传送网基本概念

传送网是什么?

  • 如果把信息比作货物,传送网就是一张物流网。物流网承载的是各个企业、个人之间的业务往来,传送网承载的是各个业务网的信息往来。固话、移动、宽带、数据、软交换、大客户等等都是靠传送网实现网元间的信息交互的,也就是说,我们之所以可以远距离的打电话、发短信、互联网上交流、看IP电视等,都是基于这张庞大而又复杂的传送网实现的。传送网将遍布全球的业务层面的孤岛联成了固定电话网、移动通信网、宽带互联网。

  • 传送网就是远距离传送大量信息的可靠网络。

  • 光调制解调器:ONT,光网络终端,宽带接入网设备。

传送网定义

传送网(Transport Network)是为各类业务网提供业务信息传送手段的基础设施。

  • 传送网是为各类业务网提供业务信息传送手段的基础设施。如果我们将电话交换机、数据交换机、各类网络终端等称为业务节点,那么传送网便负责将这些节点连接起来,并提供任意两点之间信息的透明传输。简而言之,传送网就是连接通信设备及终端的管道;传送网不生产信息,只是业务的搬运工。传输网在整个通信网络中是一个基础网,发挥的作用是传送各个业务网的信号。
  • 传送网的传输介质主要为光纤。可以直观的理解:传送网 = 传送设备+连接传送设备的光纤线路。
  • 经常地,人们把传送网也称为光传送网或承载网。早期的承载网,主要是指IP承载网;随着IP业务发展,传送网络也逐渐IP化,传送网和承载网深度融合,人们逐渐把传送网,加上IP承载网,一起统称为“大承载网”,也就是现在我们通常所说的承载网。

传送网主要特征:

  • 大容量:由于光纤的带宽相对于设备近乎于无限,使得传送网容量巨大,可以承载大量的业务信号;目前,已实现单纤48T的传送容量。
  • 长距离:光纤损耗低,可以利用传送网络,远距离传送业务信号。长距离传送业务信号;采用相干光通信等技术,可实现数千公里无电中继传输;如果距离比较短,可以用光纤、网线、同轴电缆等媒质将网络节点连接起来,就不需要把两端的设备都接入传送网了。
  • 多业务接入:提供多种主流业务接口,包括PDH/SDH/以太网/PCM/视频业务等。
  • 可靠:提供多种网络级保护及多种设备级保护;倒换时间短,业务损伤小。

传送网地位

传送网络是各种业务网络的承载体,是公众电信网络层次中最低层的网络。传送网络建设不好,必将制约其它业务网络的发展,影响业务的开展。

一些缩写的解释:

  • MSC: Mobile Switching Center,移动交换中心
  • GMSC: Gateway Mobile Switching Center,移动网网关局
  • SGSN: Serving GPRS Support Node,GPRS业务支撑节点
  • GGSN: Gateway GPRS Support Node,GPRS网关支撑节点
  • PSTN: Public Switched Telephone Network,公共交换电话网络
  • GSM:Global System for Mobile Communications,全球移动通信系统
  • GPRS:General Packet Radio Service,通用无线分组业务

传送网技术介绍

传送网络发展史

  • PDH: Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字传输系统
  • SDH: Synchronous Digital Hierarchy,同步数字传输系统
  • MSTP:Multi-service Transmission Platform,多业务传送平台
  • DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing,密集波分复用系统
  • Hybrid MSTP: TDM+分组双平面MSTP
  • ASON: Automatically Switched Optical Network,自动交换光网络(智能光网络)
  • OTN: Optical Transport Network,光传送网
  • MS-OTN: Multi-service Optical Transport Network,多业务光传送网
  • Liquid OTN:新一代的OTN技术
  • T-SDN: Software-Defined Networking,传送域的软件定义网络

SDH技术介绍

上世纪80年代规模商用的PDH,存在着明显的缺陷:

  • 只有地区性的电接口规范,不存在世界性标准。
  • 没有世界性标准的光接口规范。
  • 异步复用,导致信号复用/解复用只能逐级进行;过程中信号很容易劣化。
  • 用于OAM的开销比较小。
  • 没有统一的网管接口。

SDH是在PDH基础之上发而来的。先有国际标准,再有的产品,从设计之初就克服了PDH的缺陷。

SDH的基本概念: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接口:STM-N,采用国际统一的标准接适合任意不同厂家设备的对接。
  • SDH的复用方式:采用同步的字节间插复用,从STM-1到STM-4,速率正好为4倍。这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的,于是可以从STM-N信号中直接分/插出低速支路信号。
  • STM-N帧格式固定,不同速率信号帧频相同,从STM-1到STM-N帧结构横向扩大×N倍。大量的开销和指针用于监控信号传送质量,方便维护管理。
  • 组网灵活:线形、星形、树形、环形、网孔形。

SDH优势

  • 接口:电接口,SDH体制有一套标准的信息结构等级,即有一套标准的速率等级。信号传输结构等级是同步传输模块:STM-1/4/16/64;光接口,线路接口(这里指光口)采用世界性统一标准规范,SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码,不再进行冗余码的插入。
  • 复用:低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中;另外,由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构,可将PDH低速支路信号(例如2 Mbit/s)复用进SDH信号的帧中去(STM-N),这样使低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的,于是可以从STM-N信号中直接分/插出低速支路信号。
  • 运行维护方面:SDH信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20,大大加强了OAM功能。这样就使系统的维护费用大大降低,而在通信设备的综合成本中,维护费用占相当大的一部分,于是SDH系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低,据估算仅为PDH系统的65.8%。
  • 兼容性:SDH有很强的兼容性,这也就意味着当组建SDH传输网时,原有的PDH传输网不会作废,两种传输网可以共同存在。也就是说可以用SDH网传送PDH业务,另外,异步转移模式的信号(ATM)、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。

MSTP概念

传统SDH设备是在PDH之上发展起来的,支路侧业务接口主要PDHE1/E3/E4;如果要承载以太网、PCM业务,则需要增加相应业务单板,传统SDH演变成MSTP设备。

MSTP与传统SDH设备都是基于TDM平面;增加分组平面,则演变成Hybrid MST设备。

传统SDH包括MSTP设备线路侧最大商用速率为10 Gbps;更大的容量,需要WDM技术来实现。

当前,传统SDH包括MSTP设备在运营商网络已经逐渐处于退网的状态;HybridMSTP存续时间可能稍长,但存量有限。后续,设备增量方面应该只有在企业市场。

波分技术介绍

WDM概念

WDM:Wavelength Division Multiplexing,波分复用,是一种把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送的方式;发端合波,收端分波。

随着业务应用越来越广,对传送网络的带宽需求也日渐增加:
TDM时分复用从传统PDH的一次群至四次群的复用,到如今SDH的STM-1、STM-4、STM-16乃至STM-64的复用。

  • 缺点1:光缆资源紧张。
  • 缺点2:速率的升级缺乏灵活性。
  • 缺点3:对于更高速率的时分复用设备,成本较高,并且40 Gbit/s的TDM
  • 设备已经达到电子器件的速率极限。

WDM波分复用是将不同速率(波长)的光混合在一起进行传输,这些不同波长的光信号所承载的数字信号可以是相同速率、相同数据格式,也可以是不同速率、不同数据格式。可以通过增加新的波长特性,按用户的要求确定网络容量:

  • 超大容量、超长距离传输。
  • 对数据的“透明”传输。
  • 系统升级时能最大限度地保护已有投资。
  • 高度的组网灵活性、经济性和可靠性。

WDM系统结构

N路波长复用的WDM系统的总体结构主要有:

光波长转换单元(OTU)

波分复用器:分波/合波器 (ODU/OMU )

光放大器(BA/LA/PA )

光/电监控信道(OSC/ESC)

  • 光波长转换单元(OTU)将非标准的波长转换为ITU-T所规范的标准波长,系统中应用光/电/光(O/E/O)的变换,即先用光电二极管PIN或APD把接收到的光信号转换为电信号,然后该电信号对标准波长的激光器进行调制,从而得到新的合乎要求的光波长信号。
  • 光合波器用于传输系统的发送端,是一种具有多个输入端口和一个输出端口的器件,它的每一个输入端口输入一个预选波长的光信号,输入的不同波长的光波由同一输出端口输出。光分波器用于传输系统的接收端,正好与光合波器相反,它具有一个输入端口和多个输出端口,将多个不同波长信号分类开来。
  • 光放大器不但可以对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大器,是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。在目前实用的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器(EDFA)和光纤拉曼放大器(FRA)等,其中掺铒光纤放大器以其优越的性能被广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统中,作为前置放大器、线路放大器、功率放大器使用。
  • 光监控信道是为WDM的光传输系统的监控而设立的。ITU-T建议优选采用1510 nm波长,容量为2 Mbit/s。必须在EDFA之前下光路,而在EDFA之后上光路。

SDH与WDN的技术对比

对比学习SDH与WDM:

  • WDM提高了带宽,但管理这么多信息,OAM能力是否需要提升?
  • WDM以波长作为信息调度的最小单位,是否存在着调度不够灵活以及资源浪费的问题?
  • WDM的保护是否完?

解决措施:WDM主要工作在光层,对接入信号进行透明传送。如果可以增加电层,并借鉴SDH的一些理念,比如丰富的电层OAM开销、灵活的电层调度、完善的电层保护等,可以解决上述问题。

这种结合了WDM(光层)与SDH(电层)的技术,就是OTN光传送网。

OTN的概念

OTN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。

相对于SDH和传统的WDM,OTN具有以下优势:

大颗粒业务传送

支持多业务传送

强大的OAM功能

灵活的组网方式

节约网络建设、运营成本

  • OTN采用光电结合的网络技术,并不是新提出的概念,多年来ITU-T已经制定了关于OTN一系列的行业标准(G.709、G.805、G.806、G.798、G.874、G.693、G.872等)。OTN技术是在SDH和WDM技术的基础上发展起来的,兼有两种技术的优点。

  • OTN设备单个波长可支持40 Gbit/s、100 Gbit/s甚至更高的传输速率,实现大容量传输,适应IP网络大颗粒化的发展趋势。

  • OTN设备支持支、线路分离的业务接入,提高业务接入的灵活性,支持多业务接入能力,如SDH、Ethernet、IP/MPLS和SAN业务等。

  • OTN有自己特有的帧结构,有丰富的开销对信号在传输过程中进行运行、管理和维护。

  • 与传统的WDM技术相比,OTN提供灵活的组网方式,可构成多环、网格型和星型等城域网经常需要的组网模式,适合城域网新业务的开拓及业务的频繁调整的现实情况。