传输网是用做传送通道的网络,一般架构在交换网、数据网和支撑网之下,属于基础网,位于物理层和数据链路层之间。
作为光纤网络中最核心最底层的传输网络,在不同的场景下,组网架构也会有所不同。
以下是典型的传输网架构。
传输网主要分为三层:
接入层:负责接入客户侧业务。
汇聚层:负责业务汇聚和上传。
骨干层:负责承载汇聚侧和核心层之间的业务调度。
什么是PDH?
在数字传输系统中,传送的信号都是数字化的脉冲序列,主要有两种数字传输系列,一种是PDH,准同步数字系列;另一种叫SDH,同步数字系列,后面会介绍。
PDH主要有两大标准:
1.E系列标准,以2.048 Mb/s为基群速率,欧洲和我国采用此标准。
E1线,就是以前常说的2M线2.T系列标准,以1.544 Mb/s为基群速率,北美和日本采用此标准。
PDH的工作原理(以E1为例):
采用PCM脉冲调制对模拟信号采样,每秒8000个样值,每个样值8bit,所以1个话路的速率为64kbps,这就是数字语音最小单元。
E1有32个时隙,TS0用来同步,TS16用来传送信令,其中30路用来传送话音信号。32个话路的速率为64kbps*32=2.048Mbps,即PCM基群,也叫一次群。
一路话音信号是64 kbit/s,如果每次在传输线路中只传一路话音信号,那是极大地浪费线路资源。因此,可以把多路话音信号复用,变成一个高速率的信号来传送。
PDH就是一种传送高速信号的传输制式。
PDH将话音信号变成高速信号的过程叫做复用,其反变换叫做解复用。PDH设备主要指PDH光端机,一般是成对应用,容量一般为4E1,8E1,16E1。
PDH的缺点:
1.没有世界性的标准(欧洲、北美和日本的速率标准不同)。
2.没有世界性的标准光接口规范。
3.结构复杂,硬件数量大,上下电路成本高,也缺乏灵活性。
4.网络运行、维护和管理能力差。
为什么要叫“准同步”?
采用PDH的系统,是在数字通信网的每个节点都设置高精度时钟,这些时钟具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高,但总有一些微小的差别(不超过规定的范围)。这种同步方式严格来说不是真正的同步,所以叫做“准同步”。
什么是SDH?SDH,同步数字系列,也是一种数字传输制式,规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级等特性,改善了PDH的不利于大容量传输的缺点。
我们可以把SDH简单的理解为集装箱运输。
在货物的接收端,就按上面相反的方式把货物(2M业务)取出来。图中,各个盒子的规格是统一标准的,也就是说任何厂家的设备只要按这个规格做盒子装货物,就可以实现货物正常运输。
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N,最基本的模块为STM-1,四个STM-1同步复用构成STM-4,4个STM-4同步复用构成STM-16。
SDH采用块状的帧结构来承载信息,每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成,按由左到右,由上到下的顺序排成串型码流依次传输,每帧传输时间为125us,每秒传输8000帧。
因此,对STM-l而言,每帧比特数为8×9×270×1=19440bit,则STM-l的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s。同理:
STM-4的传输速率为622.080Mbit/s。
STM-16的传输速率为2.5Gbit/s。
STM-64的传输速率为10Gbit/s。
SDH的帧周期恒定,使STM-N信号的速率有其规律性。比如,STM-16恒定等于STM-4的4倍,等于STM-1的16倍。但是,PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。
所以,SDH简化了复用和分用技术,上下路方便,特别适用于大容量的传输情况。
相比于PDH,SDH有以下优点:
1.网络管理能力大大增强。
2.统一的标准,统一的规范,方便了不同厂家的互联互通。
3.适合大容量传输。
4.提出了自愈网的新概念,保护能力增强。
5.采用字节复接技术,使网络中上下支路信号变得十分简单。
什么是MSTP?
SDH是针对语音业务设计的,每条语音的带宽是固定的。它采用的是TDM接入方式。
后来,数据业务开始兴起,SDH要承载更多类型的接入业务,例如以太网、ATM(不是取款机啊,是异步传输模式,是一种分组交换和复用技术)等。
于是,MSTP出现了。
MSTP,多业务传输平台,就是在SDH的基础上增加了以太网接口或ATM接口,提供IP化接口,从而实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送,核心仍然是SDH。
PDH、SDH和MSTP之间的关系如图。
与SDH相比,它能够承载更丰富多样的业务类型,能够实现多种业务类型的统一调配和处理。
什么是MPLS?MPLS,即多协议标签交换,是一种利用标签引导数据高速、高效传输的新技术。
多协议:支持多种三层协议,如IP、IPv6、IPX、SNA等。
标签交换:给报文打上标签,以标签交换替代IP转发。
MPLS 独立于第二和第三层协议,是利用标记进行数据转发的。当分组进入网络时,要为其分配固定长度的短标记,并将标记与分组封装在一起,在整个转发过程中,交换节点仅根据标记进行转发。
传统IP网络中,路由技术是不可管理、不可控制的。IP逐级转发,每经过一个路由器都要进行路由查询(可能多次查找),速度缓慢,这种转发机制不适合大型网络。
而MPLS是通过事先分配好的标签,为报文建立一条标签转发通道(LSP),在通道经过的每一台设备处,只需要进行快速的标签交换即可(一次查找),从而节约了处理时间。
简单来说,MPLS处理速度更快,效率更高,更适合大容量网络。
什么是PTN?MSTP和SDH都是以电路交换为核心,无法更好地承载数据业务(IP)。随着数据业务占比大幅提升,PTN应运而生。
PTN叫做分组传送网,是能够以最高效率传输IP业务的光网络。
PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道,提供更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道,具备丰富的保护方式,继承了SDH技术的操作、管理和维护机制(OAM)。
从传输单元上看,PTN传送的最小单元是IP报文,而SDH传输的是时隙,最小单元是E1。
PTN的报文大小有弹性,而SDH的电路带宽是固定的。这就是PTN与SDH之间的最本质区别。
什么是WDM?WDM,波分复用。简单来说,就是把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传输。
其实,波分复用就是一种频分复用。波长×频率=光速c(固定值),所以按波长分其实就是按频率分,但在光通信里面,人们习惯按波长命名。
按波长分为CWDM和DWDM。
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0.8nm。
WDM是一种在光域上的复用技术,形成一个光层的网络是“全光网”,消除了光电转换的瓶颈,将是未来的趋势。
什么叫OTN?我们知道WDM容量大,可以远距离传输,但只能点对点连接,不能组成环,不能灵活调度,不能应对复杂的组网结构。
因此,专家们把SDH可以成环,且管理能力很强的特性引入WDM。
于是,就有了OTN,光传送网。
OTN跨越了传统的电域(数字传送)和光域(模拟传送),是管理电域和光域的统一标准。简单的说,OTN=SDH+WDM。
SDH就好比在高速公路上只能行驶一辆车,而WDM好比在高速公路上可并行多辆车。WDM的出现解决了SDH网络容量不足的问题:每个波长带宽10G,WDM的带宽可达80Gbps,而SDH网络带宽最大为10G。
同时,WDM能够远距离传送,约600km—2000km,所以WDM可以起到一个大容量、远距离的作用。
有小伙伴会问那OTN与PTN有什么区别?
其实,两者是完全不同的技术。
OTN是光传送网,是从传统的波分技术演进而来,主要加入了智能光交换功能,大大提升了波分设备的可维护性和组网的灵活性。
PTN是包传送网,是传送网与数据网融合的产物,主要协议是TMPLS,可实现环状组网和保护。
PTN的传送带宽较OTN要小。一般PTN最大群路带宽为10G,OTN单波10G,群路可达400G-1600G,最新的技术可达单波100G。
OTN是传输网的骨干。
什么叫PON?PON网络,宽带无源光网络,指不含有任何电子器件,也不需要贵重有源电子设备的网络。
从OLT到ONU之间那部分线路是无源的,所以称之为无源光网络。与PON对应的,是AON,有源光网络。
PON系统采用WDM(波分复用)技术,实现单纤双向传输。按承载的内容,PON主要分为以下几种:
基于ATM的无源光网络(APON)。
基于Ethernet(以太网)的以太无源光网络(EPON)。
基于GFP(通用成帧规程)的吉比特无源光网络(GPON)。
PON,具有高带宽,高效率,大覆盖范围,用户接口丰富等众多优点,被视为实现接入网业务宽带化、综合化的理想技术。
什么叫IPRAN?随着通信的发展,无线接入网(RAN)一直在向全IP化发展,因此,传统的SDH传输网无法满足要求,我们需要基于IP的传送网。
IPRAN,无线接入IP化。是指以IP/MPLS协议及关键技术为基础,主要面向移动业务承载,并兼顾提供二三层通道类业务承载。
我们通过和传统RAN(基于MSTP)进行对比,来看看IPRAN有什么优点。
MSTP是在SDH基础上开发的,本质上还是传输。IPRAN是在路由器基础上为满足基站接入而开发的,本质上就是路由器,可以满足综合业务接入。
MSTP继承SDH的特点,刚性带宽,所有业务不管是否使用,始终占用固定带宽。IPRAN是共享带宽,业务间可共享带宽,成本更低。
MSTP主要工作在二层,IPRAN主要工作在三层,可以通过业务仿真来接入二层业务。
什么叫ASON?
ASON,自动交换光网络,在光传送网中引入控制平面,以实现网络资源的按需分配,从而实现光网络的智能化。
简单地说,就是使未来的光传送网能为任何地点和任何用户提供连接,成为一个由成千上万个交换节点和终端构成的网络,并且是一个智能化的全自动交换的光网络。
ASON可以实现跨厂商、跨运营商管理域OTN/SDH传送平面的统一控制,完成端到端的电路建立、保护和恢复,解决了端到端配置、保护和恢复、电路SLA等问题。
ASON代表的智能光网络必将成为新一代交换网的主流方向。
今天,我们先初步学习这些概念,理清它们之间的关系。后续,小白将逐一详细解读。