1、第第1章章 IPRAN/PTN技术概述技术概述 通信技术介绍通信技术介绍 PDH系统系统 SDH/MSTP系统系统 ATM系统系统 交换路由系统交换路由系统 IPRAN/PTN系统系统 PTN和和IPRAN的对比的对比第第1章章 IPRAN/PTN技术概述技术概述 通信技术介绍通信技术介绍 PDH系统系统 SDH/MSTP系统系统 ATM系统系统 交换路由系统交换路由系统 IPRAN/PTN系统系统 PTN和和IPRAN的对比的对比第第1章章 IPRAN/PTN技术概述技术概述通信发展史通信发展史通信的概念通信的概念通信（Communication），指人与人之间，或者人与自然之间通过某种行为
2、或媒介进行的信息交流与传递，从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下采用一定方法，通过一定媒质，将信息从某一处准确安全地传送到另一处。利用自然界的基本规律和人的基础感官（视觉，听觉等）的可达性建立通信系统，是人类基于需求的最原始通信方式。通信发展史通信发展史通信发展的历程通信发展的历程n形体时代，通过身体、眼神、手势及山石树木等自然媒质相结合的方式传递信息；n口语时代，直立行走使得人类对信息传递方式的需求提高，从而催生了语言；n文字书写时代，随着生产力的发展人类对信息的记录有了需求，文字随之产生；n印刷时代，中国北宋时期的毕昇发明活字印刷术。1450年，日耳曼人古腾堡发明金属活字
3、印刷术。n电磁技术是电磁通信和数字时代的开始。通信发展史通信发展史电磁时代电磁时代19世纪中叶以后，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革。利用电和磁的技术，来实现通信的目的，是近代通信起始的标志。n1835年，美国的塞缪乐.莫尔斯（Samuel Morse）成功地研制出世界上第一台电磁式（有线）电报机。1844年5月24日，莫尔斯在国会大厦联邦最高法院会议厅用莫尔斯电码发出了人类历史上的第一份电报，从而实现了长途电报通信。n1857年，横跨大西洋海底电报电缆完成。通信发展史通信发展史n1875年，苏格兰青年亚历山大.贝尔（A.G.Bell）发明了世界上第一台电
4、话机。并于1876年申请了发明专利。1878年在相距300公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，并获得成功。n1895年，俄国人波波夫和意大利人马可尼同时成功研制了无线电接收机。n1906年，美国物理学家费森登成功地研究出无线电广播。n1912年，泰坦尼克号沉船事件中，无线电救了700多条人命。n1920年代，收音机问世。通信发展史通信发展史n 1920年代，英国人贝尔德成功进行了电视画面的传送，被誉为电视的发明人。二次大战爆发，电视事业中断，战火突显广播发送成本低、接收容易的特性，听众再次增加。n20世纪30年代，信息论、调制论、预测论、统计论等都获得一系列的突破。n1930年，超短
5、波通信被发明；1931年利用超短波跨越英吉利海峡通话得到成功。1934年在英国和意大利开始利用超短波频段进行多路（67路）通信。1940年德国首先应用超短波中继通信。中国于1946年开始用超短波中继电路，开通4路电话。通信发展史通信发展史n 1947年，大容量微波接力通信被应用；n20世纪50年代以后，光纤、收音机、电视机、计算机、广播电视、数字通信业都有极大发展。n1956年，欧美长途海底电话电缆传输系统建设并投入使用；n1959年，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，从此微电子技术诞生了。通信发展史通信发展史网络传播时代网络传播时代n1955年，美国为了大战的需要，研制了第一部军用电子计算
6、机。n1962年，美国发射第一颗通信人造卫星，开启电视卫星传送的时代。n1964年，美国Tand公司提出无连接操作寻址技术，目的是在战争残存的通信网中，不考虑实验限制，尽可能可靠的传递数据报。n1969年，美军建立阿帕网（ARPANET），目的是预防遭受攻击时的通信中断。通信发展史通信发展史n1970年，美国康宁公司成功拉制出了损耗低于20 dB/km的光纤，这是光纤作为通信的传输媒质迈向实用化的最重要一步。n1972年，光纤和CCTIT通过G.711建议书和G.712建议书，电信网络开始进入数字化发展历程。n1972年-1980年，国际电信界集中研究电信设备数字化，这一进程提高了电信设备性能
7、，降低了电信设备成本，并改善了电信业务质量。最终在PSTN网基础上，形成IDN网。这个过程中取得一系列成就：1.统一了语音信号数字编码标准；2.用数字传输系统代替模拟传输系统；通信发展史通信发展史3.用数字复用器代替载波机；4.用数字电子交换设备代替模拟机电交换设备；5.发明了分组交换设备。n1977年美国和日本科学家制成超大规模集成电路，30平方毫米的硅晶片上集成了13万个晶体管。n1979年，局域网技术开始应用。我国开始改革开放，也让我国开始追赶世界通信发展的脚步，并逐渐拉近差距。n1983年，美国国防部将阿帕网分为军网和民网，渐渐扩大为今天的互联网。n1993年，美国宣布兴建信息高速通路
8、计划，整合电脑、电话、电视媒体。通信系统架构通信系统架构通信系统的组成通信系统的组成实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质合称为通信系统。包含信源、发送设备、信道、噪声源、接收设备和信宿。各个部分的作用如下：n信源：消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为消息信号或基带信号。电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字终端设备就是信源。n发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换为适合在信道中搬移的形式，调制是最常见的变换方式。对数字通信系统来说，发送设备常又包含信源编码与信道编码的功能。通信系统架构通信系统架构通信系统的组成通信系统的组成n信道：传输信号的物
9、理媒质。n噪声源：是通信系统中各种设备以及信道中所固有的噪声。为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。n接收设备：完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号。n信宿：传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的信息。通信系统架构通信系统架构信息的传递离不开信息的传送通道承载网。承载网是指在不同地点之间传输用户信息的网络，就好比我们出门旅行时离不开遍布全国的交通网一样。承载网是各运营商构建的一张专网，用于承载各种语音和数据业务（如软交换、视讯、重点客户VPN（Virtual Private Netw
10、ork，虚拟专用网）等），通常以光纤作为传输媒质。通信系统架构通信系统架构传输媒质特性传输媒质特性传输媒质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，分为有线和无线两大类。其中双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒质。卫星通信、无线通信、红外通信、激光通信以及微波通信的信息载体都属于无线传输媒质。传输媒质的特性包括：n物理特性：说明传输媒体的特征。n传输特性：包括是使用模拟信号发送还是使用数字信号发送，调制技术、传输量及传输的频率范围。n连通性：点到点或多点连接。通信系统架构通信系统架构传输媒质特性传输媒质特性n地理范围：网上各点间的最大距离，能用在建筑物内、建筑物之间或扩展到整个城市。n
11、抗干扰性：防止噪音、干扰对数据传输影响的能力。n相对价格：以元件、安装和维护的价格为基础。通信系统架构通信系统架构承载网的层次结构承载网的层次结构承载网在逻辑上可以分为4个层次：接入层、汇聚层、核心层和骨干层，如图1-1所示。n 接入层是承载网中离用户最近的一层，它下连基站和其他接入设备。速率比较低，通常在155 Mb/s1 Gb/s之间。n 汇聚层在接入层的上面，速率比接入层要高，通常在622 Mb/s10 Gb/s之间。n 核心层的速率通常在1 Gb/s10 Gb/s之间。n 骨干层包括省干和国干。只有跨省的电话才需要进入骨干层传输，速率在10 Gb/s到Tb/s数量级。通信系统架构通信系
12、统架构图1-1 承载网的分层通信系统架构通信系统架构常见的承载网技术常见的承载网技术承载网技术经历模拟到数字、电缆到光缆、几十Kb/s的低速到几Gb/s甚至几万Gb/s的高速、刚性通道到弹性通道的变化。在PTN和IPRAN出现以前，典型的承载技术包括PDH、SDH/MSTP、路由交换、ATM技术和DWDM/OTN技术。nSDH技术的特点是具有块状帧结构、丰富的OAM开销、灵活的业务调度、完善的保护功能。SDH最早出现是为承载2 M业务，随着以太网业务兴起，需在SDH网络上传送IP数据帧，由此MSTP应运而生。nMSTP是在SDH的块状帧中为IP留几个专座，属临时改造，通信系统架构通信系统架构常
13、见的承载网技术常见的承载网技术无法满足IP的需求，之后MSTP被一种全新的传输技术 PTN 所取代。目前SDH/MSTP处于萎缩状态，主要承载2G基 站回传业务及少量数据业务。nPTN技术以分组作为传送单元，帧结构不再是标准的块状结构，而是可变化长短。传送过程中采用贴标签的方式（标签交换技术）将信息准确地送到目的地。目前移动网络由2G、3G向LTE、5G演进，PTN技术能较好地承载电信级以太网业务，满足业务标准化、高可靠性、灵活扩展性、严格QoS和完善的OAM等基本属性。通信系统架构通信系统架构常见的承载网技术常见的承载网技术nIPRAN技术是为迎合LTE 阶段的X2接口和S1-FLEX业务的
14、需求而产生的。IPRAN在PTN纯二层技术的基础上增加了三层路由的功能。IPRAN组网比PTN和路由器联合组网的方案，节省路由器投资，实现网络资源的全局优化。还可以借助IP化分组传送优势，提供比PTN方式更灵活更可靠的组网。n承载网主要以光纤作为传输媒质，让几路甚至上百路（如160路）光信号在同一根光纤中传输，这就是WDM技术。特点是传输容量大，通常用在骨干网，大中城市的通信系统架构通信系统架构常见的承载网技术常见的承载网技术城域网。与SDH相比，存在不足，如：OAM缺乏，调度不 够灵活，保护不够完善。为弥补这些缺陷，OTN诞生。nOTN可以说是WDM+SDH的产物。它在WDM的基础上，融合了
15、SDH的一些特点，如块状帧结构、丰富的OAM开销、灵活的业务调度、完善的保护功能。nASON是一种融交换、传送为一体的自动交换承载网。在SDH/MSTP的基础上产生，使网络具有智能特性，能够自动寻找路由。而WSON是基于WDM/OTN的自动交换光网络，特指面向WDM/OTN光网络的ASON技术。通信系统架构通信系统架构常见的承载网技术常见的承载网技术随着移动互联网的迅猛发展，全IP已成为运营商确定的网络和业务转型方向。承载网正向着下一代的高可靠、有QoS保证、可运营、可管理的融合多业务IP网络演进。PTN+OTN将是其主要技术保证。通信技术介绍通信技术介绍 PDH系统系统 SDH/MSTP系统
16、系统 ATM系统系统 交换路由系统交换路由系统 IPRAN/PTN系统系统 PTN和和IPRAN的对比的对比第第1章章 IPRAN/PTN技术概述技术概述PDH系统系统PDHPDH技术概述技术概述PDH技术，即准同步数字体系，其基础是PCM，即将若干个语音话路按照TDM的方法组合为一个基群，并在此基础上，进一步按照TDM方式组合成更高等级的数字信号等级。ITU-T标准G.702中建议PDH的基群速率有两种，即PCM30/32路系统和PCM24路系统。我国和欧洲各国采用的是PCM30/32路系统，其每一帧的帧长是125 s，共32个时隙。其中30个时隙用来承载语音话路，其余两个用来做帧同步，即复
17、帧同步。PDH系统系统PDHPDH技术概述技术概述PDH将语音信号变成高速信号的过程叫做复用，其反变换叫做解复用。PDH信号的基群信号，包含30路语音信号和2路信令信号，对应速率为64 Kb/s*32=2048 Kb/s，也就是我们现在还在使用的E1信号。再往上，每4路低次群信号复用成1路高次群信号。可以用下表表示PDH各次群的对应关系：对应PDH群次速率（Mb/s）包含话路数基群2.04830二次群8.448120三次群34.368480四次群139.2641920PDH系统系统PDHPDH技术概述技术概述看一下表中的“速率”一列，会发现二次群的速率并不是基群速率的4倍，而是比基群速率的4倍
18、略大一点。这是因为在复用过程中为了适配和容纳各级支路信号的速率差异插入了一些填充字节。同样，三次群和四次群的速率也有这种情况。正因为这种复用不是完全同步的，所以被称为“准同步复用”PDH系统系统PDHPDH技术的缺憾技术的缺憾nPDH主要是为语音业务设计，而现代通信的趋势是宽带化、智能化和个人化。nPDH传输线路主要是点对点连接，网络拓扑缺乏灵活性。n存在相互独立的两大类、三种地区性标准（日本、北美、欧洲），难以实现国际互通。n异步复用，需逐级码速调整来实现复用/解复用。n缺少统一的标准光接口，无法实现横向兼容。n网络管理的通道明显不足，建立集中式传输网络管理困难。n网络的调度性差，很难实现良
19、好的自愈功能。通信技术介绍通信技术介绍 PDH系统系统 SDH/MSTP系统系统 ATM系统系统 交换路由系统交换路由系统 IPRAN/PTN系统系统 PTN和和IPRAN的对比的对比第第1章章 IPRAN/PTN技术概述技术概述SDH/MSTP系统系统SDHSDH的概念的概念同步数字体系简称SDH，ITU-T定义：为不同速度的数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。SDH的核心理念是要组建统一的国家电信网和国际互通的数字通信网，是构成ISDN、B-ISDN的重要组成部分。与传统的PDH体制不同，基于SDH组建的网是高度统一、标准化、
20、智能化的网络。SDH网络采用全球统一的接口实现设备多厂家环境兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，灵活的组网与业务调度，网络自愈功能，提高网络资源利用率，降低设备的运行维护费用。SDH/MSTP系统系统SDHSDH技术的优越性技术的优越性1）接口方面（1）电接口方面接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。SDH体制对NNI作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复用方法、线路接口、监控管理等，即在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。SDH/MSTP系统系统SDHSDH技术的优
21、越性技术的优越性（2）光接口方面线路接口（光接口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。扰码的标准是世界统一的，这样终端设备仅需通过标准的解扰码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码，所以SDH的线路光信号速率与SDH电口标准信号速率相同，不会增加光通道的传输带宽。ITU-T推荐的SDH光接口的统一码型为加扰的NRZ码。SDH/MSTP系统系统SDHSDH技术的优越性技术的优越性2）复用方式低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结
22、构中，使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中位置有规律、可预见。简化了信号的复用和解复用，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。另外，SDH采用同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号复用进SDH信号的STM-N帧结构中，使低速支路信号在STM-N帧中的位置是可预见的，可以从STM-N信号中直接分离/插入低速支路信号。这样，节省了大量的复SDH/MSTP系统系统SDHSDH技术的优越性技术的优越性用/解复用设备（背靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、降低了设备成本和功耗等，使业务的上、下更加简便。SDH综合了软件和硬件的优势，实现了从低速PDH支路信号至STM-N信
23、号的“一步到位”复用，使维护人员仅靠软件操作就能便捷地实现灵活的实时业务调配。SDH的这种复用方式使DXC功能更易于实现，使网络具有很强的自愈功能，便于网络运营者按需动态组网。SDH/MSTP系统系统SDHSDH技术的优越性技术的优越性3）运行维护方面SDH的帧结构中有丰富的用于运行维护管理功能的开销字节，加强网络监控功能，提高维护的自动化程度。PDH的信号中开销字节不多，在对线路进行性能监控时，要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。例如PCM30/32信号，其帧结构中仅有TS0和TS16时隙中的比特用于开销功能。SDH具有丰富的开销字节，占整个帧结构所有带宽容量的1/20，增强了系统的OAM
24、功能，降低了系统维护费用。据统计，SDH系统的综合成本仅相当于PDH系统的65.8%，维护费用的降低起到非常重要的作用。SDH/MSTP系统系统SDHSDH技术的优越性技术的优越性4）兼容性SDH有很强的兼容性，当组建SDH传输网时，原有的PDH设备或系统仍可使用，这两种传输网可以共存。也就是说可以用SDH网传送PDH业务。另外，ATM、FDDI等其它制式的信号所传送的新业务也可用SDH网来传输。SDH容纳各种制式信号的方式为：把各种制式的信号（支路）从网络界面处（起点）映射复用进STM-N信号的帧结构中，在SDH承载网络边界处（终点）再将它们解复用/分离出来，从而实现在SDH传输网上传输各种
25、制式的数字信号。SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构STM-N信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀、有规律的分布。以便于实现支路信号的同步复用、交叉连接、分/插和交换，说到底就是为了方便地从高速信号中直接上/下低速支路信号。因此，ITU-T规定了STM-N的帧是以字节为单位的矩形块状帧结构，如图1-3所示STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括RSOH和MSOH、AU-PTR、Payload。SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构再生段开销（RSOH）管理单元指针（AUPTR）复用段开销（MSOH）STM-N净负荷（Payload）9N列（字节）
26、261N列（字节）270N列9行传输方向125s13594图 1-3 STM-N 帧结构图SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构STM-N的信号是9行（270N）列的帧结构。N取值范围：1，4，16，64，表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。则STM-1信号的帧结构是9行270列的块状帧。并且，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行不变。STM-N信号的传输遵循按比特的传输方式，SDH信号帧传输的原则是：按帧结构的顺序从左到右，从上到下逐个字节，逐个比特地传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一
27、帧。SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构STM-1的传送速率为：270（每帧270列）9（共9行）8bit（每个字节8bit）8000（每秒8000帧）=155520 Kb/s=155.520 Mb/s。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-1的16倍。SDH信号的这种规律性可以便捷地从高速STM-N码流中直接分/插出低速支路信号，这就是SDH按字节同步复用的优越性。SDH速率等级如表1-2所示。SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构1）信息净负荷信息净负荷是S
28、TM-N帧结构中存放由STM-N传送的各种用户信息码块的地方。为了实时监测打包的低速信号在传输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节POH字节。POH作为净负荷的一部分与信息码块一起装载在STM-N上在SDH网中传送，它负责通道性能监视、管理和控制。端口STM-1STM-4STM-16STM-64速率155.520Mb/s 622.080Mb/s 2488.320Mb/s 9953.280Mb/s表 1-2 SDH速率等级SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构2）SOH（段开销，Section Overhead）段开销是为保证信息净负荷正常传送所必须附加的网
29、络运行、管理和维护字节。SOH完成对整体传输通道的监控，POH是完成对特定通道进行监控。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），区别在于监管的范围不同。例如对光纤上传输的2.5G信号，RSOH监控的是STM-16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM-1的性能情况。SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构再生段开销在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9N列，共39N个字节；复用段开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第9N列，共59N个字节。3）管理单元指针管理单元指针AU-PTR位于STM-N帧中第4行的第1列到9
30、N列，共9N个字节。低速支路信号在高速SDH信号帧中的位置可预见性的实现就在于SDH帧结构中指针字节功能。AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符，以便接收端能根据这个位置指示符的值（指针值）准确分离信息净负荷。SDH/MSTP系统系统SDHSDH的帧结构的帧结构其实指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针），TU-PTR的作用类似于AU-PTR，只不过所指示的信息负荷更小一些而已。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP技术产生背景技术产生背景MSTP是SDH多业务传送平台的简称，是城域网中采用的技术之一，在SDH
31、基础上发展起来。MSTP技术是指基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。在业务趋于IP化之前，各运营商的城域网大都采用SDH体制。但在SDH发展中面临时分复用、固定带宽分配带来的效率低下、成本高、技术相对复杂等问题。基于SDH体制的城域光网络向以IP为基础的光网络演进、在同一平台上提供TDM、二层和三层业务的光通信设备备受关注背景下，MSTP由于能把许多分立的网络元素整合在单一的多业务平台而受到青睐，它的最大好处是可SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP技术产生背景技术产生背景以代替功能各不相同的大量传输设备和接入设备。SDH多业务平台
32、最适合作为网络边缘的融合节点，支持混合型业务量，特别是以TDM业务量为主的混合型业务量。不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商应用于局间，还适合大企业用户驻地。那些已敷设大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台也可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP技术应用优势技术应用优势基于SDH的多业务传送节点除具有标准SDH传送节点所具有的功能外，还具有以下主要功能特征：n具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能；n具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明传送功能；n具有ATM业务或以太网业务的带
33、宽统计复用功能；n具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP技术应用优势技术应用优势MSTP基于SDH 的多业务传送节点可根据网络需求应用在承载网的接入层、汇聚层等。城域网组网技术种类繁多，大致包括基于SDH结构的城域网、基于以太网结构的城域网、基于ATM结构的城域网和基于WDM结构的城域网。SDH、ATM、Ethernet、WDM等各种技术也在不断吸取其他技术的长处，既要实现快速传输，又要满足多业务承载，还要提供电信级的QoS，各种城域网技术之间表现出一种融合的趋势。MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器、WDM终端、网络二层交
34、换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台，进行统一控制和管理。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP技术应用优势技术应用优势MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称为融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP方案特点方案特点对于运营商网络而言，MSTP具有下面的一些特点：n网络性能方面：由于MS
35、TP支持CAR功能，可以实现网络中重要而有效的带宽管理方式，通常在网络的边沿接口处，通过CAR的配置，对报文进行分类，控制IP流量以特定的速率进出网络，从而提供有保障的网络服务质量。n维护成本方面：客户为了实现数据网络的功能，需要投入设备，更要投入大量人力和物力去维护多条接入线路，增加成本投入。MSTP技术支持基本的数据网络组网，可以完成基本的汇聚甚至是二层交换功能。简化网络的层次，为客户的维护提供了方便。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP方案特点方案特点n灵活性方面：由于MSTP具有对数据网络技术的支持，网络的变更将会在传统的SDH层面和MSTP的数据技术层面完成，这个操作仅仅是通过配
36、置即可完成，具有很高的灵活性。n网络安全性：MSTP技术与传统的传输技术完美结合下，对网络层有高保护性。对于接入层的板卡，也可以实现保护。MSTP对LPT和LCAS技术支持。可以为客户网络提供更完善的保护。n网络拓展性：基于MSTP技术的传输组网，具有很高的拓展性。在客户网络的接入端，提供的是至少155M的光纤接入，汇聚点一般可达到2.5G的接入容量。由于应用了LCAS技术，基本可以SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP方案特点方案特点实现无损的平滑升级。升级容量也是非常灵活的，支持2M155M，甚至GE接口的升级。可以满足客户长远的需求，无须为带宽升级带来的麻烦而担心。MSTP技术的功能框
37、图如图1-4所示SDH/MSTP系统系统图1-4 MSTP功能框图SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP技术特点技术特点n业务的带宽灵活配置，MSTP上提供的10/100/1000Mb/s系列接口，通过VC的捆绑可以满足各种用户的需求；n可根据业务的需要，工作在端口组方式和VLAN方式，其中VLAN方式可以分为接入模式和干线模式；n可工作在全双工、半双工和自适应模式下，具备MAC地址自学习功能；nQoS设置：QoS实际上限制端口的发送，原理是发送端口根据业务优先级有许多发送队列，根据QoS的配置和一定的算法完成各类优先级业务的发送。因此，当一个端口可能发送来自多个来SDH/MSTP系统系统M
38、STPMSTP技术特点技术特点源的业务，而且总的流量可能超过发送端口的发送带宽时，可以设置端口的QoS能力，并相应地设置各种业务的优先级配置。当QoS不作配置时，带宽平均分配，多个来源的业务尽力传输。QoS的配置就是规定各端口在共享同一带宽时的优先级及所占用带宽的额度。n对每个客户独立运行生成树协议。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP优势优势n在MSTP技术发展初期，大量用户的需求还是固定带宽专线，主要是2 Mb/s、10 Mb/s、100 Mb/s、34 Mb/s、155 Mb/s。对于这些专线业务，大致可以划分为固定带宽业务和可变带宽业务。对于固定带宽业务，MSTP设备从SDH那里集
39、成了优秀的承载、调度能力；对于可变带宽业务，可以直接在MSTP设备上提供端到端透明传输通道，充分保证服务质量，可以充分利用MSTP的二层交换和统计复用功能共享带宽，节约成本，同时使用其中的VLAN划分功能隔离数据，用不同的业务质量等级来保障重点用户的服务质量。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP优势优势n在城域汇聚层，实现企业网络边缘节点到中心节点的业务汇聚，具有节点多、端口种类多、用户连接分散和较多端口数量等特点。采用MSTP组网，可以实现IP 路由设备10 M/100 M/1000 M POS（Packet over SDH，基于SDH的包交换）和2M FR（Frame Relay，帧
40、中继）业务的汇聚或直接接入，支持业务汇聚调度，综合承载，具有良好的生存性。根据不同的网络容量需求，可以选择不同速率等级的MSTP设备。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP应用应用在上个世纪90年代中期到本世纪初，MSTP技术在城域承载网络中备受关注，得到了规模应用。它的技术优势与其他技术相比在于：解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题；解决了ATM/IP 对于TDM业务承载效率低、成本高的问题；解决了IP QoS不高的问题；解决了RPR技术组网限制问题，实现双重保护，提高业务安全系数；增强数据业务的网络概念，提高网络监测、维护能力；降低业务选型风险；实现降低投资、统一建网、按需建设
41、的组网优势；适应全业务竞争需求，快速提供业务。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP应用应用MSTP使承载网络由配套网络发展为具有独立运营价值的宽带运营网络，利用自身成熟的技术优势提供质高价廉的带宽资源，满足城域带宽需求。由于自身多业务的特性，利用B-ADM设备构建的城域传输网可以根据用户的要求提供种类丰富的带宽服务内容，MSTP技术体制下的B-ADM设备在网络调度、设备等一些方面融入运营理念、智能特性，实现业务的方便、快捷的建立，从而进一步保证带宽运营的可实施性，满足市场对于城域承载网络的需求。SDH/MSTP系统系统MSTPMSTP网络实现网络实现MSTP专线业务的组网模型是MSTP设备
42、放在接入端接入业务，下行和客户端设备相连，上行和本地网SDH设备相连。中间采用已有的承载网作为该业务的承载网，两端的MSTP设备根据各本地网实际情况，采用（或升级）现网MSTP设备，也可新购MSTP设备。当开通点到多点以太网专线业务时，若分支节点客户设备需要为业务设置VLAN ID，则需告知运营商并协商VLAN ID，以保证各分支节点具有不同的VLAN ID供汇聚节点识别。开通点到点以太网专线业务时，对客户设备配置不作要求。MSTP虽然尝试提高SDH承载数据业务的效率，提供多业务平台，但没脱离TDM，在组网上有一些不可逾越的问题，应用有局限性。通信技术介绍通信技术介绍 PDH系统系统 SDH/
43、MSTP系统系统 ATM系统系统 交换路由系统交换路由系统 IPRAN/PTN系统系统 PTN和和IPRAN的对比的对比第第1章章 IPRAN/PTN技术概述技术概述ATM系统系统异步传输模式简称ATM，是实现B-ISDN的业务的核心技术之一。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术。同步STM方式在由N路信号复合而成的TDM信号中，各路原始信号都按一定时间间隔出现，接收端只需根据时间即可确定现在接收的信号原来所属是哪一路信号。在异步传递方式中，各路原始信号不是按照固定的时间间隔出现，因而需要另外附加一个标志来表明接收端接收的某段信息是属于哪一段原始信号的。ATM系统系统图1-5为STM同
44、步传递方式和ATM异步传递方式的示意图。（a）STM 各路原始信号周期性地出现（b）ATM每个信元的信头表示其所属的信号路数图1-5 同步和异步传递方式的差异ATM系统系统ATM是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。适用于局域网和广域网，是一种具有高速数据传输率和支持多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信技术。ATM采用面向连接的传输方式，将数据分割成固定长度的信元，通过虚连接进行交换。ATM集交换、复用、传输为一体，在复用上采用的是异步时分复用方式，通过信息首部或标头来区分不同信道。ATM是一项信元中继技术，数据分组大小固定。能把数据块从一个设备经过ATM
45、交换设备传送到另一个设备。所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。ATM系统系统ATM的“异步”指ATM的统计复用性质，即来自某一用户的信元的重复出现不是周期性的；“传输”则是指ATM网络中所采用的复用、交换、传输技术，即信息从一地传输到另一地所用的传递方式。ATM以其独有的固定长度的ATM信元（Cell）为单位进行数据传输，是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。ATM是一种面向连接的技术，根据VPI和 VCI进行寻址，实现OSI物理层和链路层功能。ATM交换以快速分组交换为前提，在简化
46、控制、降低延迟的基础上，还使用了一些电路交换的方法，满足实时业务的要求。ATM交换可以看作是电路交换和分组交换的结合。ATM系统系统ATMATM的连接的连接ATM技术面向连接，它需要在通信双方向建立连接，通信结束后再由信令拆除连接。但它摈弃了电路交换中采用的同步时分复用，改用异步时分复用，收发双方的时钟可以不同，可以更有效地利用带宽。ATM系统系统ATMATM的传送单元的传送单元ATM采用固定长度为53个字节的信元进行信息的传输、复用和交换，其中5个字节是信头，包含表示信元去向的逻辑地址、优先等级等控制信息；后48个字节装载来自不同用户、不同业务的信息，任何业务信息都必须经过切割封装成统一格式
47、信元。信头部分包含了选择路由用的VPI/VCI信息，因而它具有分组交换的特点。ATM是一种高速分组交换，在协议上它将OSI第二层的纠错、流控功能转移到智能终端上完成，降低了网络时延，提高了交换速度。ATM系统系统ATMATM的传送单元的传送单元ATM使用这种短小且固定长度的信元主要是基于下述两个原因：1）减少高优先级信元的队列时延。如果高优先级别的信元只比优先级较低但却已被批准访问某资源的信元晚到一点点，它仍然还是必须等待，不过等待的时间却很短。2）固定长度的信元在交换时效率更高。对于数据传输速率非常高的ATM来说，这是很重要的一个因素。此外，该固定长度还使得交换机制的硬件实现更为容易。ATM
48、系统系统ATMATM的交换设备的交换设备交换设备是ATM的重要组成部分，它能用作组织内的Hub，快速将数据分组从一个节点传送到另一个节点；或用作广域通信设备，在远程LAN之间快速传送ATM信元。以太网、光纤分布式数据接口、令牌环网等传统LAN采用共享介质，任一时刻只有一个节点能够进行传送，而ATM提供任意节点间的连接，节点能够同时进行传送。来自不同节点的信息经多路复用成为一条信元流。在ATM系统中，ATM交换器可以由公共服务的提供者所拥有，也可以是企业内部网的一部分。ATM系统系统ATMATM技术特点技术特点网络详细网络详细由于ATM网络由相互连接的ATM交换机构成，存在交换机与终端、交换机与
49、交换机之间的两种连接。因此交换机支持两类接口：用户与网络的接口UNI（通用网络接口）和网络节点间的接口NNI。对应两类接口，ATM信元有两种不同的信元头。ATM网络中两个重要概念：VP和VC，用来描述ATM信元单向传输的路由。一条物理链路复用多条虚通路，每条虚通路复用多条虚通道，用相同的标识符来标识，即虚通道标识符VPI和虚通路标识符VCI。VPI和VCI独立编号，VPI和VCI一起唯一地标识一条虚通路。ATM系统系统网络详细网络详细相邻两个交换节点间信元的VPI/VCI值不变，两节点之间形成一个VP链和VC链。当信元经过交换节点时，VPI和VCI作相应的改变。一个单独的VPI和VCI是没有意
50、义的，只有进行链接后，形成一个VP链和VC链，才形成一个有意义的链接。在ATM交换机中，有一个虚连接表，每一部分都包含物理端口、VPI、VCI值，该表是在建立虚电路的过程中生成的。ATM用作公司主干网时，能够简化网络的管理，消除许多由于不同的编址方案和路由选择机制的网络互连引起的复杂问题。ATM集线器能提供集线器上任意两端口的连接，与所连接的设备类型无关。ATM系统系统网络详细网络详细由于ATM采用统计复用技术，且接入带宽突破原有的2M，达到2M155M，因此适合高带宽、低延时或高数据突发等应用。ATM是作为下一代多媒体通信的主要高速网络技术出现的，从其开发的一开始，ATM就被设计成能提供声音
