接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2019-11-04 22:46:19

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供稿：網(wǎng)友

　　隨著光通信技術(shù)的進(jìn)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(jìn)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(shí)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(hù)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。
　　　接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（圖一）

接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（圖一）

　　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)膫鬏斔俾省⒏纳苽鬏斝埽瑯?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(jìn)行承載。SDH網(wǎng)絡(luò)以其強(qiáng)大的保護(hù)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)的部署與治理，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(yùn)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(jià)地在一個業(yè)務(wù)提供點(diǎn)（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(hù)。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(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)營成本。同時，提供多業(yè)務(wù)的能力還可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(qiáng)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(diǎn)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(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)等通過獨(dú)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?yàn)槭羌償?shù)據(jù)接入設(shè)備，帶寬獨(dú)享，浪費(fèi)了大量光纖資源，非凡是樹型和網(wǎng)格型，對光纖的需求大，隨著節(jié)點(diǎn)的增加，給運(yùn)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)。假如采用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(yùn)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(jìn)行環(huán)形、鏈形、樹形進(jìn)行組網(wǎng)，由于星型組網(wǎng)會需要大量的光纖，保護(hù)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?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的透明傳輸，并提供點(diǎn)到點(diǎn)與點(diǎn)到多點(diǎn)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)的帶寬治理能力，而且具備多種業(yè)務(wù)互通的平滑升級能力。
　　接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（圖二）

接入網(wǎng)SDH傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（圖二）

　　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(yùn)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(shí)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(diǎn)DSLAM接入到ATM骨干交換機(jī)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(jì)復(fù)用功能，將在若干節(jié)點(diǎn)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(shí)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(hù)；假如SDH的通道或復(fù)用段保護(hù)啟用，則可以屏蔽掉ATM的VP－Ring保護(hù)；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(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)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(dú)立的基于SDH VC-N的鏈路之間，提供基于Ethernet MAC的交換，實(shí)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(hù)等。
　　
　　MSTP中新型的鏈路容量自動調(diào)整策略，即LCAS，可以實(shí)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；假如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(jì)成為MSTP的一種功能模塊，從而實(shí)現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用、公平的帶寬分配、嚴(yán)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(hù)策略，比如環(huán)回和主導(dǎo)方式，假如要與SDH保護(hù)協(xié)同起來，同理需要拖延時間機(jī)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(diǎn)，不同廠家、不同技術(shù)背景的研究人員對它有著不同的熟悉和理解，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(yùn)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(kuò)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(zhǔn)，雖然這個技術(shù)在工程應(yīng)用中會碰到來自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(zhǔn)剛剛頒布，工程應(yīng)用實(shí)例尚不多見，相應(yīng)的測試和維護(hù)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(xiàng)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(shí)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(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕院笥脕韺?shí)現(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?fù)洌B接多個節(jié)點(diǎn)；另外為了簡化治理提高效率對SDH開銷也要進(jìn)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(zhǔn)，因此對市場的影響力不大。
　　
　　SDH強(qiáng)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(bǔ)充，這也證實(shí)了SDH強(qiáng)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Γǜ哂?0Gb/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(qiáng)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(zhǔn)，為SDH上高效、可靠的IP傳輸?shù)於藞?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

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