《電子技術(shù)應(yīng)用》
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接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
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摘要: 接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢摘要:本文首先介紹了SDH的發(fā)展歷程和未來光傳送網(wǎng)的要求,詳細地描述了基于SDH的技術(shù)MSTP,證明MSTP是適合下一代光傳送網(wǎng)發(fā)展的核心技術(shù),并分析了下一代SDH的產(chǎn)品發(fā)展方向.隨著光通信技術(shù)的進步
Abstract:
Key words :
 

接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
摘要:本文首先介紹了SDH的發(fā)展歷程和未來光傳送網(wǎng)的要求,詳細地描述了基于SDH的技術(shù)MSTP,證明MSTP是適合下一代光傳送網(wǎng)發(fā)展的核心技術(shù),并分析了下一代SDH的產(chǎn)品發(fā)展方向.
隨著光通信技術(shù)的進步,接入網(wǎng)已由普通模擬用戶環(huán)路逐步演變成光接入網(wǎng)OAN,另一方面,由于SDH技術(shù)的成熟性和先進性,也使其逐步由長途網(wǎng)到中繼網(wǎng),最后在接入網(wǎng)上得到廣泛應(yīng)用.傳輸網(wǎng)絡(luò)是所有業(yè)務(wù)層包括支撐層的平臺,而SDH技術(shù)是這個平臺的靈魂.在接入網(wǎng)中,為滿足組網(wǎng)的靈活性和電路的實時調(diào)配,SDH技術(shù)廣泛應(yīng)用于用戶端與局端之間,以完善的環(huán)保護功能為"最后一公里"提供安全保障.目前看來,無論是PSTN網(wǎng)絡(luò)還是移動的基站傳輸,接入網(wǎng)傳輸系統(tǒng)仍然以提供TDM業(yè)務(wù)傳輸為主.
從另一個角度來看,自從接入網(wǎng)內(nèi)置SDH155開始承擔(dān)光纖接入網(wǎng)的傳輸主體設(shè)備后,目前速率已滿足不了窄帶接入網(wǎng)的需求,用戶急需提高傳輸帶寬.同時為了滿足大量引入的多種寬帶業(yè)務(wù)與寬帶接入手段,非常有必要提高接入網(wǎng)傳輸?shù)膫鬏斔俾?改善傳輸效能,構(gòu)建新一代城域/接入網(wǎng)多業(yè)務(wù)傳輸平臺.盡管接入網(wǎng)所采用的接入技術(shù)多種多樣,用戶需求千差萬別,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化多端,但始終需要一個具有高度可靠性的傳輸網(wǎng)絡(luò)進行承載.SDH網(wǎng)絡(luò)以其強大的保護恢復(fù)能力以及固定的時延性能在城域網(wǎng)絡(luò)中仍將占據(jù)著絕對的主導(dǎo)地位.當(dāng)然,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的多樣化,給城域傳輸網(wǎng)提出了新的挑戰(zhàn),為了避免多個重疊的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資成本,簡化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的部署與管理,城域光傳輸網(wǎng)絡(luò)必將向多業(yè)務(wù)化方向發(fā)展.新一代的光接入網(wǎng)傳輸系統(tǒng)也將朝著多業(yè)務(wù)化和智能化發(fā)展.
未來城域接入網(wǎng)中的傳輸系統(tǒng)
隨著骨干傳輸容量不斷增大,城域傳輸網(wǎng)絡(luò)的接入能力也多樣化.但以IP為主的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)仍然是不可預(yù)知的,這需要傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更好的自適應(yīng)能力,而這種自適應(yīng)能力不僅僅是網(wǎng)絡(luò)接口或網(wǎng)絡(luò)容量的適應(yīng)能力,而且要求網(wǎng)絡(luò)連接的自適應(yīng)能力.總的來說,低成本,靈活快速的完成運營商端局到用戶端的業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)收斂是對未來城域網(wǎng)接入系統(tǒng)的主要需求.從技術(shù)上來看,接入層的相對帶寬需求較小,需要提供IP,TDM,可能還有ATM等綜合業(yè)務(wù)傳送.以SDH系統(tǒng)為基礎(chǔ)并能夠提供IP,ATM傳送與處理的系統(tǒng)(包括TDM,IP與ATM接口,甚至包括IP和ATM交換模塊)將是解決接入層傳送的主要方法,這種方式可廉價地在一個業(yè)務(wù)提供點(POP)上提供高質(zhì)量專線,ATM,IP等業(yè)務(wù)的接入,傳送和保護.簡單地講,這種采用SDH傳輸以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)的方式就是將不同的網(wǎng)絡(luò)層次的業(yè)務(wù)通過VC級聯(lián)的方式映射到SDH電路的各個時隙中,由SDH網(wǎng)絡(luò)提供完全透明的傳輸通道,從物理層的設(shè)備角度上看是一個集成的整體.這種解決方案可以大幅度地降低投資規(guī)模,減少設(shè)備占地面積,降低功耗,進而降低網(wǎng)絡(luò)運營商的運營成本.同時,提供多業(yè)務(wù)的能力還可以使網(wǎng)絡(luò)運營商能夠快速地部署網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù),提高業(yè)務(wù)收入,增強市場競爭能力.從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看,接入層傳輸節(jié)點分布廣,數(shù)量多,要求低成本,高環(huán)境適應(yīng)能力;需支持復(fù)雜組網(wǎng).
采用光纖直連組網(wǎng)通常指利用路由器,ATM交換機,以太網(wǎng)交換機等通過獨享光纖帶寬的簡單組網(wǎng)技術(shù),包括星型(樹型),環(huán)形,網(wǎng)格型等組網(wǎng)方式,因為是純數(shù)據(jù)接入設(shè)備,帶寬獨享,浪費了大量光纖資源,特別是樹型和網(wǎng)格型,對光纖的需求大,隨著節(jié)點的增加,給運營商帶來很大壓力,無法高效接入大量應(yīng)用的TDM業(yè)務(wù).如果采用E1電路仿真,一方面成本非常昂貴,用戶無法承受;另一方面性能差,無法滿足像移動與聯(lián)通等運營商組網(wǎng)的需求.因此該方案也只適用于新建的純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò).因此在新型接入網(wǎng)組網(wǎng)中,根據(jù)業(yè)務(wù)用戶的重要性,采用綜合接入SDH設(shè)備進行環(huán)形,鏈形,樹形進行組網(wǎng),由于星型組網(wǎng)會需要大量的光纖,保護能力差,建議選擇環(huán)形,環(huán)形加分叉等形式,分叉方法可采用SDH,PON/APON/EPON等.總的來說,新型多業(yè)務(wù)接入傳輸系統(tǒng)除具有SDH的基本功能外,還具有多種業(yè)務(wù)的接入功能,支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的透明傳輸,并提供點到點與點到多點的業(yè)務(wù)匯聚功能,不僅具有數(shù)據(jù)優(yōu)化傳輸升級能力,提供業(yè)務(wù)的帶寬管理能力,而且具備多種業(yè)務(wù)互通的平滑升級能力.
圖2:下一代多業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖
下一代SDH的核心技術(shù):基于SDH的MSTP
目前,對于各運營商的城域傳送網(wǎng),應(yīng)從采用單純的SDH設(shè)備轉(zhuǎn)向下一代基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP),目前國標(biāo)《基于SDH的MSTP技術(shù)要求》已經(jīng)成熟,引起了各方面的極大關(guān)注.MSTP可以基于多種線路速率實現(xiàn),包括155/622Mb/s,2.5Gb/s和10Gb/s等.一方面,MSTP保留了固有的TDM交叉能力和傳統(tǒng)的SDH/PDH業(yè)務(wù)接口,繼續(xù)滿足話音業(yè)務(wù)的需求;另一方面,MSTP提供ATM處理,Ethernet透傳以及Ethernet L2交換功能來滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的匯聚,梳理和整合的需要.
MSTP可以提供ATM處理模塊,針對ATM業(yè)務(wù)接入,比如多點DSLAM接入到ATM骨干交換機的應(yīng)用場合(還包括未來3G的BTS接入到NodeB,或NodeB接入到RNC的應(yīng)用場合),通過VP/VC信元交換和統(tǒng)計復(fù)用功能,將在若干節(jié)點分別接入的多個155Mb/s時隙收斂到SDH環(huán)的一個155Mb/s時隙,實現(xiàn)1:N業(yè)務(wù)收斂功能,節(jié)省了帶寬資源,同時所有業(yè)務(wù)可以共享ATM的VP-Ring保護;如果SDH的通道或復(fù)用段保護啟用,則可以屏蔽掉ATM的VP-Ring保護;此外,ATM處理模塊還可以提供PVC專線和ATM組播業(yè)務(wù).
MSTP可以提供Ethernet的透明傳送功能,將來自用戶以太網(wǎng)的信號不經(jīng)過L2交換,直接映射到SDH的虛容器(VC)中,然后通過SDH網(wǎng)絡(luò)進行點到點傳送.目前,10Mb/s,FE甚至GE業(yè)務(wù)可以通過多種途徑在網(wǎng)絡(luò)中傳送,比如10Mb/s和FE業(yè)務(wù)可以采用VC-12或VC-3的虛級聯(lián)方式承載,而GE業(yè)務(wù)則可采用VC-4或VC-3/STS-1連續(xù)級聯(lián)的方式來承載.Ethernet over SDH的映射協(xié)議除采用PPP/HDLC或LAPS外,也可支持通用成幀規(guī)程GFP.
除透傳功能外,MSTP還提供L2交換功能,即在一個或多個用戶的以太網(wǎng)接口與一個或多個獨立的基于SDH VC-N的鏈路之間,提供基于Ethernet MAC的交換,實現(xiàn)基于端口的VLAN,基于ID Tag的VLAN和虛擬網(wǎng)橋(Virtual Bridge)功能,全雙工流量控制,帶寬共享,端口匯聚以及相應(yīng)的STP處理和保護等.
MSTP中新型的鏈路容量自動調(diào)整策略,即LCAS,可以實現(xiàn):即使SDH的一些VC-N通道發(fā)生故障或出現(xiàn)告警指示信號AIS,可以根據(jù)相互的握手協(xié)議自動降低承載帶寬,同時所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不能有太大的損傷,即丟包率和時延可以降到最低程度;如果告警消失或故障恢復(fù),所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相應(yīng)要恢復(fù)到最初的配置帶寬.
從本質(zhì)上來講,彈性分組環(huán)RPR是跟SDH和現(xiàn)行MSTP全面競爭的一種技術(shù),但MSTP可以一定程度融合RPR技術(shù),比如將RPR設(shè)計成為MSTP的一種功能模塊,從而實現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計復(fù)用,公平的帶寬分配,嚴格的業(yè)務(wù)分級CoS和QoS以及真正意義上的用戶隔離功能.此外,RPR具備自己專用的保護策略,比如環(huán)回和主導(dǎo)方式,如果要與SDH保護協(xié)同起來,同理需要拖延時間機制來保證.
下一代SDH產(chǎn)品發(fā)展方向
關(guān)于下一代SDH產(chǎn)品的發(fā)展方向和相應(yīng)的研發(fā)策略是電信領(lǐng)域的研究熱點,不同廠家,不同技術(shù)背景的研究人員對它有著不同的認識和理解,不同的電信產(chǎn)品制造商在產(chǎn)品研發(fā)時基于各自的理解有著不同的技術(shù)路線,不同的電信運營商根據(jù)各自的網(wǎng)絡(luò)情況,業(yè)務(wù)范圍和企業(yè)發(fā)展目標(biāo)也有著不同的發(fā)展策略.概括地講,下一代SDH產(chǎn)品存在著三個不同的發(fā)展方向,這三個方向分別針對SDH技術(shù)在電信網(wǎng)絡(luò)中向高端,中端,低端傳輸市場的滲入與擴張.
首先,下一代SDH產(chǎn)品將向高端傳輸產(chǎn)品市場靠攏,按照SDH技術(shù)的既有路線向高容量和高速率的方向發(fā)展.2002年頒布了SDH在40G級別上的標(biāo)準,雖然這個技術(shù)在工程應(yīng)用中會遇到來自WDM技術(shù)的競爭,但是其應(yīng)用前景還是相當(dāng)樂觀的.由于新標(biāo)準剛剛頒布,工程應(yīng)用實例尚不多見,相應(yīng)的測試和維護手段也不完善.但是可以相信電信設(shè)備制造商對這一方向的跟進速度會很快.
其次,下一代SDH產(chǎn)品另一個發(fā)展方向是立足于城域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域,在SDH產(chǎn)品的基礎(chǔ)上集成對多種業(yè)務(wù)(主要是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和ATM業(yè)務(wù))的支持功能,實現(xiàn)對城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的匯聚.這種設(shè)備就是MSTP設(shè)備,由于它有著許多突出的優(yōu)點因此受到了廣泛的關(guān)注和研究.目前關(guān)于MSTP設(shè)備的研發(fā)項目紛紛上馬,獲得電信市場入網(wǎng)證的MSTP產(chǎn)品也越來越多,利用MSTP設(shè)備構(gòu)建的成功工程應(yīng)用也越來越多.
另外下一代SDH產(chǎn)品的發(fā)展方向之一是用簡化的SDH技術(shù)來實現(xiàn)城域網(wǎng)接入功能.現(xiàn)在城域網(wǎng)中的接入技術(shù)正處于百家爭鳴時期,各種技術(shù)紛紛登場.SDH技術(shù)進行適當(dāng)?shù)暮喕院笥脕韺崿F(xiàn)接入也是其中的一種方案,一般稱為SDH LITE.SDH LITE對SDH技術(shù)的簡化主要包括如下幾個方面:為了降低成本用單纖取代雙纖;相應(yīng)的雙環(huán)變成單環(huán)或線型拓撲,連接多個節(jié)點;另外為了簡化管理提高效率對SDH開銷也要進行簡化.這種方向的研究剛剛起步,還沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準,因此對市場的影響力不大.
SDH強大的發(fā)展生命力
到目前為止,還沒有出現(xiàn)可完全替代SDH的新技術(shù),有的只是現(xiàn)有SDH技術(shù)的發(fā)展和補充,這也證明了SDH強大的生命力,SDH在城域網(wǎng)中仍將繼續(xù)發(fā)展,主要理由如下:
(1)我國的電路交換網(wǎng)在5年左右的時間內(nèi)仍將繼續(xù)發(fā)展;
SDH本身高低端的發(fā)展?jié)摿?高于40Gb/s,低于155Mb/s)SDH通道級聯(lián)功能與多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)映射結(jié)構(gòu)的支持,增強了支持ATM/IP的能力,正由新的ITU-T建議予以支持,有效地支持了多業(yè)務(wù)傳輸能力.未來的超大容量的核心光傳送網(wǎng)由DWDM壟斷,從帶寬顆粒度與成本上考慮,SDH轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣,接入網(wǎng)需要更多的SDH接入設(shè)備.
(2)SDH近期仍然是可靠性和生存性最高的傳送網(wǎng)技術(shù).
IETF及IEEE 802.17已經(jīng)推出及即將推出的標(biāo)準,為SDH上高效,可靠的IP傳輸?shù)於藞詫嵉幕A(chǔ).
(3)基于SDH/SONET的多業(yè)務(wù)傳送平臺有兩類發(fā)展趨勢:
一種方案是在SDH除提供TDM的E1等接口外,利用其它帶寬提供以太網(wǎng)口,ATM接口,POS接口等,為寬帶數(shù)據(jù)設(shè)備提供傳輸通道,利用SDH的50ms自愈能力提供保護.此方案是一種實現(xiàn)較易與原始的方案,也是寬帶網(wǎng)建設(shè)初期各運營商最愿意采用的方案,而且目前也是大量采用的方案.第二種方案就是數(shù)據(jù)優(yōu)化的多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP).它的優(yōu)勢是非常明顯的,能夠兼容目前大量應(yīng)用的TDM業(yè)務(wù),又滿足日益增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(IP,ATM)的要求;SEGAM公司動態(tài)帶寬調(diào)整方案的性能仿真報告表明,該技術(shù)比第一種方案平均帶寬利用率提高8倍.MSTP采用了目前最為成熟的SDH組網(wǎng)和保護技術(shù),卻又吸收了ATM和IP自身所具有流量控制與保護屬性,實現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的高效傳輸.采用動態(tài)時隙分配技術(shù)與彈性分組環(huán)技術(shù)的解決方案日趨成熟.總之,采用環(huán)狀組網(wǎng)結(jié)構(gòu),提供IP優(yōu)化的綜合業(yè)務(wù)傳輸平臺,在城域網(wǎng)匯聚層與接入層將是最好的選擇.
 

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