本地sdh传输网络和ptn网络的比较毕设论文.docx

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本地sdh传输网络和ptn网络的比较毕设论文

南京邮电大学继续教育学院

高等函授、业余

毕业设计（论文）

设计题目：

本地SDH传输网络和PTN网络的比较

入学年月2009年3月

姓名潘XX

学号093446131

专业通信工程

所属总站安徽

指导教师聂金灿

完成日期2011年5月12日

目录

目录1

摘要2

abstract3

第一章SDH和PTN的概述4

1.1SDH概念4

1.2SDH的产生背景4

1.3SDH的基本传输原理4

1.4PTN的诞生5

1.5PTN技术简介6

1．6基于PTN设备维护管理（OAM）机制6

1．7PTN在移动布置和业务运营7

第二章SDH传输网优化9

2.1SDH网络结构的优化9

2.2SDH通路组织的优化10

2.3SDH光缆线路的优化11

2.4SDH本地网传输设备的优化11

第三章PTN的应用与发展13

3.1PTN技术产生背景13

3.2PTN技术概念特点13

3.3PTN实现技术15

3.4PTN网络的规划16

3.5PTN的主要应用场景19

3.6PTN的发展趋势21

第四章PTN、SDH、OTN的区别23

4.1PTN与OTN的区别23

4.2OTN与SDH的区别24

第五章六安PTN传输网举例26

5.10TN在六安传输网中的运用26

5.2PTN汇聚设备在六安传输网上的运用27

5.3PTN接入设备在六安传输网上的应用28

致谢30

参考文献30

摘要

随着光通信技术的进步，接入网已由普通模拟用户环路逐步演变成光接入网OAN，另一方面，由于SDH技术的成熟性和先进性，也使其逐步由长途网到中继网，最后在接入网上得到广泛应用。

传输网络是所有业务层包括支撑层的平台，而SDH技术是这个平台的灵魂。

在接入网中，为满足组网的灵活性和电路的实时调配，SDH技术广泛应用于用户端与局端之间，以完善的环保护功能为“最后一公里”提供安全保障。

目前看来，无论是PSTN网络还是移动的基站传输，接入网传输系统仍然以提供TDM业务传输为主。

随着3G时代的网络规模部署以及未来LTE的不断逼近，通信业务IP化是通信技术与市场不断前进的必然趋势，数据业务将逐步取代语音业务而占主导地位。

PTN技术以分组交换为内核，实现了Ethernet、TDM、ATM和FC等各种业务的统一承载，借鉴了SDH/MSTP的运维、管理功能，作为一种新兴的承载网技术，完美适应了业务的发展和网络演进趋势。

关键词：

SDH本地网传输复接分接分组传送网

abstract

Alongwiththeprogressofopticalcommunicationtechnology,accessbyordinarysimulationsubscriberloophasevolvedintolightaccess,ontheotherhand,duetotheOANSDHtechnologytorecognizeandsophistication,alsomakeitgraduallybylongdistancenetstorelaynets,finallyinaccesswidelyusedon.Transmissionnetworkisallbusinesslayerincludingsupportslayersofplatform,SDHtechnologyisthesouloftheplatform.Inaccesstomeetintheflexibilityandcircuitnetworkreal-timeallocate,SDHtechnologyiswidelyusedinclientandbetweenthebureau,perfectringprotectionfunctionforthe"lastmile"toprovidesecurity.ItnowappearsthatwhetherPSTNnetworkormobilebasestationtransmission,accessnetworktransmissionsystemisstilltoprovideTDMbusinesstransmissiongivepriorityto.

Asthe3GeraofnetworkscaledeploymentandthefutureofLTE,communicationsbusinessIPconstantlyapproximationofthetechnologyandthemarketceaselesslycommunicationtheinevitabletrend,databusinesswillgraduallyreplacethedominantvoicebusiness.InpacketswitchingPTNtechnologyforthekernel,realizedtheEthernet,TDM,ATMandFC,etc.Variouskindsofbusiness,andusingtheunifiedbearingtheMSTPsdh-basedmanagementfunctions,operationandmaintenance,asanewkindofbearingnetworktechnology,perfectlyadaptedtothebusinessdevelopmentandnetworkevolutiontrend.

keywords：

SDHLocalnetworktransmissionmultipleconnectionshuntingPackettransportnetwork

第一章SDH和PTN的概述

1.1SDH概念

SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。

SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。

国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。

它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。

1.2SDH的产生背景

SDH技术的诞生有其必然性，随着通信的发展，要求传送的信息不仅是话音，还有文字、数据、图像和视频等。

加之数字通信和计算机技术的发展，在70至80年代，陆续出现了T1（DS1）／E1载波系统（1.544／2.048Mbps）、X.25帧中继、ISDN（综合业务数字网）和FDDI（光纤分布式数据接口）等多种网络技术。

随着信息社会的到来，人们希望现代信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事。

SDH就是在这种背景下发展起来的。

在各种宽带光纤接入网技术中，采用了SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。

SDH的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展,而产生了用户与核心网之间的接入"瓶颈"的问题，同时提高了传输网上大量带宽的利用率。

SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，且价格越来越低，在接入网中应用可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。

1.3SDH的基本传输原理

SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（SynchronousTransport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个STM－4同步复用构成STM－16；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（SectionOverHead，SOH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AUPTR）区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（RegeneratorSectionOverHead，RSOH）和复用段开销（MultiplexSectionOverHead，MSOH）；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM－N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。

SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1／125×1000000帧，对STM－1而言每帧字节为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit／s；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit／s=622.080Mbit／s；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit／s。

SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：

映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。

1.4PTN的诞生

在移动全网软交换端局、关口局改造成IP承载推动下，传送网承载的业务以从传统的TDM为主向以IP为主转变。

传统的SDH甚至MSTP逐渐不能满足移动业务的需求，为此传输从PDH、SDH、MSTP向更新技术需求的发展拉开了帷幕，新技术的产生源于新的需求，在传统的以太网设备在维护管理能力比较欠缺而MSTP在维护管理功能具有明显优势的优胜劣汰下，新的一种PTN技术诞生了。

1.5PTN技术简介

PTN中文是分组传送网，也叫包交换，它是借助传输平台实现以太网传送的一种技术。

众所周知，当前以太网技术中使用的技术也由路由查找算法使用最长匹配原则，必须使用软件查找演变到更能适应以太网包传送的MPLS技术，MPLS是多协议标签交换技术，它屏弃了繁琐的路由查找，改为简单快速的标签交换，将具有全局意义的路由表改为只有本地意义的标签表，大大提高一台路由器的转发能力。

而PTN采用的网络层协议也正是MPLS协议。

结合传统的传输技术，从PDH端到端不能实现灵活的交叉发展到可以灵活上下业务、并具备超强的维护管理能力的SDH，是一次科学很大的进步，为解决网络容量问题，SDH实现了从155M、622M、2.5G、10G飞速的发展，但毕竟SDH传输的距离有限，而且端到端一对光缆纤芯只能承载一个环或链，随着业务不停的发展，光缆远远不能满足要求，为解决传输距离和节约光缆资源，DWDM（波分）技术诞生了。

但在业务不停的发展中，不管SDH提供的业务最小是2M，且在上到线路时将63个2M映射到一个155M中，一个或多个155M业务映射成155M、622M、2.5G、10G光口，如果要实现3M、5M等特殊业务时，SDH显得无能为力了。

而且业务只能端到端解决。

PTN在借签了SDH原理、路由器原理的基础上，在业务提供端口借签了SDH原理并打破了2M为最小颗粒的刚性，而采用由业务灵活制定带宽，包括64K、128K等非常灵活的带宽需求，大大提高了网络的使用效能和业务开通的灵活性。

在业务的传送上采取MPLS技术，具体为：

IP包在进入第一个MPLS设备时，MPLS边缘PTN就用标签封装起来。

MPLS边缘PTN设备分析IP包的内容并且为这些IP包选择合适的标签，相对于传统的IP路由分析，MPLS不仅分析IP包头中的目的地址信息。

它还分析IP包头中的其他信息。

尔后所有MPLS网络中节点都是依据这个简短标签来作为转发判决依据。

当该IP包最终离开MPLS网络时，标签被边缘PTN设备分离。

那么PTN业务如何实现SDH传送原理的封装呢？

他是将业务层（PW）通过VLAN标记进入MPLS里的LSP（标签交换路径），最终到达目的地后由解封装出来。

类似SDH的2M复用到光路后经过光电转换和映射、定位和复用后解成2M。

1．6基于PTN设备维护管理（OAM）机制

在SDH或MSTP里，它分成低阶通道层、高阶通道层、复用段层、再生段层，而PTN分成TMC通道层、TMP通路层、TMS段层、物理媒介层，二者有类似的地方；只是命名不同，所实现的监控原理不太一致，SDH或MSTP是通过在SDH信号里附带开销的方式监测，而PTN是将OAM帧以以太网包的形式传递，OAM信息在T-MPLS/MPLS-TP帧里占了部分字节作为标志，PTN里的维护信息字节执行单向连通性检测（CC）、执行环回检测（LB）和执行链路追踪检测（LT）；在SDH里是没有执行环回检测（LB）和单向连通性检测的；所以从SDH设备与PTN设备的维护管理看，PTN告警更容易定位到具体故障的网元；不再象SDH设备一样经过环回定位方可定位设备故障点。

1．7PTN在移动布置和业务运营

移动城域网定位为综合业务承载，包括集团客户接入、2G/3G基站接入、营业服务点、家庭客户接入、WLAN、农村信息化、综合业务接入等，中国移动制定了城域网发展的策略如下：

（一）组网上应以局房、基站、营业服务点为核心，并统筹兼顾集团用户、重要小区、农村信息化、家庭等客户的覆盖；

（二）面向全业务承载要求，扩大城域规模；

（三）高起点建设支持大颗粒业务的电信级分组城域网，适应IP化基站和全业务的承载，实现城域的平滑演进；

（四）实现多层次安全隔离和防护，保证业务和网络的安全性；

（五）面向未来网络需求，根据技术和设备成熟情况，实时引入新技术；

（六）根据资源接入与控制系统的成熟性，实现资源接入与控制系统的逐步引入；

（七）加快对分组城域网技术的研究和测试工作，推进PTN等标准化和设备成熟，并积极试点；

从上述发展策略看，建设PTN设备能完整提供移动业务需求。

在移动采取TD-SCDMA标准的运营背景下，目前SDH提供的时钟精度在±4.6us，而TD-SCDMA/CDMA2000采用同步基站技术，除了频率同步外，还需做时钟相位同步（等效于时间同步），目前主要采用基站GPS解决，TD要求的精度是±1.5us,而PTN是为基站服务的，故做好时间的同步对PTN是一个严格的要求，而采用GPS同步面临故障率高和安全问题，GPS属于美国所有，一旦战略原因美国关闭，那将会导致TD网的全网瘫痪，故在PTN里要求能够支持我国的北斗卫星时钟作为备用，而PTN采用IEEE1588v2（PTP）协议：

通过主从设备间消息传递，计算时间和频率偏移以及中间网络设备引入的驻留时间，从而减少定时包受存储转发的影响，实现主从时钟和时间的精确同步。

其实现方式BC方式即每个同步链上的相邻节点逐跳运行主从时钟模式（上游为主、下游为从），逐级同步，最终PTN全网同步；

分组化是光传送网发展的必然方向，未来本地网依然在相当长的时间内面临多种业务共存、承载的业务颗粒多样化、骨干层光纤资源相对丰富等问题，在考虑PTN产品网络引入的过程中，需要注意引入策略和网络承接性的问题。

故核心层采用的现也成熟的OTN/WDM技术，通过本地核心汇聚层到接入层的自上而下的引入策略，最终实现网络向扁平化方向发展。

第二章SDH传输网优化

2.1SDH网络结构的优化

根据我国网络结构体系总体的思路，传输网结构总的是采用分层、分区、分割的概念进行规划，就是说从垂直方向分成很多独立的传输层网络，具体对某一区域的网络又可分为若干层，例如本地传输网可分成核心层、汇聚层、接入层3层。

核心层网络是沟通各业务网的交换局（局间电路需求比较大、电路种类比较多，多为平均型业务）的核心节点的网络。

核心层网络的核心节点通常不会很多，特别是在中小城市，根据需求情况，大多尚未设这一层。

在组网保护方式上基本都是复用段保护环，在此不多做讨论。

汇聚层节点的选择一般要考虑机房条件好、业务发展潜力大、可辐射其他节点等因素，另外更重要的是节点出入局的光缆要有不同路由；汇聚环上节点数量的调整，节点数不宜太多，以2.5G速率环而言，一般为4～6个比较合适；汇聚层可以采用2纤或4纤的复用段保护环或通道保护环。

对于平均分配的业务，考虑资源利用率建议采用复用段保护环。

如果是有汇聚型的业务，例如我们联通目前的业务需求，基本上是要汇聚到中心局站，那么采用2纤通道保护环和复用段保护环在网络容量方面就没有区别，而在业务配置和调度、保护倒换等方面都比复用段保护环简单和容易，特别是保护倒换比复用段更加可靠和迅速，更适合在汇聚型的业务中使用。

接入层涉及站点数量多，结构也复杂，是网络优化中工作量最大的层面。

接入层网络的优化主要考虑以下内容。

（1）环路上节点数量的调整，每个环的节点不应太多，在光纤资源允许的情况下，建议环上的节点数不应超过10个。

对于节点数超标的环路，建议采取裂环拆环的方式，拆成2个或多个环路。

对于物理路由上光纤资源紧张的地区，有条件的应当敷设新的光缆，由于资金或者施工困难等问题不便增设光缆线路的，可以考虑如下方法应急解决：

假设目前有两个PP环环一和环二，速率均为155M。

其中环一上3个站点A,C,E和环二上2个站点B,D共用一根光缆，环一所用的2芯光纤在环二的站点B,D的ODF中穿通，环二使用的2芯光纤则在环一站点A,C,E的ODF中穿通。

假设由于环改和网络建设以及其他设备的使用的需要，需更多根纤芯，此段光缆已经没有冗余纤芯，而且增设光缆非常困难，那么我们可以换个角度从设备角度考虑，将A,B,C,D,E四站设备进行扩容，B，C，D将SL1光板扩为SL4，A，E增加SL4光板一块。

这样在A站——E站之间通过2芯纤芯建立一条有4个VC4的高速通道，环一可利用A站——B站的第1个VC4，环二可利用A站——B站的第2个VC4，剩余第3和第4个VC4可应用环间通信或站间数据传输，也可以做其他环路的中继。

（2）环上节点的选择。

以我们联通来说，网络发展到今天，有相当一部分基站建设的目的已经不是单纯覆盖无信号区，而是兼顾话务分担和提高覆盖质量等。

那么我们就可以考虑在上述讲到的拆分子环的时候，考虑将无线信号覆盖相对重叠或者可以兼顾的节点（典型的如同一县城或镇上的几个站点）安排在不同的接入环上，这样可以避免骨干节点万一失效后大面积区域的信号丢失。

（3）尽量将市区及某些县城内拥有或规划了较多数据业务的节点安排在同一子环，其目的在于方便环网升级，而又不造成资源的浪费，提高设备利用率。

因为联通目前的主营业务还是移动业务，大部分的节点特别是村镇节点，一般只有1-4条2M业务供给移动业务，若由于环网上某个节点的数据业务过多造成整环资源紧张而要将环速率升级的话，那么势必造成大部分节点设备及端口资源浪费。

此外，还应考虑结合光缆线路的优化进行链路成环改造以及微波的合理调整和使用等。

2.2SDH通路组织的优化

通路组织优化应在充分分析现网上通路组织情况及新增电路需求的基础上，对本区内业务电路的流量、流向进行归纳，做出通道安排的远期规划，而后按规划通路调整通路组织和运营电路。

其原则需注意以下几点：

（1）高阶通道可根据业务的类别（如话音、数据等）进行通道分配，也可以根据业务的流向或局向（即电路的落地点）归类进行通道分配；

（2）对高阶通道的占用尽量按短路由规划、并考虑通道利用的均衡，减小通道分配负荷的不平衡度；

（3）对数据业务电路的通路规划，应考虑数据业务的动态特性，采用共享通路方式兼顾基本带宽和动态峰值带宽分配；

（4）通路优化的同时应对中心局房电路落地支路安排、DDF的成端安排进行优化。

尽量使通路规划统一，传输通道整齐有序，减少由于规划凌乱造成的没必要的低阶交叉资源浪费。

2.3SDH光缆线路的优化

通路组织优化应在充分分析现网上通路组织情况及新增电路需求的基础上，对本区内业务电路的流量、流向进行归纳，做出通道安排的远期规划，而后按规划通路调整通路组织和运营电路。

其原则需注意以下几点：

（1）高阶通道可根据业务的类别（如话音、数据等）进行通道分配，也可以根据业务的流向或局向（即电路的落地点）归类进行通道分配；

（2）对高阶通道的占用尽量按短路由规划、并考虑通道利用的均衡，减小通道分配负荷的不平衡度；

（3）对数据业务电路的通路规划，应考虑数据业务的动态特性，采用共享通路方式兼顾基本带宽和动态峰值带宽分配；

（4）通路优化的同时应对中心局房电路落地支路安排、DDF的成端安排进行优化。

尽量使通路规划统一，传输通道整齐有序，减少由于规划凌乱造成的没必要的低阶交叉资源浪费。

2.4SDH本地网传输设备的优化

（1）设备的选择

为降低工程造价，一个本地传输网上应用的设备不宜局限在一个厂家的设备，需引入不同的设备厂商的竞争。

但也不宜过多，品种太多又不利于网络管理，一般限制在1～2个厂家。

多厂家设备的应用环境通常有两种配置情况：

一个是横向划分，即分区域应用多厂家设备；另一个是纵向划分，即分层面应用多厂家设备。

根据目前传输设备的特点，多层面网络中不同层面上的设备尽量统一才能实现一个完整的网络功能，因此按横向划分应用不同厂家设备是比较好的。

（2）核心点落地的方式

一般核心节点传输设备有大量的电路需要落地，目前多数厂家已经可以提供对支路板件的1:

N保护，但从负荷、风险分担的角度讲，在核心节点的传输设备一般采用光、电分离的方式配置，即主子架完成群路、支路等光接口接入和核心控制、交叉功能，E1支路等电接口采用专用的扩展子架来完成上下。

为提高电路保生存性，对扩展子架与主机架的连接可进行保护。

（3）MSTP功能的引入

随着城域业务的多样化，单纯以传输TDM业务为主的SDH设备已经成为城域网进一步发展的瓶颈，这是因为：

SDH设备进行的是固定的电路分配，无法进行带宽的灵活分配；只能提供单一的业务接口，无法承载新兴业务，对日益增加的数据业务无法提供很好的支持。

由此，多业务传送平台——MSTP开始得到广泛推广。

目前各厂家提供的MSTP设备中有一类是在传统SDH设备的基础上，通过在支路槽位上增加数据业务处理卡（如以太板，ATM板，RPR板）的方式来实现对数据业务的支持，这种方式