《SPN基础知识》课件

SPN基础知识光纤知识介绍常规光纤的典型结构：纤芯——折射率较高，用来传送光；包层——折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；涂覆层——聚丙烯酸盐，强度大，能承受较大冲击，保护光纤；纤芯尺寸：典型单模光纤内径：9um典型多模光纤内径：50um、62.5um典型包层尺寸：125um典型涂覆层后尺寸：245um目前通信用的光纤主要是石英系光纤，主要成分是高纯度石英玻璃，即二氧化硅(SiO2)在石英中掺入折射率高于石英的掺杂剂，就可以制作光纤的纤芯。同样，在石英中掺入折射率低于石英的掺杂剂，就可以作为包层材料。光纤知识介绍光纤结构特点：纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。光能量在光纤中传输的必要条件是纤芯折射率大于包层的折射率，即n1>n2。涂覆层保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。光纤的传输原理---利用光的全反射原理光从光密介质射入光疏介质。入射角大于等于临界角。预制棒拉丝（光纤生产）预制棒驱动机构石墨炉预制棒在线测径仪在线测径仪涂覆模涂覆模UV固化炉UV固化炉收线盘

纤芯直径的直径单模光纤：8-10μm多模光纤：50μm包层直径：125μm光纤知识介绍全反射原理 光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示：包层纤芯折射光反射光入射光光的反射与折射n2n1123全反射原理 当n2/n1的比值增大到一定程度，则会使折射角≥90度，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过，或者重返回到纤芯中进行传播，这种现象叫做光的全反射现象。 不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。包层n2纤芯n1光在光纤中的传播路径-----光在光纤中以“Z”形轨迹传播及沿纤芯与包层的分界面掠过光纤知识介绍光纤的重要参数——衰减衰减：当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的衰减，也称损耗。

损耗一般用损耗系数α表示，单位dB/km：如:@1310nm≤0.36dB/Km;@1550nm≤0.22dB/Km

损耗大小影响光纤的传输距离长短和中继距离的选择，影响光纤通信系统的成本。光纤知识介绍光纤衰减增加的主要原因——弯曲损耗弯曲损耗可分为：

宏观弯曲损耗：是指光纤在以远远大于光纤外径的曲率半径弯曲时，所引入的附加损耗。

微观弯曲损耗：是指光纤受到不均匀应力的作用，光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加损耗。包层n2纤芯n1光纤中心轴线

090-

0

包层n2空气n01光纤的传输原理---利用光的全反射原理光纤知识介绍光纤的重要参数——色散色散：信号在光纤中是由不同的频率成份和不同的模式成份携带的，这些不同的频率成份和模式成份有不同的传播速度，使得光纤输出波形在时间上产生展宽。光纤的色散：

模间色散：在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同，各模式到达出射端的时间不同，从而引起光脉冲展宽；

色度色散：光源光谱中不同波长的光在光纤中的群延时差所引起的光脉冲展宽现象，包括材料色散和波导色散。

偏振模色散：单模光纤中实际存在偏振方向互相正交的两个基模，光脉冲在光纤中传输时，两个垂直的偏振模间的时延差。色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/kmⁿ（n为1/2）

从本质上讲，所有介质都是非线性的，只是一般情况下非线性特征很小，难以表现出来。当光纤的入纤功率不大时，光纤呈现线性特征，当光放大器和高功率激光器在光纤通信系统中使用后，光纤的非线性特征愈来愈显著；单模光纤的非线性效应一般可以分：受激非弹性散射（受激拉曼散射SRS、受激布里渊散射SBS）、克尔效应（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频FWM）光纤知识介绍光纤的重要参数-非线性效应

注意：非线性效应一旦产生，就无法消除或补偿，必须尽量防止非线性效应的产生！使用模场直径大的光纤，可以降低通过光纤的功率密度，可以抑制非线性效应的产生。最主要我们可以通过降低入纤光功率、采用大有效面积光纤等来防止非线性效应的发生。非线性效应与色散相关，色散并不是越小越好。光纤知识介绍光纤的分类：按照光纤所用的材料分类有：石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤、氟化物光纤。按照光在光纤中的传输模式分类有：单模光纤单模光纤(SingleModeFiber)，纤芯很细(芯径一般约为9μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于大容量远距离传输。多模光纤多模光纤(MultiModeFiber)，纤芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光，其模间色散较大，这就限制了传输距离，适合中容量、中距离传输。单模光纤多模光纤光纤知识介绍光纤的分类：ITU-T已经在G.652、G.653、G.654和G.655建议中分别定义了4种不同设计的单模光纤，区别见下表：光纤知识介绍

类型

定义

适用范围

主要指标G.652标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的波长）在1310nm附近的光纤。SDH系统、DWDM系统均可。衰耗：1310nm窗口目前一般在0.3-0.4dB/km，典型值0.35dB/km；1550nm窗口目前一般在0.17-0.25dB/km，典型值0.20dB/km；色散：零色散波长的允许范围是1300nm到1324nm。在1550nm窗口的色散系数是正的。在波长1550nm处，色散系数D的典型值是17ps/nm-km，最大值一般不超过20ps/nm-km；G.653色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1550nm附近的光纤，它相对于标准单模光纤（G.652），色散零点发生了移动。SDH系统可以，DWDM一般不采用。衰减：1310nm波段：<0.55dB/km，目前没有掌握典型值数据。1550nm波段：<0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km；色散：G.653的零色散波长在1550nm附近，在1525-1575nm范围内，最大色散系数是3.5ps/nm-km，在1550nm窗口，特别是在C_band，色散位移光纤的色散系数太小或可能为零；G.655非零色散位移光纤（NZDSF），将色散零点的位置从1550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在1550nm附近的DWDM工作波长范围内。SDH/DWDM系统均可，但更适合DWDM系统的传送。衰减：1310nm波段：ITU-T无规定。1550nm波段：<0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km。色散：当1530nm<λ<1565nn，0.1ps/nm-km<|D(λ)|<6.0ps/nm-km；655光纤色散系数没有典型值，因厂家而异，常见的有4.5ps/nm.km和6pm/nm.km。需要实地确认。1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合DWDM系统、高速信号传输G.652光纤:大量铺设，传高速信号需色散补偿G.653光纤:1550nm波长区混频严重，不适合DWDM色散系数(ps/nm·km)正色散系数G.655光纤波长λ(nm)1550131017负色散系数G.655光纤G.654于653类似，截止波长不同1530nm全波光纤消除了1380nm处的水峰增益光纤知识介绍G.652/G.653/G.655单模光纤各自的特点技术背景–5G灵活连接带来的思考RRUCloudBBCUDUDCIeCPRIF1XnX2X2CNS1DRAN场景基于承载网的跨站协同CRAN场景基于CloudBB的协同5G无线云化带来灵活连接的诉求现有技术应对灵活连接各有不足LDP&IGP不同步会导致流量黑洞握手机制加大开销LDP创建灵活连接，但路径不可控，且有流量黑洞RSVP规划路径，但配置复杂，且灵活性差FullMesh维护tunnel状态数：N2RSVP-TE配置复杂100%保护技术背景–SR，设备与控制器深度配合，带来全新体验不维护中间状态全局算路无黑洞首节点一次获取路径标签无需握手机制，减少开销P节点不维护路径状态无流量黑洞Ti-FRR理论100%全保护ABCEDPCEP/NetConfIGP/BGP-LSIGPIGP/BGP-LSIGP/BGP-LS控制器下发路径标签IGP/BGP-LS收集网路TOPO控制器SR（SegmentRouting）是基于控制器强大的计算能力，实现路径控制及转发的新一代隧道技术。SegmentRouting(SR)的概念由Cisco联合部分运营商在2013年3月份通过IETF向业界推介：IETF86（2013年3月）：Juniper率先提交了IGP分配标签的草案。Cisco联合多方紧急推出SegmentRouting的草案。IETF87（2013年7月）：Cisco联合多家运营商、Juniper等基于SegmentRouting成立了STATUS工作组，后更名为SRPING（SourcePacketRoutinginNetworking）工作组。MPLS/SDNSummit（2014年3月）：DavidWard（Cisco

CTO）宣讲了MPLSSDN解决方案，SegmentRouting成为其重要组成部分。IETF100（2017年11月）：提出PathSR议案，对SROAM进行扩展。SR的提出和SDN大背景有关系，通过简化控制面和数据面，差异化竞争，改变游戏规则。PCECC：PCE-central-controlforSR-TE，PCECC方案采用控制器分配SR（SegmentRouting）标签的方式，进行链路SR标签的分配CISCO75%以上的草案都已经实现。目前仍然非常活跃；华为前期的策略是主推PCECC的方案，更加彻底，都由控制器进行整网的控制。技术原理–SR(SegmentRouting)标准进展技术原理–SR(SegmentRouting)基本模型ABCEDPCEP/NetConfIGP/BGP-LSIGPIGP/BGP-LSIGP/BGP-LS控制器下发路径标签IGP/BGP-LS收集网路TOPOSR简化组网模型控制器控制器收集计算下发收集网络拓扑和各个节点和邻接体的label基于全局进行路径计算下发SR标签栈给首节点设备配标签扩散转发配置节点和邻居体label并以此生成转发表项扩散标签信息接收控制器下发的标签栈信息并进行报文封装和转发托管创建SRtunnel，并上报给控制器托管技术原理--SR基本模型下两种转发方式SR-BE，最短路径转发SR-TE，带流量工程规划路径转发到某个节点的最短路径；如果存在多条，则进行负载分担(ECMP)。依据规划用户指定或者根据带宽、时延等约束计算或者无任何约束100110041007data1007datadata100310021004100510061007ABDEFCdataABDEFC节点前缀标签=65FECFPush65Swap6565dataPop6565datadata

100110041007data途径点均知道终到点每一站均维护到终点的最短路径转发表转发标识即节点ID:Sid途径点只知道下一步走哪条路，如1001为路径标签不知道终点是哪里，每站维护邻居转发表转发标识为邻接ID:AdjSid，即1001,1002…技术原理--两种转发路径下的基础概念域1--沈阳铁路局域2--武汉铁路局域3--广州铁路局站名1站名2站名3站名4SR基础概念：PrefixSID：前缀标签，域内唯一。如：站名1、站名2…SID通过IGP在整个域内进行扩散，最终域内每个节点形成特定的IngressLSP以及TransitLSP站名1站名2站名3站名4站名1站名2站名3站名4AdjSID：

邻接链路标签，本地有效。如：站名1

站名2的链路，站2

站3的链路…SegmentList：SID或者AdjSID的列表，标识一条完整的路径栈。该列表的最大深度决定了路径转发的最大跳数。当栈深度不够时，需要采用标签粘连。SRGB（segmentroutingglobalblock）：预留的本地标签集合，全局有效，在SR域内所有节点上使用相同的SRGB。如站1分配SRGB为[1000，2000]，SRGB的范围决定了域内范围的节点最大数量。管控范围[10000]管控范围[10000]粘连标签：似于普通MPLS转发中的入标签交换的概念，唯一对应一个本地标签或标签栈。标签栈深度不足，通过粘连标签继续转发。管控范围[10000]SR-BE的OAM基于IGPBFD/ping等,SR-TE的OAM与MPLSOAM无差异。技术原理—SR的隧道重路由控制器下发路径标签IGP/BGP-LS收集网路TOPOABCEDPCEP/NetConfIGP/BGP-LSIGP控制器1231通过OAM发现链路或网元故障2通过IGP/BGP-LS上报给控制器3控制器重新计算路径并通过PCEP下发给首节点Ti-FRR适用于SR-BE，SR-TE下的保护配置与MPLS-TE保护基本相同。技术原理—SR的Ti-FRR保护控制器下发路径标签IGP/BGP-LS收集网路TOPOABCED控制器F1隧道生成时自动生成最优路径和保护路径，域内有效2故障时，将业务倒换到保护路径3路由收敛，隧道源节点重新算路，将隧道切换到最优路径快速收敛用收敛后的路径作为备份路径，无中间态无流量黑洞，100%保护技术原理-再次扩展SR-TE，SR-TP实现端到端SR隧道管控100110041007data1007datadata100310021004100510061007ABDEFC100110041007data100610061007data1007data宿节点难以区分不同源节点的业务？？A?D?增加一层源点标签，实现隧道端到端10011007SR-TPAdataSR-TPAdata100310021004100510061007ABDEFC100110041007SR-TPAdata100610061007SR-TPDdataSR-TPDdata10041007SR-TPAdata1007SR-TPDdataSR-TP在SR-TE基础上增加一层源点标签，域内有效，实现隧道端到端管理技术原理-SR-TPOAMSR-TPOAM支持功能：CC、CV、LB、LM、DMSR-TPOAM遵循MPLS-TPOAM标准，基于PathSegment提供OAM能力，通过SR-TPOAM提供端到端的隧道连通性故障检测和网络性能监控能力。技术原理-SR-TPAPSSR-TPAPS支持功能：故障倒换、手工倒换、练习倒换SR-TP隧道支持1:1APS保护能力。SR-TP隧道通过SR-TPOAM检测隧道连通性，当工作隧道OAM检测到故障时倒换到保护隧道，完成中间节点、链路的故障保护。应用场景–SR-TP面向无连接，eX2/X2调度自动规划协调流量与基站相邻位置相关,承载网无法提前规划路径SR-TP面向非连接隧道，自动规划路径FullMeshSR-BE隧道FullMeshSR-BE隧道FullMeshSR-BE隧道IGP1IGP2IGP3基站间协同流量流向不定，路径难规划自动规划协同通道，无需感知协同站点SR-BETi-LFA保护，任意节点、链路故障可保护应用场景–SR-TP面向连接，S1业务可管可控MCEMCE骨干汇聚/本地DC边缘DC核心/中心DCMCES1流量流向固定，是业务质量的直接载体SR-TP源头一次创建隧道，业务质量可控可管MCEL0L1L2L3L3L2L1L0SR-TPTnldataL3L2L1SR-TPTnldataL3L2SR-TPTnldataL3SR-TPTnldataSR-TPTnldata

启动tunnelOAM及业务OAM，端到端管理隧道和业务应用场景–现网SR-TP下域的划分及业务部署建议

域1

域2

域4

域5接入节点与核心节点、接入汇聚与核心汇聚节点部署