光纤通信与IP传送技术-论文.docx

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1、光纤通信与IP传送技术（中国网通UUfi市分公司H3006）摘要：本文对光纤通信的发呈现状作一简要总结与分析，井对将来的可能发屣趋势作了展望；结合ATM.SW1.IH）Y等技术特点探讨了几种IP传送新技术,关例词：光纤通信IP传送在当今世界向学问经济时代迈进过程中，计笄机互联网技术的应用成为重要的促进因索.它的不断发展形成推动世界经济高速发展新的源动力.陋着国民经济信息化进程的深化发展,翳个社会对现代化通伯荷求进一步剂加.新一代宽带通俗网络将成为新一代电信的明显特征，宽带IP网络技术应运而生。随存技术条件的成熟，网络的融合正成为电信发屣的大趋势.首先是数字技术的快速发展和全面采纳，使电话、数据

2、和图像信号都可以通过统一编吗进行传输和交换，其次是光通信技术的发展.为综合传送各种业务信息供应了必要的话宽和传给质量,是三网业务的志向平台.再就电软件技术的发展.使得三大网及其终端都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。最终，也是最Hi要的是统一的TCPnP协议的普遍采纳，使得各种以IP为必础的业务都使在不同的网上实现互通。人类首次具有了统一的为二大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基咄.1 .光纤通信的现状光纤遹信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命.近几年来随着技术的进步,电信管制体制的改革以及电伯市场的逐步全面开放，特殊是IP的爆炸式发展所带来的对带窕

3、的巨大布求，光纤通信又一次呈现了蓬勃发展的新同面，成为近几年来发展速度以快的技术，随着光纤通信技术的发展,业务种类的斓加，适用于电路交换方式的PDH设备因为其固有的缺点已逐步淡出通信网,仅在一些小的通信场全部些应用.而SDH设符则大规模应用于骨干网和城域网-这是因为，与PDH相比，SDH有如下优势：OPDH无世界统一光接口，而SDH具有世界统一无接口不同制造商生产的设备可以在光接口上互联。OPDH低次群在合成高次群过程中需插入附加比特.无法从高次群中干脆提取低次群信号.而SDH可从而次群中干脆提取低次和估.QSDH轴中支配了丰富的用于网络运行、管理、维护（OAM）的比特，便于组网与网管。G）S

4、DH向卜兼容，SDH通路中可以干施上下PDH信号.从以上可以看出,SDH是一种完整严密的传送网技术体制,这种技术体制一诞生就获得。“泛的支持.目前以成为各国核心网的主要传送技术.我国从185年就在干跷网上起先全面转向SDH体制，目前以建成世界第一大SDH网络，好玩的是，原来始终沿用北美SONET体制的我国周边国家和地区，也先后确定利向SDH体制，这种传输体制的全面转向有利于全球统一基础网的形成，削减网间互通互联的困难.除了核心网的应用以外，目前的市场，带宽需求和技术都已显示有必要把SDH技术带入接入网领域，使SDH的功能和接门层可能靠近用户，SDH的固有眼捷性使网络运昔者可以更快更有效地满意F

5、H户的业务需求以及加网须要.特殊足时于发展极其快速的蜂窝通信系统来纳SDH系统尤其合适.它可以快速敏捷热供应所需的2Mbps透亮通道.近来.接入网领域传给体制也起先呈现向SDH的汇聚趋势.为/更充分地利用SDH的优势,须要将SDH进步扩展至低带宽用户.运用STM-O子速率连接对于小帝宽用户是一种腔济有效的方案，同时又能保持全部SDH管埋实力和功能.届时SDH将进一步向用户推动，在接入网轴域占据更大份额。另一方面必需看到，陋着数据业务渐渐成为全网的主要业务，传统的电跖交换网将渐渐向分祖刈.特殊是IPW演进.作为支持电路交换方式的SDHTDM结构将越来越不适应将来业务的发展.独立的SDHi殳备的长

6、远命运正受到严峻挑战.然而这种挑战在中国这样的环境下将是战略性的，SDH在中近期仍将接者发展，主要理出如下：一考虑我国的电路交换网在5年左右的时间内仍将接莉发展；-SDH本身凹凸端的发展潜力（高于M）Gbps.低于155MbPS）一将来的超大容依的核心光传送网须要更多的SDH设备：近期仍旧是军毒性和生存性公高的传送网技术：-SDH的级联功能增加了支持ATM/IP的实力：-SDH正在融合路由功能,支持以太网透亮传怆.K1.着数据业务渐渐成为网上的主导业芬.SDH的长期市场将渐渐缩小，并将渐渐退出核心情干网，转移到网络边缘，独立的SDH设;将削减，其功能将渐渐融合到OTN中去，2 .光纤通信的展望

7、发展快速的各种新型电信业务时通信网的带宽和容量提出了更高的要求，也带来了很大的压力，很多光纤网络容量的运用率达到了70%80%,再某严峻的状况卜.某些路由上连备用容量也己经耗尽.因此,采纳新技术对现行通信网进行扩容改造已势在必行.有的甚至已有了商用化的产品.2.1 向超高速系统发展从过去20多年的电信发展史来看，光纤通信发展始终在依据电的时分处用（TDM）方式进行.商用系统的速率以从45MbpS增加到IOGbPs,其速率在20年时间里增加/200多倍.目前，ETDM技术已经特别成熟了.10GbpS系统已大批鼠装备网络.不少电信公司试验室已开发出40GbpS的系统，160GbPS速率的ETDM（

8、E1.ectrictime-divisionmu1.tip1.exing以上）.足以压制四波混合和交叉相位调制等非线形影响,相宜开通具有足够多波长的DWDM系统.同时泄港TDM和DWDM两种发展方向的须要初步结果我明,对于以IoGbPS为基的WDM系统.尽管G655光缆的初始成本是G652光揽的1.52倍，但由于色敌补偿成本远低于G652光络因而枭纳G655光线的系统总成本大约可以比我纳G652光缆的系统总成本低3O%5O%,而且其次代的Q655光纤-大有效面枳光纤和小色散斜率光纤也已经大规模应用.曲者具有较大的有效面枳,可以更有效地克服光纤非线形的影响：后者具有更合理的色侬规范伯，简化了色散

9、补偿，更适合于1.波段的应用。两不均适合与以IOGbPS为旗础的高密集波分复用系统，代表了干线光纤的燃新发展方向。在这种形势卜，高业务用地区的新建光烦路出也应不失时8岫停止运FHG652光纤，蹲过笫一代G655光纤,干脆转向其次代G655光纤.全波光纤与长途网相比，城域网面临更加多变的业务环境，要干腌支持大用户，因而须要常见的业务依疏寻和带宽管理实力.但其传输距国却短得多，通常只有5O-8Okm.因而很少应用光纤放大潺，光纤色放也不是问遨.明显.在这样的应用环境下,怎样才能最经济有效地使业务珏上下光纤成为至关史要的网络设计因素.开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键.全波光纤采纳了一种全新的

10、生产工艺，几乎可以完全消退水汲取煤（在I385nm旁边，是影响可用波段的主要因洪）引起的袁取除了没有水睇以外，全波光纤与一般的G652叫配包层光纤,样.这就使光纤可以开放第5个低损窗口,从而带来一系列好处：首先可用波长范困增加了100nm可复用的波长数大大增加：由于上述波长范围内光纤的色散仅为155Onm波长区的一半，囚而简洁实现高比特率长距离传输：可以安排不同的业务给适合这种业务的波长传拓，改进网络管理：当Ur用波长范的大大扩展后，容许运用波长间隔较宽、波长精度和检定度要求较低的光源、合/分波器和其它元件使元戏件特殊是无源零件的成本大幅下降,从而降低整个系统的成本.可以预见.将来城域网的新敷

11、光纤将会渐渐转向这种具有更匕技术寿命的新型光纤.2.7解决全网瓶颈的长远手段光接入网过去几年间，网络的核心部分发生了天翻地覆的改变.而先一方面，现存的接入网仍旧被双线fc主宰，采纳原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网己的确成为制约全网进一步发展的腌颈.目附尽管出现了系列解决这一版颈问题的技术手段，诸如双线战上的xDS1.系统.同轴电缆上的HFC系统.宽带无线接入系统,但都是一些过度性方案.唯一能够根本解决这一瓶颈问遨的长远技术手段是光接入网.在窄带光接入网技术中,无源光网络（PON）是一种很有吸引力的技术.它是纯介质网络,彻底避开了电磁干扰和雷电影响以及维护向区：业务透亮性好，

12、原则上可适用于任何制式和速率的信号，其应用主要面对分放的中小企业和居民用户。在无源光网络的发展迸程中，近来又出现了，种以ATM为基础的宽带无源光网络AP0N）,这种技术将ATM和PON的优势相互结合，传输速率可达622455Mbit/0,可以供应一个经济高效的多媒体业务平台，并有效利用网络资魂.代表多媒体时代接入网发展的一个弟要战珞方向.3. IP传送技术IP（ImcmctProtoco1.）是70年头作为网间互联协议提出的.IP网传统上是由路由器和专线组成的。用专战将地域上分别的路由器连接起来，不同的网络和主机安持不同的IP地址，构成IP网，在发送方即源站，将要传送的信息分加成一个个IP数据

13、包，数据包包含一个头部（含有源地址和目标地址和位于其后的数据信息.数据包被封装在特定的物理帧内.传到下-跳,在传fi路径上的每个路由涔从数据包头部提取目的地址，由目的地址在路由器的路由女中百找发往目的地的下一跳地址，然后路由器将数据包传到下一跳，直至到达目的地。一旦数据包分组后，组都作为独立的数据包传送，始终等到达目的网点的主机后，才对它们重加，因此，IP网存在新逐跳寻址与转发等问遨.它是无连接的、有时延的尽力传送的网络.然而，IP网由于技术新、容麻大、成本低、效率高，经过20年的发展，特殊是近几年，已逐步成为世界上用族面最广、现榄城大、信息资源殿丰富的网络。因此，1P协议已成为*实上的标掂.

14、目前，人们己试图将全部的应用，不管是传统的数据、语音,还是视顼信号，都归结到IP数据包进行传送.这使网络互联协议比OS1.七层协议大大地简化.网络层采纳IPbCP协议，那么下两层就是数据林路层和物理层.再物埋层，目前较为一样的看法是，物理介场用光纤，由于光纤的高品质、大带宽及低成本，成为首选的物理介侦己无可争议，目前出正的密点集中在数据链路层的实现，也就是在IP层和物理层之间采纳什么方式传送。目前较为流行的IP传送技术有三种，即IPoverATM.IPovcrSDH和IPOVerWDM,也有人提出IPoVCrDTM（动态同步传诵粳式.成千兆比以太网承就IP业务，但目前尚未成主流或未成体系.当前

15、IP业务的特征是：用户数瓶急聚增长：业务带宽指数增长；业务内容涂合化：业务的流量望自相像性和收发不对称性。3. 1IPoverATMIPoverATM的班本原理是将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信遒中传输.当网络中的交换机接收到第一个IP数据包时，它首先依据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路I1.1.地址处理,按路I1.1.找发.随后按已计算的路由在ATMM上建立虚电路（VC）.以后的IP数据包将在此由电路上以直通方式传输,而不再经过路由器，从而有效解决IP的路由器的瓶颈问即，并将IP数据包的转发速度提高到其次层交换的速度,下图是IPoverATM的分层模型，

16、.；川；,Ip、1：SDHII光打如IP与ATM桁结合的技术行重型和集成两种模型.重立模型的主要思路是IP在ATM上传输，IP的路由协议由IP路由器来实施.ATM路由协议须要ATM网络实现，ATM网上的终端系统须要定义两套地址结构及选路办议，WIP地址和ATM地址。IP数据包经过ATM网络传输时，必需经过地址斛析，完成寻址.因此，须要两套维护和管理模块.在计费方面相对困雄,但在标准化方面较为完善.对于广播和多发送业务效率较低.集成模型将IP协议与ATM层集成在一起，（史ATM交换机与IP录用成为一体，ATM端系统仪须要标识IP地址，不须要ATM的地址解析规程，而采纳IP的选路协议，从而简化了A

17、TM边路功能。集成模型的技术在实现上较为困难，在标准化方面还不够完？1.IP与ATM的结合足面对连接的ATM与无连接的IP的统一，也是选路和交换的优化组合.它综合利用ATM的速僮快、容依大多业务支持实力的优点以及IP的简洁、敏捷、易扩容和统一性的特点，达到优势互补的目的，但其网络体系结构困难且Hi发，传输效率低，ATM和TCP/IP都具有寻址、选路和流量限制功能，开销损失达2，%以上，因而主要用于网络边缘多业务的校集和一般IPItTM.不太适合超大型IP骨干网应用.总的来看,IP。VCrATM适用于多业务电信环境以及服务质Jft（QoS:Qua1.ityofService）要求较5的IP业务.

18、3.2 IPoverSDHSDH信号是一种以字节结构为基础的矩形块状帧结构.有9行和270XN列8字节组成.整个帧结构主要分为三个部分：段开销、管理单元指针和信恩净负荷.其中信息净负荷区可以封装各种信息（如PPP帧、ATM信元等）或其混合体，而不管其详细信息结构，所以独信息净负荷区具有透克性.因此，花SDH高速传帖网上可以干脆实现IPOVerSDH技术,也可间接承载ATM业务,其分层模型如图!-川1SDHIH1WJIPoverSDH技术运用PPPiPointtoPointPMOCOI）仍议对IP数据包进行封装，并采纳IID1.C的博格式.即IPJPPP.HD1.CfSDH.HD1.C的主要功能

19、是区分通过同步传猫网洛传部的，运川PPP时装的IP数据包.详细作法是先把IP数据包封装进PPP分组，然后利用高层数据链路限制（HD1.O组恢，再将字节同步映射诳虚容（VC）包封中，再加上相应的SDH开销置入STM-N帧中，PPP协议是特别的洁的OSI其次层协议，标头只有两个字节，没有地址信息，只是按点到点依次.非面对连接.PPP协议可希IP数据包切成PPP帧.以满意映射到SDHSONEr帧结构卜.去的要求“IPoverSDH技术的实现须要高速路由器和PPP协议，米纳传统跖由器的逐包转发方式，其基思路是将路由计停与包的科发分开,采纳缓冲（CadW）技术、硬件芯片快速处理技术（即ASIC技术）、以

20、及ATM信元交换城降作为路由涔内部体系构架的交换路由技术.符路由器的逐包转发速度限制到与其次层交换的速度相当.它无须利用广域网上的ATM交换机来建立虚电路VC.IPoverSDH的特点如下：IP数据包通过PPP协议干解:映射到SDH岫结构上，省去了中间的ATM层，在本质上保刷了因特网作为IP网的无连接特性，形成统一的平面网，简化了IP网络体系结构,提高了数据传谕效率（与基于ATM的网络技术相比,IPocrSDH技术能供应高出25%30%的带宽）.降低了成本：将IP网格技术建立在.SDH传输平台上，可以祝简洁地麴越地区和国界，旅容各种不同的技术和标准,实现网络互连：可以利用SDH技术的各种优点,

21、如自动爱护切换(APS),保证网络的牢靠性：有利于实施IP名播技术：适用于大型IP的干网.IPoverSDH技术的不足主要有：SDH是以就路方式来支持IP网的，没有从本质上提高IP网的性能：不太适于集数据、语音、图像等的综合性多业务平台；对高侦量业务难以确保质埴；网络扩充不如IPoverAIM技术那样敏捷:尚不支持VPN和电路仿真：尚不能愎IPoverAIM技术那样供较好的服务员fit.总的来看,IPoverSDH适于经营IP业务的ISP,以IP业务为主的电信网或在电信骨干网上疏导诲速率数据流。3.3 IPoverWDM从长远看，波分复用WDM)技术的运用将导致最终省掉中间的ATM层和SDH层

22、，IP干脆在比路上传输，即实现所谓IPoVerwDM0pei光互联网必将成为技术主流。可以信任第三代Internet必将是多种IP技术的混合体，是一个多协议光互联N.它将在不久的招来逐步过渡到全光互联网络.IPovcrWDM光互联冏体系结构图表1三种IP传送技术的特点IPovcrATMIPovcrSDHIPovcrWDM优点选路和交换优化组合.优势互补,支井多业务,保证服务质收传*效率离.成本低.网络结构简化M络结构以简化.开的低.传输效率我高，成本低缺点网络结构用C.开销大不支持多业务无优先战业务质值，不支持VPN和电路仿Ix目前尚无统一标准尚待开发一种地佳的IP对光路的送配功能*网卡等适应

23、多业务环境.对服务展嫉要求较Ift的【P业务势芭IP业务的ISP.IP业务为主的电怡网，骨干网上拄通高速率数据城城网.高容一般IP要务.大量IPIt干网的核心汇接4. 结束语综上所述，现实世界是多样性的，网络解决方案也不会是单一的，详细技术的选用还与详细的电信运甘者的背景有关,二:种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用.但从而对物柬的视角看.IPmsWDM将是最具长远生命力的技术特殊是防若IP业务渐渐成为网络的主导业务后，这种对IP业务最志向的传送技术构会成为带来网络特殊是恒干网的主导传送技术，参考文献:作者筒介：富科.男,生于1973年10月.1997年毕业于长春邮电学区,本科,中国同道抚顺市分公司.技麻主管.通信地址：辽宁省抚顺市新城哈西段26号中国网通托顺市分公司小灵通闪络优化办公室，师蚪113008.联系电话0413-8820050