PDH_SDH_MSTP_ASON/PTN_OTN技术介绍

SDH 的帧传输时按由左到右，由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125us，每秒传输8000 帧，对 STM-l 而言每帧字节，8 比特／字节×(9×270×1)字节=19440比特，则 STM-l 的传输速率为19440×8000 = 155.520Mbit/s。同理，

| STM-4——622.08Mbit/s

| STM-16——2488.32Mbit/s（2.5G）

| STM-64——10Gbit/s

 

ITU-T规定对于任何级别的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs 。PDH的E1信号也是8000帧/秒。

对于任何STM级别帧频都是8000帧/秒，帧周期的恒定是SDH信号的一大特点。想想看PDH不同等级信号的帧周期是否恒定？由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。而PDH中的E2信号速率≠E1信号速率的4倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接分/插出低速SDH信号（或者低速SDH支路信号）成为可能，特别适用于大容量的传输情况。也就是说低速SDH信号以字节间插方式复用在高速SDH信号的帧中的位置是固定的、有规律性的。N个STM-1复用组成STM-N，SDH简化了复用和分用技术，可以直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下路方便。

 

SDH的复用：

SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。
第一种情况，复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销

第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去 

 

C－容器、VC－虚容器、TU－支路单元、TUG－支路单元组、AU－管理单元、AUG－管理单元组VC4是与140Mbit/sPDH信号相对应的标准虚容器，此过程相当于对C4信号再打一个包封，将对通道进行监控管理的开销（POH）打入包封中去，以实现对通道信号的实时监控。

虚容器（VC）的包封速率也是与SDH网络同步的，不同的VC（例如与2Mbit/s相对应的VC12、与34Mbit/s相对应的VC3）是相互同步的，而虚容器内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。虚容器这种信息结构在SDH网络传输中保持其完整性不变，也就是可将其看成独立的单位（货包），十分灵活和方便地在通道中任一点插入或取出，进行同步复用和交叉连接处理。

 

也就是说SDH的最小单元是个容器，其大小是固定的。SDH是专门为语音设计的，可应用于固定速率的业务。也就是说用固定的容器传送固定速率的话音业务。用VC传固定速率的语音，带宽利用率较高，但是对于数据业务这种不固定速率的业务，SDH的利用率较低。容器的大小是固定的，用来装水可以满满的，用来装石头则间隙比较大，空间利用率要小。

 

 

SDH采样二纤双向复用段保护环组网，一个很大的优点是采用自愈混合环形网结构。

SDH有抗单次故障能力，采样双向复用保护环。一个通道出现故障，可以从另外一条保护通道进行传输。承载网的现状如下图。

 

环形组网的自愈能力是SDH的一个很重要的特点。

 

SDH只能管理单个波长的通道，可以进行电交叉，是环形组网。

WDM光分复用，管理的是多个波长，光交叉。

OTN=SDH+WDM（在一定程度上这样讲），OTN同时管理多个波长上的多个业务电路，有电交叉，也有光交叉。
 

SDH除了上述提到的不能适应数据业务的发展，还不能对传输的质量进行保证，也不能对性能进行监控，也就是说不能进行网管。IP技术的发展，对动态的带宽提出了要求，SDH也就向前发展到了MSTP——多业务传送平台。

 

此部分介绍了SDH的帧结构、STM-N速率、SDH的复用、和SDH的优缺点。

 

第三部分：MSTP

MSTP = SDH + 以太网（二层交换） + ATM（传信令）

也就是在SDH的用户侧增加了以太网接口或ATM接口，实现IP化接口。IP over SDH。

MSTP的核心仍然是SDH，在SDH的基础上进行了改进。

MSTP的关键技术：

（1）    协议封装

我们知道IP是三层协议，也就是网络层，而SDH属于物理层，那么IP over SDH就需要在IP和SDH之间有一个二层的东西进行转换。也就是说需要把IP包封装为帧在SDH上进行传送。

协议封装有三种

l PPP/HDLC点对点协议/高级数据链路控制

l LAPS链路接入规程 由武汉邮科研究院提出

l GFP由ITU-T提出的通用成帧规程

先介绍EOS（Ethernet over SDH）

EOS是把数据封装为以太帧再映射到SDH的虚容器的方法。

 

           6                   6          2          46 ~ 1500           4

 

       目的MAC    源MAC   长度           数据               FCS

 

以太帧长在64~1518字节之间，IP包最大长度为65535字节。

从实现上来说，是将以太网的数据流通过某种封装方式来映射到SDH的通道中，SDH的通道颗粒可以是VC12、VC4。以太网板卡可以将以太网业务，如10M、100M、1000M通过封装后映射到一个或多个VC中并由SDH系统进行传送。

对于三种协议封装方式：

PPP/HDLC：需要建立物理连接，再逻辑连接也就是数据链路层的连接。需要三次握手，所以时延比较大，适用于155Mbps。

LAPS：从本质上说也是HDLC协议族的一种，是一种简化的PPP-HDLC。它没有链路层控制协议和网络层控制协议，只规定了数据传输规程，所以不需要连接建立过程，直接连通。适用于2.5G——STM-16

GFP：（1）具备低延迟的传输与处理能力,适合高速广域网的应用（如存储区域网络SAN）；（2）支持可用于宽带传送的业务适配协议；（3）提供高效的QOS保证机制，能够将物理层或逻辑链路层信号映射到字节同步的信道中；（4）具备客户端管理能力，支持基本的客户端控制功能；（5）采用和ATM技术相似的帧定界方式，减小了定位字节开销，避免传输内容对传输效率的影响；（6）打破了链路层适配协议只能支持点到点拓扑结构的局限性，可以实现对不同拓扑结构的支持。

GFP最常见的应用就是在MSTP设备中，直接将IEEE802.3的Ethernet MAC帧映射入GFP帧中。这也是所有业务将来必选的协议。

EOS的接口速率和以太的速率相同，10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps，还有40Gbps和100Gbps

（2）    级联技术

在上面提到，IP的包可能会很大，在封装时需要进行分片，而容器相对于大速率来说太小，由此引出了级联技术，复用成一个更大的容器。VC12、VC3、VC4，它们分别对应着2M、34M/45M、140M/155M，相对于以太速率来说不是很匹配。

有两种级联技术

l 相邻级联VC12-5C

这种级联技术，在应用时需要所有的设备都支持才可以。将SDH帧中相邻的5个VC12虚容器级联起来。一个Vc12是2M，5个级联起来就是10M，这种级联需要在同一帧内完成

l 虚级联VC12-5V

虚级联可以使不连续的5个VC12，也可以跨帧，所以这就只要求在传送两端的设备支持此种级联即可

 

（3）    LCAS链路容量调整机制

这是个信令技术，由网管发出LCAS指令，改变虚级联的个数来调整带宽。

 

本部分主要介绍了MSTP的关键技术

 

第四部分：ASON—自动交换光网络和PTN

由用户发出请求，根据用户要求灵活调整带宽。

基于SDH/MSTP的ASON 解决<40G传输

基于OTN的ASON 解决40G、100G传输

 

ASON = SDH/MSTP + IP 在传送平面SDH的基础上增加了控制平面和管理平面

 

传统的IP技术 TCP/IP是不可管理、不可控制的

MPLS：不像传统的IP一样到达一个节点后需要经过第三层查询路由表转发，而是直接根据第二层的标记由硬件进行转发。使得IP和ATM结合的更好：IP在ATM主干网传送时，路由器不再维护庞大的映射表。MPLS = ATM + 路由器技术

 

MPLS中的标签是对电域打标签，将其扩展到光域标签，即GMPLS，这也是ASON控制平面的主要技术。

GMPLS有以下几部分组成：

1.      信令协议

l RSVP-TE 基于流量工程的资源预留 这是目前主要使用的

l CR-LDP   基于约束路由的标签分配协议

l PNNI     专用网络网络接口协议

2.      路由协议

l OSPF-TE 开放最短路径优先协议 目前主用的，支持流量工程

l IS-IS-TE   中间系统-中间系统

l BGP4     边界网关版本4

3.      链路管理协议LMP

工作过程：路由协议经过链路管理协议选择好路由，再由信令协议建立链路

 

PTN分组传送网 = router + SDH

一个是PBB-TE/PBT北电，一个是T-MPLS（MPLS-TP）

ITU-T提出了T-MPLS传送的多协议标签交换 = MPLS-IP + OAM

但是MPLS是由IEEE最先提出的，所以T-MPLS改名为了MPLS-TP传送轮廓

T-MPLS/MPLS-TP的组成：

1. 信令协议 RSVP-TE

2. 路由协议 OSPF-TE

3. 链路管理协议 LMP

4. 伪线仿真 PWE3（Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge）在分组网络中建立点到点的虚电路来传话音

 

不同颗粒的IP包在入口处需要有拥塞控制和流量控制，2.5G以下的颗粒通过PTN来实现，2.5G以上的颗粒调度则需要OTN。SDH网络在城域网中正逐渐被PTN边缘化，在省际干线中，也在被OTN、WDM边缘化。

 

本部分介绍了ASON 和 PTN的关键技术

 

前面提到OTN = SDH + WDM

其中WDM是物理层技术，多个波长在发送端合为一起