光传输网-光传送网

光传输网

东南大学电子科学与工程学院目录1.相关基础知识2.光传输网的发展历程3.未来的光传输网1.1通信网络发展的推动力量

用户业务类型单一→多样

电信网发展主线

带宽窄→宽传统电信网络：语音为主多媒体业务/数据业务业务增加和需求提升促使技术革新，推动了通信网络的发展。

1.基础知识业务的多样化1.2通信网络的架构

业务网

通信网络支撑网

传输网IP网络PSTNN-ISDNDDNFR移动网络公共无线数据网CATV网B-ISDN(ATM)SS7网络

同步管理

电信管理网络

SDH/WDM/PTN传输网则是为我们各节点间提供必要的连接通路，这种连接通路需要保证安全、速率等。1.3传输网络的产生用户间通过交换设备连接多个交换节点组成通信网传输网链路图：1.4光传输网的概念光传输网是指将携带信息的光信号通过具体物理媒介传输的全部设备和设施的集合。传送网：指在不同地点之间传递用户信息的全部功能集合，包括传送送功能和控制功能。传输网在通信网络中的位置8容量增加/业务多样化光纤损耗0.47dB/km1976年高锟提出光传输理论1966年PDH产品开始规模使用80年代SDH技术逐渐完善90年代初SDH逐渐成为传输主力设备1994年DWDM开始建设1998年DWDM规模建设，全光网实验1999年MSTP/ASON2002年OTN/PTN/RTN21世纪2.光传输网的发展历程2.1光传输网络演进图光传输网络演进图2.2准同步数字（PDH）传输网◊准同步的理解：

节点设置时钟，具有统一的标准速率。虽然精度很高，但有一些微小差别。传输时要求时钟差别在一定范围内。◊PDH的缺点：没有世界性的标准光接口规范，兼容困难

数字信号速率和帧结构而不存在世界性的标准

SDH传输网复用解复用逐级进行，结构复杂，硬件量庞大网络管理的通道明显不足解决方案2.3同步数字（SDH）光传输网2.3.1SDH网的定义

SDH网是指由一些SDH网元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输，复用分插和交叉连接的网络。各个系统的时钟在同步网的控制下处于同步状态，易于复用和分离。贝尔实验室首先提出。国际电信联盟对SDH的比特率、网络节点接口、网络管理、网络保护等都有标准化建议。2.3.2SDH网的特点

同步复用方式网络结构和设备简化

三大核心特点丰富的开销比特强大的网络管理能力统一的光接口及复用标准良好的兼容性2.3.3SDH的网络节点接口、速率和帧结构网络节点种类众多，要统一NNI，首先要统一速率和帧结构安排。NNI在传输系统中的位置►同步数字体系的速率SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM-N（N=1,4,16…）STM-1：最基本、最重要的模块，其速率为155.52Mb/s，经扰码后的电/光转换变为相应的光接口线路信号后，速率不会改变；STM-4：将4个STM−l同步复用可构成；STM-16：将16个STM−1（或4个STM−4）同步复用；STM-64：将64个STM−1（或4个STM−16）同步复用；►帧结构SDH技术的基础是其帧结构。适应功能ITU-T采用以字节结构为基础的矩形块状帧结构用于SDH网便于接入取出

兼容STM-N帧结构♦以字节为单位（8bit）的块状帧♦这段字节的持续时间，无论N取何值都是125μs，帧频为8000/s2.3.4SDH复用结构与步骤我国SDH基本复用结构复用(Multiplexing)：指以字节交错间插的方式把若干个TU-n复用成TUG-n，或N个STM-1复用成STM-N的过程。STM-N的复用步骤方式：字节间插复用低阶SDH高阶SDH的复用结构：实现STM-1>STM-4>STM-16>STM-64>STM-2562.3.5SDH设备SDH网元设备可以实现SDH体系的同步复用、交叉连接、网络故障自愈等功能。基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）、和数字交叉连接设备（DXC）终端复用器分插复用器再生中继器数字交叉连接设备电路高度智能业务汇集和疏导保护倒换2.3.6SDH网的分层结构面向交换业务提供通道传输媒介2.3.7SDH自愈网自愈功能是指当网络出现故障时，无须人为干预，而在极短时间内就可以从失效状态中自动恢复所承载的业务。

线路保护倒换

环形网保护自愈保护类型

DXC保护

混合保护2.4多业务传送平台

（MSTP）►MSTP的基本概念1.MSTP是基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务传送平台。2.MSTP优势体现于城域网的接入和汇聚层，不但提供IP、ATM和SDH多业务的接入能力，而且能够对数据业务进行统计复用，提高带宽的利用率。3.

MSTP能够开展电信级的以太网业务，提供端到端的QoS保证，并具备网络的弹性，非常适合于提供政企客户业务。4.MSTP主要解决数据分组的高效传输问题，是对数据网进行优化和补充，可以根据业务需要取代接入层的部分数据路由设备。►MSTP的产生SDH发展迅猛以太网与ATM的战争以太网获胜强强联合MSTP简单地说，MSTP就是为了解决越来越多的不同的数据业务需要。►MSTP功能架构►MSTP的三个发展阶段Step1:在原有SDH基础上，增加ATM/以太网接口功能，实现数据业务的透明传输功能。如提供数据接口利用ML-PPP映射到SDH虚容器。缺点：需要点对点路由，浪费系统带宽Step2:在透传的基础上，增加数据业务的处理功能，包括以太网的二层交换，ATM交换等。Step3:采用以逐点转发为基础的环网技术，有效提高带宽利用率，包括弹性分组环技术（RPR）。在此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现带宽的统计复用、更加严格的QoS、ATM共享环技术(VPRing)等。2.5波分复用系统（WDM）2.5.1波分复用的概念波分复用技术是指同一光纤中同时传输多个不同波长光信号的技术。稀疏波分复用（CWDM）：信道间隔10~100nm；WDM

密集波分复用（DWDM）：信道间隔1~10nm。2.5.2WDM的特点►

实现信号的超大容量传输►节约光纤资源，降低传输成本►提高了频带利用率►

组网灵活，升级扩容方便►降低了对光电器件的速率要求2.5.3DWDM系统DWDM是在1550nm窗口附近，选用密集的多路光载波复合到一根光纤上传输。DWDM系统主要由5个部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。DWDM系统的基本结构信道1信道N光分波器λ1λn接收1┇接收n输出光接收机光转发器1┇输入信道1信道Nλ1λn光转发器n光合波器光发射机λsLAλsλs光中继放大PAλsBA光监控信道发送器光监控信道接收/发送光监控信道接收/发送光监控信道接收器网络管理系统功率放大器（BA）线路放大器（LA）前置放大器（PA）光监控信道（OSC）光转换单元（OTU）光复用器（OMUX）光解复用器（DEMUX）WDM光传送网的分层结构我们可将WDM传送网定义为一种三层的网络结构，即光通路层（OCH）网络，光复用段层（OMS）网络和光传输段层（OTS）网络。（1）OCH层网络负责接收来自电通道层的信号，并为其选择路由和分配波长，安排光通路连接，提供光通路层的检测和管理功能。（2）OMS层网络负责为相邻两个复用传输设备间光信号的完整传输提供保障，能够为多波长信号提供网络功能。（3）OTS层网络该层负责为光信号在不同类型的光传输媒质（如G.652、G.653、G.655光纤等）上提供传输功能，并且能够实现对光放大器或中继器的检测和控制功能。2.6分组传送网（PTN）►为什么要使用PTNE1/STM-NFE/GE/10GE业务接口变化TDM减少业务的变化IP增多对承载网提出新需求：

♦高带宽

♦高带宽利用率

♦高可靠性

♦灵活的调度AllIP的业务和网络多业务接入能力高质量业务保证更大的网络带宽四大挑战承载技术的选择♦MSTP：TMD电路交换核心，不适应大量数据业务统计复用需求；刚性传送管道：对分组业务的适配颗粒是VC-12/3/4，承载突发数据带宽利用率低；在接入的数据业务带宽明显提速时，单板级的VC汇聚和L2交换扩展性差

♦L2/L3交换机缺乏快速可靠的网络保护和OAM故障检测机制，多业务承载和同步传输能力差，网络管理手段缺乏♦路由器组大网能力弱，网络保护能力弱，多业务承载能力差结论：现有承载技术不能很好地满足快速发展的IP业务需求。►PTN的基本概念PTN=PacketTechnology+SDHOperationExperiencePTN：PacketTransportNetwork，中文名称是分组传送网。基于分组交换的、面向连接的多业务统一传送技术，不仅能较好承载电信级以太网业务，而且兼顾了传统的TDM和ATM业务。PacketTechnology带宽统计复用L2/L3层交换能力面向未来转型SDHTransportExperience精确的时钟传送能力基于硬件的OAM和可靠网络保护E2E的网络管理PTNPacket技术搭建面向ALLIP的平台，具有更高的网络效率，灵活的调整能力，更好的可扩展性.SDH传送体验确保了由everythingoverSDH的承载网到everythingoverIP承载网的平滑转型.►PTN的特点

Packet：分组内核，多业务处理，层次化QOS能力Transport：类SDH的保护机制：快速、丰富，从业务接入到网络侧以及设备级的完整保护方案；类SDH的丰富OAM维护手段；综合的接入能力、完整的时钟同步方案Network：业务端到端，管理端到端网络位置：城域汇聚接入层PTN特点体现方式高效分组内核增强交换架构（1＋1主备，信元交换）多业务承载TDM/ATM/Eth等多种业务接入端到端管理端到端业务点击提供，端到端整个承载网络统一电信级管理全面的同步方案TDM时钟、外时钟、SyncEth、1588V2、TOP、ACR、NTR等QoS能力端到端QoS保障高可靠保护方案50ms内的网络级保护：LSP1+1/1:1客户侧保护：LAG、TPS设备级保护：交叉/时钟等关键单元热备OAM能力EthernetOAM，MPLSOAM,ATMOAM

MSTPPTN内核TDM交换（VC交叉）分组交换承载业务TDM和IP业务统计复用刚性管道，无统计复用弹性管道，有统计复用，带宽规划可按收敛比、提高带宽利用率速率核心层10G，汇聚层10G/2.5G，接入层622/155M组网核心层、汇聚层10GE，接入层GE组网组网形式环形、链形、MESH保护复用段保护、通道保护、SNCP保护1+1/1:1LSP线路保护保护性能50ms电信级保护控制平面可升级支持与MSTP相比PTN的优势业务IP化，网络设备以太网接口越来越普及业务量增加，统计复用提高带宽效率MSTP与PTN有明确的定位MSTP定位以TDM业务为主、分组业务为辅PTN在分组业务占主导时（约70％）才体现优势►MSTP与PTN的对比核心差别：交换方式和统计复用能力►PTN的实现方式PBB+PBB-TE技术(PBB：运营商骨干桥接技术)

PBB解决了运营商和客户之间的安全隔离并提高了网络扩展性，PBB-TE增加了流量工程（TE）从而增强了QOA能力，PBB-TE目前主要支持点到点的传送。MPLS-TP技术从IP/MPLS技术发展来的MPLS-TP技术，抛弃了基于IP地址的逐跳转发，增强了MPLS面向连接的标签转发能力，从而具有确定的端到端传送路径，增强了网络保护、OAM和QoS能力。MPLS-TP被多家厂商支持！（阿朗、华为、中兴、烽火、爱立信、UT斯达康、诺西、富士通、新邮通）►MPLS-TP简介最初，由ITU-T定义T-MPLS，后续由IETF/ITU-TJWT工作组负责标准制定，命名为MPLS-TransportProfile（MPLS-TP）一种面向连接的分组交换网络技术利用MPLS标签交换路径，省去MPLS信令和IP复杂功能支持多业务承载，独立于客户层和控制面，并可运行于各种物理层技术具有强大的传送能力（QoS、OAM和可靠性等）MPLS-TP特点：关键技术MPLS-TP内核以分组交换为内核承载业务天然支持分组业务承载，采用内嵌电路仿真方式承载电路业务QoS支持QoS区分和统计复用OAM和网管支持电信级OAM和网管能力，以及图形化界面安全性采用面向连接技术保证业务的安全性可靠性支持线性保护同步支持精确频率同步和基于1588v2的时间同步能力标准化在环网保护、同步、OAM、与路由器互通等方面的标准尚不成熟►PTN设备基本功能传送平面：实现各种业务的传送处理功能，如封装、转发、流控、交换等，并实现保护和OAM开销处理管理平面：完成设备拓扑管理、配置管理、告警性能管理、安全管理控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护恢复►PTN关键技术RNCRNCBTSNodeBNodeBE1IMATDME1IPoverFEPacketNetworkPOC2POC1POC3主LSP备LSPE2EPWE31.多业务统一承载PTN通过PWE3提供TDM、ATM/IMA、ETH的统一承载，统一承载架构可实现资本支出和运营成本的节约。PWE3：边缘到边缘的伪线仿真，指在分组交换网络中尽可能真实地模仿ATM、以太网、低速TDM电路和SDH等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技术。该技术适用于多种业务平台转移到单一的PSN(分组交换网络)承载网。2.端到端QoS解决方案QoS是针对网络中各种业务的不同需求，为其提供不同的服务质量保证，如丢包率、延迟、抖动和带宽等。分级按类的业务保障：每个基站/用户/用户组的多种业务，精细调度，分层保证。灵活的大客户套餐：对不同需求的大客户，可灵活推出不同带宽和服务保证的商务套餐。商业价值最大化：通过带宽精细控制，保证网络资源充分利用，容纳更多用户。PTNQoS流程示意SP：严格优先级WRR:加权循环调度算法WRED：加权随机早期探测3.层次化分组网络OAMPTN具备类似SDH网络的操作、管理、维护能力：分层监控，实现快速故障检测和故障定位PHY层监控包括PDH，SDH，Ethernet等MAC层监控支持ATMOAM，EthOAM业务监控支持LSPTunnel（标记交换路径）和PW层次的监控多个层次的保护共存，可靠性高，发生故障时合理启动相应层级的保护机制IEEE802.3ah接入链路OAMITUY.1731OAMConnectivityLayerOAMIEEE802.1ag/ITUY.1731ServiceLayerOAM（UNItoUNI）ITUY.1730/ITUY.1711OAMLSPPW接入链路OAMIPoEIPoE1TDME1E1cSTM-1GEPOSATMSTM-1IMAE1PTNPTNPTNML-PPPE1/FE/POSLeasedLinePTNPTNPTNPTNGE/POS

10GE设备级保护控制单元备份交换单元备份时钟处理单元备份风扇单元备份网络边缘保护机制E1保护：TPSSTM-N保护：LMSP1+1/1:1以太网保护：LAG（链路聚合组）双规保护:MC-LAG/MC-APS网络内部保护机制E1的保护：TPS,IMA/MLPPPGroupSTM-N保护：LMSP1+1/1:1LSPtunnel的保护：LSP1+1/1:1节点和链路级保护：TEFRR（快速重路由）针对不同业务提供不同保护机制：E1、STM-N，Ethernet；全面的网络级保护、网络边缘保护、设备级保护；设备级保护：保护设备关键部件，如控制单元备份，交换单元备份，时钟处理单元备份等网络边缘保护：保护客户侧业务到PTN设备的安全，如LMSP1+1/1:1(STM-N),LAG(Ethernet)网络级保护：保护网络传送业务的安全，如：LSP1+1/1:1（LSPtunnel）NodeBBTSNodeBBSCRNC4.PTN的保护机制2.7光传送网（OTN）传输网络适配未来业务要求需要具备新的特性，如大颗粒大带宽，高的网络生存性与可靠性，网络效率高，灵活扩展等。传统WDM在宽带业务承载方面的局限：业务调度不灵活；组网能力差；保护机制不完善；简单的OSC,无法对通道进行精确管理；所以，传统的WDM设备无法满足要求，问题主要在调度、保护、管理等方面。强大而灵活的交叉调度完善的保护机制规范的映射、复用丰富的管理运营经验SDH的优势可以弥补WDM的劣势WDM的大容量传送机制＋SDH的电层处理机制OTN►OTN的基本概念OTN即光传送网，OpticalTransportNetwork；ITU-T为OTN定义了一套完整的层网络结构，对于各层网络都有相应的管理监控机制；OTN可以面向多种业务（语音、数据等）、提供对客户信号的透明传送和光通道的管理，具有大容量交换（交叉）或路由能力。当前OTN的应用主要：基于FEC长距离传输的、适于大颗粒带宽数据业务的、易于