下一代的传送网技术

2019-11-03 19:05:48

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下一代的传送网技术（张杰、顾畹仪、李国瑞、闫富强）摘要：传送技术是电信网发展的关键技术之一。文章首先从光纤通信技术的最新进展和电信网的发展趋势出发，勾勒出下一代传送网的主要特征。在此基础上深入比较了光传送网和同步数字传送网技术之间的内在联系和主要差别，论述光组网是未来理想的传送网解决方案。关键词：光纤通信光传送网同步数字传送网1引言传送功能是电信网的基本功能之一。早期传送功能的实现主要是采用点到点的传输技术，将信息由一地传递到其他地方。随着社会进步人们对通信的需求迅速膨胀，新业务层出不穷，同时光纤通信技术的发展将信息传输能力提高到一个新的水平。为实现对带宽资源的合理配置与高效利用，提高信息传送的灵活性和安全性，传送手段正在向智能化和网络化方向发展，涌现出各种不同的传送网技术。光组网的概念是近几年提出的一种新兴的传送网方案，它建立在波分复用原理基础之上，实现了对光纤带宽资源简单有效的管理。本文着重比较了光传送网与现有的同步数字（SDH）传送网技术之间的内在联系与主要差别。2下一代传送网的主要特征电信网现有的传送技术包括异步数字体系（PDH）、同步数字体系（SDH）等。PDH是一种早期的传输体制，适合用于中低速率点到点的数字通信。80年代后期，光纤通信技术的进步为高速率的信息传输提供了可能，原有的PDH体制已成为制约这一发展趋势的束缚因素。SDH正是为满足高速通信的需求和解决PDH存在的问题而提出的一种新的数字传送网体制。它以同步复用为基础，引入灵活的映射复接结构，增强了开销管理能力，具有良好的业务兼容性和适应性，目前已得到广泛应用。 90年代以后，全光放大和密集波分复用技术的日益成熟推动了光纤通信向纵深层次的发展。光纤作为构筑未来信息高速公路的基石，其地位已无可反驳。如何充分发挥光纤的带宽优势，合理高效地利用其传输资源，是传送网技术进一步发展的当务之急。结合当前的通信技术水平以及电信网发展趋势，下一代的传送网络应当具备以下特征： ·超过10Gbit／s以上速率容量的信息传送处理能力； ·当业务分布改变或网络发生故障时传送资源的灵活调度和重组能力； ·为高速率应用的客户网络提供高质量（快速恢复与高可靠性）的传送业务； ·合适的信令和监测功能； ·有效的网络管理功能，包括与现有电信网网管标准兼容，并能为其他网络管理者提供方便的管理接口。光传送网是从目前各种解决措施中脱颖而出的一项新兴传送网技术。该方案对光纤资源的灵活配置与高效利用已形成共识，其所需的各种光子技术也在逐步成熟。目前光网络正处于发展阶段，是代表下一代传送网体制的首选方案。3光传送网和SDH传送网的相似性尽管光传送网和SDH传送网代表了两类不同的技术，但它们都是用于实现电信传送功能的方式和手段，存在逻辑上的必然联系，具体表现为：（1）传送网的实例对象 SDH传送网和光传送网可以视为一般的传送网概念在不同网络层面上的两个实例对象。因此，它们应当满足传送网的通用模型，并遵循一般传送网的组织原理，其功能结构的建模和信息模型的定义可以采用相似的描述方式。（2）面向连接的通道特征 SDH传送网和光传送网在通道层上都具有面向连接的逻辑特征。SDH电通道的信息结构称为虚容器单元，它对应着帧结构中一组有序的时隙资源，并为一束电路业务提供一致的传送处理功能，在信息传送过程中网络始终维持通道连接并保证其完整性；而在光传送网中，波长信道是唯一的光通道标识，光通道提供以某一中心光颇为载波的局部频域资源，其带宽足以满足现有电传输速率（<10Gbit／s）信号的需要。从通道组织角度分析，两种方案都是采取面向连接技术，类似电话网中的“电路交换”工作模式。4光传送网和SDH传送网的差异逻辑功能结构、资源分配与利用形式、具体的复用、交叉互连和监视技术等方面的差异，是区分不同类型传送网技术的主要特征。对光传送网和SDH传送网而言，它们之间的差异可以概括为：4.1逻辑功能结构比较光传送网和SDH传送网功能模型的主要区别是前者在电的通道层与传输媒质层之间引入了新的一层网络——光层，从而丰富了传送网的整体层次结构，提高了逻辑传送处理的灵活性。4.2资源分配与利用方式比较 SDH传送网支持对信道时域资源的分割复用，其处理对象由时隙构成，适用于光纤或微波传输系统；光传送网建立在密集波分复用技术基础上，光通道提供的是频带资源，需要采用模拟技术指标描述，只用于光纤通信。资源分配与利用方式的详细比较见表1。Untitled Document

表1 资源分配与利用方式比较

属性	SDH传送网	光传送网
分割复用方式	数字时分复用（TDM）	密集波分复用（DWDM）
NNI信息结构	STM-N（N=1，4，16，64）	波长组（4，8，16，32路）
NNI信息结构	帧结构	光谱
物理层技术	光纤或电气（微波）传输	光纤传输

4.3复用、交叉互连和监视技术比较复用次换和监视能力是传送网的重要逻辑功能，是传送组网灵活性的主要体现。在通道层和段层网络，各种类型的传送网方案使用了不同的复用、交叉互连和监视技术。下面分层比较光传送网和SDH传送网的异同。（1）段层 SDH传送网包括复用段和再生段，光传送网包括光复用段和光传输段。段层的网络功能有维护管理功能、保护倒换功能和光纤配线功能等。表2具体给出了SDH传送网和光传送网在这一方面的比较。Untitled Document

表2 段层网络功能比较

属性	SDH传送网	光传送网
OA&M	复用段开销和再生段开销位于帧结构的段开销区域	光复用段开销和光传输段开销安排在光监控信道（OSC）
保护倒换功能	复用段保护	光复用段保护
段层交叉互连	光缆配线	光缆配线或光纤交叉连接

为实现传送网的智能化管理，需要在不同层网络设置开销信道，用于传递与该层相关的维护信息和管理信息。在SDH传送网和光传送网中，分别定义了和段层网络相关的开销信息和开销信道。为提高传送的可靠性，SDH传送网和光传送网都支持基于复用段层的保护措施。在光传送网中，一些研究者还提出了光纤交叉连接（FXC）的概念，利用基于光纤的端口交换技术实现皮层网络的重构能力，可以替代目前的人工光缆配线形成更加灵活的传送组网配置和恢复机制。（2）通道层 ①关于网同步概念的理解 SDH网是同步工作的数字传送网，“网同步”的概念主要是指时钟同步，即网内所有网元设备的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内，从而保证全网数字流实现正确有效的交换和传送。在光传送网中，同步问题依然存在。这里，“网同步”的概念应当理解为组成光通道的各波分信道中心频率的稳定。只有当光载频的频率偏差限制在一定范围内变化，才能够保证可靠的光通道交叉连接和分插复用操作。光传送网同步的实现既可采用专门波长传输全网统一的参考光载波频率（类似SDH网的主从同步方式），也可在各节点使用独立的高精度和高稳定度的频率源（类似SDH网的伪同步方式）。 ②关于复接过程的理解同步复用和映射方法是SDH最有特色的内容之一。在同步数字传送网中，为了将PDH体系的各种速率信号。ATM信元或其它新业务信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位和复用等三个步骤完成适配与路径终端功能，实现信息结构在各复用单元之间的转换。在不同复用阶段， SDH主要采用了码速调整技术、净负荷指针技术和字节间插复用技术。类比SDH传送网对复接过程的描述，对光网络而言，映射步骤的主要工作是把来自客户层的业务信号适配进光通道，即要通过波长转发功能实现光接口的协议变换，并把通道监控信息纳入开销字节中。SDH网的定位过程包括虚容器在支路单元帧内的定位以及虚容器在管理单元帧内的定位，指针概念的引人提供了一种动态。灵活的定位手段。在光网络中，根据传送节点是否具备波长变换能力，沿链路光通道既可配置同一波长（波长通道，WP），也可配置不同波长（虚波长通道，VWP）。因此，对定位的理解应当包含两层含义：一方面是确定通道各段的波长分配情况，另一方面是控制各段光波道的中心频率偏差。 ③关于通道性能的理解 SDH通道为数字通道，可以采用误码、抖动和漂移等指标描述通道的性能；而光传送网基于波分复用技术，光通道仅对应一组带宽资源，需要使用模拟化的技术指标，如信噪比、光功率、眼图等反映其性能。 ④关于开销信道的理解在SDH传送网中，通道开销与净负荷同为时分复用信号，它们逻辑上封装在一起构成虚容器单元，开销相对业务信号随路传输；在光传送网中，涉及系统维护和管理的开销信息可以利用前面提到过的光监控信道（OSC）和与每一波长关联的伴音（tone）信道进行传递。OSC和其它业务信道一样，对应着一路光波道资源，而伴音信道的传输容量一般较小，主要用于随路通道开销信息的传输。通道层网络功能的详细比较见表3。Untitled Document

表3 通道层网络功能比较

属性	SDH传送网	光传送网
信息结构定义	各种不同的复用单元类型	数据波长信道和光监控信道
传送处理对象	虚容器（VC）	光通道（波长信道）
传送处理功能	同步数字交叉连接（SDXC）	光交叉连接（OXC）
传送处理功能	电分插复用（EADM）	光分插复用（OADM）
传送处理技术	电时隙交换和空分交换	光空分交换和波长交换
传送处理容量	G bit/s	G bit/s-T bit/s
OA&M开销	通道开销	OSC和与波长关联的随路伴音（tone）信道
性能指标	漂移和抖动	波长稳定性
性能指标	误码	平均光功率、信噪比、眼图等
映射	码速调整	光波长转发（OTU）和光监控信息插入/取出
定位	指针调节	光通道波长分配，光通道频率偏移控制
复用	单字节间插复用	物理波长复用
同步	全网时钟同步	满足标准化的工作频率和频率间隔

5 SDH传送网和光传送网之间的关系——客户/服务者关系 SDH通道层可以作为光传送网的客户层网络，由光网络提供其所需的传送通道，即二者满足客户／服务者关系。此时，光通道的作用类似于原来SDH网中光复用段的传送功能。总之，光传送网代表一个统一的光传送平台，在此基础上能够传输PDH、SDH、ATM、ip以及其他形式的业务信号。6结束语总之，光传送网的产生，是人们在充分吸收SDH发展过程中所形成的关于传送网一般模型的知识与经验基础上，结合光子技术自身的特点，提出的一种以建立统一的传送平台为目标，能够满足本来通信发展需求的下一代传送网的最佳解决方案。当前，随着电信业务的重心由传统的话音业务向各种非话业务转移，尤其是IP数据业务异军突起，其迅猛发展的态势已经给人以IP业务将一统天下的感觉。未来光传送网的演进必须顺应这一新的形势，根据IP本身在业务传送方面的具体特点及时调整发展思路，探索IP与光网络技术结合的最佳途径。另外，光传送网技术也需要跟踪光子科技和网络科技的发展，不断汲取新的研究成果，以促进自身的进一步完善和发展。摘自《电信科学》

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