PDH、SDH、MSTP、ASON、PTN、OTN技术介绍

30话路PDH、SDH、MSTP、ASON/PTN、OTN技术介绍第一部分：PDH准同步数字系列（1）PCM30/32路即E1欧洲和我国采用此标准（2）PCM24/路即T1北美采用此标准一、E1和T1PCM脉冲调制，对模拟信号采样，8000个样值每S，每个样值8bit，所以一个话路的速率为64kbps。E1有32个时隙，TS0用来同步，TS16用来传送信令，其中30路用来传话音信号的，32个话路的速率为2.048Mbps，即PCM基群，也叫一次群。…，他们的速率是四倍关系。T1的采样与E1相同，只是有24个话路，其速率为64kbps*24=1.544Mbps四个一次群复用为一个二次群，当然一个二次群的速率比四个一次群的速率总和还要多一些，用于同步的码元。四个二次群复用为一个三次群，依次类推。E1=2.048、E2=8.448、E3=34.368Mbps……二、在传送网上传送时，现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。由于PDH采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性。也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。所以在传送过程中，难于从高次群信号中直接分出低次群甚至基群的信号，也就是说四次群必须先分接为三次群，而不能直接分接为一次群，这就使得在对中继站上、下话路时，需要进行多级的复用分接，使得上下话路不方便，而且较34Mbps2Mbps8MbpsPCM1-MUX2-MUX3-MUX多的接口对于信号的损伤非常大。使得提取的时钟出现不一致。也增加了设备的复杂性，降低了效率和可靠性。又存在多个制式，接口不统一，这就促成了PDH发展为SDH——数字同步系列。此部分介绍了PDH中的E1，和PDH组网的缺陷。第二部分：SDH数值同步系列一、SDH的帧结构SDH的帧结构为块状帧结构。段开销SOH（3+5个字节）：是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的，供网络运行、管理和维护OAM使用的字节。包括两部分：再生段开销RSOH—负责对整个STM-N信号的监控管理。复用段开销MSOH—负责对STM-N中每一个STM-1信号的监控管理。管理单元指针AU-PTR（1个字节）：指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置，以便在接收端正确地分解。其中STM-N，N=1，4,16,64以STM-1为例，下图中的N=1SDH的帧传输时按由左到右，由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传RSOH传输方向9×270×N字节9×N261×N传输方向270×NSTM-N信息净负荷STM-N信息净负荷AUPTRRSOHMSOH134591帧输时间为125us，每秒传输8000帧，对STM-l而言每帧字节，8比特／字节×(9×270×1)字节=19440比特，则STM-l的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s。同理，STM-4——622.08Mbit/sSTM-16——2488.32Mbit/s（2.5G）STM-64——10Gbit/sITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs。PDH的E1信号也是8000帧/秒。对于任何STM级别帧频都是8000帧/秒，帧周期的恒定是SDH信号的一大特点。想想看PDH不同等级信号的帧周期是否恒定？由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。而PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接分/插出低速SDH信号（或者低速SDH支路信号）成为可能，特别适用于大容量的传输情况。也就是说低速SDH信号以字节间插方式复用在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律性的。N个STM-1复用组成STM-N，SDH简化了复用和分用技术，可以直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下路方便。SDH的复用：SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。第一种情况，复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去C－容器、VC－虚容器、TU－支路单元、TUG－支路单元组、AU－管理单元、AUG－管理单元组VC4是与140Mbit/sPDH信号相对应的标准虚容器，此过程相当于对C4信号再打一个包封，将对通道进行监控管理的开销（POH）打入包封中去，以实现对通道信号的实时监控。虚容器（VC）的包封速率也是与SDH网络同步的，不同的VC（例如与2Mbit/s相对应的VC12、与34Mbit/s相对应的VC3）是相互同步的，而虚容器内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。虚容器这种信息结构在SDH网络传输中保持其完整性不变，也就是可将其看成独立的单位（货包），十分灵活和方便地在通道中任一点插入或取出，进行同步复用和交叉连接处理。也就是说SDH的最小单元是个容器，其大小是固定的。SDH是专门为语音设计的，可应用于固定速率的业务。也就是说用固定的容器传送固定速率的话音业务。用VC传固定速率的语音，带宽利用率较高，但是对于数据业务这种不固定速率的业务，SDH的利用率较低。容器的大小是固定的，用来装水可以满满的，用来装石头则间隙比较大，空间利用率要小。SDH采样二纤双向复用段保护环组网，一个很大的优点是采用自愈混合环形网结构。SDH有抗单次故障能力，采样双向复用保护环。一个通道出现故障，可以从另外一条保护通道进行传输。承载网的现状如下图。环形组网的自愈能力是SDH的一个很重要的特点。SDH只能管理单个波长的通道，可以进行电交叉，是环形组网。WDM光分复用，管理的是多个波长，光交叉。OTN=SDH+WDM（在一定程度上这样讲），OTN同时管理多个波长上的多个业务电路，有电交叉，也有光交叉。SDH除了上述提到的不能适应数据业务的发展，还不能对传输的质量进行保证，也不能对性能进行监控，也就是说不能进行网管。IP技术的发展，对动态的带宽提出了要求，SDH也就向前发展到了MSTP——多业务传送平台。此部分介绍了SDH的帧结构、STM-N速率、SDH的复用、和SDH的优缺点。第三部分：MSTPMSTP=SDH+以太网（二层交换）+ATM（传信令）也就是在SDH的用户侧增加了以太网接口或ATM接口，实现IP化接口。IPoverSDH。MSTP的核心仍然是SDH，在SDH的基础上进行了改进。MSTP的关键技术：（1）协议封装我们知道IP是三层协议，也就是网络层，而SDH属于物理层，那么IPoverSDH就需要在IP和SDH之间有一个二层的东西进行转换。也就是说需要把IP包封装为帧在SDH上进行传送。协议封装有三种PPP/HDLC点对点协议/高级数据链路控制LAPS链路接入规程由武汉邮科研究院提出GFP由ITU-T提出的通用成帧规程先介绍EOS（EthernetoverSDH）EOS是把数据封装为以太帧再映射到SDH的虚容器的方法。66246~15004目的MAC源MAC长度数据FCS以太帧长在64~1518字节之间，IP包最大长度为65535字节。从实现上来说，是将以太网的数据流通过某种封装方式来映射到SDH的通道中，SDH的通道颗粒可以是VC12、VC4。以太网板卡可以将以太网业务，如10M、100M、1000M通过封装后映射到一个或多个VC中并由SDH系统进行传送。对于三种协议封装方式：PPP/HDLC：需要建立物理连接，再逻辑连接也就是数据链路层的连接。需要三次握手，所以时延比较大，适用于155Mbps。LAPS：从本质上说也是HDLC协议族的一种，是一种简化的PPP-HDLC。它没有链路层控制协议和网络层控制协议，只规定了数据传输规程，所以不需要连接建立过程，直接连通。适用于2.5G——STM-16GFP：（1）具备低延迟的传输与处理能力,适合高速广域网的应用（如存储区域网络SAN）；（2）支持可用于宽带传送的业务适配协议；（3）提供高效的QOS保证机制，能够将物理层或逻辑链路层信号映射到字节同步的信道中；（4）具备客户端管理能力，支持基本的客户端控制功能；（5）采用和ATM技术相似的帧定界方式，减小了定位字节开销，避免传输内容对传输效率的影响；（6）打破了链路层适配协议只能支持点到点拓扑结构的局限性，可以实现对不同拓扑结构的支持。GFP最常见的应用就是在MSTP设备中，直接将IEEE802.3的EthernetMAC帧映射入GFP帧中。这也是所有业务将来必选的协议。EOS的接口速率和以太的速率相同，10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps，还有40Gbps和100Gbps（2）级联技术在上面提到，IP的包可能会很大，在封装时需要进行分片，而容器相对于大速率来说太小，由此引出了级联技术，复用成一个更大的容器。VC12、VC3、VC4，它们分别对应着2M、34M/45M、140M/155M，相对于以太速率来说不是很匹配。有两种级联技术相邻级联VC12-5C这种级联技术，在应用时需要所有的设备都支持才可以。将SDH帧中相邻的5个VC12虚容器级联起来。一个Vc12是2M，5个级联起来就是10M，这种级联需要在同一帧内完成虚级联VC12-5V虚级联可以使不连续的5个VC12，也可以跨帧，所以这就只要求在传送两端的设备支持此种级联即可（3）LCAS链路容量调整机制这是个信令技术，由网管发出LCAS指令，改变虚级联的个数来调整带宽。本部分主要介绍了MSTP的关键技术第四部分：ASON—自动交换光网络和PTN由用户发出请求，根据用户要求灵活调整带宽。基于SDH/MSTP的ASON解决40G传输基于OTN的ASON解决40G、100G传输ASON=SDH/MSTP+IP在传送平面SDH的基础上增加了控制平面和管理平面传统的IP技术TCP/IP是不可管理、不可控制的MPLS：不像传统的IP一样到达一个节点后需要经过第三层查询路由表转发，而是直接根据第二层的标记由硬件进行转发。使得IP和ATM结合的更好：IP在ATM主干网传送时，路由器不再维护庞大的映射表。MPLS=ATM+路由器技术MPLS中的标签是对电域打标签，将其扩展到光域标签，即GMPLS，这也是ASON控制平面的主要技术。GMPLS有以下几部分组成：1.信令协议RSVP-TE基于流量工程的资源预留这是目前主要使用的CR-LDP基于约束路由的标签分配协议PNNI专用网络网络接口协议2.路由协议OSPF-TE开放最短路径优先协议目前主用的，支持流量工程IS-IS-TE中间系统-中间系统BGP4边界网关版本43.链路管理协议LMP工作过程：路由协议经过链路管理协议选择好路由，再由信令协议建立链路PTN分组传送网=router+SDH一个是PBB-TE/PBT北电，一个是T-MPLS（MPLS-TP）ITU-T提出了T-MPLS传送的多协议标签交换=MPLS-IP+OAM但是MPLS是由IEEE最先提出的，所以T-MPLS改名为了MPLS-TP传送轮廓T-MPLS/MPLS-TP的组成：1.信令协议RSVP-TE2