人教版-机械效率-课件36

传输技术与演进2009-11-9传输技术与演进内容提要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演进史内容提要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/MSTPNodeBBTSSR/BRAS小区、楼宇集团、专线SplitterPONONUOLTPTNPTN、OTN、PTN、PTN用户层城域核心层城域汇聚层SDH/MSTP城域接入层BSCDWDM开始建设SDH逐步成为传输主力设备

容量增加/业务多样化WDM规模建设SDH标准完善，PDH仍为主力PDH产品开始规模使用实用化产品出现高锟提出光传输理论196680年代94年99年90年代初98年1976Metro城域网,MSTP逐渐使用2002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DWDMSDH逐步成为背景-传输网络演进SDH（MSTP）网络PTN/PON20072008200920102011201220132014＋TDM电路业务为主

IP分组业务为主小颗粒业务

大颗粒业务干线/城域核心层城域汇聚层/接入层业务层IPoverWDM、OTN网络SDH、传统WDM背景-传输网络演进SDH（MSTP）网络PTN/PON200内容提要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演进史内容提要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一、SDH技术一、SDH技术

信息交换的基础－－传输系统光纤与光缆N2N1N1>N2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信息交换的基础－－传输系统光纤与光缆N2N1N什么是SDH？SDH全称叫做同步数字传输体制，是一种传输协议！PDH1、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，保护完备高度统一的、标准化的什么是SDH？SDH全称叫做同步数字传输体制，是一种传输协议以一个传输速率为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-4#13VC-4#14VC-4#15VC-4#16光纤SDH设备的核心作用VC-12#1VC-12#2VC-12#3…VC-12#63线路板线路板VC－4高阶通道连接

VC－12低阶通道连接支路板

支路板

业务设备SDH网元VC-12#nVC-4#n2.5Gb/s=16×155Mb/s=16×63×2Mb/s以一个传输速率为STM-16的光纤剖面为例:VC-4#1光SDH网元的基本结构1、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、支路接口：完成上、下业务信号。PDH：2M、34M、45M、140M；SDH：155M、622M、2.5G3、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、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、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：提供公务联络电话。SDH网元的基本结构1、线路接口：完成线路信号STM-N的光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TM:终端复用器，双端口的器件拓扑与网元类型应用：TMTMADMADMADMADMADMT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线路板线路板支路板定时模块业务侧DDF/ODF业务设备BSC、MSC；SR\BRAS…业务侧机房传输侧机房传输网络的组成传输网络系统的构成NE1NE2NE3NE1在机典型的SDH组网结构核心层汇聚层接入层大容量10G设备CMNET网核心网/软交换/IP承载网BSC/RNC/MSC/HLR…NodeBBTS高交叉能力2.5G、10G设备较低速率155M、622M设备2M接口155M接口155M接口、GE、2.5G典型的SDH组网结构核心层汇聚层接入层大容量10G设备CMNSDH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？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：?自愈网络概念SDH自愈保护机制所谓自愈，指不需要人为干预下，网络能够在极线性复用段保护环形网络保护子网连接保护（SNCP）1+1线性复用段保护1:N线性复用段保护通道保护环（PP）复用段保护环（MSP）SDH的保护机制保护路由工作路由ABCD无锡苏州南京镇江线性复用段保护环形网络保护子网连接保护（SNCP）1+1线传送的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MSTP(Multi-ServiceTransportPlatform）传送的SDH网络为什么它的业务接口就是2M/155M等模式？基于SDH的MSTP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。2.5G2/4FMSP10G2/4FMSP汇聚层接入层OADM环OADM环智能小区Internet接入小区接入SOHO网吧公共场所局间互联PSTN/VOIPG网/C网/3G/PHSATMGSR/L3基站接入GSMGPRSCDMA3G专线企业内部互联行业集团互联政府互联……155/622PP环基于SDH的MSTP定义基于SDH的多业务传送节点是指，基于MSTP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MNUnitOAM&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MSTP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10M/100M/1000M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*2M100M支持点到点透传，点到多点汇聚支持二层交换，实现环网带宽共享点到点透传点到多点汇聚二层交换带宽共享1000M二层交换段开销处理STM-N光接口协议封装、映射FE/GE业务接口SDH交叉连接业务传送VCMSTP主要应用－IP/EthernetoverSDH10M/100M/1000M传输网络100M100M协议封装MSTP网络定位通过利用原有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。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。MSTP的定位是低带宽、高性能、高安全要求的业务接入。县国税局网吧县邮政局国税局邮政局本地网SDHSDH设备以太网交换机165网图例：Metro1000环网Metro1000环网Metro1000环网Metro1000环网Metro1000环网MSTP网络定位通过利用原有SDH网的空余2M时隙进行IP用户层城域核心层城域汇聚层SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSNSDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPBTSMSTP网络定位集团、专线NodeB用户层城域核心层城域汇聚层SDH/MSTP城域接入层BSC二、WDM技术二、WDM技术WDM产生的背景采用SDH，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本)更高比特率TDM。STM-1--STM-64一根光纤上传输多个信号各种新业务的蓬勃发展，需要的带宽越来越大如何提高传输容量WDM产生的背景采用SDH，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本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（WavelengthDivisionMultiplexing

）。WDM的概念稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nml1l2┋l1l2ln┉把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们把高速路加油站巡逻车一个形象的例子小车/信号高速路/光纤加油站/光放站巡逻车/监控信道2.5G10GGE高速路加油站巡逻车一个形象的例子小车/信号高速路/光纤WDM的组网应用点到点组网：SDH环1SDH环2SDH环n虎踞路机房OTMOLAOTM虎踞路往江宁方向江宁往虎踞路方向江宁机房ll1l2l1l2lnn虎踞路虎踞路虎踞路江宁江宁江宁WDM的组网应用点到点组网：SDH环1SDH环2SDH环n虎OTU：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OM/OD：完成G.694.1(2)固定波长信号光的合波/分波OA:BA（功放）：通过提升合波后的光信号功率，从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OSC:通常采用1510nm和1625nm，负责整个网络的监控数据传送。WDM系统的组成OTUOUT

PA

1n合波器OTUOTU

1nOTMOLAOTMBAOTUOMOAOD分波器OSCOSCOSCOSCOTUOUTLAClientClientOTU：完成非标准波长信号光到符合G.694.1(2)的标光缆线路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1光缆路由2RI1RI2OLPOLP双发选收，单端倒换；不需要APS协议；倒换速度快，稳定可靠；倒换时间小于100ms。光缆线路OLP保护－安全性问题的解决OTUOTUOTUOTU子架间1＋1通道保护OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOLPOLPOLPOLPOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOLPOLPOLPOLP••••••••WorkingrouteStandbyrouteClientsignalsaresplittedtoworkingandstandbysystem

••••Buid-inswitchselectsignalatclientside分路器信号选择器TITO1TO2RORI1RI2OLP单板或SCS单板子架间1＋1通道保护OTUOTUOTUOTUOTUOTUOT用户层城域核心层城域汇聚层

SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSNSDH/MSTP，少量的WDMSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPBTSSR/BRAS集团、专线WDM的网络定位SDH+WDM用户层城域核心层城域汇聚层SDH/MSTP城域接入层BSC三、PTN技术三、PTN技术城域网高带宽要求驱动PTN技术发展城域网高带宽要求驱动PTN技术发展GGSNAAbis汇接局PSTN/PLMNInternetMGW3G2GSGSNMSCMSCCSPS端局MGWGbGnGiNbMcNcIu-PSIubIu-CS接入网(RAN)RNCNodeBBTSBSCPCU核心网(CN)ALLIP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GGSNAAbis汇接局PSTN/PLMNInternetMNG-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——TransportMPLS(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。NG-OPTICS必须满足的条件提出PTN是用于满足运营商的什么是PTN？什么是PTN？PTN的核心封装技术PWE3：PseudoWireEmulationEdge-to-Edge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；携带它们通过IP或者MPLS网络进行传送；PWE3作为一种端到端的二层业务承载技术，为各种业务（FR,ATM,Ethernet,TDMSONET/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。PTN的核心封装技术PWE3：PseudoWireEmu任意客户层业务EthernetIP/MPLST-MPLS(carrier-carrierservice)ATM,FR,…T-MPLS客户端设备用户设备运营商设备(e.g.IP-DSLAM,Ethernetswitch,IP/MPLSrouter)其他运营商的设备(e.g.T-MPLSswitch)统计复用能力使其传送管道成为“柔性”管道，符合IP化业务属性实现更高的带宽效率T-MPLS独立于物理层任意媒质fiber,copper,radiophysicallink段层(可选）LinkOAM通道层TunnelOAM通路层PseudowireOAMT-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的通道组织任意客户层业务T-MPLS客户端设备用户设备统计复用能力使其PTN的核心交换技术（MPLS）标签转发替代IP转发PTN的核心交换技术（MPLS）标签转发替代IP转发PTN设备VS交换机&路由器六大特点FE/GE基于报文的转发交换机设备架构FE/GE基于信元的转发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流量调度多业务仿真IMAATM转发表项转发表项电信级保护系统级同步方案报文编辑报文编辑FE/GEFE/GE二：针对于管道化传送，优化了转发表项电信级业务监控管理三：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基于信元的转发六：新增了多业务仿真处理，实现移动多业务管道化传送基于信元的转发一：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设备VS交换机&路由器六大特点FE/GE基于报文的PTN的端到端QOS设计MPLS流量工程（MPLS-TE)＋区分业务DS-TEDiffServerDiffServerPTN的端到端QOS设计MPLS流量工程（MPLS-TE)＋用户侧的QOS保证DiffServ区分服务EF：优先转发AF：保证转发BE：尽力转发用户侧的QOS保证DiffServ区分服务网络侧的QOS设计网络侧的QOS设计类似SDH的OAM类似SDH的OAMPTN的网络生存性保护(数据平面)<50ms的自动保护倒换(APS)协议运行在数据平面的OAM通道中1+1,1:1,N:1单向和双向连接段、路径、通道保护子网连接(SNCP)环网共享保护（TM-Spring）双节点互联(DNI)T-MPLS客户端设备恢复(控制与管理平面)分布式

控制平面(ASON/GMPLS)全LSP重路由恢复预置LSP重路由恢复任意网络拓补(网状网)基于GMPLS的恢复配合其他传送技术(SDH,OTN,WDM)环网保护DNI通道和通路级的保护段层保护客户端设备PTN的网络生存性保护(数据平面)T-MPLS客户端设备恢两种传送网的对比E1E1E1->VC12VC12->VC4STM-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10G接入环622M汇聚环10GE接入环GE两种传送网的对比E1E1E1->VC12VC12->VC4基用户层城域核心层城域汇聚层

SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSNPTN网络的层次定位SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPNodeBBTSPTNPTN、OTN、PTN、PTN集团、专线用户层城域核心层城域汇聚层SDH/MSTP城域接入层BSC四、OTN技术四、OTN技术骨干网高带宽要求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SDH＋WDM的维护复杂－传统SDH＋WDM，由于系统相互独立，故障定位复杂骨干网的发展要求－不具备带宽压缩功能，带宽利用率低－通过ODOTN的概念理解OTN（OpticalTransportNetwork）：大容量高速率全业务接入的WDM＋SDH交叉保护IP化骨干网承载解决方案！OTN的概念理解OTN（OpticalTransport灵活的业务配置，节省波道资源OTN的特点灵活的业务配置，节省波道资源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，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线路板OTN的特点完备的多重波分保护机制支路板线路板OTN的特点ODUK2FSPRING，延伸电交叉保护OTN的特点ODUK2FSPRING，延伸电交叉保护OTN的特点用户层城域核心层城域汇聚层

SDH/MSTP城域接入层BSC/RNCMSC/GSNOTN的未来网络定位SDH/MSTPSDH+WDMSDH/MSTPSDH/MSTPNodeBBTSSR/BRAS小区、楼宇SplitterPONONUOLT集团、专线PTNPTN、PTN、PTNOTN、OTN少量的OTN用户层城域核心层城域汇聚层SDH/MSTP城域接入层BSC五、PON技术五、PON技术什么是PON？PON：PassiveOpticalNetwork无源光网络分光器1:32网管OLTONUONU光分配网络核心侧用户侧IPLAN语音数据20KM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。什么是PON？PON：PassiveOpticalNet光/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PON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32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，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OAM能力和QoS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。光/电媒体转换技术的两种使用方式：局端用户局端用户小区交换机Splitter企业内部网企业/商业用户光纤接入家庭用户0～20公里InternetPSTNDDNCATVGEV5STM-11550nmNGNFE多业务长距离低成本大容量易维护PON技术的5大优势Splitter企业内部网企业/商业用户光纤接入家庭用户0～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PON应用示意图中心机房配线系统主干光缆子系统光纤终