1、新一代光传输网 SDH/WDM PTN/OTN,苗再良 2011.6.1,目录,一、SDH/WDM简介 二、下一代光传输网的特征 三、PTN技术和网络 四、OTN技术和网络,D igital 数 字,S,S ynchronous 同 步,D,H,H ierarchy 系 列,SDH,同步数字系列,一、SDH/WDM简介 SDH概述,将线路用于传输的时间划分成若干个时间片TS，每个用户分得一个时间片，在其占有的时间片内，使用线路的全部带宽。既可传数字信号又可传模拟信号。,高速复用信道,低速支路信道,一、SDH/WDM简介 SDH概述,SDH的优点（一） .同步网络.,复用过程简单易于从复接的高速
2、信号中提取支路信号,一、SDH/WDM简介 SDH概述,SDH的优点（二） .开销比特.,实现高级网络管理,故障管理 (Fault management) 配置管理 (Configuration management) 性能管理 (Performance management) 安全管理 (Security management) 计费管理 (Accounting management),一、SDH/WDM简介 SDH概述,SDH比特率,SDH G.707,注: 1、 SDH建议已明确将51.84Mb/s作为中小容量卫星与无线SDH系统的数字段接口速率,但不作为SDH的级别或NNI速率,为ST
3、M-0,但并不代表SDH的一个基本速率等级.,STM-1 155 .520Mb/s,STM-4 622.080Mb/s,STM-16 2488.320Mb/s,STM-64 9953.280Mb/s,整 数 倍,一、SDH/WDM简介 SDH概述,虚容器是不是SDH 系统准备好 的一个个的大小不等的盒子呢？,可以这么说。但这种盒子只是一个逻辑上的概念， 并不是物理实体。虚容器实际上是ITU-T定义的一些标准格式，原始信息 首先被装载进这些虚容器，也就是变成这些标准格式， 这个过程称为映射,一、SDH/WDM简介 SDH概述,虚容器-Virtual container-VC不同的PDH 原始信息
4、对应于不同的VC：低阶虚容器(单个结构）-Lower order VC1.5Mb/s-VC-11(北美、日本）2Mb/s-VC-12（中国、欧洲）6.3Mb/s-VC-2高阶虚容器（可由多个TU或TUG组成）-Higher order VC34Mb/s或45Mb/s-VC-3140Mb/s-VC-4,虚容器（二）,一、SDH/WDM简介 SDH概述,虚容器（三）,那么，虚容器里除了原始信息以外还有什么呢？,即通道开销， 可见VC是与通道这个概念是紧密相连的。,一、SDH/WDM简介 SDH概述,复接结构 ,STM-N,AUG,TUG-3,TUG-2,C-4,C-3,C-2,C-12,C-11,
5、N,1,7,3,7,1,3,1,3,4,139264kb/s,44736kb/s 34368kb/s,6312kb/s,2048kb/s,1544kb/s,TU-3,TU-2,TU-12,TU-11,AU-4,AU-3,VC-3,VC-2,VC-12,VC-11,VC-4,VC-3,指针调整下的同步复接,一、SDH/WDM简介 SDH概述,我国的SDH基本复用结构（指针调整下的同步复接）,STM-N,AUG,TUG-3,TUG-2,C-4,C-3,C-12,N,1,7,3,1,3,139264kb/s,44736kb/s 34368kb/s,2048kb/s,TU-3,TU-12,AU-4,V
6、C-3,VC-12,VC-4,指针处理,映射,定位、校准,复用,AUG,STM-1,一、SDH/WDM简介 SDH概述,SDH的帧结构SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9行和270N 列字节组成。帧周期为125s。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。对于STM-1而言，其信息结构为9行270列的块状帧结构，传输速率：fb=927088 000=155.520Mbit/s。从结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。,一、SDH/WDM简介 SDH概述,图12-2 STM-N帧结构,一、SDH/WDM简介 SDH概述,ST
7、M-1的帧结构,线路码流,.,.,(1),(2),270 bytes,. . .,(9),行、列块状帧结构,RSOH,AU PTR,MSOH,1,3,5,9,261,125us,净负荷 （Payload ),VC-4,P O H,261,9,TU Pointer,1,2,63,POH,POH,POH,一、SDH/WDM简介 SDH概述,注：1、 为国内使用保留字节， 用于具体传输媒质的特殊功能2、未标注字节为将来国际标准确定,一、SDH/WDM简介 SDH概述,一、SDH/WDM简介 SDH概述,应用示例例如，一个2.048Mbit/s和一个139.264Mbit/s信号的映射复用过程如下：,
8、一、SDH/WDM简介 SDH概述,一、SDH/WDM简介 SDH概述,一、SDH/WDM简介 SDH概述,一、SDH/WDM简介 SDH概述,一、SDH/WDM简介 SDH概述,环 几种常见的网络拓朴结构,具有高度的 自愈性、可靠性,一、SDH/WDM简介 SDH概述,开放式WDM系统,G.957,G.692,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,WDM全光网的分层结构,全光网分层结构,电,电,光 层,WDM光传送网的分层结构,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,光传送网的组成 光交叉连接器(OXC) 光分插复用器(OADM) 光纤线路系统 光放大器,
9、一、SDH/WDM简介 WDM 概述,光分插复用器(OADM：optical add/drop multiplexer),光分插复用器结构示意图,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,OADM的基本形式 分波器+波长交换单元+合波器,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,DXC的基本概念DXC (digital cross connect equipment)是一种具有一个或多个标准的数字端口，并可以根据控制信号对任一端口与其它端口进行连接和再连接的设备。,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,OXC的功能结构,OXC的功能结构,一、SDH/WDM简介 WDM 概述,全光网的构成,一、SDH/
10、WDM简介 WDM 概述,All IP转型对传送网的挑战,Backbone,面向All IP业务的 传送网,Metro,对传送网的需求 业务宽带化大流量业务的调度和传递 流量突发性动态带宽调整 接口种类减少简化承载网，提高承载效率 网络智能化业务感知能力 网络安全性电信级的OAM和可靠性 利润最大化降低CAPEX/OPEX,骨干网,二、下一代光传输网的特征,2018/10/18,下一代光网络的要素,网络资源,网络 控制,网络 管理,业务 应用,构造光网络的物质基础,下一代光网络基本操作手段,光网络的终极目标,二、下一代光传输网的特征,传送网络的发展趋势,2001-2010,2011-,1997
11、-2001,二、下一代光传输网的特征,二、下一代光传输网的特征,分组传输； 控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离； 业务提供与网络分离，提供开放接口； 利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用（包括实时、流、非实时和多媒体业务）； 具有端到端QoS和透明的传输能力； 通过开放接口与传统网络互通； 具有通用移动性； 允许用户自由地接入不同业务提供商； 支持多样标识体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由； 同一业务具有统一的业务特性； 融合固定与移动业务； 业务功能独立于底层传输技术； 适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。,新一代光传送网常见形式,智能光网络A
12、SON（Automatically Switched Optical Network） 多业务传送平台MSTP（Multi-Service Transport Platform） 光层组网OTN （Optical Transport Network） 超长距离传输系统ULH （Ultra Long Haul） 分组传送网PTN（Packet Transport Network）,分组化传送 ：SDH PTN大容量传送：10G 40G 100G，SDH OTN智能化传送：ASON,二、下一代光传输网的特征,3G,PTN OTN,大客户,3G,SGSN/GGSN,MSC/TMSC,SR,承载,用户
13、业务,业务应用 与控制,家庭应用,3 Play,实现2G、3G、LTE、大客户、家庭用户、WLAN、Triple-Play的统一承载。 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 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 网络边缘：具备业务感知和控制能力,IP over OTN/WDM,业务全面IP化，PTN+OTN构建统一承载网，网络扁平化、智能化,二、下一代光传输网的特征,网络体系架构,网络体系架构示意图,传送层：
14、大容量的智能光网络 承载层：具有QoS和安全保障的高可信IP分组网 业务层；智能化多业务环境,纵向,骨干网：IP承载网，光传送网 城域网：IP承载与光传送逐步融合，城域以太网是方向 接入网,横向,骨干网中IP承载网和光传送网独立， 而在城域网（尤其是汇聚与接入层）两者呈现融合趋势,二、下一代光传输网的特征,新一代PTN融合传送平台,IEEE1588,Native IP transport,MPLS,G.8261,L2/L3 VPN,PWE3,MPLS-TP,Ethernet switching,GMPLS,Network Planning Tool,NMS,包交换核心,端到端QOS,OAM和网
15、管,多协议、多技术支持,多业务支持,VPLS,T-MPLS,BFD,Metro Ethernet,三、PTN技术和网络,PTN技术从MSTP到PTN,三、PTN技术和网络,PTN协议栈,分组传送网（PTN）分层架构,三、PTN技术和网络,硬件 OAM & 快速保护倒换,时钟同步,5级 H-QoS,PTN Packet Transport Network,SDH Transport 体验,Packet technology,统计复用，高带宽利用率,面向未来,基于MPLS分组内核的架构设计，使组网和业务部署更加灵活，带宽利用更充分, 更高的扩展性。 基于SDH电信机传送特性设计的PTN，使承载网从
16、SDH到分组平滑演进风险最小化，利益最大化。,强大的NMS，端到端业务部署 。,PTN = 分组技术 + SDH Operation 体验,三、PTN技术和网络,T-MPLS与PBT：ITU-T的分组传送网的二种方案,T-MPLS：在IETF的MPLS基础上发展起来，该技术同样是希望将MPLS网络发展为与电路传送网SDH功能类似的分组传送网，T-MPLS使MPLS网络具有了与传统传送网相似的OAM&P、端到端的维护、性能监测和保护恢复等能力，但同时也对MPLS做了部分简化，去掉了一些与传送无关的IP处理功能PBT （Provider Backbone Transport） ：PBT是对PBB的
17、简化和增强，关闭了传统以太网复杂的MAC地址学习、广播和生成树协议，转发信息不再靠泛洪和学习，而是通过网管/控制平面进行操作，即将以太网改造成为了面向连接、许多功能与SDH类似的分组传送网。,三、PTN技术和网络,多协议标志交换MPLS,MPLS是由IETF制定的一种多协议标签交换标准协议，它利用2.5层交换技术将第三层技术（如IP路由等）与第二层技术（如ATM、帧中继等）有机地结合起来，从而使得在同一个网络上既能提供点到点传送，也可以提供多点传送；既能提供原来以太网尽力而为的服务，又能提供具有很高QoS要求的实时交换服务。,三、PTN技术和网络,端到端业务的快速部署,支持LSP静态配置，在网
18、管上选择管道的源和宿节点，指定所经过的节点或策略，即可完成LSP 端到端建立。 支持LSP动态配置，采用LDP、BGP、等协议。 支持业务的快速配置，只需要选择创建业务的入端口和出端口，同时指定业务在承载在哪条LSP上，即可实现端到端业务的创建,三、PTN技术和网络,统一的网络管理,采用统一网管平台UMP，实现PTN、 OTN、 SDH/MSTP、WDM统一管理。 提供端到端的路径创建和管理功能，提供全面的QOS、OAM管理功能。,三、PTN技术和网络,端到端QoS流量工程,PTN,PTN,NodeB,RNC,1,识别用户业务，流量监管。 2, 将业务优先级映射PHB表，按照PHB表进行报文队
19、列调度。 3.根据PHB表修改隧道优先级。,隧道优先级映射到PHB， 根据PHB表进行报文队列调度。,建立网络拓扑和资源数据库，实现PW和LSP的接纳许可控制,PBT,Pipe模型,三、PTN技术和网络,SR/BRAS,电信级网络和设备冗余保护,设备级保护功能： 时钟、交换、控制处理单板1+1热备份； 电源、风扇 1+1热备份,网络侧保护功能： T-MPLS（MPLS-TP） 路径保护 T-MPLS（MPLS-TP） SNCP保护 T-MPLS（MPLS-TP）环网保护 MPLS-TE FRR保护 以太网保护,网络边缘侧保护功能： 链路聚合（ LACP ） IMA保护,BSC/RNC,全面的网
20、络级保护、网络边缘保护、设备级保护功能针对不同业务提供不同保护机制,PTN网络,三、PTN技术和网络,LSP (Tunnel) 保护,提供50ms的电信级保护倒换 1+1/1:1 Tunnel保护。,三、PTN技术和网络,BSC/RNC,SGSN,MGW,aGW,MSC,BTS,NodeB,NodeB,CTN 6100/6200,CTN 6300,CTN 6300,CTN 9000,CTN 6300,CTN 6100/6200,CTN 6100/6200,CTN 6100/6200,CTN 9000,E1,E1/FE,E1/FE,GE,MME,T-MPLS(MPLS-TP) 环网保护,配置简单
21、，效率高，尤其是LSP数量庞大时，更体现出优势 倒换时间快（50ms），安全可靠，类似SDH复用段保护，避免因光纤中断引起的大量LSP保护拥塞。 OAM开销小，节省带宽，设备负荷小。当LSP = 1000条时，采用LSP1+1保护，则OAM的总带宽是1000*0.2=200M; 采用环网保护，则OAM的带宽是1*0.2=0.2M。,段层的多个LSP,弹性保护通道,LSP1+1 的 OAM业务流,环网保护 的 OAM业务流,三、PTN技术和网络,PTN 产品在数据城域网及OLT上行业务的应用,PTN组网应用,三、PTN技术和网络,中国移动实验局建设,三、PTN技术和网络,分组时钟 多业务统一承载
22、 分组业务的分组传送 绿色网络节能环保,降低CAPEX,降低OPEX,PTN,简便的 网络管理,统计复用传输带宽优化,高精度 同步定时,QoS,电信级 保护/OAM,层次化管理维护 层次化服务质量 端到端网络管理 统一维护,多业务统一承载,PTN价值体现,低TCO,三、PTN技术和网络,光传送网的演进：PDHSDH WDM OTN,OTN：引入OXC（光交叉互连），在光层实现组网功能，为客户层信号提供主要在光域上进行传送，复用，选路，监控和生成性处理的功能。OTN的一个重要出发点是：在子网内全光透明，在子网边界采用O/E/O技术。,PDH:准同步数字体系，标准化程度不足（光接口规范，速率，帧结
23、构，复用方式等），帧结构中缺乏管理，维护开销。,SDH：同步数字体系。标准化，配置灵活，管理维护开销丰富，带宽较小,WDM：带宽大，传输成本低，提供点到点的传输,四、光传送网OTN,OTN相对SDH的改进OTN是作为网络技术提出的，许多SDH传送网功能和体系都可仿效，因此在包括帧结构、功能模型、网络管理、信息模型、性能要求、物理层接口、开销安排、分层结构等方面，都同SDH有相似之处，其改进有：SDH的帧频和帧周期固定为125S，不同速率等级的帧字节数不同。而OTH不同速率等级，帧字节定长，帧频帧周期不同。引入了规范化的前向纠错规范FEC编码，解决透明信道时光信噪比的恶化问题，规定了TCM监控功
24、能，一定程度上解决了光通道跨多自治域监控的互操作问题类似于SDH的VC通道，OTH标准化了大颗粒的光通道ODUk等级，业务调度颗粒度更大,四、光传送网OTN,OTN、WDM、SDH的关系,四、光传送网OTN,OTN（optical transport network)：基于OTH的光传送网,G.709 OTNOTN继承了SDH和WDM技术的主要优势，采用了大带宽颗粒调度、多级串联连接监视（TCM）、光层组网等更多的新型功能，满足大带宽业务传送与调度需求OTN的四类设备类型：OTN OTM （支持G.709帧结构的WDM）、OTH（ODUk的交叉）、ROADM、OTH+ROADM,四、光传送网O
25、TN,G.709定义的OTUK帧结构,四、光传送网OTN,OTN设备介绍,目前OTN设备主要有3种设备形态，分别为OTN终端复用设备 、OTN电交叉设备 、OTN光电混合交叉设备 。,（1） OTN终端复用设备OTN终端复用设备即为支持OTN接口的WDM设备，这里的OTN接口包括线路接口和支路接口。目前主流厂家的波分系统在线路侧已基本上采用了OTN结构，并均已支持符合G.709标准的OTN接口，因此都属于OTN终端复用设备。,四、光传送网OTN,（2）OTN电交叉设备类似于现在的SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成ODUk级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。OTN电交
26、叉设备可以独立存在，类似于SDH DXC设备，对外提供各种业务接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以与OTN终端复用功能集成在一起，同时提供光复用段和光传输段功能，支持WDM传输。,四、光传送网OTN,（3） OTN光电混合交叉设备 OTN电交叉设备可以与OCh交叉设备（ROADM或PXC）相结合，同时提 供 ODUk电层和OCh光层调度能力。波长级别的业务可以直接通过OCh交叉，其他需要调度的业务经过ODUk交叉。两者配合可以优势互补，又同时规避各自的劣势。这种大容量的调度设备就是OTN光电混合交叉设备。这种设备的典型产品就是华为推出的OSN6800&8800设备。,四、光传送网OT
27、N,核心协议G.709，成为管理电域和光域的统一的标准。 综合了SDH的优点及WDM的优点，增强WDM 网络的维护管理和保护功能。 从电域看，OTN保留了许多SDH的优点 如多业务适配、分级复用、管理监视、故障定位、保护倒换等。 同时扩展了新的能力和领域，对更大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送。 从光域看，OTN第一次为波分复用系统提供了标准的物理接口 允许在波长层面管理网络并支持光层提供的OAM（运行、管理、维护）功能。 为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带内和带外两层控制管理开销。,四、光传送网OTN,四、光传送网OTN,端到端组网调度 可在光层及电层实现任意波长及子波长业务
28、的交叉调度，并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护，形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。 解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题。 端到端的业务连接和高的QoS保障 提供任意的波长和子波长业务的交叉连接、业务疏导、管理监视和保护倒换, 提供从城域到长途干线无缝的端到端的连接。 电信级的自动保护/恢复能力 为多层、多颗粒的网络提供低于50ms的自动保护倒换。专有或共享保护覆盖了光纤、波长组、波长和子波长等不同级别，可以显著降低数据网络在保护方面的投资。,能够成功融合多种先进技术 OTN作为框架，可融合40G、ROADM
29、（可重构光分插复用器）、ASON/GMPLS技术。 为WDM提供端到端的连接和组网能力； 为ROADM提供光层互连的规范并补充了子波长汇聚和疏导能力； 扩展ASON（自动交换光网络）到波长领域； 成为Ethernet传输的良好平台； 有能力支持40G、100G的线路传送能力. 特别是OTN和GMPLS的融合，成为构筑IP over Optics理念的实现手段。 光纤网络的管理者 结束数据设备直连方案对光纤的快速消耗，实现对光纤网络的集中管理、有效监控和合理利用。,四、光传送网OTN,OTN与SDH的比较,四、光传送网OTN,OTN与传统WDM的比较,四、光传送网OTN,OTN技术的优点 大颗粒业务高效复用和调度 多种业务的透明传输 丰富的开销管理 更远的传输距离 支持控制平面的加载 标准化的技术体制,四、光传送网OTN,Q&A？,
