光通信新技术.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流光通信新技术.精品文档.光 传 送 网 新 技 术光通信技能鉴定补充教材2010-05-17目 录第一章 ASON技术11.1 光传送网发展历程11.2 ASON基本框架71.3 ASON的控制协议111.4 ASON网络技术131.5 典型ASON设备介绍20第二章 OTN技术252.1 概述252.2 OTN的定义262.3 华为OSN 8800设备概述33第三章 PTN技术343.1 概述343.2 PTN的定义353.3 分组传送网(PTN)技术应用373.4 PTN的关键技术433.5 典型设备介绍51第一章 ASON技术自动交换光
2、网络(ASON,AutomaticSwitchedOpticalNetwork)的概念最早是在2000年3月日本召开的会议上,由国际电信联盟电信标准化部门(1TUT)的Q1913研究组正式提出的,并将它形成了Gason的建议草案。之后,在各界的共同推动下,ASON得到快速发展,成为智能光网络的主流发展方向。ASON的出现是光传送网发展中的一场革命,拉开了光传送网自动化的序幕。1.1 光传送网发展历程1.1.1 电信行业的发展1电信行业面临的挑战 统计数据显示,因特网上的主机数目每年递增30,主机连接数目每年增加70,更为重要的是网络正在经历从窄带服务到宽带服务的转变,所有上述因素都使网络业务量
3、每年仍然以高达50100的速率持续增长。但正是蕴藏在电信行业发展之中的强劲内动力,使整个行业从业者普遍感觉到前所未有的发展压力。电信行业目前面临的真正问题在于,虽然电信业务量已经获得而且仍将获得持续增长,但这种业务的持续高增长并没有转化为运营商收入的相应持续高增长,这种情况使得整个电信行业表现出令人尴尬的“增量不增收”的情况。 从运营商的角度出发,导致出现这两种增长不一致的重要原因在于,由于因特网的发展,运营商网络接入收入扁平化,现有窄带用户即使升级为宽带用户也不会给运营商带来更大的额外收益。另外,特别是针对具体光传送网络而言,由于各大运营商在前阶段通信膨胀的泡沫时期在基础设施及设备上的过度投
4、资,光传送网络容量过度膨胀。虽然这种过剩情况将在最近几年时间中随着电信业务的增长而逐渐被消化,但由于这些业务增长主要集中在不能直接带来大量收益的数据业务,运营商的收入增长仍将在较低水平徘徊。因此,网络运营商面临的真正困难主要集中在以下两个方面:其一是如何有效地开发出能带来利润的新业务以弥补话音业务增长的不足,其二是在于怎样有效降低成本并构建出能承载上述新业务的下一代网络。 作为信息社会的支柱产业,整个电信产业实际上是一个包含网络运营商、服务提供商、设备制造商、产品以及器件供应商在内的价值链条。对作为电信价值链源头的网络运营商而言,目前的实际情况是,尽管已经采用了诸如新型高速接口和WDM等技术以
5、降低网络成本,但这种成本的降低还不足以充分保证运营商收入的提高。在当前竞争愈加激烈的市场环境下,为获得长久持续的发展,电信价值链上的每一企业都需具备良好的发展策略。这里存在一种包含两个关键要点的普适原则:其一是采用新技术以大幅降低网络构建开销成本(CAPEX,CapitalExpenditure)及网络运营维护成本(OPEX,OperationalExpenditurc),另一个更为重要的要点在于要能不断发掘并提供能带来收入增长的新型服务业务。为满足上述指导策略的要求,电信价值链上的所有企业都必须做出改变。这种改变必将导致整个电信行业商业运作模式的转变(比如电信运营商就由只关心电信网络的建设与
6、运营转变为更加关心其能提供的业务及服务),同时也将导致当前电信网络的网络规则的巨大变化。2电信行业规则的改变 随着电信行业技术进步及整个行业价值中心的转移,电信行业的网络规则也在发生巨大变化。从传统意义上讲,电信行业是一种为处于不同物理地点用户提供通信连接的服务,并根据服务来进行收费的行业。但最经随着电信新服务的广泛应用以及因特网的快速膨胀,用户已经把注意力从原先关注不同地点的物理连接性转移到关注网络运营商所能提供的业务及服务上,同时,电信行业的服务也出现了越来越同物理地域无关的变化趋势。上述这两种变化趋势均导致电信行业的收入越加扁平化,而这种收入扁平化的趋势终导致网络运营商的收入更多依靠其所
7、提供的服务来决定。 除去上述网络收入规则的转变以外,电信行业的市场运作规则也已发生了巨大改变。随着技术的进步及网络容量的飞速提升。电信行业已经从保障通信需求转变为鼓励消费者使用,电信市场正在经历从卖方市场到买方市场的巨大转变。在这一转变过程中,电信行业为持续获得更多的收入就需要鼓励消费者更多地使用网络,同时,消费者在需求增长的条件下也对网络的使用及服务提出了更高的要求,二者的综合作用使得电信行业在网络服务及使用水平方面获得了持续增长。目前,这种增长更多地体现为网络接入方式的更新与接入速率的提高,特别是体现在宽带接入方式的使用与推广上。除去宽带用户数目上的增长外,更为重要且影响更为深远的在于这种
8、由窄带接入升级到宽带接入的速度正在加快。除去xDSL技术之外,在可预见的将来。基于FTTH技术的超宽带接入技术必将成为接入技术的主流。另外,未来消费者对移动宽带服务的需求也将是另外个需求亮点,这种移动宽带技术将使个人随时随地无缝接入因特网成为可能。除去宽带用户在数量上的增长,网络宽带服务在应用方面也获得了巨大的发展与提升,宽带服务已经催生出一系列新型网络服务及应用,这将极大地改变我们的工作和生活模式。在商业应用方面,基于Internet和Web的业务协作方法已经改变了从事商务活动和职业培训的模式;而利用基于宽带通信和无线技术的供应链管理(SCM,SupplyChain& Management)
9、模型,我们能极大地提升整个生产流程的效率。同样,使用客户关系管理(CRM,Customer Relationship Management)模型。将极大改善我们在客户关系管理、单对单市场开拓以及群体协作方面的工作业绩。除去在商务市场上的应用,新型网络业务与服务还能极大地丰富消费者的日常生活,可以构建出多种多样的虚拟社区,提供远程教育、远程医疗、电子商务,以及其他基于移动位置的服务。在这种应用服务模式下,网络的作用已经转变为提供多种交流的开放式平台,这种虚拟互动将在改变大众生活方式的同时为电信网络运营商带来新的利润增长。图1-1具体表述了宽带网络新技术能带来的新服务及新应用。商业应用革新丰富提升
10、个人生活质量单对单的市场应用服务电子商务IDeIDf电子政务网络计算个人应用IDgIDd协同办公应用IDhIDc基于位置的应用服务IDiIDb校园e教学应用行 电子采购IDjIDa满足兴趣爱好的网络应用企业虚拟局域网所有应用的基础光网络图1-1 宽带网络中的新服务及新应用 综上所述,基于宽带技术的新应用不仅将改变网络,而且从这些具体网络应用中体现出来的消费者对网络应用及服务的关心更具现实意义。对网络运营商而言,能否提供这样的网络服务已经成为决定网络运营能否成功的关键。3电信网络演进的动力 电信行业最近几十年以来一直是一个高速增长并充满变化的行业,同时电信行业又是一个同电信基础网络密切相关的行业
11、。技术的进步推动了基础网络的变化,而基础网络的变化又作用于整个电信行业,这就造成电信行业中非常明显的技术与市场发展之间、网络架构与运营服务之间的共生互动影响在影响网络发展的因素之中,市场的力量无疑是最根本的和最为强大的,它不断推动网络的升级换代,促使网络架构(不论是光网络还是无线网络)大约每10年就出现一次大的变化。于是,20世纪80年代我们看见SONETSDH网络的广泛应用,看见模拟移动通信的商业运营以及X.25数据网络的大范围使用;而在90年代,我们则又见证了密集波分复用系统以及第二代无线网络和因特网的成功商用。在具体分析电信网络演进的整个历程后我们可以发现,有3种因素对于网络演进进程影响
12、非常巨大,这3种因素分别是业务的增长、新业务的发展以及新技术的进步。上述3种影响因素并不是互相独立的,它们相互综合作用于网络,共同推动网络向新的方向演进。例如设备供应商之间的竞争以及技术的进步必将导致通信设备及系统价格的降低,而这种价格的降低又将刺激业务的增长,推动新型通信业务的发展,从而产生出新的通信需求。图1-2简要表示出了这3种影响因素之间的相互作用关系。业务增长新业务新网络架构新网络需求技术进步图1-2 电信网络架构的演进虽然电信行业现在处于调整时期,但内蕴与行业内的发展动力仍然是非常强劲的。这种发展动力推动着电信网络向更新的架构发展,这种发展在移动通信领域体现为向宽带移动通信的发展;
13、在数据通信领域体现为向具有QoS保证的数据网络发展;而在光通信范围内,这种发展则表现为传统光网络向智能光网络的演进。1.1.2 光网络的演进历程和趋势1光通信与光网络演进历程 从过去20多年的光通信发展史看,光传送系统经历了从低速到高速、从准同步数字序列系统(PDH,Plesiochronous Digital Hierarchy)到同步数字序列系统(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)再到光传送网(OTN,Optical Transport Network)的历程。就网络传输速率而言,光传送网络的传输速率已从44Mbit/s增加到40Gbit/s,不少实验室正
14、在开发160Gbit/s的系统。然而,考虑到单路波长传输速率终究是有上限的,因而现实光传送网络中都是采用基于光波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)的技术来进一步扩展光传送网络在传输容量上的潜力。采用WDM技术后,光传送网络的传输容量有了巨大提高,超高速容量系统的记录不断被刷新。虽然现在传送网络在传输能力上取得了如此巨大的发展,但网络的现实情况并不仅仅是由传输技术所单独驱动的。目前,尽管光网络中的话音业务继续保持稳定增长,但增长幅度已有所减缓,同时随着数据业务的飞速膨胀,现有业务中IP业务所占比重已变得越来越大。对运营商而言,现实情况决定了当前传送
15、技术必须是整合了IP技术、SDH技术和WDM技术的综合传送技术。SDH技术最初是为传递64kbit/s的话音业务而设计的,具有严格的同步复用结构。它的最小复用速率为155Mbit/s(STM-1/OC-3),现在SDH的传输速率已经高达10Gbit/s(STM-64/OC-192)甚至是40Gbit/s(STM-256/OC-768)。除去传输容量的增加与提升外,网络业务的进一步增加以及WDM技术的成热与广泛应用,均推动越来越多的SDH传送网络构建于WDM系统之上。随着光传送技术的发展与完善,光复用传送技术已经在光传送网络占据了越来越重要的地位,它不仅承载着传统话音业务,而且还担负着为相邻IP
16、客户设备(诸如IP路由器)建立大容量传输链路的作用。就目前的WDM系统而言,它仍然是由手工配置的,其网络组成结构比较僵化和固定。但随着可重复配置的光分插复用器(OADM,卸,Optical Add-Drop Multiplexer)以及光交叉连接器(OXC,Optical Cross Connector)的使用,这种固定WDM系统已向波长路由网络(WRN,Wavelength Routed Network)发生了转变,即光网络已不再仅仅局限于传送功能,它已具备了网络交换及组网功能。同时现在光器件技术的进步也赋予光网络以新的动力;光分播复用器和光交叉连接器的引入推动着当前光网络由环状网向网状网转
17、变,这种变化类似于当年SDH网络中分插复用器(ADM,Add-Drop Multiplexer)和数据交叉连接器(DXC,Data Cross Connecter)推动SDH网络由环状网向网状网转变。在上述这种转变过程中,OXC将起到非常重要和关键的作用。对OXC而言,它又根据交换矩阵中这种交换是否经过光/电转换被划分为全光OXC(All Optical OXC)和光电转换OXC(OEO OXC)。由于在全光OXC中省去了昂贵的光/电接收转换模块,因此全光OXC的成本比经过光/电转换的OXC节省很多。但目前由于大规模纯光交换矩阵技术尚不成熟,并且现在仍需对信号进行再生整理,因此对器件技术来说仍
18、然需要光/电转换同时如果全部采用纯光交换势必导致光网络中出现波长连续性受限问题,这将给本已非常复杂的网络控制与管理问题又增加了复杂度,因此这些现实的局限性和需求都决定了目前所应用的OXC仍然是光/电转换OXC。2光网络迈向智能化的趋势从对数据业务的承载方面来讲,传统的光网络是为传送话音业务而设计的,承载话音业务的连接建立之后很少发生变动,所以传统的光网络通常采用集中式的控制模式,通过网管系统来静态地配置光通道,周期通常为几天,甚至数周。显然这对于具有很强突发特性的数据业务来讲是无法接受的。为了有效地承载数据业务,光网络要能够根据用户实时的需求动态地创建、拆除和修改连接,能够接受的时间约束通常只
19、有几秒到几分钟。另外,传统的以环网为主的光网络在应对高速增长的数据业务的同时,会遇到可扩展性的问题。首先,环网的建设周期较长,使得在竞争激烈的市场上往往失去最好的投资机会;第二,在网络扩容时,某些节点之间可能并不需要太大的容量,但是建设环网通常要求所有相邻节点之间都要配置相同的资源,这样势必造成环网某些资源的闲置;此外在管理那些跨越多个环网的业务时,方案的实现也非常复杂。从网络的控制方式来讲,传统光网络中的控制和管理一般都是集中式的,如果中央控制节点发生故障,将有可能导致全网瘫痪。虽然在设计这种集中式网络控制系统时,可以采取一些备份措施来克服这些问题,但是集中式控制生存特性和扩展性还是远远不如
20、分布式控制。从提供给用户的服务质量方面来说,传统的光网络为用户提供多种QoS服务的能力是有限的。虽然以环网为主的SDH网络和WDM网络可以为建立的连接提供多种保护措施,但是无法提供更多不同的QoS服务。从业务的保护恢复机制上来考虑,传统光网络所提供的保护机制主要是环网保护,这种方式虽然能够快速地实现业务保护,但它是以牺牲网络50的资源换得的,因此会给运营商带来竞争上的压力。同时,面对网络上承载的越来越多的不同类型业务,这些业务对保护恢复的要求是不同的,比如话音业务要求在50ms以内得到恢复,而电子邮件等非即时业务能够容忍的恢复时间就非常长,这就要求光网络能够提供更多的保护恢复方式,特别是提供更
21、加灵活的恢复机制,不仅能在较短的时间内恢复中断的业务连接,而且能够有效地节省网络资源。最后从市场竞争的角度来讲,运营商期望能够进一步降低光传送网的运行和维护成本,深入挖掘光传送网的价值,希望能够直接在光层提供诸如带宽贸易以及OVPN等新的增值业务。但是由于传统光网络缺乏智能的控制功能,所以业务提供的成本非常高,另外也缺少支持部署新业务的能力和手段,比如计费能力、策略控制能力等。综上所述,在当前以IP为主的数据业务快速增长和电信市场竞争日趋激烈的形势下,传统的光网络已经不能适应用户的需求,迫切需要一种能提供动态的连接管理,具有基于格状拓扑的保护和恢复功能的,具有更强的抗毁能力的,能为用户提供不同
22、带宽和不同QoS的区分服务的,以及能提供和快速部署多种增值业务的新型光传送网-ASON。ASON的概念最早是在2000年3月日本召开的会议上,由国际电信联盟电信标准化部门(1TU-T)的Q19/13研究组正式提出的,并由此形成了G.ason的建议草案。之后,在各界的共同推动下,智能光网络相关标准的制定工作进展迅速。目前,有关ASON的体系结构、网络功能需求、路由架构、分布式连接管理以及自动发现机制等建议已经发布,人们对智能光网络的认识也已基本达成一致。ASON在ITU-T的文献中定义为“通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式(或部分分布式)控制平面,在OTN或SDH网络之上,实现动态的、
23、基于信令和策略驱动控制的一种网络”。智能光网络除继承了光传送网的主要特点外,还具备以下一些突出优点。 智能光网络可实现流量工程要求,允许将网络资源动态、合理地分配给网络中的连接。 智能光网络具有灵活多样的恢复能力,使网络在出现故障时仍能维持一定质量的业务,特别是能实现分布式快速恢复功能。 智能光网络能很好地利用光层资源满足数据业务动态、灵活的连接请求,提供了一个响应快、成本低的智能化底层光传输网络。 智能光网络可提供多种新型的光层业务,如按需带宽分配(BOD,Bandwith On Demand)和光虚拟专用网(OVPN,Optical Virtual Private Network)业务等。
24、3主要特征n 在不需要人为管理和控制的作用下,可以依据控制平面的功能,提供动态连接的能力,自动选择路由,并通过信令控制实现业务连接的建立、修改、拆除,自动保护和恢复,自动发现等功能。n 支持网络朝多信道、高容量、可配置和智能型的方向演进。4主要功能n 基本功能:构成了智能光网络控制平面的基础,它是实现智能光网络智能的基础。包括路由功能、信令功能、链路管理功能和单元接口技术。n 核心功能:是实现智能光网络智能的核心。包括网络连接控制、保护/恢复、业务处理、策略管理。智能光网络被认为是传统光网络概念的重大突破,是具有高灵活性和高扩展性的基础网络设施。智能光网络是从IP、SONET/SDH、WDM环
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