NGI-第2章 宽带传输技术.ppt

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1、第第1 1章章 NGINGI概述概述第第2 2章章 NGINGI主要传输技术主要传输技术 第第3 3章章 宽带网络交换技术宽带网络交换技术 第第4 4章章 IPv6IPv6协议协议 第第5 5章章 高层网络协议高层网络协议 第第6 6章章 无线网络技术无线网络技术第第7 7章章 宽带接入技术宽带接入技术 主要内容主要内容更快更快更大更大更及时更及时更安全更安全更好用更好用 2.1 2.1 下一代互联网骨干网络参考模型下一代互联网骨干网络参考模型 2.2 2.2 宽带骨干网主要传输媒体宽带骨干网主要传输媒体 2.3 2.3 宽带骨干网主要传输技术宽带骨干网主要传输技术 IP over ATM I

2、P over ATM IP over SDH/SONET IP over SDH/SONET IP over WDM/DWDMIP over WDM/DWDM 无线传输技术扩频技术无线传输技术扩频技术 第第2 2章章 NGINGI主要传输技术主要传输技术 更快更快更大更大更及时更及时更安全更安全更好用更好用 2.1 NGI2.1 NGI骨干网络参考模型骨干网络参考模型WDMWDMSDHSDH无线传输无线传输DWDMDWDMl l 网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 无线或无线或金金属线金金属线帧中继帧中继PPPHDLCLAPSCWDM/DWDMSDHMPLS其他其他ATMIP1.1.

3、体系结构和参考模型体系结构和参考模型 2.1 NGI2.1 NGI骨干网络参考模型骨干网络参考模型WDMWDMSDHSDH无线传输无线传输DWDMDWDMl l1.1.体系结构和参考模型体系结构和参考模型物理层物理层 以光纤传输为主，微波、卫星为补充，金属线传输和无线传输技术也在物理层。数据链路层数据链路层 实现数据组帧、包交换、容错等功能，集中了诸多的骨干网协议，如帧中继、ATM、SDH的组帧和检错等协议及无线网络应用协议等。SDH通过PPP等简单协议对HDLC帧格式的改造，实现了与IP层的直接连结，提高了效率。网络互连层网络互连层 IP协议，实现IPv6的数据分组端到端可靠交换，由支持高速

4、宽带路由或交换的设备完成。CERNET2CERNET2：领跑全球下一代互联网领跑全球下一代互联网更快更快更大更大更及时更及时更安全更安全更好用更好用 2.1 NGI2.1 NGI骨干网络参考模型骨干网络参考模型 国际公认的最有发展前途三三大大传传输输手手段段：光光纤纤、微波、卫星微波、卫星。高带宽、高可靠、大范围，主要以光光纤纤通通信信为主为主；卫星、微波中继作补充补充。无线、金属线主要用于城域网或局域网。2.2 NGI2.2 NGI宽带骨干网主要传输媒体宽带骨干网主要传输媒体微波微波光纤光纤金属线金属线卫星卫星无线传输无线传输 1 1概念概念 光波是频率极高的电磁波，频率：0.3THz(1

5、THz=1012 Hz)到30 PHz(1PHz=1015Hz)之间，紫外光，可见光、红外光。目前，光纤通信使用的红外光波，频率：1101441014 Hz。波长是电磁波在空间变化一周所经历的长度，波长取决于电磁波的频率和光速：=C/f=C/f 为波长(m)，C为光速（3108 m/s)，f为电磁波的频率(Hz)。对于光波，波长常用微米微米(mm)或纳米纳米(nm)(nm)来表示(1m=1101m=110-6-6 m m，1 nm=1101 nm=110-9-9 m m)。2.2.1 NGI2.2.1 NGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤波长波长光纤光纤纳米纳米微米微米红外红外 2 2通信原

6、理通信原理 一个简单的光收发系统如图所示：2.2.12.2.1 NGINGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤 发送端光源发送端光源：发光二极管(或半导体注入型激光管)作电光转换；光纤放大器光纤放大器：掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器，光信号在中继站直接放大。例如：全光网络中13000km的距离内，单模光纤的传输速率已达20Gb/s。特别是基于掺铒光纤放大器EDFA的1550nm窗口采用密集波分复用（DWDM）系统。实验室速率目前已达Tbs量级。3 3光纤分类光纤分类 光纤按传输模式可分为，单模光纤和多模光纤单模光纤和多模光纤。单模光纤单模光纤(SMF)的光纤直径很细，细到只允许一个一个波长波长而非

7、多个波长的光线像波导那样沿直线向前传播。多模光纤多模光纤(MMF)可同时以反射、折射等多种模式反射、折射等多种模式传输多条不同入射角的光线。2.2.12.2.1 NGINGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤2.2.12.2.1 NGINGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤 三种光纤纤芯包层折射率分布 4.4.常用的三种通信光纤常用的三种通信光纤 常用的三种光纤为单模阶跃光纤(a)、多模阶跃光纤(b)和多模渐变光纤(c)3.3.常用的三种通信光纤（续）常用的三种通信光纤（续）(1)单模阶跃光纤如图3.2(a)所示(图中n0、n1、n2分别为空气、纤芯和包层的折射率)。由于只容许光以一条路径沿光纤

8、传播，因而纤芯是极小的，光束沿光纤轴向传播，进入光纤的光几乎是以相同的时间通过相同的距离。(2)多模阶跃型光纤如图3.2(b)所示，除了纤芯较粗外，其结构与单模光纤相同。这种光纤的数值孔径(光纤接收入射光线能力大小的物理量)较大，因此允许更多的光线进入。光沿着不同路径传播，因而通过相同长度的光纤就需要不同的传输时间2.2.1 NGI2.2.1 NGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤单模单模 光纤光纤阶跃阶跃 型型多模多模渐变型渐变型 3.3.常用的三种通信光纤（续）常用的三种通信光纤（续）(3)多模渐变型光纤如图3.2(c)所示，特点是纤芯的折射率呈现非均匀分布，中心最大，沿截面半径向外逐渐减

9、小，光在其中通过折射传播。由于折射率随轴向距离的增大而减小，而速度与折射率成反比，故远离轴线处的光传播速度大于靠近轴线处的光传播速度。2.2.1 NGI2.2.1 NGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤单模单模 光纤光纤阶跃阶跃 型型多模多模渐变型渐变型 5 5存在问题存在问题 光信号在光纤会因其损耗特性和频带特性（色散特性）而影响传输质量。损耗特性：是光信号在光纤中传播时单位长度的衰减，通常用dB/km来表示；光纤的损耗会影响传输的中继距离。常用窗口0.85/1.3/1.55微米 频带特性（色散特性）：则是不同波长的光信号到达接收端的时延差，造成光脉冲展宽（色散），它会影响传输码率(即传输带

10、宽)。光纤的频带特性以兆赫千米(MHzkm)来表示。2.2.1 NGI2.2.1 NGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤单模单模 光纤光纤损耗损耗多模多模色散色散 光纤损耗与波长的关系 5 5存在问题（续）存在问题（续）2.2.1 NGI2.2.1 NGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤损耗损耗光纤光纤1.31.30.850.851.551.55 总之总之，与电通信相比，光纤通信有以下优缺点：优点：带宽宽，容量大；中继距离长；不怕电磁干扰；保密、无串扰；节约金属和原材料；线细而轻；抗腐蚀、柔软可绕。缺点：强度不如金属线；连接比较困难；分路耦合不方便；弯曲半径不宜太小。光纤通信的三个缺点都已克服

11、，不影响光纤通信的实用。2.2.1 NGI2.2.1 NGI主要传输媒体主要传输媒体光纤光纤单模单模 光纤光纤芯径芯径多模多模折射率折射率 1 1简介简介 微波通信技术是20世纪50年代开始实用化的一项先进通信技术。有两种主要方式：地面微波通信和卫星通信。（1）含义：微波通信是利用波长1m1mm或频率300MHz300GHz)的电磁波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式。（2）微波波段:可细分为“分米波”(波长为1m10 cm)、“厘米波”(波长为10 cm1 cm)和“毫米波”(波长为1cm1 mm)。2.2.22.2.2 NGINGI传输媒体传输媒体微波通信微波通信射频射频 微波

12、微波厘米波厘米波分米波分米波毫米波毫米波2.2.22.2.2 NGINGI传输媒体传输媒体微波通信微波通信1 1简介简介（续）射频微波频段使用频率范围是2GHz40GHz，两站直接距离：一般在40km60km。远距离通信，采用中继方式。微波有微波有三项工作、五个优点、三项缺点。三项基本工作：多路复用：射频工作 中继接力。射频射频 微波微波厘米波厘米波分米波分米波毫米波毫米波2.2.22.2.2 NGINGI传输媒体传输媒体微波通信微波通信1 1简介简介（续）五个优点：1)工作频带宽、通信容量大。频带宽是无线电波的103倍。可传输电话、电报、数据和图形等信息。2)受外界干扰小。微波频段的电磁波传

13、播受昼夜、季节的 影响较小，大电干扰、工业干扰及太阳黑子变化基本上 不起作用，因此微波通信的可靠性和稳定性好。3)通信效果较好。定向、高增益的天线比无方向性天线的 发射功率提高了104倍。4)具有较大的灵活性。点点通信，比电缆光缆灵活性大。5)投资省、见效快。容量相同时，建设费用只有电缆线路 的1/31/2。宽大宽大 微波微波效果好效果好干扰小干扰小见效快见效快2.2.22.2.2 NGINGI传输媒体传输媒体微波通信微波通信 1 1简介简介（续）（续）主要缺点 1)中继站定点复杂，选址、施工、维护选址、施工、维护 带来不便；带来不便；2)受自然环境受自然环境(地形、对流层和气候条件等)的影响

14、；3)保密性差，易被窃听。保密性差，易被窃听。射频射频 微波微波厘米波厘米波分米波分米波毫米波毫米波2.2.22.2.2 NGINGI传输媒体传输媒体微波通信微波通信 2数字微波通信系统 发送发送 微波微波接收接收中继中继 1.概述卫星通信是在微波接力通信技术和航天技术基础上发展起来的一门新兴的通信技术。简单地说，是利用人造地球卫星作为中继站转发微波信号，在地球上(包括地面、水面和低层大气中)的两个或多个地球站之间进行的通信。2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信美国的“太空之路3”，68台KA转发器

15、，按需分配带宽，提供直接点对点联网服务，提供广泛的IP数据和宽带多媒体应用的高速通信服务。日本08年2月23日发射的超高速网络通信实验卫星“纽带”，可提供无线网络、高清电视播放、远程医疗和远程授课等项目。数据传输速度每秒1.2GB，为世界最快的大容量卫星。中国的“东方红-4”卫星平台有38台C频段转发器、16台KU频段转发器，寿命15年。有星上数据管理系统，可用于广播通信、视频、音频直播、数据中继、区域移动通信等卫星。大部分技术指标全部达到国际领先水平。2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信 2 2原理原理 通信卫星分为低轨运动卫星和高轨静止卫星两类。静止卫星置于地

16、球赤道上空35860km处的对地静止的轨道上，与地球同步。卫星通信系统如图所示。2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信2 2原理原理 传输过程：地面至卫星地面至卫星 卫星到卫星卫星到卫星 卫星返地面卫星返地面 三颗可覆盖三颗可覆盖全球全球。国际通信卫星组织(INTERSAT)负责利用静止卫星实现全球通信，担负着大约80的国际通信业务和全部国际电视转播业务。3.3.卫星通信的特点卫星通信的特点 卫星通信与其他通信手段相比，具有以下5个优点：(1)通信距离远，且建站费用与通信距离几乎无关。(2)卫星通信覆盖面积大 (3)工作频带宽、容量大，适用于多种业务传输。(4)通信

17、线路稳定可靠，传输质量高。(5)机动灵活。2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信 3.3.卫星通信的特点卫星通信的特点 卫星通信存在的不足：(1)卫星通信需要高可靠、长寿命通信卫星。(2)卫星通信要求地球站有大功率发射机和高灵敏度接收机。(3)卫星通信信号延迟较大。(4)通信安全性还有待加强。2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信卫星波束覆盖范围内的多址通信2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信4.4.卫星通信的主要工作频段卫星通信的主要工作频段波段L波段C波段X段Ku波段Ka波段频率1.6/1.5 GHz6.

18、0/4.0 GHz8.0/7.0 GHz14.0/12.0 GHz l4.0/11.0 GHz30/20 GHz2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信 5发展 早期：宽带卫星系统使用Ku波段（11GHz）卫星；现在：（三代系统）采用Ka波段（1830GHz）一颗Ka波段卫星提供的通信能力能够达到一颗Ku卫星通信能力的4倍以上。发展：第四代技术解决下行链路效率低问题。它可以采用统计复用动态地、自动地按需分配谁使用的通信能力。用户只在他们需要的时候按选择的质量等级为所使用的业务付费。星上处理核心：是一种快速数据分组交换机。用卫星上网需通过网络营运中心，用拨号或其他方式，

19、例如ISDN或者专线接入互联网，上行速度可达24Mbps54Mbps。2.2.32.2.3 NGINGI传输媒体传输媒体卫星通信卫星通信 IPIP协议协议ATMATMWDMWDM无线传输无线传输SDHSDH 2.3 NGI2.3 NGI骨干网主要传输技术骨干网主要传输技术SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 内容内容：数据帧的组织 信号复用方式 传输交换方式 物理接口 1.ATM的主要特点 (1)面向连接的传输方式。(2)固定短信元为数据传输单位，有利于高速交换。(3)信头用来根据虚电路标志识别虚连接。(4)ATM采用统计时分复用的方式来进行数据传输。(5)能支持不同速

20、率的各种业务。(6)传输误码率低，且容量很大。更快更快更大更大更及时更及时更安全更安全更好用更好用 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 2.ATM2.ATM网络的组成网络的组成 ATM网络是网状拓扑结构，由多个ATM交换机和ATM端点组成。ATM网络与用户（ATM端点）之间的接口称为用户网络接口UNI。ATM交换机之间的接口称为网络节点接口NNI。2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术ATM网络UNIUNINNINNIATM交换机SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 3.ATM3.ATM协议体系结构协议体系结构 ATM协议参考模型为四层三

21、面的三维立体结构。四层：物理层、ATM 层、ATM 适配层和高层；三面：用户平面、控制平面和管理平面。(1)用户平面：支持数据传送、流量控制、差错 检测以及其他的用户功能；(2)控制平面：用于连接管理，包括对信令信息 的管理；(3)管理平面：提供层管理和平面管理两种不同 功能。2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 高 层 高 层ATM层ATM适配层（AAL）CSSAR物理层TCPM控制平面 用户平面管理平面平面管理层管理 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 ATM协议模型 3.ATM3.ATM协议体系

22、结构（续）协议体系结构（续）SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 VC交换和VP交换 VC交换VC11 VC12 VC13 VC14 P交换VP12VP13VP11VP14VP15VC1VC2VC135VC145VC1VC2VC11VC12 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 4.ATM4.ATM信元及传输（续）信元及传输（续）ATMATM交换交换SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它服务类别A类B类C类D类AAL类型AAL1，AAL5AAL2，AAL5AAL3/4，AAL5AAL3/4，AAL5比特率恒定可变是否需要同步需要不需

23、要连接方式面向连接无连接应用举例64kb/s话音变比特率图像面向连接数据无连接数据 5.ATM5.ATM网络向用户提供的四种服务网络向用户提供的四种服务 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 ATM与IP的结合两种方式：第一是两者重叠，这样虽然可以保证QoS，但是会增加协议的复杂度；第二是两者集成，这种方案能够最大限度地同时利用ATM与IP的优点。(1)重叠模型基本思想基本思想：IP与ATM各自保持原有保持原有的网络结构和协议结构不变，通过在两个不同层次的网络之间进

24、行数据映射、地址映射和控制协议映射，来实现IP over ATM。IP交换的重叠模型由运行IP路由协议并具有IP地址的IP设备和运行ATM信令及路由协议并具有ATM地址的ATM设备(IP主机、IP路由器、ATM交换机等)组成。由于IP和ATM分别运行各自独立各自独立的协议，IP和ATM分别保留各自的地址格式，也就是说，一套设备有两套完全不同的一套设备有两套完全不同的地址地址，因此，网络中需设置专用服务器完成高层IP地址到ATM地址的解析工作。2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 6.IP Over ATM 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）SDHSDHATMATM

25、DWDMDWDMWDMWDM其它其它IP over ATM重叠模型的网络结构SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它重叠模型的网络结构如图所示，ATMATM交交换换机机构构成成核核心心网网，路路由由器器则则位位于于核核心心网网周周围围。由路由器构成的IP网络负责路由表的维护并确定下一跳路由器地址，然后将IP分组转换成ATM信元，经由ATM核心网建立的VC传送到选定的下一跳路由器。重叠模型的一个例子是后面叙述的多协议上的ATM-MPOA。2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术重叠模型的特点：三层逻辑的IP路由拓扑和二层的交换拓扑相互独立，实施IP路由功能的设备在

26、控制服务器的支持下退至网络边缘并且lP路由运行在下层(二层)交换拓扑基础上，两者有各自的地址空间、路由协议、信令协议及资源分配机制。由此在IP over ATM的网络边缘的源端主机与宿主机之间建立IP路径时，IP地址与 ATM地址的映射需要使用地址解析协议(ARP)与逆向ARP，必要时还将使用下一跳步解折协议(NHRP)。该模式的优点是与标准的与标准的ATMATM网络及业务兼容网络及业务兼容；缺缺点是点是IPIP的传输效率低的传输效率低，地址解析服务器解析服务器太易成为网络瓶颈瓶颈，不能充分发挥ATM在QoS方面的优势，因而不适不适宜用来构造大型骨干网宜用来构造大型骨干网。2.3.1 ATM2

27、.3.1 ATM传输技术传输技术 6.IP Over ATM 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）-重叠模型SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 （2 2）集成模型）集成模型 基本思想：让核心网的ATM交换机直接运行IP路由协议；将其看作IP层的对等层，而不是为其提供服务的下一层设备；使用IP服务的用户终端只需要一个IP地址来标识，网络无需再进行IP地址到ATM地址的解析处理，也不再使用ATM信令建立端到端的VC。在该模型的网络中，ATM交换机仍然基于VPI/VCI实现分组转发，所不同点在于，一般纯ATM网络和重叠模型中的ATM交换机的VPI/VCI表是由标

28、准的ATM信令建立和维护的，而集成模型中ATM交换机的VPI/VCI转发表是由IP路由协议和基于TCP/IP的其它标记分发控制协议创建和维护的。6.IP Over ATM 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）-集成模型 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术IP over ATM集成模型的网络结构 右图描述了集成模型的基本网络结构。在该模型中，ATM交换机实际上是一个多协议标签交换路由器，因而在图中将其记为LSR(Label Switching Router)。LSR节点先使用IP进行寻址和选路，然后在选好的路径上使用ATM交换进行分组转发。6.IP Over ATM

29、 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）-集成模型 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 集成模型的优点是综合了第三层路由的灵活性第三层路由的灵活性和第二层交换的第二层交换的高效性高效性，IPIP分组的传输效率高分组的传输效率高，可以充分发挥ATM面向连接的全部优点；缺点是协议较为复杂缺点是协议较为复杂，与标准ATM技术不兼容，从技术特点上来看，集成模型更像多层交换技术。目前，IP over ATM的主流主流是采用集成模型是采用集成模型，它适合于组建大型适合于组建大型IPIP骨干网骨干网。集成模型主要包括Ipsilon公司的IP交换技术(IP Switching)，C

30、isco公司的标签交换技术(Tag Switching)，IETF制定的多协议标记交换技术标准MPLS(Multi-Protocol Label Switching)也属于此类。2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 6.IP Over ATM 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）-集成模型SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它重叠模型与集成模型的比较重叠模型与集成模型的比较 2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 6.IP Over ATM 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）SDHSDHATMATMDWDMDWDMW

31、DMWDM其它其它无论是重叠模型还是集成模型，它们都必须满足下面一些条件:(1)实现的方法与IP协议版本无关；(2)IP与ATM结合的网络技术必须有良好的扩展性能，以支持大型网络；(3)IP与ATM结合的网络技术必须能有效地在网络上支持多播，并且要保证多播的扩展性能；(4)IP与ATM融合的网络技术必须具有良好的网络性能。2.3.1 ATM2.3.1 ATM传输技术传输技术 6.IP Over ATM 6.IP Over ATM 技术（续）技术（续）SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 1.SDH1.SDH简介简介 同同步步数数字字体体系系(SDH)是一个将同步信息传输

32、、复用、分插和交叉连接功能融为一体的结构化传送网络，并由统一网络管理系统进行运行、管理、维护和指配。IP IP over over SDHSDH使使用用链链路路协协议议LAPSLAPS及PPPPPP协协议议对IP数据包进行封封装装，再经SDH通道层的业务适配器封装后放到SDH的同步净荷（Payload）中，经SDH传输层和段层，加加上上相相应应的的开开销销，装装入入一个一个SDHSDH帧帧中，最后到达光层，在光纤中传输在光纤中传输。在在IP IP over over SDHSDH中中，SDHSDH只只可可能能有有一一种种工工作作方方式式，即即SDHSDH只只可可能能以以链链路路方方式式来来支支

33、持持IPIP网网。SDHSDH作作为为链链路路来来支支持持IPIP网网，不不能能参参与与IPIP网网的的寻寻址址，它它的的作作用用只只是是将将路路由由器器以以点点到到点点的的方方式式连连接接起起来来，提提高高点点到到点点之之间间的的传传送送速速率率，它它不不可可能能从从总总体体上上提提高高IPIP网网的的性性能。能。2.3.1 IP over SDH2.3.1 IP over SDH技术技术SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 1.SDH1.SDH简介（续）简介（续）IP over SDH网本质上仍是一个路由器网。IPIP网网整整体体性性能能的的提提高高将将取取决决于于

34、路路由由器器技技术术的的突突破破。例如千兆路由器在全网的应用（IP over SDH）。IP over SDH直接在SDH上传送IP数据报，对对IPIP业业务务提提供供完完善善的的支支持持，较IP over ATM具具有有更更高高的的传传输输效效率率，但它不不适适合合数据、话音、图像集成的多多业业务务平平台台，尚不不支支持持虚虚拟拟专专用用网网（VPNVPN）和电路仿真）和电路仿真，网络扩充性能差扩充性能差。SDHSDH以以 155.520Mb/s155.520Mb/s作 为 第第 1 1级级 同同 步步 转转 移移 模模 式式，即STM1STM1(Synchronous Transfer M

35、ode1)，较高等级的STMN则是N个STM1的复用。2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术SDHSDHATMATMDWDMDWDMWDMWDM其它其它 SDH和SONET各级的对应标准 1.SDH1.SDH简介（续）简介（续）2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术 2.SDH2.SDH的帧结构的帧结构 SDH的帧格式是基基于于字字节节的块状、标标准准化化的等等级级结结构构，称之为同步传送模块STMN，其中N=1，4，16，64等。最基本的模块为STM1STM1，传输速率为155.520Mb/s155.520Mb/s；

36、将4 4个个STM1STM1同步复用构成STM4STM4，传输速率为622.080Mb/s622.080Mb/s；依次类推。字节传送的次序是从左到右逐排进行，传送一帧需传送一帧需125s125s。SDHSDH帧帧结结构构可可分分为为三三部部分分：段段开开销销(SOH，Section Over Head)、管管理理单单元元指指针针(AUPTR)和STMNSTMN净净负负荷荷(Payload)。其中，SOH可分为再生段SOH(RSOH)、复用段SOH(MSOH)；净负荷中含9行(1N)列的通道开销(POH，Path Over Head)，其他为信息净负荷，用于承载电信业务的比特。如STM1有9行2

37、60列字节用于业务传输。2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术 2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术 2.SDH2.SDH的帧结构的帧结构(续）续）SDH帧9 9行行(270N)(270N)列列字字节节组组成成，传输顺序自左到右，从上到下，依次排成串形码流。传输一帧需要125s，每每秒秒可可传传送送80008000帧帧。由此可知，对STM1来说，N=1，传输速率为9行270列8比特/字节8000帧/秒=155.520Mb/s。(1)SDH具有统一的光接口和复用标准。SDH网不仅能与现有的PDH网完全兼容，即能使PDH

38、的T系列和E系列(含三个地区性标准：欧洲、北美、日本)在STM1上得统一，同时还可容纳各种新的数字业务信号，如ATM信元、FDDI帧等。另一方面，统一的NNI(网络节点接口)，使网络单元(NE)在光通路横向上得以互通。(2)SDH采用同步复用和灵活的复用映射结构。SDH采用了先进的指针调整技术，使来自不同业务提供者的信息净负荷在不同环境下同步复用，且可承受一定的定时基准丢失。此外，SDH引入了“虚容器(VC，Virtual Container)”的概念。所谓虚容器(VC)，是一种支持通道层连接的信息结构，当各种业务信息经处理装入VC后，系统可不管所承载的信息结构，只需处理各种虚容器即可。这种方

39、式尤如当前使用集装箱的运输方式，既减少了管理实体的数量，又具有信息传送的透明性。2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术 3.SDH3.SDH的特点的特点 SDHSDH具具有有健健全全的的网网络络管管理理功功能能。SDHSDH具具有有可可统统一一的的网网管管系系统统操操作作，并并可可对对网网络络单单元元进进行行分分布布式式的的有有效效管管理理，具具有有开开设设业业务务的的性性能能监监视视、网网络络的的动动态态维维护护、不不同同供供应应商商设设备备间间的的互互通通等等功功能。能。SDH/SONETSDH/SONET标准不仅适用光纤传输系统，也可用于卫星和微标准

40、不仅适用光纤传输系统，也可用于卫星和微波通信传输，并已成为宽带综合业务数字网的物理协议。波通信传输，并已成为宽带综合业务数字网的物理协议。2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术 3.SDH3.SDH的特点的特点(续）续）实施IP over SDH/SONET有两个国际标准，一个是ITU-T的X.85(X.85(用用LAPSLAPS的的IP IP over over SDH)SDH)，另一个是正IETF的RFC2615(PPP RFC2615(PPP over over SDH/SONETSDH/SONET)。用以LAPS的IP over SDH(X.85建

41、议)协议栈的结构如图所示。2.3.2 IP over SDH2.3.2 IP over SDH技术技术 4.IP over SDH4.IP over SDH 1.WDM（Wavelength Division Multiplexing）简介简介 电子复用技术（如TDM），在一个光信道的可利用带宽最高限度约为1020 GHz，目前传输的数据速率如2.510 Gb/s已经接近这个极限极限。一一条条普普通通单单模模光光纤纤可可传传输输的的带带宽宽极极宽宽，仅1.55 m传输窗口就可传输10,000个光信道，其间隔为2.2 GHz。此时想再提高信道利用率就必须借助于光频分复用技术，用增增加加光光信信道

42、来扩大容量道来扩大容量。光频分复用也称光光波波分分复复用用(WDM)(WDM)，然而习惯上光频分复用是指光光频频细细分分，即密密集集波波分分复复用用(DWDM)(DWDM)（Dense Wavelength Division Multiplexing）；光光频频粗粗分分(WDM)(WDM)，光信道相隔甚远，甚至在光纤的不同窗口上，其复用的信道也较少，约10个左右。2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术1.WDM简介（续）简介（续）WDM技术使用最活跃的波长窗口是在1550nm上下的窗口，其宽度已从30nm加大至80nm，而各路光载波保持较小的波长间隔，以致WDM的路数增加很多。采用普通的

43、光纤光纤WDMWDM耦合器或光栅耦合器或光栅，即可对复用信即可对复用信道解复用道解复用。光频分复用的物理原理与光波分复用是相同的。但由于光频道的间隔很小，要用波长选择性更高的波导干涉仪或采用可调相干检测技术在电域解复用，并同时完成信号解调，难度很大。因此，现在走向商用化的技术是光频粗分的WDM。2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术波分复用光纤通信链路 2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术 一条波分复用的光纤通信链路如下图所示，若干光发送机分别工作于各自的载波(i)。借助WDM耦合器复用为多路信号进入同一根光纤，传输至接收端，在此处借助一个解复用器将复用信号分离后，分别送到各自的

44、接收机。链路中的EDFA用于补偿波分复用器/解复用器所带来的插入损耗。一个EDFA可以同时放大其窗口内所有的波长通道。2.WDM复用技术 一个四个光发送机的WDM链路，开通比特速率分别为B1到B4，则总的带宽为 当所有的波长的比特速率相等时，系统容量与单波长链路相比增强了4倍。例如，若每个信道的带宽是2.5 Gb/s，则四个信道的WDM链路总带宽为10 Gb/s。如果复用的信道数提高到32个，则带宽将变为80 Gb/s，这是一个相当可观的数据速率。2.WDM复用技术 2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术 3.IP over WDM 3.IP over WDM 全光互连网全光互连网 2.

45、3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术 全光互连网是一个发展中的全新技术,它与现行的SDH网、WDM系统和DWDM的联系是不能割断的。由用户IP的光信号至整个网络的传送,涉及的领域很广泛,因此,IP进入光网的分层是可以重叠的。下面为IP进入光传输层的实现过程:由IPATMSDH光网 由IPSDH光网 由IP光网 由上可见，技术的发展不是跳跃式的,而是逐渐地弃旧迎新,发展到由IP直接进入光网,与原来的网络会共存一段时间。3.IP over WDM 3.IP over WDM 全光互连网全光互连网(续）续）2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术 IP over WDM被称为光因特网或优化光

46、互连网，它是IP数据网与WDM全光网的结合,是以高性能路由器通过光分插复用器（OADM）或光分复用器（WDM）直接接入WDM全光网中,以实现IP数据包直接在多波长光路上的传输。IP over WDM如图所示。IP over WDM 网络构成 3.IP over WDM 3.IP over WDM 全光互连网全光互连网(续）续）2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术 IP over WDM分层模型 IP over DWDM技术直接将IP数据报放在光路上传输，省去了中间的ATM层和SDH层，减少了网络设备，减轻了网管的负担，提高了网络带宽；另外DWDM还提供了接口协议与速率无关的特性，在一条

47、光纤上可同时传输ATM、SDH和千兆以太网信号，对不同速率、数据帧格式的业务提供全面支持，从而可以和现有已建成的各种网络兼容，能充分被利用原来的网络，既保护了已有的投资，又提供了极大的灵活性。IP over DWDM的不足是标准化程度不够，目前只支持点到点方式。目前具有光功能的光器件还不能达到微电子器件的同等效能。其中急需解决的问题有全光交换机、全光分插复用、光交叉连接、各种光接口,以及网络的生存、全光网的管理及光集成技术领域等最新技术。2.3.3 WDM2.3.3 WDM技术技术 3.IP over WDM 3.IP over WDM 全光互连网全光互连网(续）续）1.1.三种传输技术协议栈

48、三种传输技术协议栈 2.3.4 2.3.4 三种传输技术比较三种传输技术比较 IP over DWDM技术直接将IP数据报放在光路上传输，省去了中间的ATM层和SDH层，减少了网络设备，减轻了网管的负担，提高了网络带宽；另外DWDM还提供了接口协议与速率无关的特性，在一条光纤上可同时传输ATM、SDH和千兆以太网信号，对不同速率、数据帧格式的业务提供全面支持，从而可以和现有已建成的各种网络兼容，能充分被利用原来的网络，既保护了已有的投资，又提供了极大的灵活性。光纤网SONET/SDHIP/PPP数据图像语音光纤网SONET/SDHATMIP数据图像语音光纤网（DWDM）IP/PPP数据图像语音（b）IP Over SDH；（c）IP Over DWDM（a）IP Over ATM；