异步传输模式是什么〖一文搞懂传输网〗

传输网,是通信网络的重要组成部分。没有它,网络的不同设备之间,就无法进行数据通信。很多工程师都希望了解和学习传输网,但是,对于初学者来说,最为痛苦的,就是那一堆让人看了就晕乎的概念...

传输网,是通信网络的重要组成部分。没有它,网络的不同设备之间,就无法进行数据通信。很多工程师都希望了解和学习传输网,但是,对于初学者来说,最为痛苦的,就是那一堆让人看了就晕乎的概念——

一文搞懂传输网,告别“有问题,找传输”

今天,小编专门介绍一下上面这些常见概念以及它们之间的关系,希望能帮助大家对传输网有一个初步的了解。

整体架构

传输网这个东东,有非常灵活的架构设计。在不同的应用场景下,组网架构也会有不同。而且,并不是只有电信运营商才有传输网,例如电力、石油、广电等行业企业,也有自己专门的传输网。

下面这个,是一个典型的2G移动通信网络的传输网架构:

一文搞懂传输网,告别“有问题,找传输”

从图中可以看出,传输网主要分为三层:接入层、汇聚层和骨干层。看名字就能大概知道它们的作用:分别是负责接入客户侧业务、负责业务汇聚和上传、负责承载汇聚侧和核心层之间的业务调度。

为什么每一层都是环形网络?

主要是因为安全保护,环形网络的情况下,可以承受单点连接故障。

PDH(准同步数字系列)

PDH,Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字系列,是一种早期的数字传输制式,20世纪80年代开始出现并迅速发展。

PDH主要有两大系列标准:

E1,即PCM30/32路,2.048Mbps,欧洲和我国采用此标准。T1,即PCM24/路,1.544Mbps,北美采用此标准。

入行比较早的通信汪,肯定见过E1/T1接口和线缆。

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E1线,就是以前经常说的2M线(两兆线)

作为一项早期技术,PDH的缺点很多:

1 没有全球统一的标准

2 结构复杂,成本太高

3 维护比较困难

为什么要叫“准同步”?

因为,在数字通信系统中,传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时,其速率必须完全保持一致,才能保证信息传送的准确无误,这就叫做“同步”。

采用PDH制式的系统,是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟,这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高,但总还是有一些微小的差别(不超过规定的范围)。这种同步方式严格来说不是真正的同步,所以叫做“准同步”。

SDH(同步数字系列)

好了,既然前面说了“准同步”,接下来,就是“同步”了。

因为PDH无法适应现代电信发展的需要,所以,SDH诞生了。

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SDH,Synchronous Digital Hierarchy,同步数字系列,也是一种数字传输制式。它其实是光纤传输技术和智能网络技术结合的产物。

最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所,当时称为光同步网络(SONET)。

1988年,国际电报电话咨询委员会(CCITT)接受了SONET的概念,重新命名为SDH。

相比于PDH,SDH有以下优点:

1 网络管理能力大大增强。

2 统一的标准,统一的规范,方便了不同厂家的互联互通。

3 适合大容量传输。

4 提出了自愈网的新概念,保护能力增强。

5 采用字节复接技术,使网络中上下支路信号变得十分简单。

由于SDH的众多优点,受到了全球电信运营商的青睐,一度统治了传输网。

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SDH工作方式

MSTP(多业务传输平台)

时间又继续往前推进。

SDH是针对语音业务设计的,每条语音的带宽是固定的。它采用的是TDM(时分复用)接入方式。

后来,数据业务开始兴起,SDH要承载更多类型的接入业务,例如以太网、ATM(不是取款机啊,是Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式,是一种分组交换和复用技术)等。

于是,MSTP出现了。

MSTP,Multi-Service Transmission Platform,多业务传输平台。其实,准确地说,是(基于SDH的)多业务传输平台。

顾名思义,MSTP的核心仍然是SDH,在SDH的基础上进行了改进。

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MSTP就是在SDH增加了以太网接口或ATM接口,实现IP化接口

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MSTP设备(可以看到以太网口等各种接口)

综上所述,PDH、SDH和MSTP之间的关系就是下图:

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PTN(分组传送网)

不管怎么说,MSTP和SDH都是以电路交换(TDM)为核心,无法更好地承载数据业务(IP)。

众所周知,随着通信的发展,电信业务从打电话为主,变成了上网为主,数据业务占比大幅提升。

所以,PTN出现了。

PTN,Packet Transport Network,分组传送网。

从传输单元上看,PTN传送的最小单元是IP报文,而SDH传输的是时隙,最小单元是E1。PTN的报文大小有弹性,而SDH的电路带宽是固定的。这就是PTN与SDH之间的最本质区别。

说到PTN,必须先解释一下MPLS。

MPLS(多协议标签转换)

MPLS,Multi-Protocol Label Switching,多协议标签交换。

Multi-Protocol(多协议):支持多种三层协议(IP、IPv6、IPX、SNA等)。

Label Switching(标签交换):给报文打上标签,以标签交换替代IP转发。

传统IP网络中,路由技术是不可管理、不可控制的。IP逐级转发,每经过一个路由器都要进行路由查询(可能多次查找),速度缓慢,这种转发机制不适合大型网络。

而MPLS是通过事先分配好的标签,为报文建立一条标签转发通道(LSP),在通道经过的每一台设备处,只需要进行快速的标签交换即可(一次查找),从而节约了处理时间。

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MPLS隧道(Tunnel)

简单来说,MPLS处理速度更快,效率更高,更适合大容量网络。

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MPLS在协议栈中的位置

而T-MPLS,是经过改进的MPLS。

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T-MPLS是MPLS的一个子集,只采用了MPLS有关数据传输层的技术,去掉了网络层复杂的自动路由协议控制技术,同时增加了OAM(Operation Administration and Maintenance,也就是操作、管理和维护)。

T-MPLS和MPLS-TP

2005年5月,ITU-T推出了T-MPLS,并在市场上获得成功。

2007年,出于利益之争,IETF开始阻挠ITU-T通过T-MPLS。

2008年,ITU-T和IETF共同成立联合工作组JWT,推出了MPLS-TP,定位于T-MPLS的演进。

ITU-T:国际电信联盟电信标准分局

IETF:国际互联网工程任务组

所以,采用了T-MPLS的PTN,就具备了速度快、效率高的基本特点。

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无线接入网中的PTN

PTN,简单来说,就是一个具备SDH特性的加强版的IP网络,融合了两者之间的优点。

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说完PTN,我们要回头说说“光”的那些事儿。

WDM(波分复用)

WDM,是Wavelength Division Multiplexing,波分复用。

简单来说,WDM就是把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传输。

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波分复用和频分复用

其实,波分复用就是一种频分复用。波长×频率=光速(固定值),所以按波长分其实就是按频率分。而光通信里面,人们习惯按波长命名。

我们经常所说的DWDM,就是密集型WDM,Dense Wavelength Division Multiplexing。DWDM是WDM的一种具体的表现形式。早期的WDM系统,波长间隔为几十nm,后来,波长间隔发展到几nm,就叫做DWDM。

稀疏波分复用(CWDM):波长间隔大,一般为20nm密集波分复用(DWDM):波长间隔小,小于等于0.8nm

WDM的优点很明显,就是容量大,而且它可以远距离传输。

但WDM也有缺点,例如只能点对点连接,不能组成环,不能灵活调度,不能应对复杂的组网结构。

但是,SDH可以啊,SDH可以组成环,而且管理能力很强。

那么,干脆把SDH的特性引入WDM吧!

于是,就有了OTN。

OTN(光传送网)

OTN,Optical Transport Network,光传送网。

如前文所说,它就是基于WDM技术发展过来的。

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OTN在WDM基础上,融合了SDH的一些优点,如丰富的OAM开销、灵活的业务调度、完善的保护方式等。

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OTN对业务的调度分为:

光层调度(可以理解为是WDM的范畴)电层调度(可以理解为SDH的范畴)

OTN与PTN

虽然OTN和PTN之间只差一个词,但是两者是完全不同的技术。

PTN的传送带宽较OTN要小。一般PTN最大群路带宽为10G。OTN单波10G,群路可达400G-1600G,最新的技术可达单波40G。

OTN是传输网的骨干。

PON(无源光网络)

接下来,我们再来说个“胖”子,就是PON(念“胖”)。

PON,Passive Optical Network,无源光网络。

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PON由以下部分组成:

OLT(光线路终端)POS(无源分光器)ONU(光网络单元)

因为OLT和ONU之间是无源的,所以叫“无源光网络”。

什么是无源?

这个“源”,就是指电源、能量源、功率源。

说白了,没有此类“源”的电子设备,就叫无源设备。再简单一点,无源网络下,你给什么就是什么,没有能量源去进行放大或转换。

PON采用的是WDM技术,实现单纤双向传输,上行波长1310nm,下行波长1490nm。

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PON,具有高带宽,高效率,大覆盖范围,用户接口丰富等众多优点,被视为实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想技术。

按承载的内容,PON主要分为以下几种:

基于ATM的无源光网络(APON)基于Ethernet(以太网)的以太无源光网络(EPON)基于GFP(通用成帧规程)的吉比特无源光网络(GPON)

补充说一下,与PON对应的,是AON,Active Optical Network,有源光网络。

IPRAN(无线接入网IP化)

我们再来说说现在很火的IPRAN。

这些年以来,无线接入网(RAN)一直在向全IP化发展,因此,传统的SDH传输网无法满足要求,我们需要基于IP的传送网。而基于IP的传送网,就分为IPRAN和PTNRAN。

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IPRAN示例

我们通过和传统RAN(基于MSTP)进行对比,来看看IPRAN有什么优点。

MSTP是在SDH基础上为满足数据需求而开发的,本质上还是传输的东西。IPRAN是在路由器基础上为满足基站接入的需求而开发的,本质上就是路由器,可以满足综合业务接入。MSTP继承SDH的特点,刚性带宽,所有业务不管是否使用,始终占用固定带宽。IPRAN是路由器的特点,共享带宽,业务间可共享带宽。共享带宽成本更低。MSTP主要工作在二层,IPRAN主要工作在三层,可以通过业务仿真来接入二层业务。MSTP比较死板,所有业务流向需手工指定。IPRAN非常灵活,业务流向只要有路由就可以通过。

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IPRAN的命名

IP RAN,简单的说,是指IP化的移动回传网。国外的叫法其实更为准确:IP Mobile Backhual(IP 移动 回传)。

当初,业界提出了几种取代传统MSTP的承载方式,思科提出了IP/MPLS方式,并命名为IP RAN。这是具有排他性的,由于思科在数据通信行业的强势地位,它的这种命名方法自然而然地引起了业界术语的混淆,以至于目前普遍将IP/MPLS-IP RAN承载方式称为IP RAN。

ASON(自动交换光网络)

最后一个要介绍的,就是ASON。

ASON,Automatically Switched Optical Network,自动交换光网络。

ASON的概念是ITU在2000年3月提出的,基本设想是在光传送网中引入控制平面,以实现网络资源的按需分配从而实现光网络的智能化。

简单地说,就是使未来的光传送网能为任何地点和任何用户提供连接,是一个“聪明”的光网络。

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ASON体系架构

现有的光传送网无法满足通信运营商对经济性和高效性的要求,而ASON具备传统的SDH网络所无法比拟的保护和恢复机制,适应网络发展的需要。

所以,ASON代表的智能光网络必将成为新一代交换网的主流方向。

好啦!终于介绍完了。。。

不知道大家有没有看晕?好吧,其实小编自己也有点晕了。。。

作为通信网的大动脉,传输网确实是重中之重,地位非常重要。

正因为如此,运营商和设备商对它的稳定、效率、容量等方面都有很高的要求,所以,不断对它进行技术更新迭代,不断有新的产品和概念出现。

作为一个通信汪,即使不是专门从事传输岗位,也应该对传输网有一定的了解。这样,才不会总是“有问题,找传输”。

  • 发表于 2022-10-03 11:21:36
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  • 分类:科技

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