ZCSA01传输技术原理56P.pptx

课程内容n传输网络的发展传输网络的发展n光纤传输特性n传输网络技术介绍lPDH技术lSDH技术lMSTP技术lASON技术lPTN技术lDWDM技术lCWDM技术lOTN技术 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的发展n古代光通信l3000年前的烽火台；l17世纪中叶，发明了望远镜；l 1791年，法国人发明了信号灯。ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的发展n现代光通信l1970年，美国康宁（Corning）公司研制成功损耗20 dB/km的石英光纤，成为光纤通信爆炸性发展的导火索，从而把光纤通信的研究开发推向一个新阶段 l1976年，美国在亚特兰大（Atlanta）进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，码率为45 Mbit/s。l1980年，多模光纤通信系统商用化（140 Mbit/s），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。l1976年和1978年，日本先后进行了速率为34 Mbit/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100 Mbit/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。l1990年，单模光纤通信系统进入商用化阶段，并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准。l1993年，SDH产品开始商用化（622 Mbit/s以下）。l1995年，2.5 Gbit/s的SDH进入商用化阶段。l1996年，10 Gbit/s的SDH进入商用化阶段。l1997年，采用波分复用技术（WDM）的20 Gbit/s和40 Gbit/s的SDH产品试验取得重大突破。ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的发展n光纤通信分代l0=0.85um多模光纤通信系统（1977年）；l0=1.3um多模光纤通信系统；l0=1.3um单模光纤通信系统（1984年）；l0=1.55um单模光纤通信系统（80年代中后期）ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的发展n典型的数字光纤通信系统 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的发展用户间通过交换设备连接用户间通过交换设备连接 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的发展多个交换节点组成的通信网多个交换节点组成的通信网 ZTE Corporation.All rights reserved传输网在电信网中的地位n传输网是由传输节点设备和传输介质如电缆或光缆等共同构成的网络n传输网位于交换节点(分组交换和电路交换）之间及基站与基站控制器之间（接入网设备与端局之间）n传输网服务于各业务网和电信支持网，能对业务进行安全的、长距离、大容量地传输 ZTE Corporation.All rights reserved传输网在电信网中的地位接入网接入网CPNCPN 用户所在地网 络交换机交换机传输网用户所在地网 络 ZTE Corporation.All rights reserved传输网在电信网中的地位 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的层次n按照所服务的范围不同分为l骨干层n一级干线n二级干线l城域网n核心层n汇聚层n接入层 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的层次NodeBBTSWimaxMSAN/MSAGLSPONswitchMobile AccessSDH/MSTPData networkRNCBSCBRASTGMetro EdgeMetro CoreBackboneDSLAMSRSGSN/GGSNMSC/TMSCMGWSRCRSDH/MSTPPTN/IP RouterWDMWDMRouterSDXC ZTE Corporation.All rights reserved传输网络各层次的特点n骨干层l一级干线连接省会城市、直辖市间的交换节点，二级干线连接连接省内各地市之间的交换节点l节点之间的业务量非常大，业务颗粒为VC4以上级别l由于关系到整个电信网络的安全，所以骨干层网络安全性非常重要 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络各层次的特点n城域核心层的特点l强大的业务接入容量 l多业务汇聚和透明传输能力 l高可靠性的设备和超强的网络保护能力 l具备较低的组网成本 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络各层次的特点n城域汇聚层的特点l带宽的动态分配lATM、IP等数据业务的带宽收敛l强大的虚拟数据网（VDN）l分等级的业务保护能力l较低的组网成本 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络各层次的特点n城域接入层的特点l丰富的接口n接入层传输设备提供的SDH、PDH、FE以及低速率的数据音频等接口直接满足不同用户的需求l较低的组网成本，良好的扩展能力和环境适应能力l灵活的组网和保护功能课程内容n传输网络的发展n光纤传输特性光纤传输特性n传输网络技术介绍lPDH技术lSDH技术lMSTP技术lASON技术lPTN技术lDWDM技术lCWDM技术lOTN技术 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性n光纤通信的优点l传输频带宽，通信容量大：光纤的通信容量非常巨大，理论计算，1根光纤可以传送1000亿个话路。同时，1根光缆可以包纳几十甚至上千根光纤，可见光纤的通信容量如此巨大。l传输衰减小，距离远：由于光纤有极低的衰耗系数，若配以适当的光发送与光接收设备在光放大器的帮助下，无电中继传输距离为几千公里。l适应能力强：适应能力强是指，抗电磁干扰，不受外界强电磁场影响，保密性好。光纤可挠性强（弯曲半径大于25 厘米时其性能不受影响），质量轻，便于运输和敷设。耐化学腐蚀，适用于特殊环境。l原料资源丰富，节约有色金属：制造石英光纤的基本原材料是二氧化硅，其在自然界大量存在，资源丰富。ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性n光纤的结构n1n1n2n2纤芯纤芯包层包层涂覆涂覆 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性损耗损耗色散色散非线性非线性123 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性窗口IIIIIIIVV标记（nm）8501310（O波段）1550（C波段）1600（L波段）13601530（E+S波段）波长范围（nm）60090012601360153015651565162513601530光纤类型多模光纤多模光纤/G.652/G.653G.652/G.653/G.655G.652/G.653/G.655全波光纤应用场合短距、低速短距、低速长距、高速n光纤类型和损耗谱00.51.01.52.02.53.08001000120014001600波长（nm）损耗（dB/km）140THz50THzOH-吸收峰OH-吸收峰OH-吸收峰OESC LIIIIII IVV波段名称波段名称说明说明波长范围波长范围O波段原始(Original)1260-1360E波段扩展(Extended)1360-1460S波段短波(Short)1460-1530C波段常规(Conventional)1530-1565L波段长波(Long)1565-1625U波段超常(Ultralong)1625-1675 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性n色散时间光功率入射光脉冲波形单模光纤时间光功率出射光脉冲波形当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，产生码间干扰，这种现象即为色散。色散色散 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤传输模式只支持基模传输支持多个传导模式纤芯较小（约5 m 10 m）较大（约50 m）色散影响主要由光信号中不同频率成分的传输速度引起，随着光信号光谱宽度的增大而增大由于不同模式的传输速度不同，因此具有较大的模式色散，直接影响传输带宽和传输距离类型普通单模光纤（SMF）、色散位移光纤（DSF）、色散补偿光纤（DCF）等普通多模光纤（MMF）工作窗口1310 nm和1550 nm850 nm和1310 nm应用场合长距、大容量的光纤通信系统短距、低速的光纤通信系统颜色黄色橘色n光纤的分类 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性n单模光纤分类G.652光纤光纤常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤（1310性能最佳，0色散，低损耗）G.653光纤光纤色散移位光纤；(1550nm性能最佳，0色散，容易 引起非线性。）G.654光纤光纤G.655光纤光纤 非零色散移位单模光纤。该种光纤主要应用于1550nm工作波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可以 有效减小四波混频 的影响。截止波长移位的单模光纤；（1550低衰减，1310零色散）主要用于海底光缆 ZTE Corporation.All rights reserved光纤传输特性n光纤传输网的复用技术经历了三个阶段：PDHSDHWDM ZTE Corporation.All rights reserved光接口标准n光接口可用代码形式表示：L16.2l第一位字母表示应用场合nI：局内通信；（2KM）nS：短距离局间通信（20KM）nL：长距离的局间通信（80KM）nV：甚长距离的局间通信（120KM）nU：超长距离的局间通信；（160KM）l第二位数字表示STM的等级l第三位数字表示所用光纤类型和工作窗口n1：G.652光纤，工作窗口为1310nm；n2：G.652光纤，工作窗口为1550nm；n3G.653光纤，工作窗口为1550nm；n5：G.655光纤，工作窗口为1550nm。ZTE Corporation.All rights reserved主要参数n发送光功率 Ps：l在规定伪随机码序列的调制下，光发送机在参考点S的平均发光功率。如-2 +3 dBmn消光比EXl 在最坏反射条件下，全调制时的“1”码光脉冲的平均光功率与“0”码光脉冲的平均光功率之比。l 一般要求：EX 8.2 dBn接收灵敏度 Pr：l在规定误码率条件下（如110-10），光接收机在参考点R所需要的最小光功率值（dBm）n过载光功率：l在规定误码率条件下（如110-10），光接收机在参考点R所能承受的最大光功率值(-9dBm)课程内容n传输网络的发展n光纤传输特性n传输网络技术介绍传输网络技术介绍lPDH技术lSDH技术lMSTP技术lASON技术lPTN技术lDWDM技术lCWDM技术lOTN技术 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nPDHlPDH采用比特填充和码位交织的方法将低速率等级的信号复合成高速信号，它能够独立传送国内长途和市话网业务l只有地区性的数字信号速率和帧结构而不存在世界性的标准 l没有世界性的标准光接口规范 l只支持点对点传输，进行区段保护，无法实现统一工作的多种路由的环状保护 l复用解复用需要逐级进行，结构复杂，硬件数量庞大l传统PDH的运行、管理和维护靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nSDHlSDH是为克服PDH的缺点而产生的，它是先有目标再定规范，然后研制设备 l使北美、日本和欧洲三个地区性的标准在STM-1及其以上等级获得了统一。l统一的标准光接口能够在基本光缆段上实现横向兼容，允许不同厂家的设备在光路上互通，满足多厂家环境的要求lSDH采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，只需利用软件即可使高速信号一次直接分出低速支路信号 l安排了丰富的开销字节，大大增强了网络进行运行维护管理能力l具有前向和后向兼容性，能够兼容PDH和ATM，IP等业务 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nMSTP ZTE Corporation.All rights reservedMSTP阶段一：Originaln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；提供级联接口接入ATM和POS的高速接口等。需要点对点路由，浪费系统带宽。ZTE Corporation.All rights reservedMSTP阶段二：Flexiblen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 ZTE Corporation.All rights reserved MSTP阶段三：Dynamicn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。在此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS、严格安全的用户隔离功能、ATM共享环技术（VP Ring）ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nASONl智能化：由静态网络向智能网络的演进，实现网络拓扑自动发现、带宽动态申请和释放、Mesh网灵活高效的保护等l传输网络的智能化有两条路线，一条是在原有的MSTP网络上加载控制平面，这也是目前商用的ASON网络模式，另一条是在OTN的基础上加载控制平面，实现真正的智能化全光网络 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nPTN(分组传送网)是指这样一种传送网络架构和具体技术：l在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，该层面针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计；l以分组为内核，实现多业务承载；l具有更低的总体使用成本（TCO）；l秉承光传输的传统优势，包括：n高可用性和可靠性n高效的带宽管理机制和流量工程n便捷的OAM和网管n可扩展n较高的安全性 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nPTN特点:lPTN网络是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接的传送特征，适用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线、L2 VPN以及IPTV（InternetProtocol Television）等高品质的多媒体数据业务。PTN网络具有以下特点:n基于全IP分组内核。n具有更低的总体使用成本（TCO）。n秉承SDH端到端连接、高性能、高可靠、易部署和维护的传送理念。n保持传统SDH优异的网络管理能力和良好体验。n融合IP业务的灵活性和统计复用、高带宽、高性能、可扩展的特性。n具有分层的网络体系架构。n传送层划分为段、通道和电路各个层面，每一层的功能定义完善，各层之间的相互接口关系明确清晰，使得网络具有较强的扩展性，适合大规模组网。ZTE Corporation.All rights reserved传输网络的技术发展nPTN特点:l采用优化的面向连接的增强以太网、IP/MPLS传送技术，通过PWE3仿真适配多业务承载，包括以太网帧、MPLS(IP)、ATM、PDH、FR（Frame Relay）等。l为L3（Layer 3）/L2（Layer 2）乃至L1（Layer 1）用户提供符合IP流量特征而优化的传送层服务，可以构建在各种光网络/L1/以太网物理层之上。l具有电信级的OAM能力，支持多层次的OAM及其嵌套，为业务提供故障管理和性能管理。l提供完善的QoS保障能力，将SDH、ATM和IP技术中的带宽保证、优先级划分、同步等技术结合起来，实现承载在IP之上的QoS敏感业务的有效传送。l提供端到端（跨环）业务的保护。ZTE Corporation.All rights reservedZXCTN 6100/6200ZXCTN 6300/9000汇聚层接入层核心层GEGE10GERNCBSCSRZXCTN 6100/62002G2G2G2GTDM E1Ch.STM-1/4TDM E1ZXCTN 6300/9000PTN典型业务承载一：TDM E1承载n从基站传入的TDM E1业务，在经过PTN网络后通过汇聚设备的Ch.STM-1/4 接口落地。ZTE Corporation.All rights reservedZXCTN 6100/6200ZXCTN 6300/9000汇聚层接入层核心层GEGE10GERNCBSCSRZXCTN 6100/6200IMA E1ATM STM-N3G3G3GIMA E1e-NBZXCTN 6300/9000PTN典型业务承载二：IMA E1承载n从基站传入的IMA E1业务，在经过PTN网络后，通过汇聚设备的ATM STM-1/4接口落地。ZTE Corporation.All rights reservedZXCTN 6100/6200ZXCTN 6300/9000汇聚层接入层核心层GEGE10GERNCBSCSRZXCTN 6100/6200FEGE/FE3GFE大客大客户GE/FE2Ge-NBe-NB家庭应用家庭应用家庭应用家庭应用ZXCTN 6300/9000PTN典型业务承载三：FE/GE承载(E-LINE/E-LAN/E-TREE)n基站/大客户专线的FE业务，在经过PTN网络后，通过汇聚设备的GE/FE接口落地。提供标准的E-LINE/E-LAN/E-TREE业务 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nDWDMlDWDM是一种能在一根光纤上同时传送多个携带有信息（模拟或数字）的光载波，只需通过增加波长（信道）实现系统扩容的光纤通信技术l DWDM系统与SDH系统均属于传送网层，二者都是建立在光纤传输媒质上的传输手段l传统的DWDM主要解决了光缆资源不足的问题，OAM功能较弱，保护手段少 ZTE Corporation.All rights reservedIPATMSDHDWDM光纤物理层光纤物理层Open Optical InterfaceSDHATMIP其它其它DWDM在传输网中的地位 ZTE Corporation.All rights reservedDWDM技术发展趋势n更高的通道速率n更多波长复用数量n超长的全光传输距离n完善的业务监控及保护方式 n从点到点WDM走向业务灵活调度OTNn从骨干层发展到城域核心层 ZTE Corporation.All rights reserved可配置可配置 OADM点对点点对点DWDM传输传输可重构可重构OXCOXCl1l2lNl1l2lNlililklkDWDM技术发展趋势 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nCWDMlCWDM的信道间隔为20nm lCWDM设备不需要DWDM所必需的掺铒光纤放大器，使用成本低l单薄道最高速率可达到2.5Gl适用于光纤资源紧张、带宽要求很高的城域网络的接入层 ZTE Corporation.All rights reserved传输网络技术nOTNlSDH/SONET已经非常成熟，但其在传送层方面存在不足。l互联网、电子商务、移动技术发展迅速，以太网等数据业务发展迅速。lDWDM的发展。lTDM业务在DWDM上传送需要一个统一的标准 ZTE Corporation.All rights reservedOTN网络的引入nSDH网络功能 lSDH网络提供了多种业务的传输功能：PDH、IP、Ethernet 等；lSDH提供丰富的保护、管理功能；l不能满足未来骨干网节点的Tbit以上得大容量业务调度；nWDM系统功能lWDM系统提高了带宽利用率、业务透明传输；l纯光网络没有性能监视能力，不能保证性能，也不能满足传送网络的一般要求。ZTE Corporation.All rights reservedOTN的定义nOTN光传送网（Optical Transport Network）由ITU-T G.872、G.798、G.709 等建议定义的一种全新的光传送技术体制，它包括光层和电层的完整体系结构，对于各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制。l光信号是由波长来表征，光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。lOTN在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控，并保证其性能要求和生存性。lOTN可以支持多种上层业务或协议，是未来网络演进的理想基础。MPLSOTN虚级联虚级联ODU复用复用SONET/SDHATM，EthernetIPPDHFiber ChannelGFP ZTE Corporation.All rights reservedOTN的实现方式n为实现T比特传输，传输层采用DWDM技术（OMS层）n定义3种G比特网络速率接口2.5G,10G,40GnSDH/SONET,ETHERNET,ATM,IP,MPLS，GFP 业务都可以透明传输。n减少了网络的层次Shortest physical layer stack for data services(IP/TDM OTN Fiber)ZTE Corporation.All rights reservedOptical Multiplex Section(OMSn)layer networkOptical Transmission Section(OTSn)layer networkOptical Transport Module of order n(OTM-n,n1)IP/MPLS ATMETHERNETSTM-NOTMPhysicalSection(OPSn)OTM-0OTM-nr,n1STM-NGbEInterworkingwith pre-OTNOptical Channel(OCh)layer networkOTN网络的层次 ZTE Corporation.All rights reservedOTN网络结构 ZTE Corporation.All rights reservedOTN的优点n透明传送能力 n支持多种客户信号的封装传送 n交叉连接的可升级性 n强大的带外前向纠错功能（FEC）n串连监控 n丰富的维护信号 ZTE Corporation.All rights reserved3GPTN OTN大客大客户3GSGSN/GGSNMSC/TMSCSRRNC承载用户业务业务应用与控制家庭应用家庭应用e-NB3 Play未来网络IP业务统一承载n实现2G、3G、LTE、大客户、家庭用户、WLAN、Triple-Play的统一承载。n业务IP化，承载网络扁平化。PTN+OTN在接入汇聚层面实现统一承载，其中PTN为基于标准化协议的广义分组传送网n接入层业务分离：在业务处理终端处根据业务应用本身的不同需要进行分类，如可以划分为：语音VLAN、视频VLAN、数据VLAN等，实现不同业务的逻辑分离n网络边缘：具备业务感知和控制能力IP over OTN/WDM业务全面业务全面IP化，化，PTN+OTN构建统一承载网，网络扁平化、智能化构建统一承载网，网络扁平化、智能化