光网络传输技术分析及在电信网中的应用

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摘要：光网络传输系统是由传输节点设备和传输介质共同构成的网络，是通信网的重要组成部分，服务于各业务网和电信支撑网，对业务进行安全的、长距离、大容量地传输。传输系统的性能直接制约着通信网的发展。传统的光网络传输技术主要有PDH、SDH、WDM等，随着信息技术的发展，业务需求也在向高速率、多样化方向发展，传统的光传输技术已不能满足网络发展的需求，近年来出现的OTN、MSTP、PTN、IPRAN等技术逐渐成为现网应用的主流技术。新技术的出现符合网络发展的需求，而传统的技术在特定的领域仍发挥着重要的作用，新老技术结合应用，是目前光网络技术在电信网络中应用的特点。

关键词：同步数字体系；波分系统；光传送网；多业务传送平台；分组传送网；无线接入网

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）21-4798-02

1 概述

1.1 通信网的发展要求

在信息技术高速发展的今天，通信网络能够提供的业务种类由单一化向多样化发展，从传统的固定电话语音业务，到移动通信、数据通信、电信增值业务以及各类网络接入业务的不断涌现，特别是IP技术的日新月异，对通信网的带宽和容量也提出了更高的要求。因此，为了适应业务发展的要求，未来的通信网必将是能够提供综合业务承载，提供更大的带宽，更加智能化的网络。

1.2 传输技术发展趋势

传输网是电信网的基础网之一，传输技术也在不断的发展变化以适应业务发展的需求，从传统的点对点PDH传输到智能光网络，从2M基群速率到吉比特以太传输，传输网络正在向长距离、大容量、网络智能化管理、与IP技术逐渐融合的方向发展。

2 光网络传输技术分析及应用

2.1 PDH技术

2.1.1 PDH技术分析

PDH（准同步数字体系，Plesiochronous Digital Hierarchy），采用异步复用，需逐级码速调整来实现复用/解复用。没有国际统一的电接口及光接口标准，无法实现与其他厂商设备的互通。PDH帧结构开销少，没有管理和控制信息，实现网络管理困难。PDH主要应用于点对点传输，缺乏网络拓扑的灵活性。

2.1.2 PDH技术发展及应用

在早期的电信网中，PDH应用较为广泛，主要传输传统的电话语音业务。在SDH出现之前，三次群、四次群的PDH设备占据传输网络的主导地位，最高传输速率可达140M，随着电信市场竞争的日益激烈，如何更有效的利用网络及其带宽资源已经成为当前各运营商追求的目标。更加适合电信网发展需求的SDH逐渐取代PDH成为传输网的中坚力量，PDH逐渐向低速率、边缘化方向发展，成为解决边缘网络“最后一公里传输”的主要技术手段。

2.2 SDH技术

2.2.1 SDH技术分析

SDH（同步数字体系，Synchronous Digital Hierarchy），SDH体制对电接口作了统一的规范，能够实现不同设备厂商之间的互联，具有很好的横向兼容性。SDH体制具有国际统一的传输速率标准，标准光接口。采用同步复用和灵活的映射结构，使业务的上下十分方便，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实时灵活的业务调度。SDH帧结构有丰富的开销字节，大大加强了网管监控能力。

2.2.2 SDH技术发展及应用

作为新一代传输系统，SDH弥补了PDH技术的很多缺陷。SDH能够提供更高的传输速率，能更好的适应通讯网发展的需要。目前SDH技术成熟、运行稳定，承载着大量TDM业务，作为传输网络的主要应用技术之一，在传输长途骨干网络、本地网核心汇聚层及接入网中都有广泛应用。近些年，多媒体业务和其他宽带业务的出现，为SDH在接入网中的应用提供了广阔的空间。

2.3 WDM技术

2.3.1 WDM技术分析

WDM（波分复用，Wavelength Division Multiplexing），与传统的采用单一波长的PDH或SDH技术相比较，波分复用技术采用多个波长作为载波，多个波长在同一根光纤内同时传送，节省了大量的光纤，降低了建网成本。与单信道系统相比，波分复用极大地提高了传输系统的通信容量。 WDM充分利用了光纤的带宽资源，适于传输各种信号，扩容简单，具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性，特别是它可以直接接入多种业务。

2.3.2 WDM技术发展及应用

波分技术充分利用其大容量传输的优势，从早期的单波长2.5G现在单波长40G的波分系统已经大规模应用。DWDM大量应用于国内省际骨干传输网络、城域波分网络等大容量长距离传输系统中。

未来的波分系统将能够提供更大容量的传输，100G传输标准已经制定，不久将投入使用。WDM技术将能够实现多种业务的透明传送以及更加完善的组网能力。WDM也是未来实现全光网的关键技术。

2.4 OTN技术

2.4.1 OTN技术分析

OTN（光传送网，OpticalTransport Network），是在WDM技术基础上发展而来的，实现了智能光交换功能，是波分复用技术向动态化、智能化方向发展的产物，OTN在光层组织网络，结合了SDH和WDM系统的优点，是下一代骨干传送网发展的主要方向。

光传送网处理的基本对象是波长级业务，OTN技术使传输网络进入到多波长光网络时代。OTN技术能够为业务提供端到端的连接；提供多业务的综合接入，实现业务透明传输；提供光层和电层上大颗粒调度能力，显著提升了高带宽业务的适配能力和传输效率；OTN帧结构提供了大量的开销，使其具有强大的维护管理能力；提供多种保护方式，能够为业务提供电信级的自动保护；强大的组网能力，满足各类网络应用的需求。

2.4.2 OTN技术发展及应用

OTN技术的发展已趋于成熟，目前国内外多家通信设备供应商都提供不同类型的OTN设备。

OTN与SDH采用统一管理平台，维护简单，可应用于城域汇聚和接入层；基于光层和电层大颗粒交叉的特点，在城域骨干层有大量应用；OTN能提供超带宽容量传输，且具有强大的环网保护能力，使其在国家干线网也得到很好的应用。基于OTN的各种特点，在目前电信网络上应用于不同网络层面，在未来也将得到更加广泛的应用。

2.5 MSTP技术

2.5.1 MSTP技术分析

MSTP（多业务传送平台，Multi-service Transfer Platform），是基于SDH平台，将传统的数字交叉连接设备、WDM终端、网络二层交换机和IP路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，进行统一的管理和控制，能实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送。

MSTP与SDH网络具有良好的兼容性，支持多业务接入，带宽利用率高，有端到端时延保障，具有完善的网络保护机制。

2.5.2 MSTP技术发展及应用

根据近年来的网络实际运行，MSTP 技术基本能满足现网应用需求，在传输网的接入层、汇聚层、核心层都有大规模应用，承担大客户接入业务、2G、3G移动数据业务的传送。

随着业务IP化和宽带化的快速发展，对网络的带宽及带宽的动态分配提出了更高的要求，3G网络的快速提升以及未来向LTE的演进需求，部分密集区域的MSTP网络难以满足移动回传新增的带宽需求。MSTP网络将引入控制平面，向智能化的方向发展。

2.6 分组传送技术

2.6.1 分组技术产生的技术背景

ALL IP已成为当今业务发展的大势所趋。移动网络的IP化进程也在逐步的展开，而当前传输网和传统数据网络受其技术体制限制，已经不能满足移动承载业务的发展需求，因此，移动承载网络的IP化已是迫在眉睫。

2.6.2分组技术的特点及应用

目前，分组技术一般包括PTN（分组传送网，Packet Transport Network）、IP RAN（IP化无线接入网，Radio Access Network），其中PTN主要采用基于传送的MPLS-TP协议，IP RAN则采用传统的IP/MPLS协议。

从标准上看，MPLS-TP是传统MPLS的传送功能扩展协议（没有路由和转发功能），其数据平面是MPLS整个协议族的子集，控制平面可选；而MPLS则采用动态的IP/MPLS协议，需要控制平面支持的动态三层网络。而从网络功能上讲，MPLS-TP只能完成二层传送功能，主要通过网管系统实现集中和静态的系统配置。

IPRAN作为三层网络，支持IETF所规范的MPLS L1、L2和L3的各种网络功能，并可提供相关的各种业务。IP RAN网络采用路由协议和信令，实现路由动态的三层功能。

分组承载传送网具备为各类业务提供综合承载的能力，目前主流应用为承载移动回传FE业务及少量大容量需求的大客户专线业务，LTE阶段，分组承载传送网络还需要承载S1和X2接口的流量。

3 结束语

通信网未来将进入全业务时代，业务类型的多样性对传输网络提出更高的传输能力和性能要求，下一代的传输网将提供更大的传输带宽，更加灵活的调度及组网方式，以及智能化的控制平面，传输技术的发展将为通信网络的发展提供无限的发展空间。

参考文献：

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[2] 胡庆.光纤通信系统与网络（修订版）[M].北京：电子工业出版社，2010：148-150.

[3] 龚倩.分组传送网[M].北京：人民邮电出版社，2009：255-270.