SDH光传送网（共8篇）
SDH光传送网 篇1
摘要：结合OptiX SDH设备介绍二纤单向通道保护环保护倒换的实现原理, 在此基础上给出常见故障的定位方法, 并结合几个典型案例阐述了故障分析及处理过程。
关键词：SDH,通道保护环,二纤单向通道保护环,倒换原理
在SDH传送网中, 二纤单向通道保护环被广泛应用, 因此维护人员要熟练掌握其运行规律及维护方法, 当故障发生时, 才能在第一时间内准确的找到故障点, 排除故障。本文主要介绍华为OptiX光传输设备上二纤单向通道保护环的实现方式, 并结合二纤单向通道保护环的常见故障案例, 介绍二纤单向通道保护环的故障定位方法及一些日常维护经验。
1 通道保护倒换原理及华为OptiX设备通道保护的实现方式
二纤单向通道保护环中, 各ADM节点到环上的支路业务将向东、西两个方向并发;并且其支路板可对接收到的东、西两个方向业务进行选收。下面举例说明华为OptiX设备保护倒换的实现方式。
如图1所示的通道保护环由三个网元组成, 网元NE1和NE3之间有一个2M业务, 配置业务时, 只需按照主环方向配置单向业务, 业务配置成功后, 实际信号流如下:1) NE1到NE3的业务, 从环的两个方向走。主环方向为NE1→NE2→NE3;备环方向为NE1→NE3。2) NE3到NE1的业务, 从环的两个方向走。主环方向为NE3→NE1;备环方向为NE3→NE2→NE1。
当NE1与NE2之间光缆中断时, NE3支路板发生通道保护倒换的过程如下:
光缆中断时, NE2西向线路板收不到主环信号产生R_LOS告警, 同时往主环方向插入TU-AIS信号, NE3支路板在主环上检测到TU-AIS信号, 则将相对应通道的倒换开关由主环方向倒换到备环, 选收备环业务信号, 同时将这些通道置为PS (保护倒换已发生) 状态, 表示这些通道已经发生保护倒换。
随后NE3支路板会检测主环方向来的信号是否仍为TU-AIS。若仍是TU-AIS, 表明主环方向尚未恢复正常, 保持现状;若连续10min没有检测到TU-AIS, 表明主环方向已恢复正常, 则迅速倒换至主环, 同清掉时相应通道PS状态, 宣告系统恢复正常。倒换产生至倒换结束期间, 从网管看, NE3网元支路板应该有TU-AIS和PS告警。
再看备环方向的情况:
NE1与NE2之间光缆中断时, 从NE3到NE1备环方向的业务信号也中断, NE1东向光板收不到备环的信号而产生R_LOS告警。但是由于NE1的支路板默认选进NE3从主环即逆时针方向送来的业务信号, 所以此时并不发生保护倒换。但是NE1的支路板会有TU-AIS (B) 告警。
综上可以看出, ⑴整个倒换过程是通过支路板实现的, 不需要主控板和交叉板参与;⑵支路板通过选收功能使其可以选择是将主用还是备用总线上的信号选进;⑶由⑵可以得出保护倒换是在业务下支路的一端产生, 相应的PS告警也发生在这一端;⑷当主环业务断时才发生保护倒换, 备环业务断并不发生倒换, 即如果图1中NE2收NE1的光纤不断, 而是只有另一根光纤断, 则保护倒换不发生。
2 通道保护环故障维护方法
2.1 故障定位
2.1.1 通道保护环常见故障原因
通道保护环发生故障的原因有:⑴外部原因, 如光纤性能劣化、损耗过高、或光纤断等。⑵人为因素, 如光纤接错、东西向光纤接反、属性配置错误等。⑶设备本身故障, 如支路板失效、交叉板失效、线路板失效等。
2.1.2 故障定位方法
⑴确定故障业务路径。由于通道保护环有两条业务路径, 所以首先要确定出现故障时当前业务所走的是哪条路径。可根据支路板通道的PS保护倒换告警确定。若2M通道没有PS告警, 则业务走主环方向;若2M通道有PS告警, 则业务走备环方向。
⑵根据告警和性能确定故障。一般的业务都是收发双向业务, 当两个网元间的业务出现故障时, 可以根据告警确定是收业务方向有故障还是发业务方向有故障, 如可根据本端和远端的告警或性能数据确定, 如TU-AIS表示收业务方向有故障, LP-RDI表示发业务方向有故障。
⑶定位故障点。可以通过环回法或更改业务法定位故障站点。
环回法。 (1) 对NE1东向光板第一个VC4作内环回, 若NE1上的LP-RDI告警消失, 则说明故障点在NE1与NE2间的光板上或NE2上, 请继续下一步;否则说明故障点就在NE1。 (2) 对NE2东向光板第一个VC4作内环回, 若NE1上的LP-RDI告警消失, 则说明故障点在NE2与NE3间的光板上或NE3上, 继续下一步。否则说明故障点就在NE2或NE1与NE2间的光板上, 通过尾纤自环NE1东向光板, 可确定故障点在NE1还是NE2。 (3) 通过尾纤环回NE3的东向光板, 可定位故障点在NE3上还是NE2光板上。
更改业务法。将NE1到NE3中断的一个业务在NE2上下, 若在NE2上下是好的, 则说明故障点不在NE1, 而可能在NE3或者NE2与NE3对接的光板上。更改业务法的优点是对业务影响较小, 不存在将ECC切断的危险。
2.2 通道保护环常见的故障案例
2.2.1 断纤后部分站点通道保护失败
(1) 组网情况。
如图2所示。四个站组成的一个622M通道保护环, 其中梅山、梅岭、金鹰均与中华门站有2M业务。
(2) 故障现象。
某日, 梅岭、金鹰之间的光缆挖断, 中华门与梅岭间业务中断, 其余各站业务正常;中华门站业务中断的通道有TU-AIS告警;梅岭站相应通道有LP-RDI告警。
(3) 故障分析。
梅岭、金鹰之间的光缆挖断后, 中华门收梅岭的业务应该走备环方向, 此时中华门应该有PS告警。但中华门并没有PS告警, 说明中华门数据配置有错误或备环存在故障。
(4) 处理步骤。
检查中华门支路板对应通道配置, 发现通道属性为“无保护”, 配置有误;更改通道属性为“保护”后, 业务恢复, 中华门通道出现PS保护倒换告警。
(5) 故障原因。
未配置通道保护属性。
2.2.2 光纤熔接错的情形
(1) 组网情况。
6个网元组成一个通道保护环, 集中型2M业务, 业务中心站为NE1。
(2) 故障现象。
某日NE3站因两侧光缆断裂 (该站点东西方向的光纤有一段在同一根电缆内) , 业务中断。经线路人员抢修后, 业务恢复正常。但施工人员刚要离开现场时, 被告知环上业务除NE3站外全阻。机房维护人员通过网管发现没有任何告警、性能数据;NE3站业务正常, 但无法用网管登录。
(3) 故障分析。
因光缆断裂前, 通道保护倒换正常, 且业务正常;而重新熔接光缆后出现这样奇怪的现象——没有任何告警, 业务中断, 且NE3站无法登录, 因此很有可能是光缆熔接错了。
(4) 处理步骤。
(1) 线路人员再次检查刚才熔接的光纤, 发现光纤的确是熔接错了——NE3站东西方向接收的光纤熔接反, 即NE2和NE4发往NE3的光纤接反, 如图3 (a) 所示。
(2) 重新按图3 (b) 熔接光纤后, 业务恢复正常。
(5) 故障原因。
NE3站点东西向收光纤熔接反。逐一分析此种情况下各站业务:
(1) NE2业务:NE2从主环接收NE1的业务正常;但NE2沿主环方向发给NE1的业务, 在NE3被环回, 没有继续往前传输。而NE1从备环发出给NE2的业务, 在NE3被环回到主环送回NE1, NE1主环方向接收的是这个被环回的业务。因此NE2业务不通。
(2) NE3业务:NE3收发给NE1的业务均正常, 所有业务没有中断。
(3) NE4业务:NE4从主环方向发给NE1的业务正常;而NE1从主环发给NE4的业务在NE3点被环回。NE4从主环接收到的业务是自身从备环发出的在NE3环回的业务。因此NE4业务不通。
(4) NE5、NE6业务不通的原因与NE4相同。
(5) NE3站ECC不通是由于ECC走双向路由的缘故。光纤熔接反后, NE3站的ECC为单向路由, 因此ECC不通, 无法登录。
由此得出以下经验教训:连接到不同方向的光缆, 如果有同沟或同缆的情况, 在光缆因故断裂后, 线路人员在熔接时可能会造成错接, 而出现这种奇怪的现象。另一方面, 同缆环存在时, 如果这一段光缆中断, 通道保护环并不能起到保护作用。因此应该尽可能避免同缆环的产生。
参考文献
[1]OptiXTM 155/622H (Metro 1000) STM-1/STM-4 MSTP光传输系统维护手册.华为技术有限公司.2003.
[2]同步数字传输设备原理与维护.李勤法主编.
[3]OptiX系列SDH光传输系统培训手册SDH原理分册.华为技术有限公司.2002.
光传送网关键技术及应用分析 篇2
关键词 OTN 技术 应用
中图分类号：TN929.1 文献标识码：A
1 OTN关键技术
OTN全称Optical Transport Network（光传送网）是以波分复用技术为基础，且在光层组织网络的传送网，它是跨数字传送和模拟传送两类，也是结合了两类的优势，更是管理数字传送（电领域）和模拟传送（光领域）的统一标准。
OTN技术中包括多种关键技术，其中有组网技术，传输技术，接口技术，保护恢复技术等。
（1）OTN组网与传输技术
OTN组网技术包括电层调度技术，光层调度技术以及混合层调度技术等。其中电层调度技术的实现是支持波长的交叉连接，光层调度技术的实现是支持ODUk的交叉连接，而混合层调度技术是同时支持波长和ODUk的交叉连接。采用组网技术大大减少了建网成本。OTN传输技术具有长距离，大容量的传输特点。同时采用带外的FEC技术和新型调制编码并结合色散光宇可调补偿，电域均衡等，显著提高了长距离和大容量的传输速度。
（2）OTN保护恢复技术
OTN保护恢复技术分别体现在光域和电域，在光域支持光通道1+1保护，光复用段1+1保护，光通道共享保护。在电域支持子网连接保护和环网共享保护。
（3）OTN接口技术
OTN接口技术中包括逻辑接口和物理接口。
1.1 ROADM技术
ROADM技术中文叫做可重构的光分插复用器，它是一种节点或者叫网络元素，主要由光学器件构成，是通过远程重新配置，并能够动态上下业务的波长。
ROADM技术的功能模块有前置后置光放大器，波长上路和下路，光业务信道的生成和终结，监控节点内部聚合信道或单信道功率，色散补偿等。
ROADM技术目前包括波长选择型ROADM技术和广播或选择型ROADM技术，波长选择型ROADM技术端口指配较灵活，并且能够在多个方向提供波长粒度的信道，而远程可重配置全部直通端口和上下端口。但因为结构较复杂，技术成熟程度比较低，成本较高，在商用系统中的使用较少。
1.2 OTH技术
OTH技术全称Optical Transmission Hierarchy（光传送体系），它是未来网络的主干核心，在全球的信息基础设施中起着关键作用。引入的密集波分复用技术，提高了光通信的速率。并随着光纤通信技术的不断进步以及电信网络业务结构的改善，电信界也对OTH技术不断地进行完善了。
2 OTN技术应用
随着对大颗粒业务的调度和传送的需求不断增加，人们也将OTN技术应用视为了关注的焦点，OTN技术应用的优势在于能够提供大颗粒带宽的传送和调度。在OTN技术应用主要分为在干线网和城域网中的应用，在干线网中包括在省际干线和省内干线中的应用，城域网则分为核心网，接入层和汇聚层三方面。下面从省际干线，省内干线，城域网三方面分别来介绍OTN技术的应用。
2.1 在省际干线的应用
在现有的传送业务来看OTN技术在省际干线中的应用随着网络和业务的IP化，新业务的开展和宽带用户的极具增多，省际IP流量和带宽也是成倍的增加。由于承载的业务量的剧增，波分省际干线对承载业务的需求和保护是人们十分迫切的。波分省际干线承载着PSTN 2G长途业务，NGN 3G长途业务和Internet省际干线业务等。在应用了OTN技术后，省际干线IP Over OTN 的承载模式实现了SNCP保护，MESH网保护和类似SDH的环网保护等网络保护方式，这样不仅设备的复杂程度和成本大大降低而且保护能力与SDH不相上下。
2.2 在网络中的应用—省内干线
随着目前长途传送网承载的业务量和大客户业务颗粒的增大，网络业务的灵活度和生存性问题备受关注。OTN技术应用在省际干线中实现了GE 10GE，2.5G 10GPOS大颗粒业务的安全性，可靠性，为了进一步提高网络运行质量和中继电路利用率，更好的使用传送网络资源，在省内网络干线中应用超大容量的OTN技术，在OTN交叉设备中镶嵌ASON GMPLS风不是控制平面后，提供了优先级抢占功能和多种保护恢复方式，大大的提高了网络传送网的可靠性。还可实现MESH网，可组环网，复杂环网，网络按需扩展，波长子波长业务交叉疏导和调度。省内骨干路由器承载着各个长途局间的NGN 3G IPTV 大客户专线业务等。
2.3 在网络中的应用—城域网
城域光传送网是覆盖城市及郊区范围，负责在城域范围内为路由器和交换机等数据网络节点和各种业务网提供传输电路，或直接为企业单位等大客户提供应用服务。现有的城域光传送网技术MSTP，RPR，ASON，和城域CWDM和DWDM等都是基于WDM技术或SDH技术，比较局限。OTN技术是以大颗粒调度为基础具有WDM和SDH两类的优势，形成了一种具有大颗粒宽带传送特点的大容量传送网，对于以太业务实现两层汇聚提高了带宽利用率，从组网上看使得传送网层次更加清晰，OTN技术也对业务实行保护。
3 结束语
在当今网络技术蓬勃发展，OTN关键技术以及OTN技术的应用为我们的网络生活带来了更多方便和发展平台，为下一代网络构建起着推动作用。在不久的将来OTN技术会更加完善，成为更优异的网络平台。
参考文献
[1] 刘涛.面向未来的光传送网-OTN技术.技术论坛，2001.
[2] ITH-TSG13研究组2000年2月会议总结报告（摘编）.
[3] 朱娅敏.南京电信OTN组网及应用剖析（期刊论文）.电信技术，2007（11）.
SDH光传送网 篇3
SDH网的自愈保护方法从网络功能结构划分, 可以分为路径保护和子网连接保护。
路径保护是一种复用段或数字段保护 (MSP) , 并可细分两种:一是线型网提供的线性复用段保护1+1或1∶n保护;二是环形网提供的二纤单向通道保护环、二纤单向复用段倒换环、二纤双向复用段倒换环或四纤双向复用段倒换环 (对于接入网应用环境, 由于处于网络的边缘, 业务容量低, 因此简单的二纤环的应用更显得经济) 。
通道保护是一种子网保护, 也有线型和环形等保护方式, 并可在不同等级的VC通道上实施。
1 高速公路SDH网络拓扑
S D H网络的基本物理拓扑有星形、树形、网孔形、环形和链形5种, 星形、树形、网孔形结构网络除各自的特点外, 还有一个共同的特点, 即对于长距离链状地理形状特点的高速公路光纤通信系统, 投资比环形和链形增大。因此在高速公路环形网应用最广, 链形网次之。如成渝高速公路采用链状网络拓扑结构, 佛开高速公路采用1+1自愈环保护, 渝湛高速公路采用8芯光纤组成2个相切的2芯通道自愈环网等。
2 高速公路SDH网络自愈保护探讨
目前生产厂商针对高速公路SDH环型网采用的主要保护方法是线性复用段保护1+1、二纤单向通道保护环 (接入网应用比较多) 。
高速公路 (指封闭路段) 主干线上的单模光纤每隔1个通信站跳接进行联网形成1个SDH环形网 (如图1所示) , 而高速公路光纤通常敷设于中央分隔带下60cm～90cm处的通信管道中, 光纤线路系统因意外事故出现断裂的可能性极小, 即使发生地震或者因桥梁倒塌引起光纤断裂, S D H环形网将出现2处断裂, 因此SDH环形网无法自愈, 备用的保护线路同样失去作用;同时, 环形结构的使用将会产生较高的工程投资。
高速公路具有链状地理特点、线缆敷设保护较好, 故适合采用链状网络拓扑结构。对链状拓扑结构网络的系统保护方式目前常用的有1+1、1∶N、1+0等。1+1保护方式的保护系统和工作系统在发送端两路信号是永久相连的, 接收端则对收到的两路信号进行择优选取;1∶N方式中N (N为1～14) 个工作系统共有一个平行的保护系统, 当N个工作系统中有一个失效时, 信号可以倒换至热备用的保护系统中传输。热备用的保护系统在平时可以用来传送较低等级的额外业务, 一旦发生倒换, 则主系统的信号将转向备用保护系统传输, 备用保护系统原来传输的额外业务将自行丢失。1+1、1∶N的系统保护方式侧重于对线路的保护, 但高速公路光纤敷设条件好, 光纤线路系统因意外事故出现断裂的可能性极小, 即使发生断裂, 备用的保护系统同样失去作用。基于对网络结构选择方面同样的考虑, 高速公路宜采用1+0无备用保护系统的工作方式。
3 结语
综上所述, 高速公路SDH环型网并不具有自愈功能, 反而更适合采用1+0无备用保护系统的链状网络拓扑结构。
摘要：自愈网概念的产生, 给提高通信网络的生存性提供了极为重要的途径和方法。对于长距离链状地理形状特点的高速公路光纤通信系统, 宜采用1+0无备用保护系统的工作方式。
光传送网技术发展趋势的研究 篇4
光传送网技术近年来也在不断地发展和演进过程中,主要呈现三个方面的发展趋势:一是大容量光传送系统,如DWDM、ROADM、OTN等;第二是分组传送,面向更小颗粒的处理技术;第三是智能化的发展方向,主要在于控制平面的发展基于前两个方面述及的技术作为传送平面。
一、向大容量传送系统发展
为了解决数据业务的处理和传送,光传送网在SDH技术的基础上演进为MSTP设备,并已经在网络中大量应用,满足了数据业务的传送功能。但是随着数据业务颗粒的增大,网络中GE、10G不断增加,传送网要提供更高的传输带宽,这时ITU-T提出的OTN(光传送网络)技术提供了新的解决方案,它解决了SDH基于VC-12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题,也部分克服了WDM系统故障定位困难,以点到点连接为主的组网方式,组网能力较弱,能够提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点。OTN技术在电域为OTH,在光域为ROADM。
OTN,通常也称为OTH(光传送体系),是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代"光传送体系"。OTN跨越了传统的电域(数字传送)和光域(模拟传送),成为管理电域和光域的统一标准。换言之,OTN处理的基本对象是波长级业务,将传送网推进到真正的多波长光网络阶段。
从电域看,OTN保留了许多传统数字传送体系(SDH)行之有效的方面,如多业务适配、分级的复用和疏导、管理监视、故障定位、保护倒换等。同时,OTN扩展了新的能力和领域,如提供对更大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送的支持,通过异步映射同时支持业务和定时的透明传送。
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(服务于多运营商环境下的网络互联),同时将光域划分成光信道层、光复用段层、光传送段层三个子层,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。
OTN的优势:
*更高传送容量:单波长带宽扩展到10G/40G,系统传送和交叉容量扩展到几十个Tbps。
*多业务适配和带宽效率:提供更高容量和带宽效率的映射和封装结构ODU,使OTN既能前向兼容SDH/SONET、ATM业务,又能高效承载IP/MPLS、Ethernet、存储和视频等大颗粒业务。
*端到端的业务连接和高的Qo S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。
*对WDM的优化:传统的波分复用设备包括点到点的WDM和城域OADM环网,本质上是扩展容量的线路复用技术,而添加了OTN功能的WDM网络才成为真正意义上的光网络。
OTN的组网
DWDM系统是当前最常见的光层组网技术,通过复用/解复用器可以实现数十波甚至上百波的传送能力,其本质上还是一个点到点的线路系统。可重构光网络ROADM是一种类似于光层中的SDH ADM网元,通过提供节点的重构能力使得DWDM网络可以方便地配置,在无需人工现场调配的情况下实现任意两点间的连接和波长级的上下路及直通配置,有效地满足了业务需要。此外,实现WSS(波长选择开关)的ROADM成熟商用后,至少支持3~5个光方向;并且解决了线路功率自动控制、波长功率动态均衡、自动色散补偿、网络规划软件等应用关键问题之后,OTN才能真正实现多环、网状网以及星形的灵活组网能力,快速适应未来业务网的动态特性和组网需求。
OTN的管理
DWDM系统的子网管理功能比较薄弱,基本只能实现资源呈现功能,端到端业务配置、性能监控和管理能力的严重不足使得IPover WDM网络的运维面临着巨大压力。而OTN提供了丰富的开销,使得光层具有强大的管理能力;此外,在OTN网络中,支持跨越多个管理域或网络的端到端光信道监控和管理,实现光功率监控、告警相关性检测、故障定位、Qo S确认和保护倒换触发等功能。
OTN技术是适应IP业务的光联网技术,具备GE/10GE汇聚和调度能力和多波长传送,配合交换机和路由器完成大带宽业务的传送。OTN在光层中引入开销功能,提高光传送网的可管理性和互通性,同时可提供任意拓扑下的完善组网、保护和端到端管理,有效地支撑传送网对成本、带宽、组网、效率和可靠性的要求,是传送网发展的趋势。
二、向分组化演进
有咨询机构预测到2010年时一个典型城域网络的业务带宽将比2008年增长6倍,同时各类业务的比例也将发生很大的变化三重播放、电信级以太网/可管理的VPN、Vo IP、高速因特网接入和3G等应用位于前列。业务承载的IP化趋势已经在业内形成共识,未来的光传输网络将主要负责IP/以太网流量的传送,向着智能的、融合的、宽带的和综合的分组传送网(PTN)发展。
然而光传送网业务的分组化趋势并不意味着传送网的完全IP化,在经济有效地光层带宽复用和调度技术出现之前,仍然需要一个智能的传送层面将各类业务高效、灵活地填充到光纤巨大的带宽通道中去,IP层与传送层的融合焦点依然是承载效率和业务的可靠性、可管理性和可扩展性。同时,尽管传统TDM业务的比例正逐步减少,但其绝对业务量仍保持继续增长的态势,并将在一个相当长的时期内仍是运营商重要的收入来源。从TDM向分组演进过程中各类流量的发展变化过程也难以预测。PTN分组传送网络是用一个有连接的、支持类SDH端到端性能管理的网络,来实现网络从当前向下一代平滑演进。PTN一方面继承了面向MSTP网络在多业务、高可靠、可管理和时钟等方面的优势,另一方面又具备以太网的低成本和统计复用的特点,是下一代网络核心部件。TDM话音、专线业务和IP接口传送需求长期存在,采用MSTP到PTN的演进是一种低成本和稳妥的方式。
分组传送网(PTN)作为传送网满足下一代网络分组传送需求的解决方案,采用T-MPLS技术,T-MPLS是一种面向连接的分组传送技术,T-MPLS在传送网络中将客户信号映射MPLS帧,利用MPLS机制(例如标签交换、标签堆栈)进行转发。它选择了MPLS体系中有利于数据业务传送的一些特征;抛弃了I-ETF为MPLS定义的繁复的控制协议族;简化了数据平面;去掉了不必要的转发处理;增加了ITU-T传送理念的保护倒换和OAM功能;解决了IP网络扩展性和生存性的问题;增加了故障定位,性能监测等功能;增强了保护和恢复能力,能够满足多业务承载。T-MPLS承载的客户信号可以是IP/MPLS、以太网以及TDM。
T-MPLS将具有和传统传送网络相似的OAM&P能力,端到端的维护、保护和性能监测,能够融合任何L2和L3的协议,构建统一的数据传送平面,能够利用通用的控制平面GMPLS以及现有的传送层面(波长和/或TDM),CAPEX和OPEX将低于MPLS。在城域汇聚网可以率先采用支持完全分组能力的PTN传送节点,彻底打破传统传输网和二层数据网的界限,构建融合的统一网络,承载网络中现有业务和将来可能出现的各种新业务,所有业务都在同一平台上传送,从而形成最佳性能价格比的演进方案。
三.网络向智能化演进
对于通信运营商所要建设的光传输网络,首先要考虑建设一个经济高效的网络基础架构,即充分利用光层的技术,提高系统的容量,降低系统的成本;其次提供多业务的城域接入平台,扩展用户范围,增强业务收入能力;然后发展智能光传输网络,增强网络的适应能力,提供全新的网络业务,提高市场竞争能力。
随着城域网业务和应用的不断发展,其接口呈多样性,流量具有不确定性,这都要求网络具有智能化,能动态分配资源,自动建立连接。自动交换光网络(ASON)是智能光网发展的主流方向,目前国际电信联盟(ITU-T)、IETF、OIF等国际性标准化组织和论坛都在研究智能光网技术,并提出了一些相关的建议或草案。ASON网络结构最核心的特点就是支持电子交换设备动态向光网络申请带宽资源,可以根据网络中业务特性动态变化的需求,通过信令系统或者管理平面自动建立或者拆除光通道,不需要人工干预。
智能光网络具有以下特点:
(1)根据业务特性的变化,动态地自动建立连接;
(2)多粒度交换,充分利用网络资源,为用户快速、高质量地提供各种带宽服务:
(3)支持业务流量工程,适合波长、带宽出租业务,支持灵活VPN的组网;
(4)具有很强的互操作性和可扩展性;
(5)较低的成本和增强的网络功能迎合了城域网的发展方向。智能光网络的特征在于能根据用户的需求动态分配光通道。由于控制平面的引入,使光网络中原本固定静态的连接逐步演变成3种类型:永久性连接(PC)、软永久性连接(SPC)和交换连接(SC)。PC和SC都可由控制平面中的信令和路由技术来实现,唯一的差别在于SPC是在网络边缘存在永久连接,利用网络内部的SC来提供网络边缘PC之间的端到端连接。
智能光网络中,将由控制平面快速有效地配置SPC和SC。正是由于SC的引入,才有了根据用户需求产生恰当光通道的能力。这种能力与ASON中控制平面的作用息息相关,如果没有控制平面,ASON就不具备自动交换能力,就没有智能化的灵魂。控制平面由信令网络支持,它由多种功能部件组成,包括一组通信实体和控制单元。这些功能部件主要用于调用传送平面的资源,以提供与连接的建立、维持和拆除(释放网络资源)有关的功能。
在开放系统互连参考模型(OSI)中,传输层、链路层和网络层相互独立,各自用自己的语言在本层内的设备间沟通,形成各自的标准体系。在GMPLS的体系结构中,没有语言的差异,只有分工不同,GMPLS就是各层设备的共同语言。GMPLS虽然统一了信令,但并没有抹杀网络设备的功能差异,也就是说,GMPLS承认并接受网络设备用户平面的差异。GMPLS把交换划分为分组交换(PSC)、时分复用、波长交换(LSC)和光纤交换(FSC)4种类型。一个网络节点可以只完成其中1种或几种交换功能,人们仍习惯地把GMPLS网络简单地划分为路由网络和光网络二层结构,这两个网络间不再重叠,而是对等的,它们平等地用相同的信令进行沟通。GMPLS协议族包括3个主要组成部分:链路管理协议(LMP和LMP-WDM)定义链路管理功能;路由扩展协议(OSPF-TE和ISIS-TE)定义域内路由功能;标签分发协议(RSVP-TE和CR-LDP)定义信令功能。这些协议族定义完整的协议状态机制和管理信息库。GMPLS要求所有网络节点都必须运行GMPLS才能实现GMPLS功能。
智能化作为传送网发展的必然趋势,从初期的基于SDH和OTN的自动交换光网络概念逐步延伸,进一步将PTN等都作为传送平面纳入进来,对GMPLS协议进行不同的扩展和延伸,以便能够对多种传送颗粒进行控制,达到传送网智能化的目标,同时通过智能路由算法进一步提高网络保护恢复的性能。
四、总结
光传送技术多年来进展相当之快,将传送速率数十上百倍地提高,为上层网络提供了大容量的传输管道,同时传送网也开始面向分组化和智能化的方向发展,但是向全光网络和分组传送过渡的过程中在技术等方面还面临着一些亟待解决的问题,这也是今后传送网发展的热点和难点。
摘要：通信网的发展正在由技术驱动向业务驱动演进,IP业务逐渐成为网络中的主流业务。传统的SDH光传输网络也通过不断的技术创新、标准完善来适应网络的发展,并努力对IP业务进行有效的承载。针对光传送网技术发展趋势,本文将从大容量、分组化和智能化三个方面重点进行研究。
关键词：传送网,OTN,PTN,智能
参考文献
[1]《下一代网络技术与应用》.万晓榆.人民邮电出版社
光传送网技术在电力行业的应用 篇5
电力通信是电力系统中非常重要的组成部分, 在电网调度、生产、基建以及电力工业管理等环节中都发挥着重要作用, 随着电力行业通信需求的不断提高, 新的先进的通信技术在电力中得到应用将成为一种趋势, 而OTN (Optical Transmission Network, 光传送网) 就是一种适合在电力中应用的性能优良的传输技术。
2 电力通信技术的现状及趋势
2.1 需求分析
电力通信目前的业务主要包括语音、视频、窄带数据和宽带数据等, 其接口需求比较广泛, 主要有POTS、2W/4W、E&M、V.24、V.35、E1、10M/100M和GE等接口, 通常每个节点业务接口种类多, 电力通信要求系统可靠性高、业务安全性好、网络生存性强, 同时还能适应IP化, 对于生产调度信号, 语音, 重要的数据信息等业务要能提供1+1的保护, 网络要具备快速调度和开通业务能力, 具有冗余带宽池, 要能够提供应急的电路调度, 要具有很强的网络业务管理能力。
2.2 发展趋势和技术选择
随着智能电网的提出, 电力数字化、信息化、IP化必将成为一种发展趋势, 电力通信网业务的主体将由传统的TDM业务转向IP业务, 电力生产对通信网带宽、容量、质量、安全等方向提出了更高要求, 随着传统电力调度生产业务由64K、2M等类型转向GE、10GE等大颗粒IP业务, 生产实时类业务和非实时类信息业务所需带宽迅速增长, 光传送网面临大容量的分组传输需求。智能电网的建设使配用点通信网不仅要承担电力系统的生产指挥和调度, 还要为自动化、互动化信息传输提供服务, 实现远程监控、运程抄表等其它增值业务[1]。如何适应ALL-IP的发展趋势, 高效承载大颗粒IP业务, 适应配用电通信网设备数量多且分散并且每个测点传递的数据量较少的特点, 同时降低网络建设和运维成本、提高网络可靠性, 成为电力通信网络建设中最关注的问题。
目前电力通信传送网使用的主要技术是SDH和WDM, 但这两种技术都存在着一定的局限性。SDH偏重于业务的电层处理, 具有灵活的调度、管理和保护能力, OAM功能完善。但是, 它以VC-4颗粒为基本交叉调度颗粒, 采用单通道线路, 容量增长和调度颗粒大小受到限制, 无法满足业务的快速增长。WDM技术以业务的光层处理为主, 多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量传输的优势。但是, 目前的WDM网络主要采用点对点的应用方式, 缺乏有效的网络维护管理手段, ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer, 多维度可重构光分插复用器) 虽然可实现类似于SDH的调度和保护功能, 但由于物理受限和波长受限问题, 很难大范围在网络中应用, 而且颗粒度单一, 灵活性差, 不能实现不同厂家设备互通。
OTN技术则因为同时具备SDH和WDM技术的主要优点, 能够很好满足传送网对带宽、容量、质量、安全的要求, 将会成为下一代通信技术的主流。
3 OTN技术概述
3.1 OTN概述
OTN (Optical Transmission Network, 光传送网) 是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网, 新一代的骨干传送网。OTN通过G.872、G.709、G798等一系列ITU-T的建设所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”[2]。OTN通过引入了ROADM、OTH、G.709接口和控制平面等概念, 有效的解决传统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。
OTN技术包括了光层和电层的完整体系结构, 各层网络都有相应的管理监控机制, 光层和电层都具有网络生存性机制, OTN 技术可以提供强大的OAM功能 并可实现多达6级的串联连接监测TCM 功能, 提供完善的性能和故障监测功能。
3.2 OTN优点
1) OTN 网络有多维 ROADM支持:它可以支持电层和光层多种复杂网络拓扑结构, 极大地提高了网络的传送能力, 并且组网灵活, 网络扩展方便, 随着业务的发展, 以后OTN 可以逐步根据需要实现全Mesh组网, 地域也可以进一步扩展。
2) 业务调度灵活:维护便利, 采用基于光波长电层子波长的OTN调度功能, 使得大颗粒业务在不同局点之间进行灵活调度, 支持ASON控制平面功能, OTN开销丰富, 可以实现类似于SDH网络的管理和监控能力, 有利于网络的性能维护与快速故障定位从而提高维护效率。
3) 保护完善, 可靠性高:通过OTN网络可以同时实现电层SNCP保护和光层恢复, 相比传统的通道级 1+1 保护, 可靠性较高, 不但可以支持多点故障, 而且恢复时间满足电信级的要求。
4) 可以满足大容量传输与交换的要求, 波长资源利用率高, 业务通过ODU1电层交叉并调度到合适的 ODU2 波道上, 从而提供了业务天然的电中继及波长转换功能, 且上下和穿通的业务可以占用同一波长, 相对于传统WDM点到点的波长配置方式, 波长资源利用率更高, 对于小颗粒如155 M、POS等业务可以事先进行子波长汇聚, 从而进一步提高波长资源利用率。
4 OTN技术在电力中的应用
4.1 OTN技术测试
对OTN技术的测试是电力系统对OTN应用的重要方面, 通过OTN测试能够对其在电力系统中的适用性进行评估, 为进一步部署提供技术支持。OTN技术测试主要涉及选取合理的测试内容和搭建有效的测试拓扑。第一个方向, 测试设备 (网络分析仪) 向OTN设备发送符合G.709的OUT帧, 在OUT帧中插入相关的PM开销、SM开销、TCM段开销, 通过OUT设备的网管, 查看OUT设备能否正常地接收到来自网络分析仪的开销;另一个方向, 通过网管修改OUT设备的PM开销、SM开销、TCM段开销, 用网络分析仪检测链路, 查看收到的帧中是否有正常的开销。针对OTN系统测试方案, 可以分为多业务测试、FEC增益测试。
1) 多业务测试:
OTN网路的一个最重要的特征是能够对多种客户信号进行封装和透明传输。针对OTN设备的多业务承载能力, 测试多个GE信号和多个STM-1信号同时接入到TQM设备, 建立链路, 查看业务是否可以正常通过。
2) FEC增益测试:
OTN (G.709) 使用了一个FEC编码, 通过中继器或放大器, 使用户建立更长的光跨度。FEC提供了1个可以在端到端的基础上不需O-E-O转换来管理DWDM波长的标准。FEC编码使得网络设备可探测和纠正错误, 避免错误向周围传播通过提供5dB的增益, 跨越长度可以增加20km。针对OTN设备的FEC增益测试, 主要采用如图1所示的配置验证AFEC编码的OSNR增益。
4.2 组网和规划
下一代光传送网技术将在电力通信网核心层得到应用, 以解决高带宽业务需求, 其应用技术主要是OTN和ROADM。电力通信网中的核心骨干节点较多, 承载GE以上级别业务带宽越来越多, 一般应用Mesh结构以提高骨干节点之间的通达性。随着配电网信息化、自动化程度的不断提高, 电力光纤通信网除承载传统的业务外, 还要同时承载客户服务中心、营销系统、地理信息系统等多种数据业务。
下一代电力通信网建设将以500 kV变电站、直流换流站、1 000 kV变电站、超高压公司、省公司、特高压局作为骨干层网络节点, 骨干层主要负责高速率数据的调度, 考虑到该层大量业务级别属于高优先级、高宽带类型, 因此建议采用OTN或ROADM传输技术[3]。根据业务的流量、流向特点以及采用传输技术的特性, 核心层宜采用Mesh组网方式进行建设, 以达到光方向连接丰富、光纤资源使用率高、业务调度灵活的目的。OTN的设计需要密切结合光缆物理网的实际情况考虑, 主用路由采用直达方式, 备用路由通过一跳的转接方式, 并避免与主用路由重复;同一方向有多根光缆的情况下, 优先考虑资源丰富的光缆, 在需要光缆转接的情况下, 考虑选择距离短的光缆进行调度。
5 结束语
随着我国智能电网建设的不断深入, 电力行业的数字化、信息化、IP化将成为一种必然要求, 这就对电力信息通信传输网络的发展提出了新的要求, 而OTN 技术作为全新的光传送网技术, 继承并拓展了原有传送网络的主要优点, 契合了智能电网中电力传输的要求, 将会成为下一代电力通信中的核心技术。
摘要：结合电力通信技术的发展现状及趋势, 介绍了光OTN技术的概念和优点, 并对OTN技术在电力中的应用包括测试、组网和规划进行了分析。
关键词：电力通信,光传送技术,OTN
参考文献
[1]高强.电力通信技术发展趋势[J].电力系统通信, 2007, 28 (4) :1-9.
[2]刘国辉.光传送网原理与技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2004.
光传送网OTN技术的特点及应用 篇6
20世纪80年代末, 同步数字体系 (SDH/SONET) 问世, SDH在历史上第一次实现了全球统一的传送网标准, 规范了光接口, 而且定义了对光信号质量的监控、故障定位和远程配置等重要的网络管理功能。SDH很快进入了实用化阶段, 在国际上和在我国已得到了广泛的应用, 成为信息高速公路的重要支柱之一。但是, 在光域, SDH主要起传输煤质的作用, 信息的处理都是在电域完成的, 这不仅需要庞大的光/电、电/光变换设备, 而且处理速度受到电子迁移率的限制。在DWDM极大地增加了传输容量的情况下, 交换节点的速率瓶颈已日趋严重。另外, 随着数据业务的爆炸式的增长, 基于电路交换的SDH/SONET已不能完全适应网络发展的需求, 光网络有进一步发展的迫切要求。
光波分复用 (WDM) 技术进一步挖掘了光纤的带宽潜力, 极大地增加了光纤的传输容量, 同时也为光层的联网提供了可能。ITU-T提出的光传送网 (OTN) 以波长 (也可以是波带或光纤) 作为交换粒度, 通过光交叉连接设备 (OXC) 和光分插复用设备 (OADM) 实现组网, 形成具有高度灵活性、透明性和生存性的网络。
OTN的主要特点是引入了“光层”概念, 在SDH传送网的电复用层和物理层之间加入光层。OTN处理的最基本的对象是光波长, 客户层业务以光波长形式在光网络上复用、传输、选路和放大, 在光域上分插复用和交叉连接, 为客户信号提供有效和可靠的传输。
2 OTN概念
2.1 OTN提出的背景
在20世纪90年代中期, 波分复用 (WDM) 技术趋于成熟并开始商用, 传输系统容量的飞速增长带来的是对交换系统的压力和促使其发展的驱动力。为了解决电子瓶颈限制问题, 全光通信网迅速发展。
所谓全光通信网是指信号以光的形式穿过整个网络, 直接在光域内进行信号的传输、再生、光交叉连接 (OXC) 、光分插复用 (OADM) 和交换/选路, 中间不需经过光电、电光转换, 因此它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制, 对比特速率和调制方式透明, 可以大大提高整个网络的传输容量和交换节点的吞吐量。
考虑到光信号固有的模拟特性和光器件的水平, 目前在光域内很难完成3R中继功能 (即再定时、整形和放大) , 人们暂时放下了全光网络的追求, 转而用“光传送网”来代替。其出发点是子网内全光透明, 而在子网边界处采用O/E/O技术。1998年, ITU-T正式提出光传送网 (OTN) 的概念。OTN是指为客户层信号提供光域处理的传送网络, 主要的功能包括传送、复用、选路、监视和生存性功能等。
2.2 OTN标准基础定义
OTN光传送网 (Optical Transport Network) 由光纤连接的一系列网络单元组成, 提供光通道承载任何客户信号、具有客户无关性, 提供客户信号的传输、复用、路由、管理、监控。OTN借鉴SDH的开销思想, 引入丰富的开销, 使OTN真正具有OAM&P能力。OTN定义了OCH、OMSn、OTSn三个光层概念, 其中OCH通过数字域的三个子层OPUk、ODUk、OTUk来实现。此外, OTN还引入了带外FEC, 增强了线路的容差性。
2.3 OTN帧结构与开销
2.3.1 O TN帧结构
G.709定义的是OTN的结构和映射, 图1就是G.709的帧结构:
图1中Client Signal指的是客户信号, OPUk指的是光通道净荷单元, ODUk指的是光通道数据单元, OTUk指的是光通道传送单元, Alignm指的是帧定界, 其中k代表速率级别, 0代表1.25G, 1代表2.5G, 2代表10G, 3代表40G。
由图1可以看出, G.709帧结构包括了OPUk、ODUk、OTUk、FEC几个部分, 为4行、4080列、固定不变的帧结构, 而它的帧速率则可变。
2.3.2 O TN开销
图2为OTUk/ODUk/OPUk开销。
可以看到OTUk/ODUk/OPUk开销内容非常丰富, 下面就简单介绍一下这些开销。FAS:帧对齐信号;MFAS:复帧对齐信号;SM:段监控;RES:保留作后续国际标准化;TCMACT:TCM激活标志;PM:通道监控;EXP:实验通道;GCC1/2:通用通信通道1/2;APS/PCC:自动保护倒换和保护通信控制通道;PSI:净荷结构标示符;JC:调整控制。
3 OTN的特点
3.1 客户信号承载的开放性
POS的全称是IP over SDH, 也就是用SDH来传送IP业务。路由器利用POS端口的SDH开销字节, 快速准确地检测线路传输质量, 使得线路发生故障后快速启动保护倒换。然而, POS端口比特成本较高, 路由器直接出LAN端口可大幅降低网络建设成本。通过提供G.709的OTN接口, OTN设备接入路由器所出的LAN口信号时会叠加类似SDH的开销字节 (OTU/ODU/OPU) , 代替了路由器POS端口的开销字节功能, 从而消除路由器对POS端口的依赖性。
OTN定义的数字包封 (DW:Digital Wrapper) 结构, 可将任意客户业务包含SDH/SONET、ATM、Ethernet、SAN、Video业务适配到数字包封结构中;加上OTN设备上集成Any-ADM特性, 还可提供任意速率业务的疏导功能, 使得IP网络配置更加灵活, 业务传送更加可靠。
3.2 灵活的光电层调度疏导
如果WDM能够具备类似SDH的波长/子波长调度能力, 并组建一张端到端的WDM承载网络, 就可以实现GE、10GE、40G等大颗粒业务端到端地快速调度和保护, 减少对路由器端口的需求。
ROADM (动态可重配置光ADM) 技术的出现使得WDM能以非常低廉的成本 (无OEO转换) 完成超大容量的光波长交换;但受波长冲突、光信噪比、色度色散、偏振模色散限制等难以突破的物理光层限制。而OTN交换技术, 以2.5G或10G为颗粒, 可在电层上完成大容量的业务调度。如果将ROADM与OTN结合, 形成“光+电”混合交换结构, 就可构建一个大容量、大范围、端到端的WDM网络。
3.3 大颗粒业务的可靠保护
电信级业务需要达到50ms的保护倒换时间。传统电信级IP网中引入SDH层面, 一个重要原因就是为了提供50ms的保护恢复时间。
除传统WDM设备均支持的1+1光线路保护 (<50ms) , 1+1光通道保护 (<50ms) 及波长环路共享保护 (50～150ms) 外, 基于OTN交换的WDM设备还可实现波长或子波长级的Mesh保护加恢复、Mesh恢复, 子波长SNCP (<50ms) 、子波长环网共享保护等, 如同SDH/ASON一样丰富、灵活、可靠。
3.4 增强的运维管理能力
如同SDH一样, OTN也定义了丰富的开销字节, 具备了SDH相似的运维管理能力。当某个WDM网络使用字节TCMi时, 一旦出现误码将被记录到TCMi。GCC0可以用于承载某设备商自己的通信管理信息, 类似SDH的DCC字节。至于GCC1、GCC2, 可以用来透传其他设备商的通信管理信息, 有利于多个设备商共同组建一个端到端的WDM网络。
4 OTN与SDH及WDM技术的关系
4.1 OTN与SDH及WDM技术的对比
针对IP业务适配到WDM光层进行传输, 业界曾提出过多种实现方案。IP是网络层 (L3) 协议, 而WDM是物理层 (L1) 技术, IP业务要想在WDM网络中直接传输, 必须经过中间的数据链路层 (L2) 进行适配, 如IP over SDH (即POS) 和IP over GE/10GE等等。
SDH是目前骨干、城域核心网络中应用最广泛的传输技术, 能够提供多种不同速率的复用和业务整合、调度功能, 且具有强大的故障恢复和保护能力。IP与SDH的结合是将IP数据包通过GFP/PPP (数据链路层) 等协议封装映射到SDH帧, 取代原有的ATM层, 从而简化网络体系结构, 提高了传输效率, 易于实现网间互连, 是一种较为现实和高效的IP传送方式, 已在现网中获得广泛的应用验证。
然而, 与正在蓬勃发展的IP over GE方案相比, IP over SDH方案存在以下弊端: (1) 链路带宽调整灵活性不足 (只能四倍速提升) , (2) 缺乏必要的服务质量优先级策略 (GE支持IEEE 802.1Q/1P服务等级策略) , (3) 不具备成本优势 (路由器中千兆比特线路卡提供与SDH相当的容量时, 成本只是SDH的1/6~1/4左右) 。从长远的观点来看, 不是非常有效的IP到WDM的适配方式。
IP over GE方案也有自己的短板: (1) 缺乏成熟、可规模部署的网络保护机制; (2) 缺乏完善的OAM能力, 特别是传送性能监控方面完全缺乏; (3) 与WDM光波长相比, 早期部署的GE速率较低, 却要独占一个本可达到10G/40G速率的波长, 没有一个能充分利用波长带宽的子波长 (小于10G) 业务复用、整合和调度的适配技术。
因此ITU-T标准组织提出OTN (光传送网) 这样一套全新的传送网络体制, 期望通过它来消除运营商对于上述两种方案在抉择上的困扰。通过对SDH和WDM两种技术优势功能的择取、融合和优化提升, OTN在同一技术体制下兼具了SDH和WDM复用整合、保护调度、性能监控、拉远扩展、开放性和多业务接入能力。完整功能的OTN设备本质上可看作为传统WDM+ADM+MSTP设备的组合。
4.2 OTN对SDH技术的继承与发展
4.2.1 分层结构及其演进
OTN可以在光域对客户信号提供传送、复用、选路、监控和生存性功能。从某种意义上讲, 我们可将OTN看成是传送SDH信号的光段层扩展。继承SDH在电域的分层结构, ITU-T G.872标准, 将OTN光域也分为三个子层:它们是光通道层 (OCH) , 负责对电复用段层客户信号路由和分配波长, 选路和监测管理、保护恢复;光复用段层 (OMS) , 负责对单波长光层信号复用和监测控制;和光传送段层 (OTS) , 负责为光信号在不同类型光传输媒介上提供传输功能, 同时对WDM光放大器实施监测和管理。
4.2.2 数字包封帧结构
SDH信号有一种基本的块状帧结构STM-1, 更高速率的信号则由N*STM-1信号字节同步间插构成, 这样在不同速率情况下每一帧传送所需的时间相同。同样, OTUk也有一种基本的块状帧结构, 但不同速率情况下, 均采用固定的帧格式和帧大小, 这样不同速率时每一帧传送所需的时间是不同的, 换句话说就是单位时间内传送的帧数不同。
4.2.3 串联连接监视TCM
相对于SDH只能提供单级TCM能力, OTN可以提供6级连接监视功能。对于多运营商/设备商/子网环境, 可实现分级分段管理。TCM字节帧格式与SM/PM字节基本相同, 不同的是TCM监测点的起始位置、使能状态完全由网管随意控制。6个TCM段可以以嵌套、重叠和串联的方式实现。
4.3 OTN对WDM技术的继承与发展
OTN技术体制中的光域部分其实就是传统WDM设备光复用/解复用过程, 光放大过程的继承和数字化。相对于传统WDM技术体制, OTN的优势主要体现在光层的管理能力上。
4.3.1 增强的保护方案
OTN定义了三种类别的保护, 分别是:路径保护、子网连接保护和共享保护环, 而传统点对点WDM只有路径保护这一种保护方式。路径保护为专属端到端保护机制, 可用于任何物理结构 (网、环和混合) 。如果工作路径失效或性能跌至最低要求, 工作路径将由保护路径代替。
4.3.2 完善的光层O AM
OTN电层的维护管理依赖于OTU/ODU的开销字节, 其作用已在前面章节做了分析, 这里主要说明光层的维护管理。OTN相对于传统WDM, 在光层管理上相对传统技术体制有较大提升, 传统点对点WDM设备基本上只实现了连续性监控和部分管理通信功能 (通道信息管理) 。
5 OTN应用前景
OTN是WDM发展的必由之路。新一代大容量传送系统需要完成从简单的P2PWDM技术向E2E自动交换OTN系统的转变, 才能全面解决了从业务变化和组网功能转移的多维度难题, 所以点对点WDM向OTN组网演进是必然趋势。
各厂家OTN设备也正在逐步实现, 如华为、阿尔卡特朗讯、英飞朗、爱立信、诺基亚西门子、烽火和中兴都在研发与测试OTN设备。下面主要列举阿尔卡特朗讯与华为两家厂家的OTN设备当前的研发测试情况, 其中阿尔卡特朗讯的1850系列设备已在上海移动正式使用。
阿尔卡特朗讯1850 TSS-160、1850 TSS-320、1850TSS-640支持多业务:FE/GE/10GE (对于10GE LAN支持ODU2/1e/2e) 、STM-64/16/4/1、FE、E1/E3、DS1/DS3、C/DWDM 2.5G/10G、OUT-1, OUT-2, OUT-3;支持SWXC电交叉功能:ODU1/ODU2交叉, 今后会实现ODU0/ODU3交叉, G.709的TCM字段;光层C/DWDM/ROADM功能:8波CWDM/10G44波DWDM, 4-8维基于WSS的ROADM;控制平面支持TDM、分组业务的电路建立和资源管理。
华为OSN1800, OSN3800, OSN6800, OSN8800当前支持SWXC的ODU1电交叉 (暂不支持ODU0/ODU2) , 对10GE LAN支持ODU2/1e/2e (OSN6800) , 并计划支持O-TU3线路板 (NS3单板) 、40G POS/OTN接入支路板 (TSXL单板) 、单子架T级别交叉, 提升单板端口密度。
6 结论与展望
无论固定通信还是移动通信领域, 基于IP的数据业务都在逐渐成为业务的主导。波分复用 (WDM) 技术由于能够提供巨大的带宽, 无可争议地成为骨干网与城域核心网最主要的传输技术。而简单来说, OTN=WDM大容量传送+SDH丰富OAM+其他。目前, 已经实施了IP over SDH向IP over WDM的演进、解决了IP大颗粒业务的传送、1+1保护等问题, 但尚有一些需求与挑战, 例如全业务和互联网的大力发展将导致传输容量剧增、去掉SDH层面后, WDM层面要承担起传送网的管理维护、灵活组网、保护和调度功能、集团客户专线业务运营要求传送网成为调度型网络等。
光传送网中复用映射电路的设计 篇7
文中拟针对异步映射方式,设计一种具有小抖动、缺口均匀的同步设计,将FIFO两端的时钟用与信号同频且最大缺口为一的均匀缺口时钟代替,既保证了FIFO有较小的深度,又使输出端时钟有较小的抖动。
1 总体分析
复用映射电路是子网间业务切换的关键电路,其工作时钟由本地时钟产生。文中将主要以ODU0切换到ODU1或ODU2为例,说明ODUK虚拟时钟的优势。
将低阶的ODU0信号装入到ODU1的帧格式中,便需要本地产生一个ODU1的时钟,装入ODU2时又要产生ODU2的时钟,若需向更大颗粒的帧格式中复用,还需其他时钟,这对于电路的面积控制及FPGA的实现造成了困难。且不同帧格式的时钟之间无固定的分频比例,因此采用一种动态调整分频比的方法,结合不同ODUK时钟与155.52 MHz时钟的固定关系,产生与ODUK同频的时钟进行映射,但分频比需尽量满足最大缺口为1的均匀缺口时钟,故ODU1或ODU2的时钟在
2 模块设计
2.1 ODU1虚拟时钟
由上述ODU1速率得知,ODU1时钟为
为获得较好的时钟性能,FIFO的水量应尽量平稳,故缺口应当越小越好,图2中可控分频计数器的输入是读写地址的差值f(x)。为使读写端速率一致,f(x)应尽量平稳。上图采用缺口最大为1的读时钟,Verilog编写仿真模型得出f(x)变化不超过2,无突发写的情况。若f(x)不理想仍可采用数字低通滤波器得到真实的读写速率差。由f(x)控制快或慢分频的选择,同时可控分频计数器的输出作为填充塞入计数器的使能控制,在每238个有效沿时塞入一个空沿,由其逻辑与控制FIFO的读出。
光标线为1 ms处,freq的计数值为156 174次,虚拟时钟的频率等于freq/1 ms。而ODU1频率为156.174 MHz,则证明此设计能产生与ODU1同频的时钟组合且FIFO深度不超过2,故设计是合理的。
2.2 采用虚拟时钟的通用映射
ODU0通用映射到ODU2帧,当采用通用映射时,由于源、目的时钟不同源,因此其拥有不同的频偏。源时钟的频偏靠目的时钟的字节调整来吸收。ITU-G709中介绍了采用Sigma delta算法的通用映射过程。在实现中,用FIFO的水量来计算下一帧装入的字节数Cm,可通过为FIFO设置上下限阈值,该值用与信号同频的时钟仿真获得。若直接设置阈值在半深度处,虽也能正常工作,但FIFO的深度无法确定,存在较大的浪费。设置阈值在一个范围内不调整,可有效地吸收源时钟或目的时钟在小范围的漂移,此外还可吸收由虚拟时钟引起的时钟相位跳变,通过FIFO的阈值缓冲掉速率差在此小段时间内的突变,映射后的性能将变好。8路ODU0~ODU2的映射实现结构如图3所示。
映射时,采用ODU2虚拟时钟作为读时钟,写入端也可采用虚拟时钟的方法写入数据,只是还需要一级FIFO,因为此处只完成了一级映射且输入数据作为原始数据,因此无变换时钟。若此设计还作为最终的线路侧数据输出,则需将输出的虚拟时钟及数据进行平滑处理,采用受控数字锁相环完成输出时钟的恢复。图4显示的是采用ODU2虚拟时钟将8路ODU0复用到ODU2的波形,光标所示位置为时隙1选通时,时隙1 FIFO 的水线在36上下浮动,FIFO状态良好,长时间仿真电路对FIFO的断言未出错,因此ODU2虚拟时钟可良好的替代ODU2本地时钟。
2.3 虚拟时钟在多级复用映射中的应用
上述虚拟时钟的产生及映射方法使OTN复用映射及去映射的实现变得简单可行。
图5为10 G OTU2复用映射的示意图,ODU0和ODU1为上行低阶ODUK数据,其工作在实际时钟频率下,通过虚拟时钟变换为复用映射电路工作的时钟;复用映射将时隙映射、字节间插、开销插入和ODUK映射均用统一时钟实现,映射使用虚拟时钟替代锁相环,因此大量减少异步FIFO的使用,令设计简单化;前向错误纠错(FEC)也按此插入;若OTU2要输出到线路侧,则通过受控锁相环将OTU2的时钟恢复。
3 结束语
针对映射方式,设计了与信号同频的虚拟时钟电路及采用虚拟时钟的ODU0到ODU2的通用映射。 实验结果表明,该种映射电路可简单有效地实现各种不 同数据单元间的映射,大幅减少锁相环及异步FIFO的使用,且可保证较小的时钟抖动,为OTN在FPGA上的实现提供了一种通用可行的方法。另外,由于在设计中采用Verilog HDL描述电路,大幅缩短了设计周期,提高了设计的可靠性,并且增加了可移植性。
摘要：为了简化光传送网中光数据单元的时钟电路设计、降低成本,提出了一种基于均匀缺口时钟的同步电路。首先,采用异步FIFO实现缺口同步时钟的生成;然后,通过带有缺口的同步时钟设计了一种复用映射电路,处理不同类型的光数据单元,实现信号频偏吸收、时钟数据恢复和前向错误纠错。并通过电路仿真证明,该方案设计的电路可达到与传统方案相同的性能,且设计和实现采用虚拟时钟替代锁相环,使电路更加简单经济。
关键词：复用映射,同步时钟,均匀缺口
参考文献
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SDH光传送网 篇8
一、光传送网
1.1光传送网技术发展趋势
光传送网, 简称OTN, 它是通信基础设施的传输层面, 光传送网是以波分复用技术为基础的下一代骨干传送网。光传送网的下一步发展特征将是较之以往更快捷、更高速率的发展趋势。IP化的发展也使得光传送网的发展趋势由业务的接口适应性向业务的内核适应性进行转变, 基于数据业务的紧急性和不可预知性, 光传送网络的方式也开始由点对点转向环状静态基础网向网状动态业务传送网开始进行演变, 并且光传送网的发展趋势也逐渐变得灵活并不断应用创新。因此, 高快捷、高速率的软件编程将会是未来光传送网的发展趋势。
1.2光传送网SDN化
SDN化的新兴发展为光传送网的智能化和多业务化带来了不小的影响, 并且进一步的催生出多样的软件编程。光传送网的应用是以SDN为基础进行的, 通过更强的灵活性可以进行网络编程配置, 通过软件的动态对传送的资源进行适度调配并且逐渐提升网络的整体性以及资源的重复使用情况, 进一步降低网络的耗能性, 增强环保性, 向绿色光网络迈进。
SDN化的提出, 为下一代新的光电传送网提供了释放能量的基础和保障, SDN化的光传送网能提供网络的开放性, 并为新环境和新应用提供了更为简洁的转发设备, 从而降低光传送网区域的成本。现如今, SDN的主要表现形式是OPEN-FLOW, 和另一个分支PCE。因此, 在光传送网络的控制技术中, 如何利用这两个分支进行电路交换, 我们将进行分析比较, 最后对SDN化的控制继续应用。
1.2.1 PCE控制架构
传统的PCE架构知识满足了SDN化的基本要求但是在功能上还没有相当大的改进, 因此, 功能上还需要进一步的加强和拓展。PCE的两种能力主要是控制通道以及了解通道。
网络中负责路径计算的功能实体就是PCE控制架构, 它本身基于网络的拓扑和约束条件, 并根据路径计算出最佳的路径。
1.2.2 OPEN-FLOW控制架构
SDN化的发展基于OPENFLOW的控制架构, 相对于传送网络的设备和使用方式上类似, OPENFLOW的控制功能从单独的设备中独立出来并形成统一个控制器。它与PCE架构的区别就是OPENFLOW涵盖了所有的网络控制功能, 而PCE主要是把路径进行集中计算。
OPENFLOW的架构相对比较规范化, 可以很好地节约资源并降低成本, 但是它的成熟度还不高, 在短期的使用中可能会遇到阻力。
二、光传送网软件定义控制平面
从PCE的支节再到OPENFLOW, 网络控制的平面经过了从集中分布到分散化发展的过程, 为了更好的突破原有的组网过程中所出现的网络控制复杂度与资源利用效率的问题, 光传送网络控制体系的发展已经实现从封闭到开放性的根本变革。软件定义控制平面主要有三种表现方式, 第一种:将PCE设立为一个独立的SDN化的控制机构, 直接利用PCE, 将信令的控制功能集中到PCE控制系统中。第二种:用SDN/OPENFLOW的架构取代以往的系统架构, 例如:ASON/GMPLS以及PCE。用集中控制的模式打破现有的分布状况模式, 并改变区域之间的控制技术以及相关协议。第三种就是利用SDN/OPENFLOW架构兼容ASON以及PCE的相关系统功能, 应用其模块的功能来用作SDN的控制器。
光传送网络的编程性可以作为整个软件当中控制平面系统的主要大脑, 它主要包含物理网络控制层以及南向接口和抽象网络的北向接口。通过南向接口可以利用流量工程的相关信息对物理传送网络进行有效的连接和修改, 并且可以对网络建立保护层。
抽象网络控制层可以对光传送网络进行抽象的资源调查, 对隐藏的网络系统内部的细节进行传送并同时对应用层提供开放性的接口。
三、光传送网络的资源虚拟化
光传送网络的资源虚拟化是对系统之外的表现功能上在对逻辑方面进行抽象的更新, 它是实现物理层向逻辑层转化的逻辑简化技术、SDN化的出现为实现网络传送系统逻辑整合功能开辟了新途径, 将SDN化的理念应用到光传送网络中, 开辟出了虚拟化的光网络概念。光传送网络的资源虚拟化是需要经过抽象的分离在重整的过程。抽象概念使得物理设施的提供者隐藏了物理设施的技术环节, 将隐藏的设施环节通过属性、特点的形式分别呈现出来, 并通过对外呈现出多个连接的资源组合。
根据光网络虚拟化架构, 可以分为物理层、物理抽象层、虚拟化层和虚拟网络控制管理层四个层次, 物理层是由多样的光网络硬件组成同一个或多个基础设施, 光传送网络的构架中的物理层可以支持并使用网络编程接口, 物理抽象层包括物理网络的控制和管理工具, 通过物理层可以将资源和使用功能进行虚拟化, 在对资源和功能进行重组并使用。同时, 虚拟化层可以将物理层的资源和功能进行访问和控制。
四、SDN化未来前景分析
对于未来SDN化的应用将会较之以往更加广泛, 对于互联网企业而言, 传统的网络传输设备已不能满足现有的需求, 互联网企业的机构本身相对简单, 流量流向相对单一, 因此, 应用SDN化能够将技术转变为发展生产力, 成为互联网的应用先行者。
SDN是网络变革的新技术, 经过全球咨询公司所做的SDN化未来应用预测来看, 2015年许多网络运行商都将在各个领域进行SDN化的部署和控制, 在2016年以后将会实现全球普及和转型。
目前SDN化发展的应用和部署主要集中在数据中心网域, 而从未来的发展状况来看, SDN化发展将选在小范围, 相独立的网络内进行使用, 例如企业网数据中心、运营网站的业务边缘等。
SDN化还可以进行商用, 现在已经出现用SDN化在数据中心进行商用部署, 但是仍没有成功的案例, 运营商将采取何种方式成功的将SDN化引用到商业领域中, 是我们未来需要进一步研究和探讨的。
五、结束语
综上所述, 通过对光传送网络的SDN的分析以及对其分支进行描述来看, SDN化已经成为运营商降低网络成本的一个重要举措, 同时光传送网络的SDN化也是IT行业发展改革的必然要求, 我们在本篇文章中对PCE和OPENFLOW进行了详细的优缺点比较, 为了更好的将光传送网的SDN化使用走上正轨, 实现更飞速的发展。
摘要：随着科技发展, 网络领域的技术手段正在不断地更新, 光传送网SDN化应用更快速的加深了网络编程的能力和网络的使用性。未来SDN化技术的使用将会对光传送网产生直接或间接性的影响, 本文将对光传送网SDN化的发展进程以及应用进行主要探讨。
关键词：光传送网,SDN化趋势,应用探讨
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