传输线路通用类课件-传输系统基本原理

1、传输线路专业L1级 传输系统基本原理课件简介课件名称传输系统基本原理适用专业及等级传输线路L1级内容简介介绍各类传输系统（OTN/PTN/PON/SDH）的理论概念、基本架构、技术特点大纲1）SDH传输系统的基本技术特点、信号流、系统的应用场景；2）OTN传输系统的基本技术特点、信号流、系统的应用场景；3）PTN传输系统的基本技术特点、信号流、系统的应用场景；4）PON传输系统的基本技术特点、信号流、系统的应用场景。版本V_1.1日期2015-11-10主要更新内容无负责人石玥遗留问题无授课人简介个人照片基本资料姓名：石玥工作单位：江西移动网络服务中心手机号码：电子邮箱：教育及培训经历毕业院校

2、：北京邮电大学学历：硕士专业培训经历：华为SDH、OTN、PTN产品培训专业特长从事SDH、PTN、OTN网络维护工作，具有丰富的设备维护经验传送网组网层次城域网核心层城域网汇聚层省际干线 省内干线 SDH/MSTP155M MSTP622M MSTPWDM/SDH城域网接入层集团用户基站家庭用户个人用户接入网GE PTN 分光器GE PTN /ONUOLTONUWDM/SDH10GE PTN/OTN汇聚环OTNPTN/OTN（OTN为主）传统传送网新传送网光传送网新技术的演进PTN将替代传统SDH，OTN将在干线层面替代传统波分。PTN主要承载3G/4G基站和集团客户业务，OTN主要实现大颗

3、粒带宽业务的传送和调度。基本拓扑结构 传输网是由传输设备通过光缆互连而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性（信道的利用率）、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网格形。图例分插复用器分插复用/交叉连接设备终端复用器目录12SDH传输系统基本原理3OTN传输系统基本原理PTN传输系统基本原理4PON传输系统基本原理SDH的基本概念SDH的基本概念SDH：Synchronous Digital Hierarchy (同步数字体系)是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。SDH

4、的工作方式电接口STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率为155.520Mb/s 。STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，64，256)。光接口仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的标准扰码。接口方面SDH的特点复用方式同步复用和灵活的映射结构低阶SDH高阶SDH。例如：STM-1STM-4。采用字节间插复用方式，4xSTM-1STM-4。SDH的特点B1B2B3C1C2C3A1A2A3C2A2D2B1C1D1B2A3A1D1D2D3D3B3C3PDHSDH通过指针定位预见低速信号在帧中位置，使收

5、端可直接下低速信号。帧结构低阶SDH高阶SDH：同步字节间插复用方式PDH信号STM-N：同步复用和灵活的映射主要步骤：映射 ，定位 ，复用140MSTM-N34MSTM-N2MSTM-N复用是依复用路线图进行的，ITU-T规定的路线图有多种，但通常一个国家或地区仅使用一种。复用步骤(复用方式、复用结构)复用步骤G.707新的SDH复用路径图STM-256STM-64AUG-256AUG-64STM-16AUG-16STM-4AUG-4STM-1AUG-1STM-0AU-3AU-4AU-4-4cAU-4-16cAU-4-64cAU-4-256cVC-4-256cVC-4-64cVC-4-16c

6、VC-4-4cVC-4VC-3TUG-3TUG-2TU-2VC-2C-2TU-12VC-12C-12TU-11VC-11C-11TU-3VC-3C-3C-4C-4-4cC-4-16cC-4-64cC-4-256cx1x1x4x4x1x3x7x7x3x4T1540590-00(108449)Pointer processingMultiplexingAligningMappingx4x4x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x3中国的SDH基本复用映射结构STM-NAUG-1AU-4VC-4TU-3VC-3C-3C-4TUG-2TU-12VC-12C-12TUG-3N139264kbit/s3

7、4268kbit/s44736kbit/s2048kbit/s指针处理映射定位复用AUG-N13731开销开销模拟信号定帧字节：A1、A2寻找连续信号流的帧头A1=f6H、A2=28H数字通信通路(DCC)字节：D1D12网元网管之间、网元和网元之间OAM信息通路D1D3用于再生段(DCCR)，带宽364kb/sD4D12用于复用段(DCCM)，带宽964kb/s公务联络字节：E1、E2光纤连通业务未通或业务已通时各站间的公务联络分别提供1个64kb/s数字电话通路E1用于再生段公务联络E2用于复用段公务联络再生段误码监测B1字节对再生段信号流进行监控方式为BIP8偶校验BIP8偶校验工作机理

8、：以8bit为单位(一个字节为单位)校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶复用段误码监测B2字节对复用段信号流进行监控方式为BIP24偶校验BIP24偶校验工作机理：以24bit为单位（3个字节为单位，STM-1帧有3个B2字节）校验相应bit列（bit块）使相应列1的个数为偶复用段远端误块指示字节M1对告信息，由信宿回传到信源告知发端：收端当前收到的B2检测的误块数；并在发端上报MS-FEBBE性能事件同时在发端有MS-REI（复用段远端误块指示）告警事件上报开销自动保护倒换(APS)通路字节K1、K2传送自动保护倒换信令，使网络具备自愈功能用于复用段保护倒换情况其中K2(b6b8

9、)可以用于指示复用段告警b6b8=111，表示收到复用段全1信号，本端产生MS-AIS告警b6b8=110，表示收到对告信息MS-RDI，表示对端收信号失效(R-LOS、R-LOF、MS-AIS等)同步状态字节S1（b5b8）用于表示各时钟源的时钟质量，并可用于时钟源保护倒换值越小，表示时钟源质量越高RSOH、MSOH完成了段层的层层细化的监控功能高阶通道开销J1 通道踪迹字节B3 通道BIP-8字节C2 信号标识字节G1 通道状态字节F2、F3 通道使用者通路H4 复帧位置指示器K3(b1b4) 自动保护倒换(APS)通路N1 网络运营者字节K3(b5b8) 备用比特 分类AU-PTR定位V

10、C-4在AU-4中的位置TU-PTR定位VC-12在TU-12中的位置与定帧字节一起完成从高速信号STM-N中直接下低速信号指针AU-PTR TU-PTR指针管理单元指针AU-PTR主要由H1、H2、H3H3H3组成指针值H1、H2后10bit指针范围0782H3H3H3为调整单位3个字节VC-4和AU-4无频差相差，AU-PTR的值为522.若收H1H2为全“1”，本端产生AU-AIS告警若收指针值超出允许范围，或连续收到8帧以上NDF，则本端在相应通道上产生AU-LOP告警，下插全“1”指针调整间隔为3帧管理单元指针AU-PTRSDH网络常见网元终端复用器TM双端口器件，用于端点站。群路端

11、口默认为w交叉复用功能作用TULU插/分复用器ADM三端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e交叉复用功能作用LU(w)TULU(e)、LU(w)LU(e)最常用网元，可等效其他网元再生中继器REG（电）双端口器件，用于节点站。群路端口默认为：左w、右e不需交叉复用功能功能：O/E、抽样、判决、再生整形、E/O；使线路噪声不积累数字交叉连接设备DXC多端口器件，用于重要节点站，提供强大的交叉能力。以m/n表征其特点主控单元时钟单元交叉连接单元 高阶交叉矩阵 (VC-4) 低阶交叉矩阵 (VC-12/VC-3)LULUTULULUTU辅助单元网管接口辅助接口外部时钟接口TUTU以太网PD

12、HSAN/VideoATMSTM-64STM-1STM-4/16SDH设备架构目录12SDH传输系统基本原理3OTN传输系统基本原理PTN传输系统基本原理4PON传输系统基本原理OTN定义OTN（Optical Transport Network），光传送网络，是由一组通过光纤链路连接在一起的光网元组成的网络，能够提供基于光通道的客户信号的传送、复用、路由、管理、监控以及保护（可生存性）。OTN的一个明显特征是对于任何数字客户信号的传送设置与客户特定特性无关，即客户无关性。OTN特点SDH/SONET传统WDMOTN调度功能支持VC12/VC4等颗粒的电层调度支持波长级别的光层调度统一的光电交

13、叉平台，交叉颗粒为ODUk/波长系统容量容量受限超大容量超大容量传输性能距离受限，需要全网同步长距离传输，有一定的FEC能力，不需要全网同步长距离传输，更强大的FEC，不需要全网同步监控能力OAM功能强大，不同层次的通道实现分离监控只能进行波长级别监控或者简单的字节检测通过光电层开销，可实现对各层级网络的监控；6级串行连接管理，适用于多设备商/多运营商网络的监控管理。保护功能电层通道保护、SDH复用段保护光层通道保护、线路侧保护丰富的光层和电层通道保护、共享保护智能特性可以支持电层智能调度对智能兼容性差可以支持波长级别和ODUk级别的智能调度OTN标准体系架构OTN光传送网络的架构G.872自

14、动交换光网络（ASON）的架构G.8080结构与映射通用成帧规程（GFP）G.7041虚级联信号的链路容量调整机制（LCAS）G.7042光传送网接口（OTN）G.709设备功能特征光传送网络体系设备功能块特征G.798传送设备特征-描述方法和一般功能G.806物理层特征用于局内系统的光接口G.693光传送系统的光安全规程和需求G.664光传送网络的物理层接口G.959.1网络保护光传送网（OTN）：线型保护G.873.1光传送网（OTN）：环型保护G.873.2抖动和性能光传送网络（OTN）内抖动和漂移的控制G.8251光传送网络（OTN）内部多运营商国际通道的误码性能参数和指标G.8201

15、设备管理光传送网元的管理特性G.874光传送网（OTN）：网元角度的协议中立管理信息模型G.874.1OTM-0.mOTM-nr.m简化功能OTM接口OTM-n.m完整功能OTM接口ODUk（ODUkP、ODUkT）OTN层次结构及接口OPUk： 光通道净荷单元kOPUkOTUkOTUkVOTUkOTUkVOChOChrOMSnOTSnOPSnIP/MPLSATM EthernetSTM-NODUk： 光通道数据单元kOTUk： 完全标准化的光通道传送单元k OTUkV：功能标准化的光通道传送单元k OCh： 完整功能的光通道OChr： 简化功能的光通道OMS： 光复用段OTM： 光传送模块O

16、TS： 光传输段OPS： 光物理段n波波分传送通道，固定信道间隔，与信号速率无关，m=1,2,3,12,23,123；OTM开销信号包括OTS、 OMS、OCh开销以及通用管理信息等；1路独立的光监控信道(OSC：Optical Supervisory Channel)用于传送OTM开销信号(OOS)。OMSn净荷OCCpOCCpOCCpOCh净荷ODUkFECOHOPUkOH客户信号OPUk净荷OHOPUkODUkOTUkVOChOCG-n.mOTM-n.mOTSn净荷OTSn OHOMSn OHOCCoOChOHOCCoOCCoOMU-n.m非随路开销 OOS通用管理开销OTM-n.mOT

17、M Overhead Signal (OOS)l 2l1l nlOSCOTM-n.m基本信息包含关系n波波分传送通道，固定信道间隔 ，与信号速率无关，m=1,2,3,12,23,123；无光监控信道。OTM-nr.m基本信息包含关系OPSnOCCpOCCpOCCpOCh净荷ODUkFECOHOPUkOH客户信号OPUk净荷OHOPUkODUkOTUkVOChrOCG-nr.mOTM-nr.mOTM-16r.ml 2l1l 16单通道信号，黑白光口（1310 nm或1550 nm）， m=1,2,3；无光监控信道。OTM-0.m基本信息包含关系OCh净荷ODUkFECOHOPUkOH客户信号OP

18、Uk净荷OHOPUkODUkOTUkVOChrOTM-0.mOPS0OTM-0.mOTN网络节点接口用户网络接口：User to Network Interface (UNI)网络节点接口：Network Node Interface (NNI)域间接口：Inter-domain Interface (IrDI)域内接口：Intra-domain Interface (IaDI)不同厂家设备间接口between equipment of different vendors (IrVI)相同厂家子网内接口within subnetwork of one vendor (IaVI)完全标准化的OT

19、Uk 用于OTM IrDI和 IaDI，功能标准化OTUkV用于OTM IaDI。OTMUNIOTM NNIIaDI-IrVIOTM NNIIaDI-IaVIOTM NNIIaDI-IaVI网络运营商 B厂家X设备厂家Y设备OTMNNIIrDI网络运营商C用户A OTN的复用和映射结构MappingMultiplexingODTUG3ODTUG2OChrOChrOChrOChOChOChOTU3VOTU2VOTU1VClient signalClient signalOPU3ODU3OCCrOCCrOCCrOCCOCCOCCOCG-nr.m1 i+j+k nOCG-n.m1 i+j+k nOP

20、U2ODU21OPU1ODU1OTM-nr.mOTS, OMS, OCh, COMMSOSCOOSOTM-n.m41141611111111111111111 i j k i j 1Client signal1OTM-0.m k电层开销帧结构(k=1,2,3)382540801781415161738241234OPU k 净荷OPUk 开销OPUk - 光通道净荷单元ODUk开销ODUk 光通道数据单元客户信号客户信号OTUkFECOTUk 开销OTUk 光通道传送单元 帧对齐帧对齐开销k :1 2.5G2 10G3 40GOTN电层开销总览 ODUk层开销TCMACT:TCM激活/去激活协

21、调协议控制通道TCMi: 串行连接监视子层i开销FTFL: 故障类型和故障位置上报通道PM: 通道监控EXP: 实验通道GCC1/2: 通用通信通道1/2APS/PCC:自动保护倒换和保护通信控制通道假设 帧对齐开销FAS: 帧对齐信号MFAS:复帧对齐信号 OTUk层开销SM: 段监控GCC0:通用通信通道0RES: 保留作国际标准化用途开销 OPUk层开销PSI: 净荷结构标识符JC: 调整控制 NJO:负调整机会字节RES123456789101112131415161234TCM3TCM6TCM5TCM2TCM1TCM4PMTCMACTGCC1FTFLRESJCRESJCNJOPSIG

22、CC2APS/PCCRESEXPFASMFASSMGCC0RESJCRES17NODE ATMNODE DTMNODE BREGNODE CODU ADMOTSOTSOTSOMSOMSOMSOTU/OCHOTU/OCHOTU/OCHODUkTODUkPSDHOTN 网络路径A节点使用的是普通OTU单板，产生SM、PM、TCM1。B节点使用的是中继OTU单板，终结SM，产生SM。C节点使用的是线路OTU单板，终结SM、TCM1, 产生SM。D节点使用的是普通OTU单板，终结SM、PM。目录12SDH传输系统基本原理3OTN传输系统基本原理PTN传输系统基本原理4PON传输系统基本原理新技术:PT

23、N-为IP化业务统一承载而来分组传送网络PTNPTN (Packet Transport Network)是一种以分组作为传送单位，承载电信 级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和FC等业务的综合传送技术。 PTN 技术基于分组的架构，继承了MSTP的理念， 融合了Ethernet和MPLS的优点，是下一代分组承载的技术。PTN技术的特征：面向连接,统计复用可扩展性，可生存性电信级OAM保护多业务的支持能力采用G.8261和1588协议，支持分组的频率同步和相位同步PTN采用弹性管道承载业务，业务共享最大链路带宽，统计复用效率高，对于超过链路带宽的流量，可以通过QOS保障高优先级业务正常转发。

24、TDME1Abis PWE3TDMAbisE1TDMAbis IMAE1ATMAAL2/5Iub PWE3ATMAAL2/5Iub STM1ATMAAL2/5Iub ETH802.1QIPIub ETHPWE3802.1QIPIub ETH802.1QIPIub IMA E1EthernetATM STM-1TDM E1EthernetEth PWE3TDM PWE3ATM PWE3Bi-directional TunnelTDM PWE3ATM PWE3Eth PWE3TunnelTunnelTunnelPHYPHYPHYPTN设备 PTN设备PTNBSC/RNCNodeBBTSSR/BRA

25、SMSC/MGWPTN传送采取PWE3（伪线端到端仿真）技术，将以太网信号、E1信号等经过伪线仿真封装后，在隧道中传输。简单来说，就是在分组交换网络上搭建一个“通道”，实现各种业务的仿真及传送。PTN概述PTN产品架构PTN设备系统结构包括信元交换单元、多业务接口单元、交换代理单元、分组传送业务单元、主控/时钟/时间/机电管理单元、系统接口单元、供电单元和散热单元。PTN数据封装T-MPLS tunnel上层数据内层标签Tunnel标签SADABTS1BSCNodeB2 TunnelRNCPEPEPTN是基于MPLS的一种技术，采用隧道(Tunnel)技术，在PTN网络内部不是传统的IP转发，

26、而是进行标签查找、替换、转发.MPLS L2VPN的工作原理 MPLS L2VPN简而言之是一个业务协议体系。 MPLS L2VPN包括协作的两大层面，即做为控制层的协议层面和做为转发层的数据层面。 MPLS L2VPN通过信令协议实现MPLS网络内标签分发等动作（协议层面）外层标签：用于PE、P之间标签交换，负责报文从一个PE到另一个PE；内层标签：用于区分不同VPN的不同连接，PE根据VC标签决定将报文发送给哪个CE； MPLS L2VPN通过标签栈实现用户报文在MPLS网络内的传送（转发层面）PTN业务模型PTN业务可分为L2VPN和L3VPN： L2VPN又分为：点到点业务：EPL/E

27、VPL(动态场景：VPWS)点到多点业务：EPTREE/EVPTREE (动态场景：VPLS)多点到多点业务：ELAN/EVPLAN (动态场景：VPLS)PPEPECECECECE路由器PPEPECECECECE交换机在L2VPN业务模型中：对于点到点业务模型，可将PTN网络看为一段直连链路在多点业务模型中，可将PTN网络看为一个交换机L2VPN业务模型L3VPN业务模型在L3VPN业务模型中，可将PTN网络看为一个路由器上层数据C-SMACC-DMACPW标签Tunnel标签SADA上层数据IP内层标签Tunnel标签SADAL2VPN 以太网业务类型PTNCEUNIUNIP-t-P EV

28、CCEE-Line 业务RootLeafLeafLeafRooted P-t-MP EVCE-Tree 业务PTNE-LAN 业务MP-t-MP EVCPTNNNI隧道伪线NNI侧端口隧道提供端到端（即PE的NNI端口之间）的连通性。伪线用来封装客户业务，不同的客户业务由不同的伪线承载。EPL业务UNI口不存在复用，PE设备的一个UNI口只接入一个用户，也就是说不按VLAN区分UNI口接入的用户。PE-PE之间的连接有Qos保证，不同用户业务在PE-PE之间传送时，各业务的保证带宽都得到保障。PE-PE之间的以太网连通性为点到点（P-t-P）。PTNCEUNIUNIP-t-P EVCCEPEP

29、ENNINNIEVPL业务UNI口可以存在复用，PE设备的一个UNI口可以接入多个用户，多个用户之间按VLAN区分。PE-PE之间的以太网连通性为点到点（P-t-P）。PTNCEUNIUNIP-t-P EVCCEPEPE客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002NNINNIEPLAN业务MP-t-MP EVCPTNUNI口不存在复用，PE设备的一个UNI口只接入一个用户，也就是说不按VLAN区分UNI口接入的用户。PE-PE之间的连接有Qos保证，不同用户业务在PE-PE之间传送时，各业务的保证带宽都得到保障。PE-PE之间的以太网

30、连通性为多点到多点（MP-t-MP）。EVPLAN业务MP-t-MP EVCPTN客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户2：VLAN 1002客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户2 EVC客户1 EVCUNI口可以存在复用， PE设备的一个UNI口可以接入多个用户，多个用户之间按VLAN区分。PE-PE之间的以太网连通性为多点到多点（MP-t-MP）。EPTREE业务UNI口不存在复用，PE设备的一个UNI口只接入一个用户，也就是说不按VLAN区分UNI口接入的用户。PE-PE之间的连接有Qos保证，不同

31、用户业务在PE-PE之间传送时，各业务的保证带宽都得到保障。PE-PE之间的以太网连通性为点到多点（P-t-MP）。RootLeafLeafLeafRooted P-t-MP EVCPTNEVPTREE业务RootLeafLeafLeafRooted P-t-MP EVCPTN客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户1：VLAN 1001客户2：VLAN 1002客户1：VLAN 1001客户2 EVC客户1 EVCUNI口可以存在复用， PE设备的一个UNI口可以接入多个用户，多个用户之间按VLAN区分。PE-PE之间的以太

32、网连通性为点到多点（P-t-MP）。L3VPN 业务模型PPEVPN1CECEVPN2CECEVPN1VPN2PEVRF私网路由表VRF私网路由表业务数据在PE节点进行路由转发，在PTN网络内部通过Tunnel进行标签转发TunnelLTE业务承载封装模型接入汇聚采用PW封装，通过E-Line模型传送核心节点之间采用L3VPN封装IP头VLAN Eth头基站sGW基站L3VPNL3VPN L3VPN Master pwSlave pw二三层桥接点L2VPNPE1PE2PE3PE4LTE载荷IP头LSP标签NNI Eth头VRF标签IP头Eth头PW标签LSP标签NNI Eth头VLAN LTE

33、载荷IP头Eth头LTE载荷LTE载荷目录12SDH传输系统基本原理3OTN传输系统基本原理PTN传输系统基本原理4PON传输系统基本原理Page 48Passive Optical Network 无源光网络OLTONUOptical Line Terminal 光线路终端Optical Network Unit 光网络单元 Passive Optical Splitter 无源分光器PSTNInternetCATVONUONU PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络； PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical N

34、etwork Unit） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；Passive Optical Splitter 无源分光器什么是PON?Page 49APON: ATM Passive Optical Networks EPON: Ethernet Passive Optical NetworksGE-PON: Giga-bit Ethernet Passive Optical NetworksGPON: Gigabit-capable Passive Optical NetworksEPONGEPONGPONATMAPONBPONEthernetEPONGPON几种PON标准Page 50GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）三大优势： 1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM； 2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）； 3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。GPON支持Tripleplay业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带