1、现代骨干网与高速互联网技术 Modern Backbone Network & High-Speed Internet Technology,邬 春 学 http:/ March 9, 2019,第2部分 高速互联网传输技术新进展,2.1 高速以太网络技术 2.2 SDH技术 2.3 DWDM技术,2.1 高速以太网络技术,1973 年Metcalfe(梅特卡夫) 博士在施乐实验室发明了以太网, 并开始进行以太网拓扑的研究工作。 1976 年施乐公司构建基于以太网的局域网络,并连接了超过100 台PC。 1980 年DEC、Intel 和施乐联手发布10Mbps 以太网标准提议。 1983 年
2、IEEE 802.3 工作组发布10BASE- 5“粗缆”以太网标准, 这是最早的以太网标准。 1986 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- 2“细缆”以太网标准。 1991 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- T“无屏蔽双绞线( UTP) ”以太网标准。 1995 年IEEE 通过802.3u 100M以太网标准。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,1998 年IEEE 通过802.3z 1000M 以太网标准( 基于光纤和对称屏蔽铜缆) 1999 年IEEE
3、通过802.3ab 1000M以太网标准( 基于五类线) 2002 年IEEE 通过802.3ae 10G 以太网标准。 20102011 年预计发布100G 以太网标准。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,DIX 以太网,IEEE 802.3,IEEE 802.3U,IEEE 802.3Z/AB,IEEE 802.3AE/AK,1980,1983,1995,1998,1999,2002.6,10M,10M(802.3),100M(802.3u),1G(802.3z),1G(802.3ab),10G(802.3ae)
4、,2004.2,10G(802.3ak),1973,3M以太网,2008.12,IEEE 802.3ba,100G(802.3ba),2.1 高速以太网络技术,以太网新标准 802.3z:千兆以太网标准 802.3ab:802.3标准的1000BASE-T标准 802.3ad:链路聚合/捆绑 802.3ae:万兆以太网标准 802.3ak:基于双绞线的万兆以太网 802.3ba:10万兆以太网标准,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,传统以太网特点: 在局域网应用中占绝对优势 在城域网中带宽限
5、制 传输距离过短,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,万兆以太网技术: 解决以太网的带宽以及在城域网、广域网的应用问题。 仍属于以太网,也使用IEEE802.3以太网MAC (Medium Access Control介质访问控制)协议和帧长度。 采用全双工模式,不必使用冲突探测协议,本身没有距离限制。 其物理层分为局域网物理层和广域网物理层,以适应不同的网络环境需求。 对帧格式进行修改,添加长度域和HEC域(信元差错控制 ),以满足广域网传输。 速度适配:解决局域网10Gbps与广域网9.5
6、8464Gbps的速度匹配。 接口方式进一步丰富,适用于不同的解决方案。 提供“端到端”的网络服务保证。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,万兆以太网的应用: 高校校园网 数据中心出口 城域网 存储组网 集群和网格计算 语音、视频、图像和数据合一的通信 金融交易 超级计算研究等,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,万兆以太网的发展情况: 2002年推出标准 2004-2005年:市场大规模需
7、求 2006年:技术进一步成熟 2008年:万兆以太网的应用规模和发展速度像以前百兆网和千兆网发展速度, 链路捆绑技术越来越成熟,效果越来越好 2010年:可以实现千兆密度,万兆端口密度能达到现在千兆端口密度。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,“由于不断增长的视频流量和更强大服务器架构的推动,计算机和网络应用程序对带宽的要求也随之增大,下一代以太网将会对40 Gbps和100 Gbps进行定义,以满足这些需求,”IEEE P802.3ba任务组主席兼Force10 Networks高级研究
8、科学家John DAmbrosia(安布罗希亚)说。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,10万兆以太网2006年7月,IEEE 802.3成立了高速链路研究组(Higher Speed Study Group,简称 HSSG)来定义标准的目标。2007年12月,HSSG正式转变为IEEE 802.3ba任务组,其任务是制订在光纤和铜缆上实现100 Gbps和40 Gbps数据速率的标准。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特
9、以太网,2.1 高速以太网络技术,IEEE P802.3ba目标只支持全双工通信 仍维持802.3 /以太网MAC层的帧格式 保持目前802.3标准中的最低和最高帧长度支持更好的不大于1012的误码率 提供对光传输网络的适当支持 支持40 Gb / s的MAC数据传输速率 提供物理层的规格,支持40 Gb / s的操作 支持100 Gb / s的MAC数据传输率 提供物理层的规格来支持100 Gb / s的操作,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,802.3ba时间表2008年底,标准草案 2
10、010-2012年,正式标准,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,未来以太网的发展高密度,低能耗 节能 网络虚拟化 多领域的应用(通信、供电、照明),2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,推动局域网技术发展的因素个人计算机的广泛应用;在过去二十年中,计算机的处理速度提高了百万倍,而网络数据传输速率只提高了上千倍;从理论上讲,一台微通道或EISA总线的微型机能产生大约250Mb/s的流量; 基于W
11、eb的Internet/Intranet应用也要求更高的带宽; 在数据仓库、桌面电视会议、3D图形与高清晰度图像这类应用中,人们需要有更高带宽的局域网。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,传统共享式局域网的缺点传统的局域网技术是建立在“共享介质”的基础上,典型的介质访问控制方法是CSMA/CD、Token Ring、Token Bus;介质访问控制方法用来保证每个结点都能够“公平”地使用公共传输介质;每个结点平均能分配到的带宽随着结点数的不断增加而急剧减少;网络通信负荷加重时,冲突和重发现象
12、将大量发生,网络效率将会下降,网络传输延迟将会增长,网络服务质量将会下降。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,高速局域网的研究方法 第一种方案:提高Ethernet的数据传输速率10Mb/s100Mb/s1Gb/s ; 第二种方案:将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网,导致了局域网互连技术的发展; 第三种方案:将“共享介质方式”改为“交换方式”,导致了“交换式局域网”技术的发展。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10
13、吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,快速以太网( Fast Ethernet)IEEE 802.3u 相同点(与10Mbit/s以太网相比):帧格式、帧长度、访问控制机制(CSMA/CD) 不同点(与10Mbit/s以太网相比): 数据传输速率为100Mb/s; 信号编码不同,对于三种不同的物理层标准分别是: 100 Base-TX:信号编码MLT-3编码方式,2对双绞线,网段最大电缆长度100米(非系统跨距)。 100 Base-FX:信号编码为4B/5B-NRZI,光纤,最大媒体段MMF可达2公里(非系统跨距),SMF更长(全双工)。 100 Base-T4:信号编码为8B/6T 4对
14、3类UTP双绞线,其中3对用于数据传输,1对用于冲突检测。10/100Mbps自动协商 碰撞域范围(跨距) I类中继器、II类中继器 交换技术、全双工技术:支持,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,自动协商自动协商(Auto-Negotiation) :网络设备间相互确定对方的能力,并把自己自动设置成双方共同支持的功能状态,适用于RJ-45连接器的双绞线链路。 速率、双工模式 快速链路脉冲(FLP,Fast Link Pulse)信号 803.u有关自动协商标准: 10BESE-T传统设备(指
15、不支持自动协商协议的设备)在连接之前将持续发送NLP(Normal Link Pulse)信号。 100BASE-T传统设各在连接之前将持续发送Fast Ethernet IDLE信号。 10/100Mbit/s自动协商设备在连接之前将持续发送FLP信号。 如果自动协商设备测到NLP进来,它将以10Mbit/s半双工连接。 如果自动协商设备测到Fast Ethernet IDLE进来,它将以100Mbit/s半双工连接。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,吉比特以太网吉比特以太网的标准802
16、.3有以下几个要点: 允许在1Gbit/s下全双工和半双工两种方式工作。 使用802.3协议规定的帧格式。 在半双工方式下使用CSMA/CD协议(全双工方式不需要使用CSMA/CD协议)。 载波延伸速率为1000Mbit/s,发送512bit所消耗的时间是512ns,考虑转发设备的延迟,相应的碰撞域范围大约在30m左右。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,FCS,SA,LENGTH,Preamble,DA,Data,载波延伸,MAC帧的最小值=64字节,加上载波延伸使MAC帧长度=争用期长度512字节,2.1 高速以
17、太网络技术,吉比特以太网吉比特以太网的标准802.3有以下几个要点: 允许在1Gbit/s下全双工和半双工两种方式工作。 使用802.3协议规定的帧格式。 在半双工方式下使用CSMA/CD协议(全双工方式不需要使用CSMA/CD协议)。 载波延伸速率为1000Mbit/s,发送512bit所消耗的时间是512ns,考虑转发设备的延迟,相应的碰撞域范围大约在30m左右。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,吉比特以太网-体系结构和功能模块,吉比特以太网-按PHY层分类,PHY层,8B/10B,PAM-5,编码/译码器,收
18、发器,1000BASE-X,1000BASE-T,1000BASE-CX,1000BASE-LX,1000BASE-SX,1000BASE-T,短屏蔽铜缆,光缆,5类UTP,以太网双绞线的连线顺序,TIA(Telecommunication Industry Association) EIA(Electronic Industry Association)TIA/EIA568标准按照不同的特性对双绞线进行分类,目前10Mbit/s以太网中通常使用5类双绞线,而吉比特以太网1000BASE-T建议使用5e(超五类)或6类双绞线。,27,EIA/TIA 568 A 线缆标准,28,EIA/TIA
19、568 B 线缆标准,29,UTP实现直连线,两端的线序相同,1,8,直连线,8,1,30,UTP实现交叉线,部分线序交叉,8,1,交叉线,1,8,1,8,8,1,棕 白,棕,蓝,绿,绿 白,橙 白,蓝 白,橙,棕 白,橙 白,蓝 白,棕,绿,橙,绿 白,蓝,31,何时使用直通线,32,何时使用交叉线,33,UTP直连线与交叉线对比,两个端口均标有或均没标有“X”时用交叉线.,有且仅有一个端口标记有“ X”时使用直连线.,1x,2x,3x,4x,1x,2x,3x,4x,1x,2x,3x,4x,2.1 高速以太网络技术,10吉比特以太网10吉比特以太网并非将吉比特以太网的速率简单地提高到10倍。
20、 10吉比特以太网只工作在全双工方式,因此不存在争用问题,也不使用CSMA/CD协议。这就使得10吉比特以太网的传输距离不再受进行碰撞检测的限制而大大提高了。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.1 高速以太网络技术,10吉比特以太网吉比特以太网的物理层是使用已有的光纤通道的技术,而10吉比特以太网的物理层则是新开发的。10吉比特以太网有下述两种不同的物理层。 (1)局域网物理层LAN PHY (2)可选的广域网物理层WAN PHY 由于10吉比特以太网的出现,以太网的工作范围已经从局域网(校园网、企业网)扩大到城
21、域网和广域网,从而实现了端到端的以太网传输。,2.1.1 以太网络技术的发展 2.1.2 快速以太网 2.1.3 吉比特以太网 2.1.4 10吉比特以太网,2.2 SDH技术,2.2.1 SDH概述 2.2.2 SDH技术原理 2.2.3 SDH网络结构 2.2.4 IP over SDH,S,S ynchronous 同 步,D,D igital 数 字,H,H ierarchy 系 列,SDH,同步数字系列,2.2 SDH技术,2.2.1 SDH概述,时分复用的概念,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
22、又可传模拟信号。,高速复用信道,低速支路信道,2.2.1 SDH概述,同步: 两个或多个信号之间在频率和相位上具有相同的长期频率准确度,最简单的关系是频率相等.,2.2.1 SDH概述,P,Plesio 是希腊语词根,是近似的意思,P lesiochronous,准同步,D,D igital,数字,H,H ierarchy 系 列,PDH,准同步数字系列,也是一个传输系统,2.2.1 SDH概述,2.2.1 SDH概述,2.2.1 SDH概述,数字交换机,二次群 2/8M MUX,三次群 8/34M MUX,2 M,8 M,四次群34/140M MUX,34 M,140M,五次群 复接,. .
23、,2M,DDF(电路调度及测试 ),DDF,DDF,DDF,1,2,30,.,VDF,我国PDH系统的基本构成,PCM 基群,光线路 终端,2.2.1 SDH概述,VDF (voice distribution frame)电话回线配线架,PCM: Pulse Code Modulation 脉冲编码调制方式 VDF : voice distribution frame 电话回线配线架,2.2.1 SDH概述,正交振幅调制(0AM),2.2.1 SDH概述,SDH与PDH的三大主要区别 同步的网络所有网元都工作在同一时钟作用下丰富开销比特用于传输大量网络管理信息统一的接口和复用标准同时适用于欧
24、洲、北美和日本的数字体系统一的光接口,PDH体系的标准化工作 “先有设备,后出标准”,SDH体系的标准化工作 “先有标准,后出设备”,用总结经验的方式来制定标准,形成的标准自然技术上比较完善,但其是一个折中的产物,自然带有许多不完全合理的东西。,以哲学家式的想象力,从全网的角度出发制定标准,用来指导设备的研制和网络建设。,2.2.1 SDH概述,2.2.1 SDH概述,数字传输技术的发展(模拟 PDH数字),数字通信的 发展过程,1948年, 晶体管发明,1965年,日本 PCM-24,1962年,美国 PCM-24,1968年,欧洲 PCM-30,2.2.1 SDH概述,数字传输技术的发展(
25、PDH SDH),2.2.1 SDH概述,1984年,贝尔 通信研究所, 全同步网构想 (SYSTRAN),SDH的优点(1): 同步网络,复用过程简单易于从复接的高速信号中提取支路信号,2.2.1 SDH概述,SDH具有自愈保护功能,可大大提高网络的通信质量和应付紧急的能力。SDH网结构有很强的适应性,现有的准同步数字体系、同步数字体系和宽带综合业务数字网(BISDN)均可进入其帧结构。,SDH的优点(2):开销比特 约占信号的5,用于网络的运行、维护和管理,实现高级网络管理,故障管理 (Fault management) 配置管理 (Configuration management) 性能
26、管理 (Performance management) 安全管理 (Security management) 计费管理 (Accounting management),2.2.1 SDH概述,SDH的优点(3):统一的接口,多厂家产品环境,易于国际互连,2.2.1 SDH概述,SDH拥有一套标准化的信息结构等级,称为同步传送模块(STM),并采用步复用方式,使得利用软件就可以从高速复用信号中一次分出(插入)低速支路信号,不仅简化了上下话路的业务,也使交叉连接得以方便实现。,通常,电端机是光纤数字通信系统的终端设备,它由基群和复接设备组成。如4个基群可以复接成一个二次群,4个二次群可以复接成一个
27、三次群,4个三次群可复接成一个四次群,4个四次群可以复接成一个五次群。反之,1个五次群可以分解成4个四次群,1个四次群可以分解成4个三次群,等等。,SDH比特率,欧洲 2.048Mb/s 8.448Mb/s 34.368Mb/s 139.264Mb/s,北美 1.544Mb/s 6.312Mb/s 44.376Mb/s,日本 1.544Mb/s 6.312Mb/s 32.064Mb/s 97.728Mb/s,PDH G.702,SDH G.707,注: 1、划线速率为SDH可以处理的PDH速率等级;2、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
28、为SDH的级别或NNI速率,为STM-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,2.2.1 SDH概述,SDH和SONET各个速率等级,2.2.1 SDH概述,2.2.1 SDH概述 2.2.2 SDH技术原理 2.2.3 SDH网络结构 2.2.4 IP over SDH,2.2 SDH技术,TM:终端复用器 ADM:分插复用器 REG:再生中继器,组成SDH传输网的重要三个网络单元:,2.2.2 SDH技术原理,组成SDH传输
29、网的重要三个网络单元:TM:终端复用器 ADM:分插复用器 REG:再生中继器,2.2.2 SDH技术原理,TM:主要任务是将低速支路电信号和低等级的SDH点信号纳入同步传递模块STM-N帧结构,并经电/光转换为STM-N光线路信号,其逆过程正好相反。 ADM:是一种新型的网络单元,它将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体,具有灵活地分插任意支路信号的能力。 REG:完成恢复时钟、对信号进行再生,收端终结再生段开销(RSOH)、发端重新起始RSOH的任务,组成SDH传输网的重要三个网络单元:TM:终端复用器 ADM:分插复用器 REG:再生中继器,2.2.2 SDH技术原理,典型网络应用形式:
30、点到点、线形、星行和环形网等多种形式!,SDH帧结构SDH传输技术的基础是帧结构,SDH的帧结构与PDH不同,是以字节为单位的块状帧结构。(PDH是一维线性结构,SDH是二维的),2.2.2 SDH技术原理,SDH的帧结构,SDH基群STM-1的帧结构,线路码流,.,.,(1),(2),270 bytes,. . .,(9),行、列块状帧结构,RSOH 再生段开销,AU PTR管理单元指针,MSOH 复用段开销,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,3,1,5,RSOH 再
31、生段开销,MSOH,9N,261N,125us,STM-1的帧结构,AU PTR管理单元指针,MSOH 复用段开销,图:STM-1帧结构中开销字节的安排,复用段开销,再生段开销,VC 、通道、段,复 接 结 构,帧 结 构,2.2.2 SDH技术原理,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,SDH的几个新概念(虚容器、通道、段),虚容器(一),VC 、通道、段,2.2.2 SDH技术原理,VC 、
32、通道、段,TUG:Tributary Unit Group 支路单元组,虚容器-Virtual container-VC不同的PDH 原始信息对应于不同的VC:低阶虚容器(单个结构)-Lower order VC1.5Mb/s-VC-112Mb/s-VC-126.3Mb/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),VC 、通道、段,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,Path Overhead 可见VC是与通道这个概念是紧密相连的。,VC 、通道、
33、段,复接结构,STM-N,AUG,TUG-3,TUG-2,C-4,C-3,C-2,C-12,C-11,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,管理单元,虚容器,支路单元组,支路单元,虚容器,标准容器,管理单元组,同步传输模块,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
34、,C-12,N,1,7,3,1,3,139264kb/s,44736kb/s 34368kb/s,2048kb/s,TU-3,TU-12,AU-4,VC-3,VC-12,VC-4,指针处理,映射,定位、校准,复用,AUG,STM-1,复接结构,我国的SDH基本复用映射结构,G.709复用映射结构,SDH的几个新概念(虚容器、通道、段),通道和段( 一),REG,NE,NE,NE,path #1,path #2,section #1,section #2,section #4,NE #1,NE #2,NE #3,NE #4,PDH端口,PDH端口,Section/TS,Section/TS,Pa
35、th,regenerator section(再生段)-两个NE之间的物理连接 multiplex section (复用段)-相邻LT间对业务的逻辑功能 path(通道)-两个PDH接口之间(端到端)的逻辑连接,由此可见:,section #3,RS,RS,MS,MS,SDH的几个新概念(虚容器、通道、段),通道和段(二),为了便于SDH网络的优化设计,有助于网管功能的实现以及保持技术规范的相对稳定性,SDH将传输网划分成上述若干层次,每一层次上都有相应开销比特与之对应:,(段开销),SDH为什么要提出这些概念呢?,SDH的几个新概念(虚容器、通道、段),指 针,开 销,SDH基本原理,指针
36、的基本功能,SDH指针可分为两大类:AU PTR 和 TU PTRAU-4 PTR :为VC-4 定位TU-12 PTR:为VC-12定位,指针的字节安排,AU-4指针的字节安排(一),N N N N S S I D,H1,I D I D I D I D,H2,Y,Y,1*,1*,净负荷区,H3,H3,H3,H4,H4,H4,塞入码,信息,10比特指针值I增加指示比特 D减少指示比特 表示指针值将进行加1 或减1操作,10比特的取值范围是0-1023,当AU-PTR的值不在此0-782范围内时,为无效指针,当连续8帧收到无效指针值或NDF时,产生AU-LOP,新数据标识(NDF)0110 指针
37、正常操作1001 指针将有一个全新的值指示新数据 若帧净负荷不再变化,下一帧NDF又回到正常值0110,且3帧内不再作指针值增减操作。,指针的作用,指针的作用非常重要,是SDH最具有特色的技术。其基本功能是指示VC的首位置,同时指针在协调SDH网的同步性能 方面起着非常重要的作用,具体体现在:1、校准相位差(指针更新) 2、校准频率差(指针正调整或负调整),SDH网元设备类型及环拓扑,2.2.3 SDH网络结构,环 几种常见的网络拓朴结构,点对点,TE,多点(线型),TE,TE,ADM,ADM,TE,环形,具有高度的 自愈性、可靠性,REG,ADM,ADM,A D M,A D M,复杂网络拓朴
38、结构,树型拓扑,TE,TE,ADM,ADM,TE,网孔拓扑,REG,ADM,ADM,A D M,A D M,TE,环 两纤单向通道倒换环,A,B,C,D,E,F,1+1并发优收,环 两纤单向通道倒换环,A,B,C,D,E,F,1+1并发优收,1+1 SNC-P的倒换只与接收端收到的信号质量有关,借助于2:1选择器,无需APS协议即可实施快速倒换,倒换时间可少于30ms,环 4纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,1:1,环 4纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,光缆故障,发生环回倒换 (Loopback switch),1:1,环 4纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,工作光纤
39、故障,发生区段倒换 (Span switch),1:1,环 4纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,节点失效,在相邻节点作 环回倒换,1:1,环 2纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,工作 信道,空闲保护 信道,1:1,环 2纤双向线路倒换环,A,B,C,D,E,F,光缆故障,发生环回倒换 (Loopback switch),1:1,时 钟 定 时,什么是 SSM(Synchronization Status Message同步状态信息) ?,背景: Various traffics such as voice, data, video Multiple services such
40、as IP, ATM, SDH. Different synchronization quality level would be realized over same network.More QoS required Supplying more suitable synchronization source to each NE is much more important什么是 SSM: Defined in ITU-T G.781 SSM offers the quality level and priority level of synchronization source to
41、each NE in order to assure clock quality. Indicated on San (n=48) bits on external 2Mbit/s signal or S1 byte (b5b8 bit) on STM-N line signal.,MSB:Most Significant Bit LSB:Least Significant Bit SSU:Synchronization Supply Unit,Synchronization Architecture,同步与定时,Q- quality level 质量等级,Q S1 含义,0,0000,质量未
42、知,3,0100,G.812 转接局(QL-SSU-A),5,1011,SETS( SDH设备时钟),不用作定时(DNU),(2),(4),(8),(11),(15),SDH将通过S1字节(5-8) 或外接的 2Mbit/s signal San (n=4-8) 比特 携带时钟的Q值的技术称为SSM技术,即同步状态信息技术,它指出的是定时链起点时钟的长期精度,据它可选择和确认最佳质量的同步路径,有利于时钟源的倒换及防止时钟形成环路。时钟的Q值与S1字节的取值关系对应如下:,网元的时钟源,(1) 外同步定时,(2) STM-N 线路信号中提取,(3) 2M PDH支路提取,(4) 内部定时,保持
43、模式(holdover),自由振荡模式 (free-run),External in,(from BITS),1,2,External out,(to BITS),1,2,Line1,line2,Tributary 1,2,STM-N,STM-N,STM-N,line3,holdover,free run,同步与定时,同步方式一,CLK1,CLK2,NE,NE,Data,准同步方式 各节点都设立高精度的独立时钟,这些时钟具有统一的标称频率和频率容差,虽然各时钟频率不可能绝对相等,会产生滑动,但由于精度足够高,产生的滑动可以满足指标。对时钟性能要求高。,常用于国际数字网中,即一个国家和另一个国家
44、的数字网之间采用此种同步.,铯原子钟,铯原子钟,同步与定时,同步方式二,CLK1,NE Master,NE Slave,Data+Clock,主从同步方式 定时信号从基准时钟向下级从钟逐级传送,各从钟直接从上级钟获取同步信号,不断根据过来的同步信号来调整本身的时钟,同步信号可以从传送业务的数字信号中提取,也可以使用专用链路传送定时信号。从钟使用锁相环技术将输出信号的相位锁定到输入信号的相位上,正常锁定时,其输出相位具有与基准信号相同的精度。对从钟性能要求低,但传输链路的不可靠会影响时钟传输,同时存在定时环路的可能。,常用于一个国家、一个地区 的数字网内部采用此种同步,NE 网络单元,同步与定时
45、,同步方式三,CLK1,NE,NE,Data+Clock,互同步方式 : 网内没有主基准时钟,各时钟将自身频率锁定在所有接收到的定时信号的加权平均值上,各时钟相互作用,实现网内时钟同步。输入缓存吸收时钟间的差别,没有slips。具有较高的可靠性,对时钟性能要求不高,但网络参数的变化容易引起系统性能变化甚至进入不稳定状态。,CLK2,同步与定时,同步方式四,Atomic CLK,Network,Network,Data,混合同步方式 当定时传输距离很长时,将全网划分为若干个同步区,区内为主从同步网,区间为准同步方式,可以减少时钟级数,缩短定时信号传输距离。时钟频率基本一致,1slip/72day
46、s,能被任何业务所接受。,Atomic CLK,同步与定时,2.2.4 IP Over SDH,1. IP与SDH,现代互联网骨干网特点:高速、可扩展性、安全性、适应多类型业务。,早期期骨干网结构:,早期主干网采用租用专线的方法。 1995年: 当时的路由器端口已经达45Mbps,即使T3= 44.736Mbps也不能满足互联骨干网的速度要求! 当时的ATM:155或622Mbps 提出IP/ATM/SDH/Optical结构平台,成为互联网骨干网的主流。世界上绝大多数骨干网都采用这种组网方式。 我国的169网即使采用这种结构的。即在光网上建立SDH网在SDH网上建ATM网在ATM网上运行IP业务。,