傳輸網(wǎng)絡及接入技術基礎

傳輸網(wǎng)絡及接入技術基礎第1頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、傳輸網(wǎng)絡基本概念與公司網(wǎng)絡結(jié)構第2頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、傳輸網(wǎng)絡基本概念1、傳輸網(wǎng)絡的組成傳輸網(wǎng)絡是實際具體物理鏈路、設備組成的網(wǎng)絡，主要由連接業(yè)務節(jié)點的傳輸媒介和傳輸系統(tǒng)設備組成，使得信息從一點傳遞到另一點或另一些點。第3頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒介信息需在一定的物理媒質(zhì)中傳播，這種物理媒質(zhì)稱為傳輸媒質(zhì)，傳輸媒質(zhì)提供兩地之間的信號傳輸通路，從大的分類上主要有兩種，一種是電磁信號在自由空間傳輸，稱作無線傳輸；另一種是電磁信號在某種傳輸線上傳輸，稱作有線傳輸。傳輸媒質(zhì)目前主要有以下幾種：（1）、電纜主要包括雙絞線電纜、同軸電纜等，雙絞線電纜主要用于傳統(tǒng)固定電話的用戶線接入或局域網(wǎng)用戶布線，同軸電纜主要用于傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(CATV)的用戶線接入。

第4頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、微波

頻率范圍為300MHz-1000GHz，微波按直線傳播，若要進行遠程通信，則需在高山、鐵塔或高層建筑屋頂上安裝微波轉(zhuǎn)發(fā)設備進行中繼通信，微波通信在二十世紀八十年代光纖通信技術成熟前是一種重要的傳輸手段，具有通信頻帶寬、抗干擾性強、建設速度快、機動靈活、設備體積小、經(jīng)濟可靠等優(yōu)點，但與光纖通信比較，在傳輸容量和組網(wǎng)方面明顯不足，微波通信對環(huán)境要求較高，尤其是要保證視通，信號質(zhì)量容易受到雨、霧等其它自然環(huán)境變化的影響。目前，雖然單位容量造價要高于光纜傳輸，但在小容量傳輸中，相對比較便宜，主要用于邊緣接入傳輸、重要通信備份、應急通信及特殊地形的通信（3）、衛(wèi)星是在微波中繼通信的基礎上發(fā)展起來的，工作在微波頻段，利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，從而進行兩個或多個地面站之間的通信。衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠、覆蓋面積大、通信容量大、用途廣、抗破壞能力強等優(yōu)點。（4）、光纖光纖通信是以光為載波、光纖作為傳輸媒介的一種通信方式，目前光纖通信使用波長多在近紅外區(qū)，即波長為1310nm和1550nm。光纖具有傳輸容量大、傳輸損耗低、抗電磁干擾能力強、易于敷設和材料資源豐富等優(yōu)點，可廣泛用于越洋通信、長途干線通信、本地傳輸和計算機網(wǎng)絡等許多需要信號傳輸?shù)膱龊系?頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)包括傳輸設備和傳輸復用設備。攜帶信息的基帶信號一般不直接加到傳輸媒介進行傳輸，需要傳輸設備將它們轉(zhuǎn)換為適合于傳輸媒介的信號，例如SDH的STM-1電信號調(diào)制激光器變成在光纖上傳輸?shù)腟TM-1光信號。傳輸設備主要有光接收發(fā)送端機、微波收發(fā)信機和衛(wèi)星地面站收發(fā)信機等。為了在傳輸媒質(zhì)中傳輸多路信息，提高系統(tǒng)容量，需要傳輸復用設備將多路信息進行復用和解復用，電域的傳輸復用目前可分為三類：頻分復用、時分復用和碼分復用。頻分復用是用頻譜搬移的方法，使各路基帶信號分別占用不同的頻率范圍，如有線電視、無線電廣播、頻分多址的TACS制式模擬移動通信等系統(tǒng)；時分復用是用脈沖調(diào)制的方法使不同路數(shù)的信號占據(jù)不同的時隙，如脈沖編碼調(diào)制復用(PCM)、準同步數(shù)字體系(PDH)、同步數(shù)字體系(SDH)和時分多址的GSM制式數(shù)字移動通信技術；碼分復用是用一組正交的脈沖序列來分別攜帶不同路數(shù)的信號，如碼分多址(CDMA)數(shù)字移動通信技術。第6頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖傳輸系統(tǒng)具有十分理想的性能質(zhì)量，目前尚無任何其它傳輸技術可與之相比。因而光纖自誕生以來，已被迅速應用于電信網(wǎng)，開始是長途網(wǎng)和中繼網(wǎng)、本地傳輸網(wǎng)，現(xiàn)在已大規(guī)模進入用戶接入網(wǎng)部分，固定電話自電話發(fā)明以來一個多世紀銅纜雙絞線接入的方式正在發(fā)生改變，代之以光纖綜合業(yè)務接入傳輸方式，電信網(wǎng)的光纖化正在逐漸推向用戶。通信的最基本任務是將大量信息無失真地從一個地方傳送到另一個地方。第7頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2、傳輸網(wǎng)絡的現(xiàn)狀我國的傳輸網(wǎng)絡結(jié)構分為三個層面，如下頁圖所示。第一層面為長途一級干線網(wǎng)，主要節(jié)點為直轄市、省會城市，其間主要由DWDM系統(tǒng)和高等級SDH系統(tǒng)組成，SDH承載在波分系統(tǒng)上。京漢廣以東沿海地區(qū)主要為32波以上WDM系統(tǒng)承載10Gb/s、2.5Gb/sSDH系統(tǒng)，中西部區(qū)域主要以SDH2.5Gb/s、10Gb/s環(huán)形系統(tǒng)為主，部分西部省份采用2.5Gb/s線性系統(tǒng)相連。形成了一個大容量、高可靠的網(wǎng)孔形國家骨干網(wǎng)結(jié)構，輔以少量線形網(wǎng)。第二層面為省內(nèi)二級干線網(wǎng)，主要節(jié)點為省內(nèi)地級城市，其間主要由SDH系統(tǒng)和波分系統(tǒng)組成，形成省內(nèi)網(wǎng)狀或環(huán)形骨干網(wǎng)結(jié)構并輔以少量線性網(wǎng)結(jié)構。網(wǎng)絡一般以以省會城市為樞紐節(jié)點，通過各個方向的環(huán)路覆蓋全省。第三層面為本地傳輸網(wǎng)，一般與固定、移動電話本地網(wǎng)相對應，覆蓋行政區(qū)劃的地區(qū)級地域范圍，包括城市城區(qū)及所轄縣域的傳輸網(wǎng)絡，滿足局間中繼傳輸、用戶接入傳輸帶寬需求，為固定電話、移動電話、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)等各個業(yè)務網(wǎng)絡提供業(yè)務接入及傳送服務。第8頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月本地傳輸層面從地域可分為城域和郊縣傳輸網(wǎng)絡，從網(wǎng)絡功能地位可分為核心層、匯聚層、和接入層面。骨干層主要解決各骨干節(jié)點之間業(yè)務的傳送、跨區(qū)域的業(yè)務調(diào)度等問題；匯聚層實現(xiàn)業(yè)務從接入層到骨干節(jié)點的匯聚。匯聚層以上主要是網(wǎng)孔形、環(huán)形SDH系統(tǒng)，具有很高的生存性，又具有業(yè)務量疏導功能。接入層處于網(wǎng)絡的邊界處，由于業(yè)務容量要求較低，且大部分為匯集型業(yè)務量，因而通道倒換環(huán)和星形網(wǎng)都十分適合于該應用環(huán)境，接入層主要為STM-1/STM-4SDH系統(tǒng)，另外在網(wǎng)絡末端還使用了大量PDH設備，接入設備要求提供豐富的業(yè)務接口，實現(xiàn)多種業(yè)務的接入。下圖是我公司傳輸網(wǎng)絡拓撲圖：第10頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月鷹潭2S390東湖S390勝利西路10G環(huán)2余江電信貴溪電信羅河S390S390S390S390錦江S390龍虎山10G環(huán)1S390S390貴溪移動周坊鷹潭12.5G環(huán)22.5G環(huán)1S390余江移動S390S390接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)S390S390鷹潭城域1鷹潭城域2622M622M622M環(huán)622M環(huán)第11頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3、接入網(wǎng)的概念和技術接入網(wǎng)位于用戶駐地網(wǎng)和核心網(wǎng)之間。按照ITU-T的定義，接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和相關用戶網(wǎng)絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體（例如線路和傳輸設施）組成的為傳送電信業(yè)務提供所需傳送承載能力的系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3接口進行配置和管理。接入網(wǎng)主要完成交叉連接、復用和傳輸功能，一般不包括交換功能，它應能夠支持多種不同的業(yè)務類型，以滿足不同用戶的多樣化要求，也就是接入網(wǎng)應成為全業(yè)務網(wǎng)。就目前的技術研究和應用現(xiàn)狀來看，接入網(wǎng)主要分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)，有線接入網(wǎng)主要采用的技術有銅線接入技術、混合光纖/同軸電纜接入技術、LAN接入技術和光纖接入網(wǎng)；無線接入網(wǎng)包括固定無線接入和移動接入技術，下表列出了目前接入網(wǎng)的主要接入技術。第12頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

接入網(wǎng)有線接入網(wǎng)銅線接入技術LAN接入技術光纖接入技術混合光纖/同軸電纜接入技術無線接入網(wǎng)固定無線接入技術移動接入技術綜合接入網(wǎng)有線＋無線第13頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月由于光纖具有容量大、速率高、損耗小等優(yōu)勢，因此從長遠來看，光纖到戶應該是接入網(wǎng)最理想的選擇，但是考慮到價格、技術等多方面因素，接入網(wǎng)在未來很長一段時間內(nèi)將維持上述多種接入技術共存的局面。從目前通信網(wǎng)的發(fā)展狀況和社會需求可以看出，未來接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡數(shù)字化、業(yè)務綜合化和IP化、傳輸寬帶化和光纖化，在此基礎上，實現(xiàn)對網(wǎng)絡的資源共享、靈活配置和統(tǒng)一管理。第14頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、SDH和MSTP同步傳輸技術第15頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

SDH全稱同步數(shù)字傳輸體制，它是一種傳輸?shù)捏w制協(xié)議，就象PDH準同步數(shù)字傳輸體制一樣，SDH傳輸體制規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié)構、復用方式、傳輸速率等級，接口碼型等特性。傳統(tǒng)的PDH傳輸體制組建的傳輸網(wǎng)，由于其復用方式很明顯的不能滿足信號大容量傳輸?shù)囊?，在通信網(wǎng)向大容量、標準化發(fā)展的今天，PDH的傳輸體制已經(jīng)愈來愈成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的瓶頸，制約了傳輸網(wǎng)向更高的速率發(fā)展。傳統(tǒng)的PDH傳輸體制的缺陷體現(xiàn)在以下幾個方面：1、沒有國際統(tǒng)一的電接口規(guī)范，造成了國際互通的困難。歐洲、北美、日本采用基于不同速率、不同復用等級的體系。2、沒有國際統(tǒng)一的光接口規(guī)范，存在多種碼型變換方案，不同廠家的設備無法實現(xiàn)橫向兼容。3、需要使用硬件設備進行逐級復用與解復用，從PDH的高速信號中不能直接分/插出低速信號，上下電路需大量硬件、結(jié)構復雜、成本高。4、網(wǎng)絡的OAM能力差，PDH信號的幀結(jié)構里用于運行維護工作的開銷字節(jié)不多。1、SDH概述第16頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月SDH傳輸體制的主要特點：1、接口方面：接口的規(guī)范化是決定不同廠家的設備能否互連的關鍵。SDH體制有一套標準的速率等級?；镜男盘杺鬏斀Y(jié)構等級是同步傳輸模塊STM-1，相應的速率是155.52Mbit/s。高等級的數(shù)字信號系列例如STM-4、STM-16可通過將低速率等級的信息模塊通過字節(jié)間插同步復接而成。線路光接口采用世界性統(tǒng)一標準規(guī)范，SDH信號的線路編碼僅對信號進行擾碼，不再進行冗余碼的插入，擾碼的標準是世界統(tǒng)一的，這樣對端設備僅需通過標準的解碼器就可與不同廠家SDH設備進行光口互連，SDH的線路信號速率與SDH電口信號速率相一致。2、復用方式：低速SDH信號是以字節(jié)間插方式復用進高速SDH信號的幀結(jié)構中的，這樣就使低速SDH信號在高速SDH信號的幀中的位置是固定的、有規(guī)律性的,這樣就能從高速SDH信號中直接分插出低速SDH信號。另外，由于采用了同步復用方式和靈活的映射結(jié)構，可將PDH低速支路信號復用進SDH信號的幀中去，使低速支路PDH信號在STM-N幀中的位置也是可預見的，于是可以從STM-N信號中直接分插出低速支路信號，節(jié)省了大量的復接/分接設備（背靠背設備），使業(yè)務的上、下更加簡便。3、運行維護方面：SDH信號的幀結(jié)構中安排了豐富的用于運行維護（OAM）功能的開銷字節(jié)，使網(wǎng)絡的監(jiān)控功能大大加強，維護的自動化程度大大加強。SDH信號豐富的開銷占用整個幀所有比特的1/20，大大加強了OAM功能。第17頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月SDH信號（一）、幀結(jié)構STM-N信號是9行和270×N列的幀結(jié)構。此處的N與STM-N的N相一致，取值范圍：1，4，16，64……。表示此信號由N個STM-1信號通過字節(jié)間插復用而成。STM-N信號的幀頻，也就是每秒傳送的幀數(shù)是8000幀/秒，幀長或幀周期為恒定的125μs。STM-N幀結(jié)構由3部分組成：段開銷；管理單元指針（AU-PTR）；信息凈負荷（payload）。1、信息凈負荷（payload）是由STM-N傳送的各種信息碼塊。在將低速信號打包的過程中加入了監(jiān)控開銷字節(jié)、即通道開銷（POH）字節(jié)，POH作為凈負荷的一部分。2、段開銷（SOH）是為了保證信息凈負荷正常靈活傳送所必須附加的供網(wǎng)絡運行、管理和維護（OAM）使用的字節(jié)。段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH），分別對相應的段層進行監(jiān)控。段其實也相當于一條大的傳輸通道。3、管理單元指針（AU-PTR）位于STM-N幀中第4行的9×N列，共9×N個字節(jié)，AU-PTR是用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM-N幀的準確位置的指示符，以便收端能正確分離信息凈負荷。其實指針有高、低階之分，高階指針是AU-PTR，低階指針是TU-PTR（支路單元指針），分別進行高階VC4和低階VC12在AU-4和TU-12中的定位。第18頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月STM-N幀結(jié)構圖第19頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、復用結(jié)構SDH的復用包括兩種情況：一種是低階的SDH信號復用成高階SDH信號；另一種是低速支路信號，例如PDH2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s信號復用成SDH信號。第一種情況復用的方法主要通過字節(jié)間插復用方式來完成的，復用的個數(shù)是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16系統(tǒng)等級速率（Mb/s）含2M數(shù)量STM—1155.52063STM—4622.080252STM—162488.3201008STM—649953.2804032第二種情況是將PDH信號復用進SDH信號中去。各種業(yè)務信號復用進STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射（相當于信號打包）、定位（相當于指針調(diào)整）、復用（相當于字節(jié)間插復用）三個步驟。第20頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月我國的光同步傳輸網(wǎng)技術體制規(guī)定了以2Mbit/s信號為基礎的PDH系列的復用路線見圖如下：第21頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、開銷開銷的功能是完成對SDH信號提供層層細化的監(jiān)控管理功能，監(jiān)控的分類可分為段層監(jiān)控、通道層監(jiān)控。段層的監(jiān)控又分為再生段層和復用段層的監(jiān)控，通道層監(jiān)控分為高階通道層和低階通道層的監(jiān)控。由此實現(xiàn)了對STM-N層層細化的監(jiān)控。例如對2.5G系統(tǒng)的監(jiān)控，再生段開銷對整個STM-16信號監(jiān)控，復用段開銷細化到其中16個STM-1的任一個進行監(jiān)控，高階通道開銷再將其細化成對每個STM-1中VC4的監(jiān)控，低階通道開銷又將對VC4的監(jiān)控細化為對其中63個VC12的任一個VC12進行監(jiān)控，由此實現(xiàn)了從對2.5Gbit/s級別到2Mbit/s級別的多級監(jiān)控手段。第22頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月STM-1幀的段開銷字節(jié)示意圖第23頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖的段開銷字節(jié)（SOH）主要為：定幀字節(jié)A1和A2、再生段蹤跡字節(jié)J0、數(shù)據(jù)通信通路（DCC）字節(jié)D1-D12、公務聯(lián)絡字節(jié)E1和E2、使用者通路字節(jié)F1、比特間插奇偶校驗8位碼(BIP-8)B1、比特間插奇偶校驗N×24位的（BIP-N×24）字節(jié)B2、自動保護倒換（APS）通路字節(jié)K1、K2（b1-b5）、復用段遠端失效指示（MS-RDI）字節(jié)K2（b6-b8）、同步狀態(tài)字節(jié)S1（b5-b8）、復用段遠端誤碼塊指示（MS-REI）字節(jié)M1。通道開銷（POH）負責通道層的OAM功能。類似于在貨物裝在集裝箱中運輸?shù)倪^程中，不僅要監(jiān)測一集裝箱的貨物的整體損壞情況（SOH），還要知道集裝箱中某一件貨物的損壞情況（POH）。根據(jù)監(jiān)測通道的“寬窄”（監(jiān)測貨物的大?。ǖ篱_銷又分為高階通道開銷和低階通道開銷。高階通道開銷是對VC4級別的通道進行監(jiān)測，可對140Mbit/s在STM-N幀中的傳輸情況進行監(jiān)測；低階通道開銷是完成VC12通道級別的OAM功能，監(jiān)測2Mbit/s在STM-N幀中的傳輸性能。第24頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月高階通道開銷的位置在信息凈負荷VC4幀中的第一列，共9個字節(jié)，如下圖所示。高階通道開銷字為：通道蹤跡字節(jié)J1、通道校驗BIP-8碼B3字節(jié)、信號標記字節(jié)C2、通道狀態(tài)字節(jié)G1、使用者通路字節(jié)F2、F3、TU位置指示字節(jié)H4、空閑字節(jié)K3、網(wǎng)絡運營者字節(jié)N1。第25頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月低階通道開銷這里指的是VC12中的通道開銷，當然它監(jiān)控的是VC12通道級別的傳輸性能，也就是監(jiān)控2Mbit/s的PDH信號在STM-N幀中傳輸?shù)那闆r。上圖顯示了一個VC12的復幀結(jié)構，由4個VC12基幀組成，低階通道開銷就位于每個VC12基幀的第一個字節(jié)，一組低階通道開銷共有4個字節(jié)：通道狀態(tài)和信號標記字節(jié)V5、VC12通道蹤跡字節(jié)J2、網(wǎng)絡運營者字節(jié)N2、備用字節(jié)K4。低階通道開銷結(jié)構圖第26頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2、SDH網(wǎng)絡常見網(wǎng)元SDH傳輸網(wǎng)由不同類型的網(wǎng)元通過光纜線路連接組成，通過不同的網(wǎng)元完成信號的傳送，如上/下業(yè)務、交叉連接業(yè)務、網(wǎng)絡故障自愈。SDH網(wǎng)中常見網(wǎng)元如下：1、終端復用器(TM)，用在網(wǎng)絡的終端站點上，例如一條鏈的兩個端點上，它的作用是將支路端口的低速信號復用到線路端口的高速信號STM-N中，或從STM-N的信號中分出低速支路信號。2、分/插復用器(ADM)，用于SDH傳輸網(wǎng)絡的中間轉(zhuǎn)接站點處，例如鏈的中間結(jié)點或環(huán)上結(jié)點，是SDH網(wǎng)上使用最多、最重要的一種網(wǎng)元。ADM至少有兩個線路端口和一個支路端口。ADM的作用是將低速支路信號交叉復用進線路信號，或從線路信號中拆分出低速支路信號。ADM是SDH最重要的網(wǎng)元，通過它可等效成其它網(wǎng)元，即能完成其它網(wǎng)元的功能，例如：一個ADM可等效成兩個TM。3、再生中繼器(REG)，光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種，一種是純光的再生中繼器，主要進行光功率放大以延長光傳輸距離；另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換，以達到不積累線路噪聲，保證線路上傳送信號波形的完好性。4、數(shù)字交叉連接設備(DXC)，完成的主要是STM-N信號的交叉連接功能，它相當于一個交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接，DXC可將輸入的m路STM-N信號交叉連接到輸出的n路STM-N信號上，DXC的核心是交叉連接，實現(xiàn)靈活的業(yè)務調(diào)度。第27頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3、MSTP多業(yè)務傳送平臺（1）、MSTP功能方框圖MSTP是SDH在新技術條件下的重要發(fā)展，它從單純地支持2MB/S、34Mb/s、140Mb/s、622Mb/s等TDM業(yè)務，擴展到可以支持包括以太網(wǎng)、ATM、視頻圖像等多種業(yè)務的綜合多功能設備。其功能方框圖如圖所示。PDH接口ATM接口以太網(wǎng)接口STM-N接口（支持級聯(lián)）ATM層處理二層交換PPP/LAPS/GFP再生段開銷處理復用段開銷處理VC映射交叉連接開銷處理STM-N線路接口STM-N線路接口圖注：PPP：點到點協(xié)議LAPS：鏈路接入規(guī)程GFP：通用成幀規(guī)程圖：MSTP功能方框圖第28頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖，MSTP把非TDM業(yè)務信號的一些處理與SDH層面的處理相互分離。如以太網(wǎng)業(yè)務信號，先進行二層交換處理（也可不進行二層交換處理），然后按一定規(guī)則進行封裝（GFP/LAPS/PPP），再把封裝后的數(shù)據(jù)幀映射到VC或VC-xc中；最后對所有的VC（包括TDM信號映射的VC）統(tǒng)一進行SDH層面的處理，如交叉連接、開銷處理等，形成STM-N線路信號進行傳輸。第29頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、以太網(wǎng)業(yè)務的封裝所謂以太網(wǎng)業(yè)務的封裝，是指以太網(wǎng)信號在映射進SDH的虛容器VC之前所進行的處理。因為以太網(wǎng)業(yè)務數(shù)據(jù)幀長度是不定長的，這與要求嚴格同步的SDH幀有很大的區(qū)別，所以需要使用適當?shù)臄?shù)據(jù)鏈路層適配協(xié)議來完成對以太數(shù)據(jù)的封裝，然后才能映射進SDH的虛容器VC之中，最后形成STM-N信號進行傳送。目前主要有三種鏈路層適配協(xié)議可以完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務的封裝，即點到點協(xié)議PPP、鏈路接入SDH規(guī)程LAPS與通用成幀規(guī)程GFP。相對于PPP和LAPS，GFP協(xié)議更復雜一些，但其標準化程度更高，用途更廣。GFP（GeneralFramingProcedure）是目前流行的一種比較標準的封裝協(xié)議，它提供了一種把業(yè)務信號適配到傳送網(wǎng)的通用方法。業(yè)務信號可以是協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU如以太網(wǎng)MAC幀，也可以是數(shù)據(jù)編碼塊如GE用戶信號。第30頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月GFP幀結(jié)構比較復雜，如圖所示。核心報頭凈負荷PDU長度指示PLI核心報頭HEC凈負荷報頭凈負荷凈負荷FCS類型擴展報頭類型域HEC擴展報頭HEC42222244～655350～655354～64字節(jié)字節(jié)字節(jié)圖：GFP的幀結(jié)構0～60GFP幀包括兩大部分，即核心報頭與凈負荷。第31頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月用戶幀又包括用戶數(shù)據(jù)幀與用戶管理幀，用戶數(shù)據(jù)幀用于承載用戶的數(shù)據(jù)信號，而用戶管理幀用于承載于用戶信號相關的管理信息?？刂茙瑒t包括空閑幀與管理幀，空閑幀用于在源端進行GFP字節(jié)流域傳輸層速率的適配；管理幀可以承載OAM信息。GFP幀包括兩種類型，即用戶幀與控制幀，其具體分類情況如下圖所示。第32頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、VC級聯(lián)與以太網(wǎng)業(yè)務的映射以太網(wǎng)業(yè)務封裝之后還需要把它映射進SDH的VC之中，最后經(jīng)交叉連接，開銷處理才能形成STM-N信號進行傳送。因以太網(wǎng)信號有10Mb/s、100Mb/s(FE)與1Gb/s(GE)等幾種類型，但它們與SDH的VC-12、VC-3、VC-4的標準速率并不完全匹配，為了有效地利用VC的帶寬，把以太網(wǎng)信號映射進VC時，一般采用VC級聯(lián)技術，尤其是虛級聯(lián)技術。1、VC級聯(lián)技術VC級聯(lián)就是把多個VC按一定規(guī)則組合在一起，使之成為一個傳送整體以適應不同帶寬業(yè)務的需求。VC級聯(lián)有相鄰級聯(lián)與虛級聯(lián)之分。（1）相鄰級聯(lián)相鄰級聯(lián)又稱連續(xù)級聯(lián)，就是將同一個STM-N中的X個相鄰的VC首尾依次連接，成為一個整體結(jié)構即虛容器級聯(lián)組VCG（VCGroup）進行傳送。相鄰級聯(lián)只保留一列通道開銷POH，其余VC的POH改為填充字節(jié)。因此，相鄰級聯(lián)在整個傳送過程必須保持連續(xù)的帶寬。相鄰級聯(lián)寫為VC-4-Xc、VC-12-Xc等，其中X為級聯(lián)的VC個數(shù)，且X=4、16、64、256.（2）虛級聯(lián)虛級聯(lián)就是將分布在不同STM-N中的X個VC（可以同一路由，也可以不同路由）用字節(jié)間插復用方式級聯(lián)成一個虛擬結(jié)構的VCG進行傳送。也就是把連續(xù)的帶寬分散在幾個獨立的VC中，到達接收端再將這些VC合并在一起。與相鄰級聯(lián)不同的是，在虛級聯(lián)時，每個VC都保留自己的POH。虛級聯(lián)利用POH中的K4字節(jié)的某些比特指示該VC在VCG中序列號。第33頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、以太網(wǎng)業(yè)務的傳送技術MSTP的最重要的數(shù)據(jù)特性表現(xiàn)在對以太網(wǎng)業(yè)務傳送的技術處理與支持，它主要包括幾個方面：以太網(wǎng)業(yè)務的透傳、二層交換與以太環(huán)網(wǎng)功能以及流量控制等。1、以太網(wǎng)業(yè)務的透傳透傳就是以太網(wǎng)業(yè)務不在本節(jié)點下載，而是“透過”本節(jié)點向下游傳送。以太網(wǎng)信號已被封裝并映射進VC之中，所以復用MSTP交叉矩陣對VC的直通功能，就可以實現(xiàn)對以太網(wǎng)業(yè)務信號的透傳。對以太網(wǎng)業(yè)務進行透傳時，應保證其透明性，如以太網(wǎng)MAC幀、VLAN標記的透明傳送等。2、以太網(wǎng)業(yè)務的二層交換與匯聚MSTP的二層交換是指在設備的以太網(wǎng)物理端口（一個或多個）與線路側(cè)VC之間（一個或多個），實現(xiàn)基于鏈路層的數(shù)據(jù)幀交換，該交換根據(jù)數(shù)據(jù)幀的MAC地址或VLANID進行。MSTP的二層交換功能可以實現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務的匯聚。3、以太環(huán)網(wǎng)功能MSTP的以太環(huán)網(wǎng)功能就是在SDH環(huán)路中指定一部分帶寬來傳送以太網(wǎng)業(yè)務。因以太網(wǎng)是針對點到點的技術，不支持環(huán)形拓撲，它只是在SDH層面組成環(huán)形網(wǎng)絡，但在MAC層并未進行環(huán)形路徑傳送，而是利用STP組成樹形網(wǎng)，所以它在名義上是以太環(huán)網(wǎng)但并不是真正的環(huán)網(wǎng)。4、流量控制采用鏈路容量調(diào)整機制LCAS(LinkCapacityAdjustmentScheme)流量控制技術。即利用虛級聯(lián)VC中某些開銷字節(jié)傳遞控制信息，在源端與宿端之間提供一種無損傷、動態(tài)調(diào)整線路容量的控制機制。第34頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）以太環(huán)網(wǎng)特點MSTP具有基于2層交換的以太環(huán)網(wǎng)功能，可以實現(xiàn)一定的業(yè)務優(yōu)先級策略和帶寬控制功能。但是基于2層交換實現(xiàn)的以太環(huán)網(wǎng)還是有比較大的局限性：從環(huán)網(wǎng)帶寬利用看，并不能實現(xiàn)帶寬顆粒的靈活指配，同一等級的業(yè)務對帶寬的競爭缺乏完善的公平算法；無法保證環(huán)路各節(jié)點帶寬的公平接入，也無法實現(xiàn)端到端的QoS保證。從業(yè)務的優(yōu)先能來看，對輸入信號優(yōu)先級劃分只能按照百分比切割，所以并不科學。從業(yè)務保護方面，采用STP算法，保護倒換時間，一般在40秒左右，即使采用快速生成樹FSTP，其保護倒換時間也相當長，為1秒鐘以上；都不能滿足電信級業(yè)務的要求。所以從嚴格意義上講，基于二層交換實現(xiàn)的以太環(huán)網(wǎng)并不是真正的環(huán)網(wǎng)。第35頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、WDM與OTN技術第36頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、波分復用原理為了提高傳輸網(wǎng)絡的容量，時分復用的擴容方式有以下主要缺陷：第一，對于光通信系統(tǒng)，目前電域速率已接近器件使用的硅和砷化稼材料的技術極限，且高速率設備的成本也很高，不同類型光纖的非線性效應也給傳輸帶來各種限制。如車輛行駛，理論上說車速越快，交通流量越大，但是車輛行使的速率總有一定的上限。業(yè)界普遍認為，速率達到STM-256后，時分復用技術將會遇到發(fā)展的瓶頸。第二，影響網(wǎng)絡擴容，當升級至更高的速率等級時，網(wǎng)絡接口及其設備需要進行完全更換，在升級過程中，必須中斷正在服務的系統(tǒng)。其實一根光纖的傳輸容量非常大，理論上可達到200~300Tbit/s帶寬，傳輸一路光信號只是利用了其中很少的一部分。目前投入商用的波分復用系統(tǒng)可復用到160個波長，可以把這些波長間隔較小的系統(tǒng)稱之為密集波分復用系統(tǒng)(DenseWavelengthDivisionMultiplexing,DWDM)，或簡稱波分復用(WDM)系統(tǒng)。波分復用(WDM)就是在發(fā)送端利用波分復用器件(合波器)將特定的不同波長的信號合并起來在一根光纖中進行傳輸，在接收端再利用波分復用器件(分波器)將其分開，這樣就很容易在原有的光纖網(wǎng)絡基礎上提高傳輸容量。與通用的單信道系統(tǒng)相比，WDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等諸多優(yōu)點，它可以直接接入多種業(yè)務以保持傳輸?shù)耐该餍浴Ｄ壳癢DM技術已經(jīng)在光傳輸網(wǎng)絡中得到了廣泛的應用。1、波分復用技術第37頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月DWDM系統(tǒng)的構成及光譜示意圖如上圖所示。發(fā)送端的光發(fā)射機發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號，經(jīng)過光波長復用器復用在一起送入摻鉺光纖功率放大器，摻鉺光纖放大器主要用來彌補合波器引起的功率損失和提高光信號的發(fā)送功率，再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)實際情況可有或沒有光線路放大器，到達接收端后經(jīng)光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離）放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號。光波長的穩(wěn)定性是DWDM一個重要的問題，ITU-T已建議193.1THz(即1552.52nm)值作為系統(tǒng)的參考頻率，對通道間隔均勻的系統(tǒng)，ITU-T規(guī)定標準的波長間隔為0.8nm（在1.55波段對應100GHz頻率間隔)的整數(shù)倍，如0.8nm、1.6nm、2.4nm、3.6nm等。對于超密集的WDM系統(tǒng)，也采用0.4nm的波長間隔。第39頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、波分復用技術的主要優(yōu)點1）、超大容量。目前使用的普通光纖可傳輸?shù)膸捠呛軐挼?，但其利用率還很低，DWDM技術可以使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸容量增加幾倍、幾十倍乃至幾百倍。2）、對業(yè)務信號的“透明”。DWDM系統(tǒng)按光波長的不同進行復用和解復用，而與信號的速率和電調(diào)制方式無關，即對數(shù)據(jù)是“透明”的。因此可以傳輸不同特性的信號，完成各種電信號的綜合和分離，包括數(shù)字信號和模擬信號。3）、系統(tǒng)升級時能最大限度地保護已有投資。在網(wǎng)絡擴充時，無需對光纜線路進行改造，可以根據(jù)業(yè)務量的實際需要，逐步增加波長來擴容，顯得十分經(jīng)濟靈活。4）、高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟性和可靠性，DWDM網(wǎng)絡比用傳統(tǒng)的電時分復用技術組成的網(wǎng)絡結(jié)構要大大簡化，而且網(wǎng)絡層次分明，各種業(yè)務的調(diào)度只需調(diào)整相應光信號的波長即可實現(xiàn)。由于網(wǎng)絡結(jié)構簡化、層次分明以及業(yè)務調(diào)度方便，由此而帶來了網(wǎng)絡的靈活性、經(jīng)濟性和可靠性。DWDM與光纖放大器結(jié)合可以節(jié)省大量光電再生器，同時也簡化了維護管理，降低了長途傳輸成本5）、兼容全光交換。未來的全光網(wǎng)絡中，各種電信業(yè)務的上/下、交叉連接等都是在光上通過對光信號波長的改變和調(diào)整來實現(xiàn)的。因此，DWDM技術是實現(xiàn)全光網(wǎng)的關鍵技術之一，而且DWDM系統(tǒng)能與未來的全光網(wǎng)兼容，將來可能會在已經(jīng)建成的DWDM系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光網(wǎng)絡。第40頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、WDM系統(tǒng)關鍵單元1）、波長轉(zhuǎn)換單元OTU(位于用戶終端和合、分波器之間)。為了保證在光纖中傳輸?shù)男盘柣ゲ淮當_，每個信號必須采用不同的波長，如需保證不同廠商之間產(chǎn)品能相互兼容，每個信號的頻率應當固定，大多數(shù)借助DWDM系統(tǒng)傳輸?shù)挠脩艚K端的光接口并不符合這一要求，DWDM系統(tǒng)可以通過光波長轉(zhuǎn)換單元(OTU)將用戶終端的光信號與指定的波長進行轉(zhuǎn)換。2）、合波器(OMU)和分波器(ODU)。DWDM系統(tǒng)的核心部件是波分復用器件，即合波器(OMU)和分波器(ODU)。它們均為光學濾波器，其特性好壞在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的性能。波分復用器件的基本要求是：插入損耗小、隔離度大、帶內(nèi)平坦、帶外插入損耗變化陡峭、溫度穩(wěn)定好、復用通路數(shù)多以及尺寸小等。所謂插損指規(guī)定波長的光信號通過分波/合波器后光功率的丟失。最大插損差指多波長系統(tǒng)的光功率平坦度。中心波長即是指分波后不同端口出來的光的中心波長，其不應該與ITU-T建議的標準波長有太大的偏移（如<20GHz）。隔離度指的是相臨端口的串擾程度。3）、光源。波分系統(tǒng)使用的波長比較密集，光源輸出要求為標準、穩(wěn)定的光波長，以滿足波長指標規(guī)范。波分系統(tǒng)與SDH系統(tǒng)相比，電再生中繼距離要求更高，影響電再生中繼距離的因素很多，如衰減、色散、光信噪比等等，在引入摻鉺光纖放大器后，波分系統(tǒng)中，影響再生中繼距離的主要因素是色散，光源需要滿足長距離傳輸?shù)囊?，ITU-T對DWDM使用的光源的色散作了規(guī)范，常見有三種：12800ps/nm、10000ps/nm、7200ps/nm。常規(guī)的G.652光纖的典型色散系數(shù)是17ps/nm.Km，在實際工程中作20ps/nmKm計算，上面三個光源能夠傳送的距離是分別是640Km、500Km、360Km。第41頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月4）、光放大器(OA)。由于光信號在光纖中傳輸時不可避免地存在一些損耗和色散(損耗會降低信號功率，色散將使光脈沖展寬)，所以在傳輸一段距離后，我們需要設置中繼站對信號進行再生，然后繼續(xù)傳輸。傳統(tǒng)的方法是采用光/電/光的中繼器，改善信號質(zhì)量。但是，隨著波分復用技術的發(fā)展，這種方法已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡傳輸?shù)囊?。主要缺點有以下幾點：經(jīng)過波分復用器件處理后，由于插入損耗的關系，光功率會降低很多，中繼器沒有辦法對此進行補償；波分復用是在一根光纖中同時傳送多路信號，而光/電/光的中繼器必須對每路信號單獨處理，這樣會使得中繼站變得非常復雜，對于長途傳輸非常不利。目前實用化的光放大器主要為摻鉺光纖放大器，它由摻鉺光纖、泵浦光源、耦合器、隔離器等部件組成，可以對一根光纖中的多路光信號同時進行放大。使DWDM系統(tǒng)真正投入商用的關鍵器件是光放大器(OA)。5）、監(jiān)控模塊。為了保證傳輸?shù)耐该餍?，不能利用所承載信號的任何一個比特來傳遞控制信息。所以目前的做法是采用一個特定的波長作為光監(jiān)控信道，傳送監(jiān)測管理信息。波分復用傳輸系統(tǒng)從20世紀90年代中期開始，受市場需要和技術發(fā)展的驅(qū)動，在國內(nèi)外都呈現(xiàn)了飛速發(fā)展的態(tài)勢，主要有應用于長途傳輸網(wǎng)的密集波分復用系統(tǒng)和應用于城域網(wǎng)及以太網(wǎng)的稀疏波分復用系統(tǒng)，都有了很大的突破并得到了大量的商用。第42頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、OTN的產(chǎn)生SDH/SONET和WDM技術是目前傳送網(wǎng)使用的主要技術。SDH/SONET技術偏重于業(yè)務的電層處理，以VC為基本顆粒交叉調(diào)度、同步和單通道線路為基本特征，為子速率業(yè)務(E1/T1/E3/T3/STM-N)提供接入、復用、傳送、靈活的調(diào)度、管理以及保護；WDM技術則專注于業(yè)務的光層處理，以多通道復用/解復用和長距離傳輸為基本特征，為波長級業(yè)務提供低成本傳送。隨著網(wǎng)絡帶寬的需求越來越大，以VC調(diào)度為基礎的SDH/SONET網(wǎng)絡在擴展性方面呈現(xiàn)出了明顯不足，無法滿足業(yè)務的快速增長；而傳統(tǒng)WDM技術采用客戶信號直接映射進光通道的方式，使其只能定位于點對點的應用，缺乏有效的網(wǎng)絡維護管理手段，這二種技術都存在著一定的局限性。OTN的靈感來源于SDH/SONET(映射、復用、靈活地交叉、嵌入式開銷、級聯(lián)、保護、FEC)。OTN將SDH/SONET的可運營可管理能力應用到WDM系統(tǒng)中，同時具備了SDH/SONET和WDM的優(yōu)勢。OTN定義了一套完整的體系結(jié)構，對于各層網(wǎng)絡都有相應的管理監(jiān)控機制，光層和電層都具有網(wǎng)絡生存性機制，可以真正滿足各類運營商的運營及維護需求。2、OTN傳送技術第43頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、OTN的技術優(yōu)勢1）、多種客戶信號封裝和透明傳輸OTN可以支持多種客戶信號的透明傳送，如SDH、GE和10GE等。OTN定義的OPUk容器傳送客戶信號時不更改其凈荷和開銷信息，而其采用的異步映射模式保證了客戶信號定時信息的透明。10GE接口相對于10GPOS接口具有很大的成本優(yōu)勢，路由器采用10GE接口可以大大降低網(wǎng)絡建設成本。而目前基于SDH的WDM系統(tǒng)主要是針對SDH信號的傳送，無法實現(xiàn)對10GELAN信號的透明傳送。因此，WDM系統(tǒng)引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提條件。2）、大顆粒調(diào)度和保護恢復OTN技術提供3種交叉顆粒，即ODU1（2.5Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和ODU3（40Gbit/s）。高速率的交叉顆粒具有更高的交叉效率，使得設備更容易實現(xiàn)大的交叉連接能力，降低設備成本。經(jīng)過測算，基于OTN交叉設備的網(wǎng)絡投資將低于基于SDH交叉設備的網(wǎng)絡投資。在OTN大容量交叉的基礎上，通過引入ASON智能控制平面，可以提高光傳送網(wǎng)的保護恢復能力，改善網(wǎng)絡調(diào)度能力。第44頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3）、完善的性能和故障監(jiān)測能力目前基于SDH的WDM系統(tǒng)只能依賴SDH的B1和J0進行分段的性能和故障監(jiān)測。當一條業(yè)務通道跨越多個WDM系統(tǒng)時，無法實現(xiàn)端到端的性能和故障監(jiān)測，以及快速的故障定位。而OTN引入了豐富的開銷，具備完善的性能和故障監(jiān)測機制。OTUk層的段監(jiān)測字節(jié)（SM）可以對電再生段進行性能和故障監(jiān)測；ODUk層的通道監(jiān)測字節(jié)（PM）可以對端到端的波長通道進行性能和故障監(jiān)測。從而使WDM系統(tǒng)具備類似SDH的性能和故障監(jiān)測能力。OTN還可以提供6級連接監(jiān)視功能（TCM），對于多運營商/多設備商/多子網(wǎng)環(huán)境，可以實現(xiàn)分級和分段管理。適當配置各級TCM，可以為端到端通道的性能和故障監(jiān)測提供有效的監(jiān)視手段，實現(xiàn)故障的快速定位。因此在WDM系統(tǒng)中引入OTN接口，可以實現(xiàn)對波長通道端到端的性能和故障監(jiān)測，而不需要依賴于所承載的業(yè)務信號（SDH/10GE等）的OAM機制。從而使基于OTN的WDM網(wǎng)絡成為一個具備OAM功能的獨立傳送網(wǎng)。4）、FEC能力G.709為OTN幀結(jié)構定義了標準的帶外FEC糾錯算法，F(xiàn)EC校驗字節(jié)長達4×256字節(jié)，使用RS（255,239）算法，可以帶來最大6.2dB（BER＝10-15）編碼增益，降低OSNR容限，延長電中繼距離，減少系統(tǒng)站點個數(shù)，降低建網(wǎng)成本。G.975.1定義了非標準FEC，進一步提高了編碼增益，實現(xiàn)更長距離的傳送，但是因為多種編碼方式不能兼容，不利于不同廠家設備的對接，通常只能應用于IaDI接口互聯(lián)。第45頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、OTN的分層結(jié)構OTN分為3個層網(wǎng)絡：光通路層Och、光復用段層OMS與光傳送段層OTS：光通路層Och又進一步分為光通路凈荷單元OPU、光通路數(shù)據(jù)單元ODU、光通路傳送單元OTU三個子層。第46頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、信息結(jié)構與開銷1）、信息結(jié)構類型OTN擁有多種類型的信息結(jié)構，如光通路凈負荷單元OPUK、光通路數(shù)據(jù)單元ODUK、光通路傳送單元OTUK、光通路Och、光通路載波OCC、光通路載波群OCG、光傳送模塊OTM等；每種信息結(jié)構都擁有自己的開銷。2）、開銷類型基本上分為兩大類型：隨路開銷與非隨路開銷。隨路開銷包含在相應幀結(jié)構之內(nèi)，隨同用戶信號一起傳送。圖：OTN的隨路開銷FA與OTUkOHODUkOH（3×14字節(jié)）OPUkOHOPUk凈負荷12341141516173824列……非隨路開銷則不包含在幀結(jié)構之內(nèi)，由單獨的光監(jiān)控通路OSC傳送。第47頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3）光傳送網(wǎng)接口結(jié)構光傳送模塊n(OTM-n)是支持OTN接口的信息結(jié)構，由光傳輸段(OTS)、光復用段(OMS)、光通路(OCh)、光通路傳送單元(OTU)、光通路數(shù)據(jù)單元(ODU)和光通路凈荷單元(OPU)等部分組成。OTS、OMS和OCh層為光層；OTU、ODU和OPU層為數(shù)字層，可以提供特定的開銷來管理OTN的數(shù)字功能。OTN接口結(jié)構和信息包含關系流示意如圖所示。第48頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）、OTN的復用與映射結(jié)構1）、OTN的復用與映射結(jié)構如圖：OTN復用和映射結(jié)構第49頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月OTU類型OUT標稱比特速率(kbit/s)OTU比特速率容差OTU1255/238×2488320kbit/s±20×10-6OTU2255/237×9953280kbit/sOTU3255/236×39813120kbit/sODU類型ODU標稱比特速率(kbit/s)ODU比特速率容差ODU1239/238×2488320kbit/s±20×10-6ODU2239/237×9953280kbit/sODU3239/236×39813120kbit/sOTU/ODU/OPU類型周期(us)OTU1/ODU1/OPU1/OPU1-Xv48.971OTU2/ODU2/OPU2/OPU2-Xv12.191OTU3/ODU3/OPU3/OPU3-Xv3.035注：標稱OTUk速率近似為：2666057.143kbit/s(OTU1),10709225.316kbit/s(OTU2)和43018413.559kbit/s(OTU3)注：標稱ODUk速率近似為：2498775.126kbit/s(ODU1),10037273.924kbit/s(ODU2)和40319218.983kbit/s(ODU3注：標稱OPUk凈荷速率近似為：2488320.000kbit/s(OPU1凈荷)，9995276.962kbit/s(OPU2凈荷)和40150519.322kbit/s(OPU3凈荷)。標稱OPUk-Xv凈荷速率近似為：X×2488320.000kbit/s(OPU1-Xv凈荷)，X×9995276.962kbit/s(OPU2-Xv凈荷)和X×40150519.322kbit/s(OPU3-Xv凈荷)OPU類型OPU凈荷標稱比特速率(kbit/s)OPU凈荷比特速率容差OPU12488320kbit/s±20×10-6OPU2238/237×9953280kbit/sOPU3238/236×39813120kbit/sOPU1-XvX×2488320kbit/s±20×10-6OPU2-XvX×238/237×9953280kbit/sOPU3-XvX×238/236×39813120kbit/s注：周期為近似值，取小數(shù)點后三位2）、OTUk/ODUk/OPUk比特速率和幀周期第50頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月通過光纜互連，網(wǎng)絡節(jié)點和傳輸線路的幾何排列就構成了網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構，任何通信網(wǎng)絡都存在兩種拓撲結(jié)構，那就是物理拓撲和邏輯拓撲(也稱為虛拓撲)。其中物理拓撲表征網(wǎng)絡節(jié)點的物理結(jié)構；邏輯拓撲表征網(wǎng)絡節(jié)點間業(yè)務的分布情況。光網(wǎng)絡拓撲的基本結(jié)構有鏈形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔形。（1）、鏈形當所有的網(wǎng)絡節(jié)點以一種非閉合的鏈路形式連接在一起時，就構成了鏈形拓撲。通常這種結(jié)構的端節(jié)點是電或光的復用終端設備，中間節(jié)點是電或光的分插復用設備。這種結(jié)構的優(yōu)點是可以靈活上下電路或光通道，但其生存性較差。因為節(jié)點或鏈路的失效將把整個系統(tǒng)割裂成獨立的若干個部分，而無法實現(xiàn)有效的網(wǎng)絡通信。（2）、星形當所有網(wǎng)絡節(jié)點中只有一個特殊節(jié)點與其他所有節(jié)點有物理連接，而其他各節(jié)點之間都沒有物理連接時就構成了所謂的星形結(jié)構(也稱樞紐結(jié)構)。其中該特殊節(jié)點稱為中心節(jié)點，它通常由具有DXC或OXC功能的節(jié)點承擔；而其他節(jié)點稱為從節(jié)點，可以使用終端復用設備。3、傳輸組網(wǎng)第51頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、樹形樹形網(wǎng)絡是星形拓撲與線性拓撲的結(jié)合，也可以看作是星形拓撲的拓展?？梢允褂梅指罡拍顚湫瓮負溥M行分析，即把它分割成若干個星形與線型子網(wǎng)絡的有機集合，再在子網(wǎng)絡分析的基礎上進行綜合。（4）、環(huán)形如果在線性拓撲中兩個端節(jié)點也使用分插復用設備，并用光纜鏈路連接，便形成了環(huán)形拓撲。環(huán)形拓撲中，任何兩個網(wǎng)絡節(jié)點之間都有長短兩傳輸方向相反的路由，這就為網(wǎng)絡的保護提供了有力的物理基礎。環(huán)形拓撲的優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，生存性強，在各種場合中都有它的應用。環(huán)形拓撲具有良好的保護性能。（5）、網(wǎng)孔形在保持連通的情況下，所有網(wǎng)絡節(jié)點之間至少存在兩條不同的物理連接的非環(huán)形拓撲便為網(wǎng)孔形拓撲。如果所有節(jié)點兩兩之間都有直接的物理連接，則成為理想的網(wǎng)孔形。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡的強連通要求，構成網(wǎng)孔形網(wǎng)絡的節(jié)點至少應該是分插復用設備，通常使用交叉連接設備。顯然，與其他拓樸相比，網(wǎng)孔形拓樸的可靠性最高，但結(jié)構復雜，相關的控制和管理也是一種挑戰(zhàn)。通常僅要求高可靠性的骨干網(wǎng)絡中使用。第52頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）鏈形（2）星形（3）樹形（4）環(huán)形（5）網(wǎng)孔形綜上所述，各種拓撲結(jié)構各有特點。在選用時，應該對建設成本，站點分布，業(yè)務需求以及網(wǎng)絡的可擴展性等方面因素綜合考慮。物理拓撲設計是在保證網(wǎng)絡傳輸能力的前提下，選擇節(jié)點位置和節(jié)點之間的鏈路使建設費用最小。第53頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、光網(wǎng)絡保護恢復技術1）、按網(wǎng)絡層次分類3、傳輸組網(wǎng)網(wǎng)絡層次恢復類別保護恢復機制意義SDH專用線性保護MSPSDH復用段保護SNCPSDH子網(wǎng)連接保護共享環(huán)形保護MS－SPRingSDH復用段共享保護恢復分布式

集中式

OTN專用線性保護OMSP光復用段保護OCH－SNCP光通路子網(wǎng)連接保護共享環(huán)形保護OMS－SPRing光復用段共享保護OCH－SPRing光通路共享保護恢復分布式

第54頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月在SDH層實現(xiàn)保護恢復最明顯的優(yōu)點是速度快且已實用化。SDH的自動保護倒換協(xié)議(APS)等已經(jīng)被ITU-T標準化，由于SDH具有簡單而有效的控制機制，保護倒換的啟動、消息的傳送都是通過SDH的開銷來實現(xiàn)的，SDH層自愈速度快，具有數(shù)據(jù)通道(DCC)使得其實現(xiàn)分布式恢復算法成為可能，能夠?qū)崿F(xiàn)比集中式恢復技術更快的恢復速度。第55頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2）、按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構分類保護恢復技術從網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的角度，可以分為線性保護切換、自愈環(huán)和自愈網(wǎng)。線性保護切換是指鏈形網(wǎng)絡既包括工作實體又包括保護實體，一旦某個工作實體失效，則由某個備用實體替換。線性保護又包括專用保護和共享保護。專用保護包括1+1或是1：1保護。共享保護主要指1：N保護。簡單的路由備用線路保護方式配置容易，網(wǎng)管簡單，恢復時間短(50ms以內(nèi))，但需要的空閑容量大，成本高，主要適用于兩點間有穩(wěn)定的大業(yè)務量的點到點場合。自愈環(huán)(SHR)是利用電或光的分插復用器(ADM或OADM)構成環(huán)狀拓撲結(jié)構，其工作原理是利用ADM或OADM的分插能力和智能性，以及冗余的容量和網(wǎng)絡設備，在失效的情況下自動恢復受影響的業(yè)務。SDH的SHR已經(jīng)商用化，按節(jié)點之間所用光纖數(shù)量可分為二纖、四纖環(huán)路；按照正常情況下的業(yè)務流向可分為單向、雙向環(huán)路；按照保護對象可分為通道保護、復用段保護。環(huán)形網(wǎng)結(jié)構具有很好的生存性，網(wǎng)絡恢復時間短(可小于50ms)，具有良好的業(yè)務疏導能力，因而受到很大的歡迎。其主要缺點是網(wǎng)絡規(guī)劃較困難，開始很難預計將來的發(fā)展，因此在開始時需規(guī)劃較大的容量。這種結(jié)構所需空閑容量即使在業(yè)務量比較平衡時也高達100%，其經(jīng)濟性在距離短、拓撲簡單時較好。自愈網(wǎng)(SHN)的主要網(wǎng)絡單元是電或光的交叉連接設備(DXC或OXC)，其基本拓撲結(jié)構是網(wǎng)狀網(wǎng)。在這種網(wǎng)絡中，DXC或OXC彼此互連，從而實現(xiàn)兩點之間路由的多樣性。在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，對于受影響的業(yè)務，利用交叉連接單元連接空閑的通道，實現(xiàn)網(wǎng)絡的重構和業(yè)務的恢復。第56頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、環(huán)形光網(wǎng)絡的生存性目前環(huán)形網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構用得最多，因為環(huán)形網(wǎng)具有較強的自愈功能。自愈環(huán)的分類可按保護的業(yè)務級別、環(huán)上業(yè)務的方向、網(wǎng)元節(jié)點間光纖數(shù)來劃分。針對一個節(jié)點而言，單向環(huán)的來業(yè)務通道傳輸方向與去業(yè)務通道傳輸方向相同；而雙向環(huán)的傳輸方向相反。按連接環(huán)路中相鄰節(jié)點的光纖數(shù)目，環(huán)形網(wǎng)絡可以分成二纖環(huán)、四纖環(huán)。1）、二纖單向通道保護環(huán)二纖通道保護環(huán)由兩根光纖組成兩個環(huán)，其中一個為主環(huán)——S1；一個為備環(huán)——P1。兩環(huán)的業(yè)務流向相反，通道保護環(huán)的保護功能是通過網(wǎng)元支路板的“并發(fā)選收”功能來實現(xiàn)的，也就是支路板將支路上環(huán)業(yè)務“并發(fā)”到主環(huán)S1、備環(huán)P1上，兩環(huán)上業(yè)務完全一樣且流向相反，平時網(wǎng)元支路板“選收”主環(huán)下支路的業(yè)務，如圖所示。第57頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二纖單向通道倒換環(huán)若環(huán)網(wǎng)中網(wǎng)元A與C互通業(yè)務，當BC光纜段的光纖被切斷，注意此時網(wǎng)元支路板的并發(fā)功能沒有改變，也就是此時S1環(huán)和P1環(huán)上的業(yè)務還是一樣的，但信號將在接收端選收倒換。CA業(yè)務：在A節(jié)點由于來自S1光纖的CA信號C-B-A丟失，所以接收倒換開關轉(zhuǎn)向來自P1光纖，即接收信號：C-D-A。AC業(yè)務信號仍按原路徑傳送。第58頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2）、二纖雙向復用段共享保護環(huán)二纖雙向復用段保護環(huán)由二根光纖組成：S1/P2光纖與S2/P1光纖。每根光纖傳輸容量的一半為工作通道（S），一半為保護通道（P），為另一根光纖的工作通道提供反方向保護。使用時分技術將每根光纖的前一半時隙（例如STM-16系統(tǒng)為1#—8#STM-1）傳送主用業(yè)務，后一半時隙（例如STM-16系統(tǒng)的9#—16#STM-1）傳送額外業(yè)務，也就是說一根光纖的保護時隙用來保護另一根光纖上的主用業(yè)務。例如，S1/P2光纖上的P2時隙用來保護S2/P1光纖上的S2業(yè)務，兩根光纖上業(yè)務流向相反。雙纖雙向復用段保護環(huán)的保護機理如圖所示。第59頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

若環(huán)網(wǎng)中網(wǎng)元A與C互通業(yè)務，在環(huán)網(wǎng)B—C間光纜段被切斷時，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務沿S1/P2光纖傳到網(wǎng)元B，在網(wǎng)元B處進行環(huán)回（故障端點處環(huán)回），環(huán)回是將S1/P2光纖上S1時隙的業(yè)務全部環(huán)到S2/P1光纖上的P1時隙上去（例如STM-16系統(tǒng)是將S1/P2光纖上的1#—8#STM-1全部環(huán)到S2/P1光纖上的9#—16#STM-1），此時S2/P1光纖P1時隙上的額外業(yè)務被中斷，然后沿S2/P1光纖經(jīng)網(wǎng)元A、網(wǎng)元D穿通傳到網(wǎng)元C，在網(wǎng)元C執(zhí)行環(huán)回功能（故障端點站），即將S2/P1光纖上的P1時隙所載的網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務環(huán)回到S1/P2的S1時隙，網(wǎng)元C提取該時隙的業(yè)務，完成接收網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務。網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務先由網(wǎng)元C將網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的主用業(yè)務S2，環(huán)回到S1/P2光纖的P2時隙上，這時P2時隙上的額外業(yè)務中斷，然后沿S1/P2光纖經(jīng)網(wǎng)元D、網(wǎng)元A穿通到達網(wǎng)元B，在網(wǎng)元B處執(zhí)行環(huán)回功能，將S1/P2光纖的P2時隙業(yè)務環(huán)到S2/P1光纖的S2時隙上去，經(jīng)S2/P1光纖傳到網(wǎng)元A落地。第60頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月四、PTN分組傳送技術第61頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、PTN的產(chǎn)生背景目前，業(yè)務網(wǎng)正處在發(fā)展轉(zhuǎn)型時期，在電信業(yè)務IP化趨勢推動下，傳送網(wǎng)承載的業(yè)務從以TDM為主向以IP為主轉(zhuǎn)變。分組業(yè)務如以太網(wǎng)、VoIP、VPN、IPTV等業(yè)務的傳送，以及以數(shù)據(jù)業(yè)務為主的移動回傳，給傳送網(wǎng)絡帶來了新的需求和挑戰(zhàn)。不斷增長的數(shù)據(jù)業(yè)務需求進一步驅(qū)動傳送網(wǎng)技術與數(shù)通技術的融合，要求新的融合的傳送網(wǎng)絡能夠繼承類似SDH的電信級特征和IP網(wǎng)絡的優(yōu)勢，例如快速保護倒換、可管理性、易用性、高效帶寬統(tǒng)計復用、多業(yè)務接口、網(wǎng)絡可擴展性、可測量的端到端QoS以及低成本。以TDM為基礎的傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡由于具有較低的傳送效率而難以適應這一趨勢，同時現(xiàn)有的多協(xié)議標簽交換(MPLS)、以太網(wǎng)技術也不能很好地滿足傳送的需求。因此，傳送網(wǎng)的IP化轉(zhuǎn)型已成為共識。傳送網(wǎng)絡分組化，即分組傳送網(wǎng)（PTN，Packet

Transport

Network）漸漸成為業(yè)界的一種趨勢。在這樣的需求驅(qū)動下，業(yè)界開始提出分組傳送網(wǎng)（PTN）的概念。一方面，人們希望PTN可以真正有效地實現(xiàn)分組業(yè)務的傳送；另一方面，人們希望PTN繼承傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡（如SONET/SDH）的高可靠性、易操作、維護、管理等特性。1、PTN技術的由來第62頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、PTN技術的主要特點PTN是一種能夠很好處理IP和以太網(wǎng)等分組信號的新型傳送網(wǎng),繼承了SDH系統(tǒng)的許多優(yōu)點,例如強大的OAM、保護和網(wǎng)管功能,另外也吸取了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的優(yōu)點,重要的一點就是差異化的處理和統(tǒng)計復用功能。對于用戶種類繁多的業(yè)務,必須具備差異化的處理能力。PTN是一種新概念,作為一種傳送設備,同時具有二層/2.5層業(yè)務交換功能,即指將業(yè)務交換節(jié)點與傳送節(jié)點相結(jié)合。例如PBT,既支持標準的二層交換,作為二層交換機使用,也可以完成傳送網(wǎng)特有的功能,也就是業(yè)務交換節(jié)點的外延擴大,即原來的二層/2.5層交換設備+傳送網(wǎng)OAM功能。而MSTP主要還是端到端傳送功能,以太網(wǎng)、MPLS交換是通過單獨的二層以太網(wǎng)交換機或其他設備來完成。第63頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)合PTN的功能需求和目前的組網(wǎng)技術現(xiàn)狀，可以總結(jié)出PTN的核心技術特征與需要解決的關鍵問題。PTN作為傳送網(wǎng)技術，最低的每比特傳送成本依然是最核心的要求，高可靠性、多業(yè)務同時基于分組業(yè)務特征而優(yōu)化、可確定的服務質(zhì)量、強大的OAM機制和網(wǎng)管能力等依然是其核心技術特征。在現(xiàn)有的技術條件和業(yè)務環(huán)境下，新建PTN層需要解決以下一些關鍵的技術問題?！裨诰W(wǎng)絡中的定位PTN應該為L3/L2乃至L1用戶提供符合IP流量特征而優(yōu)化的傳送層服務，往下可以構建在各種光/L1/以太網(wǎng)物理層之上?！癯休d的業(yè)務PTN應承載以IP為主的各類現(xiàn)有業(yè)務，包括以太幀、MPLS(IP)、ATMVP和VC、PDH、FR等等。這其中，PTN層面如何與MPLS核心網(wǎng)互通是最關鍵的問題?！窬W(wǎng)絡架構PTN應該具有分層的網(wǎng)絡體系架構，例如劃分為段、通道和電路各個層面，每一層的功能定義完善，各層之間的相互接口關系明確清晰，使得網(wǎng)絡具有較強的擴展性，適合大規(guī)模組網(wǎng)?！裨O備形態(tài)。PTN需要定義功能具體的設備形態(tài)，同時明確各種設備的網(wǎng)絡中的位置以及所扮演的角色，從而便于產(chǎn)品的開發(fā)及組建實際網(wǎng)絡。業(yè)務服務質(zhì)量(QoS)要求確保IP業(yè)務電信級QoS，將SDH和ATM/IP技術中的帶寬保證、優(yōu)先級劃分、同步等技術和概念結(jié)合起來，實現(xiàn)承載在IP之上的QoS敏感業(yè)務的有效傳送。第64頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、分組傳送網(wǎng)的典型技術在目前的網(wǎng)絡和技術條件下PTN有許多實現(xiàn)方案，許多廠家和標準化組織紛紛推出了不同程度地滿足PTN功能需求的產(chǎn)品和技術，總體來說可分為以太網(wǎng)增強技術和傳輸技術結(jié)合MPLS兩大類。前者以PBB-TE（ProviderBackboneBridge-TrafficEngineering）為代表，主要由IEEE開發(fā)；后者以T-MPLS/MPLS-TP為代表，由ITU-T和IETF聯(lián)合開發(fā)。PBB-TE著眼于解決以太網(wǎng)的缺點，T-MPLS/MPLS-TP著眼于解決IP/MPLS的復雜性。它們都為從現(xiàn)有的SONET/SDH向完全分組交換網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)變提供了平滑過渡的方法。第65頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月T-MPLS（TransportMPLS）是一種面向連接的分組傳送技術，在傳送網(wǎng)絡中，將客戶信號映射進MPLS幀并利用MPLS機制（例如標簽交換、標簽堆棧）進行轉(zhuǎn)發(fā)，同時它增加傳送層的基本功能，例如連接和性能監(jiān)測、生存性（保護恢復）、管理和控制面（ASON/GMPLS）?？傮w上說，T-MPLS選擇了MPLS體系中有利于數(shù)據(jù)業(yè)務傳送的一些特征，拋棄了IETF（InternetEngineeringTaskForce）為MPLS定義的繁復的控制協(xié)議族，簡化了數(shù)據(jù)平面，去掉了不必要的轉(zhuǎn)發(fā)處理。2、T-MPLS原理與技術第66頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、T-MPLS的網(wǎng)絡體系在整個分組傳送網(wǎng)絡體系中，T-MPLS將逐步融合和取代傳統(tǒng)TDM（SDH）網(wǎng)絡，實現(xiàn)面向連接的分組交換傳送技術。一個完整的T-MPLS業(yè)務承載方案如圖所示，其中T-MPLS所支持的客戶層可以使任何二層(L2)技術，采用IETF為端到端偽線模擬(PWE3)模型定義的映射技術。電路子層對應虛電路(VC)LSP連接，完成將客戶層的業(yè)務適配到T-MPLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)域，適配過程還包括對用于VCLSP管理的OAM信息的適配。隧道子層對應隧道LSP連接，支持T-MPLSVCLSP的集合，可以是嵌套式或與VCLSP復用，也對包括管理隧道LSPOAM信息的適配。（2）、T-MPLS的功能結(jié)構T-MPLS的功能框架結(jié)構繼承和借鑒自動交換光網(wǎng)絡（ASON）三個平面的概念及其基本功能。由控制面、管理面和傳送面構成。但在每個平面上，無論從體系組織還是具體功能構建上，都與基于電路交換的ASON有較大區(qū)別。T-MPLS的網(wǎng)絡地位第67頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月T-MPLS的功能框架結(jié)構第68頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月T-MPLS控制面的主要功能包括業(yè)務接納控制、信令控制路由控制、保護恢復等。由于TMPL