传输网工程维护手册
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1.2 传输网络技术的发展

传输网络的主体技术主要历经了PDH、SDH、WDM、OTN、PTN的技术演进。随着近年来4G移动通信、家庭宽带业务的海量带宽需求,传输网的业务能力也备受关注,光传送网络的规模和带宽能力在迅速扩张,同时在网络的生存性、可扩展性方面也取得了巨大进步。下面简要介绍下相关技术的演进历程。

1.PCM(Pulse Coded Modulation)脉冲编码调制

数字通信的基本方法是对模拟话音信号以8kHz的频率抽样,再对每个抽样脉冲进行8位2进制比特的编码,经过抽样、量化和编码后,每路话音的数字信号速率为64kbit/s。这种将模拟话音信号转换为数字信号的技术就称为脉冲编码调制(PCM)。

2.PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)准同步数字系列

PDH是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟,这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高,但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量,要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此,这种同步方式严格来说不是真正的同步,称之为“准同步”。

1972年,国际电报电话咨询委员会CCITT(ITU-T前身)提出第一批PDH建议,1976年和1988年又提出两批建议形成完整的PDH体系。

PDH系统中存在的缺点主要有:一是没有世界性的标准,欧洲(中国)、北美、日本各成一派,使用各自的速率标准;二是没有标准的光接口规范,各厂家自行开发专用光接口,限制了互连互通;三是网络的OAM能力差,帧结构中没有安排很多用于网络运行、管理和维护的比特;四是多速率等级的信号采用异步复用,复用结构复杂且缺乏灵活性,设备利用率低。

3.SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字序列

随着数字通信的迅速发展,PDH 已经无法适应各种业务通信的要求,催生了SDH技术的出现并得到迅速普及。SDH是将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络,为不同速度的数字信号的传输提供相应等级的信息结构,包括复用方法、映射方法,以及相关的同步方法。

最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所,称为光同步网络(SONET),是高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、便于管理控制的智能网技术的有机结合。最初的目的是在光路上实现标准化,便于不同厂家的产品能在光路上互通,从而提高网络的灵活性。

1988年,CCITT接受了SONET的概念,重新命名为“同步数字系列(SDH)”,使它不仅适用于光纤,也适用于微波和卫星传输,并且增强其网络管理功能。

SDH 技术的优点有:低速SDH信号以字节间插方式复用进高速信号的帧结构中,能从高速信号中直接分/插出低速信号,从而简化了信号的复接和分接,特别适合于高速大容量的光纤通信系统;SDH 的这种复用方式使数字交叉连接(DXC)功能更易于实现,使网络具有了很强的自愈功能,便于用户按需动态组网,实时灵活地调配业务;SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护(OAM)功能的开销字节,使网络的监控功能大大加强,从而降低了系统的维护成本;SDH具有统一的光接口标准,能够实现不同厂家间的光接口互通,增加网络的灵活性。

SDH技术的最大缺点是频带利用率低。这是由于在SDH信号帧中加入了大量的用于 OAM 功能的开销字节,必然会使在传输同样多有效信息的情况下,PDH信号所占用的频带(传输速率)要比SDH信号所占用的频带(传输速率)窄,即SDH频带利用率低于PDH。其次,SDH指针调整机理复杂,指针的作用就是时刻指示低速信号的位置,以便在解复用时能正确地拆分出所需的低速信号,实现从高速信号中直接下低速信号的功能。可以说指针是SDH的一大特色,但是指针功能的实现增加了系统的复杂性,使系统产生一种特有的抖动—由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处(SDH/PDH),频率低,幅度大,会导致低速信号在拆出后性能劣化。

4.WDM/DWDM(Wavelength Division Multiplexing)波分复用/密集波分复用

波分复用(WDM)是光纤通信技术的一次飞跃,实现了将不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送,在给定的信息传输容量下,大大减少所需要的光纤的总数量。WDM充分利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点,把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段,每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。

密集波分复用在一根指定的光纤中,多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距,以便利用可以达到的传输性能(例如,达到最小程度的色散或者衰减)。

5.OTN(Optical Transport Network)光传送网络

OTN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“数字传送体系”和“光传送体系”,将解决传统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系统跨越了传统的电域(数字传送)和光域(模拟传送),是管理电域和光域的统一标准。

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。由于结合了光域和电域处理的优势,OTN可以提供巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接以及电信级的保护,是传送大颗粒业务的最优技术。

OTN的主要优点是完全向后兼容,可以建立在现有的SONET/SDH管理功能基础上,不仅提供了存在的通信协议的完全透明,而且还为WDM提供端到端的连接和组网能力,为ROADM提供光层互联的规范,并补充了子波长汇聚和疏导能力。

6.PTN(Packet Transport Network)分组传送网络

PTN是基于分组交换的、面向连接的多业务统一传送技术,不仅能较好地承载电信级以太网业务,满足标准化业务、高可靠性、灵活的扩展性、严格QOS和完善的OAM等基本属性,而且兼顾了传统的TDM和ATM业务。

PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道,具有适合各种颗粒业务、端到端的组网能力,提供了更加适合于IP业务特性的“弹性”传输管道;具备丰富的保护方式,遇到网络故障时能够实现基于50ms的电信级业务保护倒换,实现传输级别的业务保护和恢复;继承了SDH技术的操作、管理和维护机制(OAM),具有点对点连接的完备OAM体系,保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力;完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通,无缝承载核心IP 业务;网管系统可以控制连接信道的建立和设置,实现了业务QoS的区分和保证,灵活提供 SLA等优点。