1、第1章 NGI概述 第2章 NGI主要傳輸技術(shù) 第3章 寬帶網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù) 第4章 IPv6協(xié)議 第5章 高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 第6章 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 第7章 寬帶接入技術(shù),主要內(nèi)容,2.1 下一代互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)參考模型 2.2 寬帶骨干網(wǎng)主要傳輸媒體 2.3 寬帶骨干網(wǎng)主要傳輸技術(shù) IP over ATM IP over SDH/SONET IP over WDM/DWDM 無線傳輸技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù),第2章 NGI主要傳輸技術(shù),2.1 NGI骨干網(wǎng)絡(luò)參考模型,WDM,SDH,無線傳輸,DWDMl,網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層,無線或 金金屬線,幀中繼,PPP HDLC LAPSC,WDM/DWDM,SDH,M

2、PLS,其他,ATM,IP,1.體系結(jié)構(gòu)和參考模型,2.1 NGI骨干網(wǎng)絡(luò)參考模型,WDM,SDH,無線傳輸,DWDMl,1.體系結(jié)構(gòu)和參考模型 物理層 以光纖傳輸為主，微波、衛(wèi)星為補(bǔ)充，金屬線傳輸和無線傳輸技術(shù)也在物理層。 數(shù)據(jù)鏈路層 實現(xiàn)數(shù)據(jù)組幀、包交換、容錯等功能，集中了諸多的骨干網(wǎng)協(xié)議，如幀中繼、ATM、SDH的組幀和檢錯等協(xié)議及無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議等。SDH通過PPP等簡單協(xié)議對HDLC幀格式的改造，實現(xiàn)了與IP層的直接連結(jié)，提高了效率。 網(wǎng)絡(luò)互連層 IP協(xié)議，實現(xiàn)IPv6的數(shù)據(jù)分組端到端可靠交換，由支持高速寬帶路由或交換的設(shè)備完成。,CERNET2：領(lǐng)跑全球下一代互聯(lián)網(wǎng),2.1 NGI

3、骨干網(wǎng)絡(luò)參考模型,國際公認(rèn)的最有發(fā)展前途三大傳輸手段：光纖、微波、衛(wèi)星。 高帶寬、高可靠、大范圍，主要以光纖通信為主； 衛(wèi)星、微波中繼作補(bǔ)充。 無線、金屬線主要用于城域網(wǎng)或局域網(wǎng)。,2.2 NGI寬帶骨干網(wǎng)主要傳輸媒體,1概念 光波是頻率極高的電磁波，頻率：0.3THz(1 THz=1012 Hz)到30 PHz(1PHz=1015Hz)之間，紫外光，可見光、紅外光。目前，光纖通信使用的紅外光波，頻率：1101441014 Hz。 波長是電磁波在空間變化一周所經(jīng)歷的長度，波長取決于電磁波的頻率和光速： =C/f 為波長(m)，C為光速（3108 m/s)，f為電磁波的頻率(Hz)。 對于光波，

4、波長常用微米(m)或納米(nm)來表示(1m=110-6 m，1 nm=110-9 m)。,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,2通信原理 一個簡單的光收發(fā)系統(tǒng)如圖所示：,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,發(fā)送端光源：發(fā)光二極管(或半導(dǎo)體注入型激光管)作電光轉(zhuǎn)換； 光纖放大器：摻鉺光纖放大器，光信號在中繼站直接放大。 例如：全光網(wǎng)絡(luò)中13000km的距離內(nèi)，單模光纖的傳輸速率已達(dá)20Gb/s。特別是基于摻鉺光纖放大器EDFA的1550nm窗口采用密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)。實驗室速率目前已達(dá)Tbs量級。,3光纖分類 光纖按傳輸模式可分為，單模光纖和多模光纖。 單模光纖(SMF)的光纖直徑很

5、細(xì)，細(xì)到只允許一個波長而非多個波長的光線像波導(dǎo)那樣沿直線向前傳播。 多模光纖(MMF)可同時以反射、折射等多種模式傳輸多條不同入射角的光線。,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,三種光纖纖芯包層折射率 分布,4. 常用的三種通信光纖 常用的三種光纖為單模階躍光纖(a)、多模階躍光纖(b)和多模漸變光纖(c),3. 常用的三種通信光纖（續(xù)） (1) 單模階躍光纖如圖3.2(a)所示(圖中n0、n1、n2分別為空氣、纖芯和包層的折射率)。由于只容許光以一條路徑沿光纖傳播，因而纖芯是極小的，光束沿光纖軸向傳播，進(jìn)入光纖的光幾乎是以相同的時間通過相同的距離。 (2)

6、 多模階躍型光纖如圖3.2(b)所示，除了纖芯較粗外，其結(jié)構(gòu)與單模光纖相同。這種光纖的數(shù)值孔徑(光纖接收入射光線能力大小的物理量)較大，因此允許更多的光線進(jìn)入。光沿著不同路徑傳播，因而通過相同長度的光纖就需要不同的傳輸時間,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,3. 常用的三種通信光纖（續(xù)） (3) 多模漸變型光纖如圖3.2(c)所示，特點是纖芯的折射率呈現(xiàn)非均勻分布，中心最大，沿截面半徑向外逐漸減小，光在其中通過折射傳播。由于折射率隨軸向距離的增大而減小，而速度與折射率成反比，故遠(yuǎn)離軸線處的光傳播速度大于靠近軸線處的光傳播速度。,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,5存在問題 光信號在光纖會因

7、其損耗特性和頻帶特性（色散特性）而影響傳輸質(zhì)量。 損耗特性：是光信號在光纖中傳播時單位長度的衰減，通常用dB/km來表示；光纖的損耗會影響傳輸?shù)闹欣^距離。常用窗口0.85/1.3/1.55微米 頻帶特性（色散特性）：則是不同波長的光信號到達(dá)接收端的時延差，造成光脈沖展寬（色散），它會影響傳輸碼率(即傳輸帶寬)。光纖的頻帶特性以兆赫千米(MHzkm)來表示。,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,光纖損耗與波長的關(guān)系,5存在問題（續(xù)）,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,總之，與電通信相比，光纖通信有以下優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 帶寬寬，容量大； 中繼距離長； 不怕電磁干擾； 保密、無串?dāng)_； 節(jié)約金屬和原

8、材料； 線細(xì)而輕； 抗腐蝕、柔軟可繞。 缺點： 強(qiáng)度不如金屬線；連接比較困難； 分路耦合不方便；彎曲半徑不宜太小。 光纖通信的三個缺點都已克服，不影響光纖通信的實用。,2.2.1 NGI主要傳輸媒體光纖,1簡介 微波通信技術(shù)是20世紀(jì)50年代開始實用化的一項先進(jìn)通信技術(shù)。有兩種主要方式：地面微波通信和衛(wèi)星通信。 （1）含義： 微波通信是利用波長1m1mm或頻率300MHz300GHz)的電磁波在對流層的視距范圍內(nèi)進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。 （2）微波波段:可細(xì)分為“分米波”(波長為1m10 cm)、“厘米波”(波長為10 cm1 cm)和“毫米波”(波長為1cm1 mm)。,2.2.2 NG

9、I傳輸媒體微波通信,2.2.2 NGI傳輸媒體微波通信,1簡介（續(xù)） 射頻微波頻段使用頻率范圍是2GHz40GHz，兩站直接距離：一般在40km60km。遠(yuǎn)距離通信，采用中繼方式。 微波有三項工作、五個優(yōu)點、三項缺點。 三項基本工作： 多路復(fù)用： 射頻工作 中繼接力。,2.2.2 NGI傳輸媒體微波通信,1簡介（續(xù)） 五個優(yōu)點： 1)工作頻帶寬、通信容量大。頻帶寬是無線電波的103倍。 可傳輸電話、電報、數(shù)據(jù)和圖形等信息。 2)受外界干擾小。微波頻段的電磁波傳播受晝夜、季節(jié)的 影響較小，大電干擾、工業(yè)干擾及太陽黑子變化基本上 不起作用，因此微波通信的可靠性和穩(wěn)定性好。 3)通信效果較好。定向、

10、高增益的天線比無方向性天線的 發(fā)射功率提高了104倍。 4)具有較大的靈活性。點點通信，比電纜光纜靈活性大。 5)投資省、見效快。容量相同時，建設(shè)費(fèi)用只有電纜線路 的1/31/2。,2.2.2 NGI傳輸媒體微波通信,1簡介（續(xù)） 主要缺點 1)中繼站定點復(fù)雜，選址、施工、維護(hù) 帶來不便； 2)受自然環(huán)境(地形、對流層和氣候條件等) 的影響； 3)保密性差，易被竊聽。,2.2.2 NGI傳輸媒體微波通信,2數(shù)字微波通信系統(tǒng),1. 概述 衛(wèi)星通信是在微波接力通信技術(shù)和航天技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興的通信技術(shù)。簡單地說，是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號，在地球上(包括地面、水面和低層大氣

11、中)的兩個或多個地球站之間進(jìn)行的通信。,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,美國的“太空之路3”，68臺KA轉(zhuǎn)發(fā)器，按需分配帶寬，提供直接點對點聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，提供廣泛的IP數(shù)據(jù)和寬帶多媒體應(yīng)用的高速通信服務(wù)。 日本08年2月23日發(fā)射的超高速網(wǎng)絡(luò)通信實驗衛(wèi)星“紐帶” ，可提供無線網(wǎng)絡(luò)、高清電視播放、遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程授課等項目。數(shù)據(jù)傳輸速度每秒1.2GB，為世界最快的大容量衛(wèi)星。 中國的“東方紅-4”衛(wèi)星平臺有38臺C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器、16臺KU頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，壽命15年。有星上數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可用于廣播通信、視頻、音頻直播、數(shù)據(jù)中繼、區(qū)域移動通信等衛(wèi)星。大部分技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到

12、國際領(lǐng)先水平。,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,2原理 通信衛(wèi)星分為低軌運(yùn)動衛(wèi)星和高軌靜止衛(wèi)星兩類。 靜止衛(wèi)星置于地球赤道上空35860km處的對地靜止的軌道上，與地球同步。衛(wèi)星通信系統(tǒng)如圖所示。,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,2原理 傳輸過程： 地面至衛(wèi)星 衛(wèi)星到衛(wèi)星 衛(wèi)星返地面 三顆可覆蓋全球。,國際通信衛(wèi)星組織(INTERSAT)負(fù)責(zé)利用靜止衛(wèi)星實現(xiàn)全球通信，擔(dān)負(fù)著大約80的國際通信業(yè)務(wù)和全部國際電視轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)。,3. 衛(wèi)星通信的特點 衛(wèi)星通信與其他通信手段相比，具有以下5個優(yōu)點： (1) 通信距離遠(yuǎn)，且建站費(fèi)用與通信距離幾乎無關(guān)。 (2) 衛(wèi)星通信覆蓋面積大 (3) 工作頻帶寬

13、、容量大，適用于多種業(yè)務(wù)傳輸。 (4) 通信線路穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高。 (5) 機(jī)動靈活。,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,3. 衛(wèi)星通信的特點 衛(wèi)星通信存在的不足： (1) 衛(wèi)星通信需要高可靠、長壽命通信衛(wèi)星。 (2) 衛(wèi)星通信要求地球站有大功率發(fā)射機(jī)和高靈敏度接收機(jī)。 (3) 衛(wèi)星通信信號延遲較大。 (4) 通信安全性還有待加強(qiáng)。,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)的多址通信,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,4. 衛(wèi)星通信的主要工作頻段,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,5發(fā)展 早期：寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)使用Ku波段（11GHz）衛(wèi)星； 現(xiàn)在：（三代系統(tǒng)）采用Ka波段

14、（1830GHz） 一顆Ka波段衛(wèi)星提供的通信能力能夠達(dá)到一顆Ku衛(wèi)星通信能力的4倍以上。 發(fā)展：第四代技術(shù)解決下行鏈路效率低問題。它可以采用統(tǒng)計復(fù)用動態(tài)地、自動地按需分配誰使用的通信能力。用戶只在他們需要的時候按選擇的質(zhì)量等級為所使用的業(yè)務(wù)付費(fèi)。 星上處理核心：是一種快速數(shù)據(jù)分組交換機(jī)。 用衛(wèi)星上網(wǎng)需通過網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)中心，用撥號或其他方式，例如ISDN或者專線接入互聯(lián)網(wǎng)，上行速度可達(dá)24Mbps54Mbps。,2.2.3 NGI傳輸媒體衛(wèi)星通信,IP協(xié)議,2.3 NGI骨干網(wǎng)主要傳輸技術(shù),內(nèi)容： 數(shù)據(jù)幀的組織 信號復(fù)用方式 傳輸交換方式 物理接口,1.ATM的主要特點 (1) 面向連接的傳輸方式

15、。 (2) 固定短信元為數(shù)據(jù)傳輸單位，有利于高速交換。 (3) 信頭用來根據(jù)虛電路標(biāo)志識別虛連接。 (4) ATM采用統(tǒng)計時分復(fù)用的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 (5) 能支持不同速率的各種業(yè)務(wù)。 (6) 傳輸誤碼率低，且容量很大。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),2. ATM網(wǎng)絡(luò)的組成 ATM網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由多個ATM交換機(jī)和ATM端點組成。ATM網(wǎng)絡(luò)與用戶（ATM端點）之間的接口稱為用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI。ATM交換機(jī)之間的接口稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口NNI。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),3. ATM協(xié)議體系結(jié)構(gòu) ATM協(xié)議參考模型為四層三面的三維立體結(jié)構(gòu)。 四層：物理層、ATM 層、 ATM 適配層和高層

16、； 三面：用戶平面、控制平面和管理平面。 (1) 用戶平面：支持?jǐn)?shù)據(jù)傳送、流量控制、差錯 檢測以及其他的用戶功能； (2) 控制平面：用于連接管理，包括對信令信息 的管理； (3) 管理平面：提供層管理和平面管理兩種不同 功能。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),2.3.1 ATM傳輸技術(shù),3. ATM協(xié)議體系結(jié)構(gòu)（續(xù)）,VC交換和VP交換,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),4. ATM信元及傳輸（續(xù)）ATM交換,5. ATM網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的四種服務(wù),2.3.1 ATM傳輸技術(shù),2.3.1 ATM傳輸技術(shù),ATM與IP的結(jié)合兩種方式：第一是兩者重疊，這樣雖然可以保證QoS，但是會增加協(xié)議的復(fù)雜度；第二是兩

17、者集成，這種方案能夠最大限度地同時利用ATM與IP的優(yōu)點。,(1) 重疊模型 基本思想：IP與ATM各自保持原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議結(jié)構(gòu)不變，通過在兩個不同層次的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)映射、地址映射和控制協(xié)議映射，來實現(xiàn)IP over ATM。 IP交換的重疊模型由運(yùn)行IP路由協(xié)議并具有IP地址的IP設(shè)備和運(yùn)行ATM信令及路由協(xié)議并具有ATM地址的ATM設(shè)備(IP主機(jī)、IP路由器、ATM交換機(jī)等)組成。由于IP和ATM分別運(yùn)行各自獨(dú)立的協(xié)議，IP和ATM分別保留各自的地址格式，也就是說，一套設(shè)備有兩套完全不同的地址，因此，網(wǎng)絡(luò)中需設(shè)置專用服務(wù)器完成高層IP地址到ATM地址的解析工作。,2.3.1 ATM

18、傳輸技術(shù),6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）,IP over ATM重疊模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),重疊模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示，ATM交換機(jī)構(gòu)成核心網(wǎng)，路由器則位于核心網(wǎng)周圍。由路由器構(gòu)成的IP網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)路由表的維護(hù)并確定下一跳路由器地址，然后將IP分組轉(zhuǎn)換成ATM信元，經(jīng)由ATM核心網(wǎng)建立的VC傳送到選定的下一跳路由器。重疊模型的一個例子是后面敘述的多協(xié)議上的ATM-MPOA。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),重疊模型的特點：三層邏輯的IP路由拓?fù)浜投拥慕粨Q拓?fù)湎嗷オ?dú)立，實施IP路由功能的設(shè)備在控制服務(wù)器的支持下退至網(wǎng)絡(luò)邊緣并且lP路由運(yùn)行在下層(二層)交換拓?fù)浠A(chǔ)上，兩者有各自的地址空間、路由協(xié)議、

19、信令協(xié)議及資源分配機(jī)制。由此在IP over ATM的網(wǎng)絡(luò)邊緣的源端主機(jī)與宿主機(jī)之間建立IP路徑時，IP地址與 ATM地址的映射需要使用地址解析協(xié)議(ARP)與逆向ARP，必要時還將使用下一跳步解折協(xié)議(NHRP)。 該模式的優(yōu)點是與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容；缺點是IP的傳輸效率低，地址解析服務(wù)器太易成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，不能充分發(fā)揮ATM在QoS方面的優(yōu)勢，因而不適宜用來構(gòu)造大型骨干網(wǎng)。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）-重疊模型,（2）集成模型 基本思想：讓核心網(wǎng)的ATM交換機(jī)直接運(yùn)行IP路由協(xié)議；將其看作IP層的對等層，而不是為其提供服務(wù)的下一層設(shè)備；使用I

20、P服務(wù)的用戶終端只需要一個IP地址來標(biāo)識，網(wǎng)絡(luò)無需再進(jìn)行IP地址到ATM地址的解析處理，也不再使用ATM信令建立端到端的VC。 在該模型的網(wǎng)絡(luò)中，ATM交換機(jī)仍然基于VPI/VCI實現(xiàn)分組轉(zhuǎn)發(fā)，所不同點在于，一般純ATM網(wǎng)絡(luò)和重疊模型中的ATM交換機(jī)的VPI/VCI表是由標(biāo)準(zhǔn)的ATM信令建立和維護(hù)的，而集成模型中ATM交換機(jī)的VPI/VCI轉(zhuǎn)發(fā)表是由IP路由協(xié)議和基于TCP/IP的其它標(biāo)記分發(fā)控制協(xié)議創(chuàng)建和維護(hù)的。,6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）-集成模型,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),IP over ATM集成模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),右圖描述了集成模型的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在該模型中，ATM交換機(jī)

21、實際上是一個多協(xié)議標(biāo)簽交換路由器，因而在圖中將其記為LSR(Label Switching Router)。LSR節(jié)點先使用IP進(jìn)行尋址和選路，然后在選好的路徑上使用ATM交換進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)。,6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）-集成模型,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),集成模型的優(yōu)點是綜合了第三層路由的靈活性和第二層交換的高效性，IP分組的傳輸效率高，可以充分發(fā)揮ATM面向連接的全部優(yōu)點；缺點是協(xié)議較為復(fù)雜，與標(biāo)準(zhǔn)ATM技術(shù)不兼容，從技術(shù)特點上來看，集成模型更像多層交換技術(shù)。目前，IP over ATM的主流是采用集成模型，它適合于組建大型IP骨干網(wǎng)。 集成模型主要包括Ipsilon公司的I

22、P交換技術(shù)(IP Switching)，Cisco公司的標(biāo)簽交換技術(shù)(Tag Switching)，IETF制定的多協(xié)議標(biāo)記交換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)MPLS(Multi-Protocol Label Switching)也屬于此類。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）-集成模型,重疊模型與集成模型的比較,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）,無論是重疊模型還是集成模型，它們都必須滿足下面一些條件: (1) 實現(xiàn)的方法與IP協(xié)議版本無關(guān)； (2) IP與ATM結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須有良好的擴(kuò)展性能，以支持大型網(wǎng)絡(luò)； (3) IP與ATM結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)

23、技術(shù)必須能有效地在網(wǎng)絡(luò)上支持多播，并且要保證多播的擴(kuò)展性能； (4) IP與ATM融合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須具有良好的網(wǎng)絡(luò)性能。,2.3.1 ATM傳輸技術(shù),6. IP Over ATM 技術(shù)（續(xù)）,1. SDH簡介 同步數(shù)字體系(SDH) 是一個將同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接功能融為一體的結(jié)構(gòu)化傳送網(wǎng)絡(luò)，并由統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行、管理、維護(hù)和指配。 IP over SDH使用鏈路協(xié)議LAPS及PPP協(xié)議對IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，再經(jīng)SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器封裝后放到SDH的同步凈荷（Payload）中，經(jīng)SDH傳輸層和段層，加上相應(yīng)的開銷，裝入一個SDH幀中，最后到達(dá)光層，在光纖中傳輸。 在I

24、P over SDH中，SDH只可能有一種工作方式，即SDH只可能以鏈路方式來支持IP網(wǎng)。SDH作為鏈路來支持IP網(wǎng)，不能參與IP網(wǎng)的尋址，它的作用只是將路由器以點到點的方式連接起來，提高點到點之間的傳送速率，它不可能從總體上提高IP網(wǎng)的性能。,2.3.1 IP over SDH技術(shù),1. SDH簡介（續(xù)） IP over SDH網(wǎng)本質(zhì)上仍是一個路由器網(wǎng)。IP網(wǎng)整體性能的提高將取決于路由器技術(shù)的突破。例如千兆路由器在全網(wǎng)的應(yīng)用（IP over SDH）。 IP over SDH直接在SDH上傳送IP數(shù)據(jù)報，對IP業(yè)務(wù)提供完善的支持，較IP over ATM具有更高的傳輸效率，但它不適合數(shù)據(jù)、話

25、音、圖像集成的多業(yè)務(wù)平臺，尚不支持虛擬專用網(wǎng)（VPN）和電路仿真，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充性能差。 SDH以155.520Mb/s作為第1級同步轉(zhuǎn)移模式，即STM1(Synchronous Transfer Mode1)，較高等級的STMN則是N個STM1的復(fù)用。,2.3.2 IP over SDH技術(shù),SDH和SONET各級的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),1. SDH簡介（續(xù)）,2.3.2 IP over SDH技術(shù),2. SDH的幀結(jié)構(gòu) SDH的幀格式是基于字節(jié)的塊狀、標(biāo)準(zhǔn)化的等級結(jié)構(gòu)，稱之為同步傳送模塊STMN，其中N=1，4，16，64等。最基本的模塊為STM1，傳輸速率為155.520Mb/s；將4個STM1同步復(fù)用構(gòu)

26、成STM4，傳輸速率為622.080Mb/s；依次類推。字節(jié)傳送的次序是從左到右逐排進(jìn)行，傳送一幀需125s。 SDH幀結(jié)構(gòu)可分為三部分：段開銷(SOH，Section Over Head)、管理單元指針(AUPTR)和STMN凈負(fù)荷(Payload)。其中，SOH可分為再生段SOH(RSOH)、復(fù)用段SOH(MSOH)；凈負(fù)荷中含9行(1N)列的通道開銷(POH，Path Over Head)，其他為信息凈負(fù)荷，用于承載電信業(yè)務(wù)的比特。如STM1有9行260列字節(jié)用于業(yè)務(wù)傳輸。,2.3.2 IP over SDH技術(shù),2.3.2 IP over SDH技術(shù),2. SDH的幀結(jié)構(gòu)(續(xù)）,SDH

27、幀 9行(270N)列字節(jié)組成，傳輸順序自左到右，從上到下，依次排成串形碼流。傳輸一幀需要125s，每秒可傳送8000幀。由此可知，對STM1來說，N=1，傳輸速率為9行270列8比特/字節(jié)8000幀/秒=155.520Mb/s。,(1)SDH具有統(tǒng)一的光接口和復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。 SDH網(wǎng)不僅能與現(xiàn)有的PDH網(wǎng)完全兼容，即能使PDH的T系列和E系列(含三個地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)：歐洲、北美、日本)在STM1上得統(tǒng)一，同時還可容納各種新的數(shù)字業(yè)務(wù)信號，如ATM信元、FDDI幀等。另一方面，統(tǒng)一的NNI(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口)，使網(wǎng)絡(luò)單元(NE)在光通路橫向上得以互通。 (2) SDH采用同步復(fù)用和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。 SD

28、H采用了先進(jìn)的指針調(diào)整技術(shù)，使來自不同業(yè)務(wù)提供者的信息凈負(fù)荷在不同環(huán)境下同步復(fù)用，且可承受一定的定時基準(zhǔn)丟失。此外，SDH引入了“虛容器(VC，Virtual Container)”的概念。所謂虛容器(VC)，是一種支持通道層連接的信息結(jié)構(gòu)，當(dāng)各種業(yè)務(wù)信息經(jīng)處理裝入VC后，系統(tǒng)可不管所承載的信息結(jié)構(gòu)，只需處理各種虛容器即可。這種方式尤如當(dāng)前使用集裝箱的運(yùn)輸方式，既減少了管理實體的數(shù)量，又具有信息傳送的透明性。,2.3.2 IP over SDH技術(shù),3. SDH的特點,SDH具有健全的網(wǎng)絡(luò)管理功能。SDH具有可統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)操作，并可對網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行分布式的有效管理，具有開設(shè)業(yè)務(wù)的性能監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)

29、的動態(tài)維護(hù)、不同供應(yīng)商設(shè)備間的互通等功能。 SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)不僅適用光纖傳輸系統(tǒng)，也可用于衛(wèi)星和微波通信傳輸，并已成為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的物理協(xié)議。,2.3.2 IP over SDH技術(shù),3. SDH的特點(續(xù)）,實施IP over SDH/SONET有兩個國際標(biāo)準(zhǔn)， 一個是ITU-T的X.85(用LAPS的IP over SDH)，另一個是正IETF的RFC2615(PPP over SDH/SONET)。用以LAPS的IP over SDH(X.85建議)協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)如圖所示。,2.3.2 IP over SDH技術(shù),4. IP over SDH,1. WDM（ Wavelengt

30、h Division Multiplexing）簡介 電子復(fù)用技術(shù)（如TDM），在一個光信道的可利用帶寬最高限度約為1020 GHz，目前傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率如2.510 Gb/s已經(jīng)接近這個極限。 一條普通單模光纖可傳輸?shù)膸挊O寬，僅1.55 m傳輸窗口就可傳輸10,000個光信道，其間隔為2.2 GHz。此時想再提高信道利用率就必須借助于光頻分復(fù)用技術(shù)，用增加光信道來擴(kuò)大容量。 光頻分復(fù)用也稱光波分復(fù)用(WDM)，然而習(xí)慣上光頻分復(fù)用是指光頻細(xì)分，即密集波分復(fù)用(DWDM) （Dense Wavelength Division Multiplexing） ；光頻粗分(WDM) ，光信道相隔甚遠(yuǎn)，

31、甚至在光纖的不同窗口上，其復(fù)用的信道也較少，約10個左右。,2.3.3 WDM技術(shù),1. WDM簡介（續(xù)） WDM技術(shù)使用最活躍的波長窗口是在1550nm上下的窗口，其寬度已從30nm加大至80nm，而各路光載波保持較小的波長間隔，以致WDM的路數(shù)增加很多。 采用普通的光纖WDM耦合器或光柵，即可對復(fù)用信道解復(fù)用。光頻分復(fù)用的物理原理與光波分復(fù)用是相同的。但由于光頻道的間隔很小，要用波長選擇性更高的波導(dǎo)干涉儀或采用可調(diào)相干檢測技術(shù)在電域解復(fù)用，并同時完成信號解調(diào)，難度很大。因此，現(xiàn)在走向商用化的技術(shù)是光頻粗分的WDM。,2.3.3 WDM技術(shù),波分復(fù)用光纖通信鏈路,2.3.3 WDM技術(shù),一條

32、波分復(fù)用的光纖通信鏈路如下圖所示，若干光發(fā)送機(jī)分別工作于各自的載波(i)。借助WDM耦合器復(fù)用為多路信號進(jìn)入同一根光纖，傳輸至接收端，在此處借助一個解復(fù)用器將復(fù)用信號分離后，分別送到各自的接收機(jī)。鏈路中的EDFA用于補(bǔ)償波分復(fù)用器/解復(fù)用器所帶來的插入損耗。一個EDFA可以同時放大其窗口內(nèi)所有的波長通道。,2. WDM復(fù)用技術(shù),一個四個光發(fā)送機(jī)的WDM鏈路，開通比特速率分別為B1到B4，則總的帶寬為,當(dāng)所有的波長的比特速率相等時，系統(tǒng)容量與單波長鏈路相比增強(qiáng)了4倍。例如，若每個信道的帶寬是2.5 Gb/s，則四個信道的WDM鏈路總帶寬為10 Gb/s。如果復(fù)用的信道數(shù)提高到32個，則帶寬將變?yōu)?0 Gb/s，這是一個相當(dāng)可觀的數(shù)據(jù)速率。,