SDH：1

6、55M、622M、2.5G3 3、交叉矩阵、交叉矩阵：按需求对线路信号、支路信号中的VC进行交叉连接，实现线路-线路、线路-支路、支路-支路间的交叉连接；满足上、下电路等功能。5 5、通信与控制、通信与控制：采集设备各单元的数据；通过DCC通道传到网关； 接收网管系统的命令并执行4 4、定时电路、定时电路：对内：向设备的各单元提供定时信号；对外：外定时；提取定时；保持/自由运行方式；定时基准倒换。6、公务、公务：提供公务联络电话。拓扑与网元类型拓扑与网元类型应用：链形拓扑环形拓扑星型拓扑TMTMADMADMADMADMADMTMADM/DXCTMTMTMTMADM:分/插复用器，三端口的器件

7、TM:终端复用器，双端口的器件传输网络的组成传输网络的组成传输网络系统的构成NE1NE2NE3NE1在机房内实际连接:NE1传输侧DDF/ODF光缆成端ODF从NE3来的光缆从NE2来的光缆转接尾纤电源线电源BITS设备保护地排保护地线NE1线路板线路板线路板线路板支支路路板板定时模块定时模块业务侧DDF/ODF业务设备业务设备BSC、MSC；SRBRAS业务侧机房传输侧机房典型的典型的SDH组网结构组网结构大容量大容量10G设备设备CMNET网核心网/软交换/IP承载网NodeBBTS高交叉能力高交叉能力2.5G、10G设备设备较低速率较低速率155M、622M设备设备2M接口接口155M接

8、口接口155M接口、接口、GE、2.5GSDH自愈保护机制自愈保护机制所谓自愈，指不需要人为干预下，网络能够在极短时间内从失效的故障中自动恢复自身所携带的业务，使用户感觉不到网络已经出现了故障的能力。具备这种自愈能力的网络就是自愈网络。什么是自愈网络？什么是自愈网络？ 备用路由强大的交叉连接能力网络节点的智能性为什么要引入自愈网络？为什么要引入自愈网络？ 为了提高网络的安全性，使网络具有较高的生存能力。自愈网络前提条件：自愈网络前提条件： 自愈网络概念自愈网络概念 线性复用段保护线性复用段保护 环形网络保护环形网络保护 子网连接保护（子网连接保护（SNCP）1+1 线性复用段保护线性复用段保护

9、1:N 线性复用段保护线性复用段保护通道保护环（通道保护环（PP）复用段保护环（复用段保护环（MSP）SDH的保护机制的保护机制保护路由保护路由工作路由工作路由ABCD无锡无锡苏州苏州南京南京镇江镇江传送的SDH网络为什么它的业务接口就是2M/155M等模式？因为前期用户对电话的接入需求很大，光传送网络要承载的业务主要就是话音等业务，对接设备主要就是接入网、交换机等设备，SDH只要提供这些接口就能很好的满足用户需求。此时同样也有数据传送的需求，但业务量需求小（如企业各地区间重要数据的传送），通过协转设备（PPP/HDLC等封装协议）打包到E1进行传送（如DDN/FR），基本能够满足当时需求。随

10、着城域网的宽带、专线等应用逐渐兴起后，网络承载的数据内容越来越大，为了满足其需要，需要建立宽带、多业务接入的城域传送网，其支持的业务类型包括ATM、IP、SDH等等。MSTP的引入的引入MSTP ( Multi-Service Transport Platform）基于基于SDH的的MSTP定义定义基于SDH的多业务传送节点是指，基于SDH平台，同时实现TDM业务、ATM业务、以太网业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。2.5G 2/4FMSP10G 2/4F MSPOADM环环OADM环环智能小区智能小区Internet接入接入小区接入SOHO网吧公共场所局间互联局间互联PSTN

11、/VOIPG网/C网/3G/PHSATMGSR/L3基站接入基站接入GSMGPRSCDMA3G专线专线企业内部互联行业集团互联政府互联155/622 PP环环MSTP的设备形态的设备形态一般情况下，城域网是指数据通信设备所构成的网络，对于城域传送网来说，MSTP设备：参考时钟辅助接口MN UnitOAM&P线路接口线路接口DDNATM以太网ATM信元交换SDH交叉连接ATM/IP接口SDH光接口SDH光接口时钟单元主控单元低速数据SDH/PDH环路业务管理以太网接口64K交叉/映射DDN接口64K映射RS232/RS422SDH/PDH映射SDH/PDH接口 在原有SDH设备基础上增加

12、相应业务的处理板和软件实现MSTP 相对于国标增加了DDN和低速数据业务拓展 对以太网和ATM的功能进行了增强10M/100M/1000M传输网络传输网络100M100M协议封装20*2M15*2M5*2M100M100M1*100M协议封装协议拆封重整协议封装协议封装20*2M15*2M2*VC41000M100M2*100M协议拆封重整协议封装协议封装20*2M15*2M5*2M100M100M100M1*100M协议封装协议拆封重整协议封装协议封装5*2M100Ml支持点到点透传，点到多点汇聚l支持二层交换，实现环网带宽共享点到点透传点到点透传点到多点汇聚点到多点汇聚二层交换带宽共享二层

13、交换带宽共享1000M二层交换二层交换段开销处理段开销处理STM-N光接口光接口协议封装、映射协议封装、映射FE/GE业务接口业务接口SDH交叉连接交叉连接 业务传送业务传送VCMSTP主要应用IP/Ethernet over SDHMSTP网络定位l 通过利用原有SDH网的空余2M时隙进行IP数据业务拓展，实现宽带上网等数据业务。l 通过配置2M数量的多少来调节数据用户需要的带宽，无带宽压缩功能。l MSTP的定位是低带宽低带宽、高性能、高安全高性能、高安全要求的业务接入。县国税局县国税局网吧网吧县邮政局县邮政局国税局国税局邮政局邮政局本地网本地网SDHSDH设备设备以太网以太网 交换机交换

14、机165165网网图例：图例：Metro1000环网环网Metro1000环网环网Metro1000环网环网Metro1000环网环网Metro1000环网环网用户层城域核心层城域核心层城域汇聚层城域汇聚层 SDH/MSTP城域接入层城域接入层BSC/RNCMSC/GSNSDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPMSTP网络定位集团、专线集团、专线二、WDM技术WDM产生的背景采用采用SDH，铺设多芯新光缆，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本需考虑时间与成本)更高比特率更高比特率TDM。STM-1-STM-64一根光纤上传输多个信号一根光纤上传输多个信号各种新业务的蓬勃发展，

15、需要的带宽越来越大如何提高如何提高传输容量传输容量把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们把把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们把它叫做波分复用（它叫做波分复用（ Wavelength Division Multiplexing ）。）。WDM的概念 稀疏波分复用（稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为）：波长间隔大，一般为20nm 密集波分复用（密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于）：波长间隔小，小于等于0.8nml1l2l 1 l2 ln高速路加油站巡逻车一个形象的例子小车小车/信号信号 高速路高速路/光纤光纤 加油站加油站/光放站光

16、放站 巡逻车巡逻车/监控信道监控信道2.5G10GGEWDM的组网应用点到点组网：点到点组网：SDH环环1SDH环环2SDH环环n虎踞路机房虎踞路机房OTMOLAOTM虎踞路往江宁方向虎踞路往江宁方向江宁往虎踞路方向江宁往虎踞路方向江宁机房江宁机房ll1l2l1l2lnn虎踞路虎踞路虎踞路江宁江宁江宁u OTU：完成非标准波长信号光到符合：完成非标准波长信号光到符合G.694.1(2)的标准波长信号光的波长转换功能的标准波长信号光的波长转换功能u OM/OD：完成：完成G.694.1(2)固定波长信号光的合波固定波长信号光的合波/分波分波u OA: BA（功放）：通过提升合波后的光信号功率，从

17、而提升各波长的输出光功率PA（预放）：通过提升输入合波信号的光功率，从而提升各波长的接收灵敏度LA（线放）：完成对合波信号的纯光中继放大处理u OSC: 通常采用通常采用1510nm和和1625nm，负责整个网络的监控数据传送。，负责整个网络的监控数据传送。WDM系统的组成OTUOUTPAl1ln合波器OTUOTUl1lnOTMOLAOTMBAOTUOMOAOD分波器OSCOSCOSCOSCOTUOUTLAClientClient光缆线路OLP保护安全性问题的解决OTUOTUOTUOTUOTUOTU单一路由局站A局站BOTUOTUOTUOTUOTUOTU局站A局站BTO1TO2光缆路由光缆路由

18、1光缆路由光缆路由2RI1RI2OLPOLP双发选收，单端倒换双发选收，单端倒换 ；不需要；不需要APS协议协议 ；倒换速度快，稳；倒换速度快，稳定可靠；倒换时间小于定可靠；倒换时间小于100ms。子架间11通道保护OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOLPOLPOLPOLPOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOLPOLPOLPOLPWorking routeStandby routeClient signals are splitted to working and standby system Buid-in switch select signal at clie

19、nt side分路器信号选择器TITO1TO2RORI1RI2OLP单板或单板或SCS单板单板用户层城域核心层城域核心层城域汇聚层城域汇聚层 SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSNSDH/MSTP，少量少量的的WDMSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPSR/BRAS集团、专线集团、专线WDM的网络定位SDH+WDM三、PTN技术城域网高带宽要求驱动PTN技术发展GGSNAAbis汇接局汇接局PSTN/PLMNInternetMGW3G 2GSGSNMSCMSCCSPS端局端局MGWGbGnGiNbMcNcIu-PSIubIu-CS接入网接入网(RAN)(RAN)RNC

20、NodeBBTSBSCPCU核心网核心网(CN)(CN)ALL IP化驱动传送PTN技术发展IP化路标初步明确汇接局IP化端局IP化Iu-CS/PS接口IP化Iub接口IP化现网已实施现网正进行网络网络NG-OPTICS必须满足的条件提出PTN是用于满足运营商的IP化传送需要：多业务需要支持各种业务类型在各种物理层网络上的透明传送，能够承载 L3, L2, 以及L1业务。大业务量需要强大的数据业务扩展性，同时平滑支持现有TDM业务运维成本需要业务综合承载以降低建网投资(CAPEX)，融合的管理降低运营投资(OPEX)电信级运营需要层次化端到端的多业务QOS保障，多种可选的保护方式。PTN设备是

21、融合IP和光传送技术的设备ITU-T定义了新一代的分组传送标准 Transport MPLS (T-MPLS)T-MPLS是面向未来全分组化传送网络的技术；希望能够提供基于分组传送的所有优点（高效的带宽管理），同时，继续保持传统TDM传送网络的可靠性，可用性，OAM能力以及可管理能力。什么是PTN？PTN的核心封装技术PWE3：Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edgep提供TDM、ATM/IMA、ETH的统一承载，对信元、PDU、或者特定业务比特流的入端口封装；p携带它们通过IP或者MPLS网络进行传送；lPWE3作为一种端到端的二层业务承载技术，为各种业务（FR,

22、 ATM, Ethernet, TDM SONET/SDH）通过包交换网络（PSN）传递，在PSN网络边界提供了端到端的伪线仿真。通过此技术可以将传统的网络与分组交换网络互连起来，从而实现资源的共用和网络的拓展。任意客户层业务EthernetIP/MPLST-MPLS (carrier-carrier service)ATM, FR, T-MPLS客户端设备用户设备运营商设备 (e.g. IP-DSLAM, Ethernet switch, IP/MPLS router)其他运营商的设备 (e.g. T-MPLS switch)统计复用能力使其传送管道成为“柔性”管道，符合IP化业务属性实现更

23、高的带宽效率T-MPLS 独立于物理层任意媒质fiber, copper, radiophysical link段层(可选）Link OAM通道层Tunnel OAM通路层Pseudowire OAMT-MPLS 具有可扩展性和多业务能力，适合组建电信级的大网客户端设备PTN的通道组织PTN的核心交换技术（MPLS）标签转发替代标签转发替代IP转发转发PTN设备VS 交换机&路由器 六大特点FE/GE交换机设备架构交换机设备架构FE/GE路由器设备架构路由器设备架构报文切片与重组报文切片与重组流量调度转发引擎FE/GEFE/GE流量调度转发引擎FE/GEFE/GE转发表项转发表项PTN

24、设备架构设备架构报文切片与重组报文切片与重组流量调度转发引擎FE/GEFE/GE流量调度多多业务业务仿真仿真IMAATM转发表项转发表项电电信信级级保保护护系系统级统级同步方案同步方案报文编辑报文编辑FE/GEFE/GE二：针对于管道化传送，优化了转发表项电电信信级业务级业务监监控管理控管理三：新增了硬件实现的电信级业务监控，可以10ms检测到业务中断四：新增了硬件实现的电信级业务保护倒换，上千条业务同时倒换满足50ms要求五：新增了系统级同步方案，包含TOP、同步以太，1588V2TDM六：新增了多业务仿真处理，实现移动多业务管道化传送一：交换机是基于包交换，转发的包长长短不一，会造成高优先

25、级短包（如时钟报文）受长包影响，造成抖动；PTN基于信元的交换，交换粒度是短包等长的，可以保证高优先级的优先通过，解决抖动问题；PTN设备级保护上，增加了1：1主备保护配置，交叉板倒换时业务流量保持不变，完全符合传输的习惯和电信级可靠性要求PTN的端到端QOS设计MPLS流量工程（流量工程（MPLS-TE)区分业务区分业务DS-TEDiffServerDiffServer用户侧的QOS保证DiffServ区分服务区分服务EF：优先转发：优先转发AF：保证转发：保证转发BE：尽力转发：尽力转发网络侧的QOS设计类似SDH的OAMPTN的网络生存性保护 (数据平面) VC12VC12-VC4STM

26、-N帧结构基于环网或高低阶通道的保护TMN网管，端到端管理SDH节点，带宽的汇聚和疏导STM-N线路光口VC2-E1EthEthEth -TMCTMC-TMPTMPLS帧结构基于环网或通路/通道的保护PTN节点，带宽的汇聚(统计复用)和疏导Eth, STM-N, OTN线路光口TMC-EthTMN网管，端到端管理基于SDH的TDM传送网基于TMPLS的分组传送网汇聚环汇聚环10G接入环接入环622M汇聚环汇聚环10GE接入环接入环GE用户层城域核心层城域汇聚层城域汇聚层 SDH/MSTP城域接入层城域接入层BSC/RNCMSC/GSNPTN网络的层次定位SDH/MSTPSDH+WDMSDH/M

27、STPSDH/MSTPPTNPTN、OTN、PTN、PTN集团、专线集团、专线四、OTN技术骨干网高带宽要求骨干网的发展要求不具备带宽压缩功能，带宽利用率低对于大颗粒的带宽通道交叉效率低通过ODF架转接量大，业务提供慢大量IP化连接需求提供难以适应业务IP层保护，需大量的重路由，达到秒级，经常引发网络振荡子波长通道保护提供一定的高可靠性，但代价昂贵传统SDHWDM的维护复杂传统SDHWDM，由于系统相互独立，故障定位复杂OTN的概念理解 OTN（Optical Transport Network）： 大容量高速率全业务接入的大容量高速率全业务接入的WDMSDH交叉保护交叉保护灵活的业务配置，节

28、省波道资源OTN的特点灵活的业务配置，节省波道资源OTN的优势OTU的支线路分离，调度升级灵活OTN的技术优势OTU的支线路分离，保护投资，优化备件OTN的特点完备的多重波分保护机制支路板支路板线路板线路板OTN的特点ODUK 2F SPRING ，延伸电交叉保护OTN的特点用户层城域核心层城域核心层城域汇聚层城域汇聚层 SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSNOTN的未来网络定位SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPSR/BRAS小区、小区、楼宇楼宇SplitterPONONUOLT集团、专线集团、专线PTNPTN、PTN、PTNOTN、OTN少量的少量

29、的OTN五、PON技术什么是PON？PONPON：Passive Optical Network Passive Optical Network 无源光网络无源光网络分光器1:32网管OLTOLTONUONUONUONU光分配网络核心侧用户侧IPIPLANLAN语音数据语音数据20KM20KM是一种点到多点的光纤接入技术由局侧的OLT 用户侧的ONU以及ODN（光分配网络）组成。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成 。v 光光/电媒体转换技术的两种使用方式：电媒体转换技术的两种使用方式：点到点以太接入 N根光纤，2N个光收

30、发器 管理独立小区交换机接入 只需铺设2根光纤到小区 2N+2个光收发器 设备占用局端机房空间小 在传输过程中需要有源设备 设备分级管理v PON的接入方式：的接入方式： 只需铺设1根光纤到小区 需N+1个光收发器 设备占用局端机房空间最小 传输中不需有源设备 设备集中管理局端用户局端用户小区交换机以以32个结点为例个结点为例64根光纤64个收发器P2PP2P2根光纤66个收发器局端用户分光器P2MP1根光纤33个收发器几种光纤接入方式比较 总体来看，总体来看，PON技术的关键是在线路中引入了无源的分路器，这使得系统设备的理论成本技术的关键是在线路中引入了无源的分路器，这使得系统设备的理论成本和线路成本均可以较传统的和线路成本均可以较传统的P2P技术有较大幅度的优化，还可以增强技术有较大幅度的优化，还可以增强OAM能力和能力和QoS水平；水平；另外，由于分路器是无源器件，维护简单，环境适应能力强。另外，由于分路器是无源器件，维护简单，环境适应能力强。多业务多业务长距离长距离低成本低成本大容量大容量易维护易维护PON技术的5大优势PON应用示意图中心机房配线系统 主干光缆子系统 光纤终端子系统 配线光缆子系统 引入光缆子系统 EPON的技术原理接入网核心网驻地网Data 1310nmData 1490nmCATV 1550nmEPON系统采用系统采用WDM技术，实现单纤