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光传输技术运用

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光传输技术经过近lO年的发展,已经远远超过了SDH电路交叉和WDM波长连接的概念,2000年提供的MSTP和近年来开始逐步商用的A—SON,成为面向多业务适应未来通信传输的热门光网络技术。面临新业务不断推出,MSTP面向传送业务分组化,ASON面向传送网络动态化,两者的有机结合为未来的通信网络提供了最完善的传输解决方案。随着社会的进步,科学技术的日益提高以及人民生活水平的逐步增长,尤其是随着数据业务的增长需求,使得通信技术得以迅速发展,截止2009年底全球移动用户达到46亿,到2010年底这个数字将为50亿。

2009年底全球移动宽带用户超过6亿,国际电信联盟预计,2010年将超过1O亿。数据业务在全国各个城市日渐普及,许多企事业单位对此业务越来越需求,数据专线业务市场发展前景非常可观。开通了数据专线的企事业单位,也可以成为宣传此业务的范例,日后将会有更多单位看到次业务带来的高效和便捷,需求量将会大幅增长。面对越来越多的移动用户以及光网络技术的不断提高,移动通信网络正在面临着巨大的挑战。通信行业重组后,电信、移动、联通成为全业务运营商,同时形成了相互竞争的局面,在这种新的局面下,各个运营商对全业务市场的把握,就成为了竞争的关键。首先需要了解什么是全业务,全业务是不但是指平时人民的日常语音通话业务,还包含了网络数据业务等,不但是无线通话,还包括固话。语音业务也由原来单一语音通话,增长为视频语音通话,还有手机上网等各种数据业务的需求。这就需要网络达到一个可以随时随地,都能达到高速率的网络传输要求。传输的带宽也由原来的2M传输,逐步升级的8个2M的单站单方向传输,甚至16个2M的单站单方向传输,由此增加的网络传输和交换负担就变得更加沉重。在数据业务如此发展的状态下,搞好基础网络的建设,保证传输质量,提供多业务发展的有力健康平台,就成为各个运营山需要迫切解决的问题。基于这种需要,对现有新的通信技术的采用、综合就成为一个有效的途径。

作为整个通信网络的基础平台一光传送网络,在整个网络运营中的重要地位就不言而喻,正因为如此,研究光传送网和光网络技术对满足移动通信网络的增长需求,建设一个崭新的基础传输网络,提高全业务的竞争能力,形成全业务运营具有非常重要的现实意义。本课题针对传送网进行研究,分析现有传送网在各方面是否满足多业务运营模式的需求。如果不能满足,针对现有传送网存在的问题,构建一个什么样的新型传送网才能既有效解决现网存在问题并能满足多业务发展的需要,同时又能合理利用现有网络资源,这是本课题想要解决的问题。最近,国际上对下一代的网络标准刚刚颁布了新的标准,共分成了三个层次:最底层是基础传输层,第二个层次是服务层,最上层就是业务应用。下一代网络的目标是基于IP的网络代替的传统的网络并融合通信网、电视网、因特网这4种网络,业务的范围包括原有的语音、电视节目、数据传输等业务,又能保证新增的各种业务都能在一个安全可靠的环境下运行,未来发展的趋势肯定是多种高带宽数据业务及语音业务的融合。移动通信网络的平稳快速的转型,由原来的单一业务调整为与各个行业及业务相适应的网络发展需求种过渡。通信网络在经历了以往通信业务发展的冲击后,正面临着前所未有的新一轮的考验,这次考验对基础网络的要求,在网络可靠性及传输容量上都是一个相当大的冲击,传送网应如何演进,才能适应新形势下通信业务需求,就值得研究和思考。多业务对网络的基本要求就是超大带宽需求、多场景接入、高质量高品质业务保障,多业务运营必然要求从业务、终端、网络到运维等进行全方位的融合,网络的融合是实现所有融合的基础。IP技术以其高效、开放、灵活、低成本的优势成为实施融合的最佳手段。为了迎接全业务运营时代的到来,网络向ALLIP演进将成为一项战略举措。未来运营商的网络必然是把满足这种新的业务需求为目的的网络建设作为自己的核心任务。随着各种新业务的出现,新的网络建设,技术要求都需要不断的提高和更新,建设一个可持续发展,并能满足新业务需求的网络就成为目前各个运营商需要迫切解决的问题。

OTN,PTN,ASON,PON等光网络技术的出现,打破了传统的SDH技术这种单一的传输方式的情况,使得传输网络得到新鲜的血液。本课题就是研究在新的业务增长情况下本地城域网络怎样建设,如何纳入新的网络技术,如何组网,以及这种组网方式的优劣是什么?本文力求寻找一种新的传送网网络结构以便能满足这种快速发张的网络需求,并能符合未来网络发展的方向,通过研究这几种光网络技术的原理以及技术特点,并扬长补短将这几种技术合理应用到构建新型城域传送网上,期待解决目前传送网的不足,并能顺应传送网发展趋势,满足运营商多业务运营模式的需求。确立面向用户业务增长需求的新一代的城域网发展目标和结构,研究目前本地城域网的各种新业务的发展方向,以便确保网络的健康发展。在构建新型城域传送网的同时,使得现有基础网络资源能够得到充分合理的利用,又能满足未来迅速增长的高带宽高质量的全业务需求,同时,能够降低对建成的网络的维护成本,提高服务质量,实现本地城域网络建设的健康稳步发展。光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看,很大的优势是:光纤具有较大的信息容量,这意味着能够使用尺寸很小的电缆,将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗,使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看,光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息,以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机,是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆,然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲,同时采用透镜,将光脉冲集中到光纤介质,使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知,光脉冲很容易沿光纤线路运动,光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时,光就不能从玻璃中溢出;相反,光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆,使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点,所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素,决定了传输信号所需中继的距离,光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点,光纤的频带可达到1.OGHz以上,一般图像的带宽只有8MHz,一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余,在传输语音、控制信号或接点信号方面更具优势。光纤传输中的载波是光波,光波是频率极高的电磁波,远远比电波通讯中所使用的频率高,所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质,不导电,不会因断路、雷击等原因产生火花,因此安全性强,在易燃,易爆等场合特别适用。随着业务的迅速发展,移动商务等新的应用不断涌现,城域网承载的数据业务将不断增长,对承载这些业务的平台的要求也越来越高,目前城域网技术的发展有三个主流方向,即IP城域网技术、城域以太网技术、光城域网技术IP城域网技术和城域以太网技术均属于城域数据网范畴,光城域网属于传送网范畴。IP城域网指利用路由器组网,核队汇聚节点之间利用POS端口互连。城域以太网指利用L2/L3交换机组网,节点之间利用裸光纤互连。光城域网的核心是利用光传输网络直接承载IP/Ethemet,为上层的业务提供更有效的承载。可以使用各种光纤电路承载IP/Ethemet:SDH/SONE厂连接、D~DM/CWDM连接或者RPR连接。3G和全业务竞争,导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务,还需承载集团客户和家庭业务。城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载,对于基站与高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户与家庭宽带等低价值业务,需要合理选择组网技术;增强对于大规模数据业务的控制和管理。现网钢性管道根本不能适应业务弹性需求和突发性需求。现有网络难以保证对所有业务的H-QoS,虽然支持频率同步,但不支持精确时间同步,对OAM和保护等电信级保护能力较弱。3G基站对于空口精确时钟和时间同步需求非常高,城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力,而改造现有MSTP/SDH网络成本较高。根据集团对全业务城域传送网建设指导意见:“加快建设面向全业务的基础网络设施,提高全业务竞争能力,满足现阶段各类业务需求,适应网络未来演进”的要求,构建新型城域传送网以适应全业务的发展需求。

构建综合承载网(新型城域传送网)的成功,有力的补充了原有的SDH环的不足,解决了现有网络存在的问题现有网络不能满足GE以上颗粒的大量调度,而且仅有的4个DwDM环通道也已用尽,不能提供电路。OTN构建的城域传送网有灵活的上层调度机制,满足了全市范围内电路的随意调度。新建的OTN综合承载机房极大满足了PTN、OLT、数据等设备的放置,使得PTN、OLT网络以及数据业务割接的各项后续工程能够顺利展开。如果作个比喻,将OTN构建的城域传送网比作是房子的地基,那么地基搭建得结实可靠是房子承载能力高的基础,是今后开展全业务的基础。有了OTN网络的搭建,IP城域数据网、PTN汇聚层、接入层网络以及用户侧(如PON网络)都可以在OTN网络上承载,因此可以说新城域传送网的构建为全网奠定了基石作用。大颗粒的业务接入能力以及多种业务接口满足了不同用户的需求。构建新型城域传送网核心层引入OTN设备构建的核心层网络,结构为MESH网并加载AS0N智能平面,网络管理和维护更加灵活方便,大颗粒的电路调度满足了数据业务对传送网的要求。在没有构建此网络以前,例如IDC接入CMNET骨干路由器NES000E需要10GE的电路,传统的SDH网络根本无法提供。

引入0TN设备缓解了目前数据网络的压力,并提高了网络的安全性。汇聚层引入了0TN设备,在全市范围内有汇聚节点5O多个,这些节点大多数在规划时考虑了数据用户的需求,目前正在积极部署将城域数据网光纤直连的接入方式割接至城域传送网承载,可以满足更多、更大客户群的数据接入需求。光纤直连方式缺少保护,而且有的数据节点串联交换机在三层以上的,跳纤点多,故障点也就多,而且链路形式缺乏保护,在网络安全上存在着极大的隐患。通过传送网承载就不仅可以避免这种隐患,而且可以极大的提高承载能力,符合网络融合的趋势。新型城域传送网构建成功后,某市迅速确实发展集团客户的目标,成立了集团客户部,对外大量宣传,使运营商向全业务运营迈出了坚实的第步。有了第一步OTN网络的基础,使OTN+PTN的搭建成为可能,PTN网络建设也在建设中。有了OTN网络的基础,使得PON技术接入终端用户也成为可能,全省PON网络建设也在建设中。有了强大的带宽资源,发展全业务不再是一句空话,正所谓家里有粮,心不慌。因为运营商承揽的集团客户的增多,以及PTN,OLT设备都要利用0TN网络建设的环承载网络。因此第二期的扩容工程已经开始。当时规划就考虑了后期扩容,因此扩容就会很方便,只要增加相应的板件,就可以满足,而且核心层设备是按80"40G的容量考虑的,网络容量是非常大的。

0TN网络在核心层和汇聚层建设的成功是将来后续网络建设的有力保障,因此新型城域传送网可以说具有很强大的延伸作用。某市核心/骨干层采用速率为80/40X10GE的OTN组网,OTN在解决光纤资源不足和光纤距离不足问题的同时,提供了更加灵活的波长调度功能汇聚层则可采用速率为10GE的PTN组网,环上节点数控制在48个。按入层采用速率为GE的PTN组网,接入环节点数控制在l5个以内。PON设备可以直接承载在0TN网络上,也可以承载在PTN设备上,然后通过PTN网络上传至0TN核心层网络再上传,因此业务上行和下行的传送都十分方便,而且网络安全性极高。

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