1、TDM
TDM(时分复用):将一个标准时长(1秒)分成若干段小的时间段(8000),每一个小时间段(1/8000=125us)传输一路信号。
2、SDH
(1)概念
SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系),SDH系统的电路调度均以TDM为基础,很多人说SDH业务就是TDM业务,也就是传统的电路调度,这都是有理论依据的。
(2)SDH+以太网——>MSTP
当SDH大红大紫的时候,以太网和ATM(“异步传输模式”,一种以信元为基础的分组交换和复用技术)之间也产生了竞争。
最终以太网取得全面胜利。其中以IP最为强势,导致后来很多业务都IP化了。
SDH+以太网——>MSTP
在合资公司MSTP中,股份分配不太均匀:SDH占股70%,以太网占股20%,其它包括ATM占股10%。
可以看出来,掌权的还是SDH,内核还是TDM,TDM的一切劣势都依旧保留,如刚性管道。
以太网和ATM因为股权问题,都没有拿出像样的东西,只是须有其表(提供相应接口)而已。
(3)挑战
随着互联网的大力普及,电脑、手机、电视等终端都能上网了,带宽的需求急剧增加,电信运营商们赚钱的机会来了。
但是,挑战也来了,以前1*155M(STM-1)可以供好上千人打电话,现在人们在打电话时还要上网,带宽需求增长和现网资源出现激烈的矛盾。
- STM-1:STM-1 为速率155.520Mbps 的同步传输模块(STM-Synchronous Transfer Module-1),并称为第1级同步传递模块,是SDH信号的最基本模块。STM-1是网络的光口卡。
SDH从不与人分享公共资源,比如二环批给我跑,二环就不许有其它车辆经过,上面就我一辆车。
刚开始,我这个车能拉1个客人(STM-1),那么二环的效率就是运送了一个人(155M–STM-1),后来把车吨位升级了,我能拉64个客人(64*STM-1),那么二环的效率就是(10G-STM-64),这就是环速率。
如果有个时间段没有人需要运送,那么就空跑,沿路看看风景、美女什么的,这时的效率就是0,其它道路就是堵死了也和我没关。
由于比较固执,自己也有很多的无奈,比如你的车能装64位客人,但现在有65位客人,对不起,我也只能运64人,我们把这种低效率运作方式叫刚性管道。
(4)解决方法
现在需要运送的客人越来越多了,忙不过来了,解决方法有三个:
- 第一种:多修几条路(新建光缆),进行人员分流;缺点:成本和周期太长——–PASS
- 第二种:升级汽车吨位(提高速率);缺点:汽车厂还没研发出更大载重的车辆(电子元器件受限)-PASS
- 第三种:将二环划分成多个车道(波道),多个车辆共享道路
方案三可行。于是波分产生。
波分,就是波分复用,WDM。
3、WDM
(1)概念
波分就是将多个车道(波道)的车辆(信号)放到同一条道路(光纤)中进行传送。
- 高速公路: 光纤
- 巡逻车: 监控信号
- 加油站: 光中继(放大)站
- 灰色汽车: 不同的客户侧业务
- 彩色汽车: 不同通道(波长)内的承载业务
- 车道: 光波长
这里又根据车道间隔大小,分为两类:
- 车道间隔为20nm的,为稀疏波分,又称粗波分。
- 车道间隔小于等于0.8nm的,为密集波分。
这样带宽成倍增加了,暂时解决了带宽不足的问题!可以休息休息了……
WDM得到重用后,各地纷纷仿效,现在的WDM不仅在城市主干道里使用(城域波分),还用在跨市、跨省道路上(长途波分)。
(2)工作方式
它的具体工作方式是各种类型的货物或乘客(业务信号)都被装载到一辆辆汽车中,汽车按照预先分配的车道(波道)行驶。中间汽车需要加油我们还设置了加油站(光放站OLA)。司乘人员需要吃饭休息补充体力,我们为他们设置临时休息区(中继站)。当然我们还是离不开交警系统的支持(光监控OSC或电监控ESC)。
随着人们需求的不断增加,车道数也由刚开始的16或32一下子扩充到40、80、160,目前施工水平(制造工艺)已经突破200个车道数(波道)。
(3)缺点
1、交通管理消息传递不畅(OAM缺乏):
- 操作维护管理(Operation Administration and Maintenance)
WDM的初衷就是为了解决带宽不够问题,没有考虑到带宽提高后,管理也要跟上呀。
现在最大的问题是车辆多了,如何对每一辆车的状态做到了如指掌,交警(OSC)感到力不从心。
SDH系统,都有统一的管理机构,比如:每一辆车上都有司机和售票员,分工明确,还用实时视频监控(在线监测),公司时刻都能了解每一辆车的运行状况,WDM差的太远了。
2、调度不够灵活:
WDM在设计之初就有一个严重缺陷:比如一个货物要从西安运到北京,预先分配的车道是10车道(第10波),那么从西安到北京全程都是第10车道,不能更改,除非你经过了好几个高速段(光再生段),如西安-郑州、郑州-北京,那么你在郑州可以有一次更换车道的机会,而且这种更换车道的代价是为你这次的行为专门修一条小路(布放光纤)。
以前SDH遇到类似的情况时就在郑州修一个大的调度中心,所有问题都解决了。
3、容易堵死(保护不完善):
在城市主干道或省际快速道路上,为了提高效率,在公路设计时就考虑到与普通道路的区别,只设置几个很少的出口,其它全是封闭的。
这样带来的后果是一旦发生拥堵或交通事故,乘客就会闹得不可开交(业务中断)。
想想我们的城市公交SDH,司机一看到前面堵车,马上就抄小路了。可能会有几个乘客不能在目的地下车(少量业务中断),但是绝大部分乘客都能顺利到达。究其原因,就是有大量可用迂回路由,再加上灵活调度(司机就可决定)。
(4)改革
交通运输局(ITU-T)看到问题所在,从以下几个方面进行改革:
- 为所有上路车辆增加监控设备以及必要的安全管理员—-增加OAM开销。
- 在交通枢纽节点增设调度枢纽—–增加业务调度(车道间调度【光层调度】和货物或乘客间调度【电层调度】)。
- 依托调度枢纽,加上在道路上预留一部分车道或一部分车辆,为所有车辆提供完善的保障—–完善保护机制。
SDH笑道:这是什么改革,我们一直都是这样做的,就是容量没你大而已。
WDM回应道:我容量确实比你大得多,但这些方面没你们做得好。
他们握手言欢,优势互补,一个全新的模式诞生了——OTN。
4、OTN
(1)概念
光传送网(optical transport network)简称OTN,网络的一种类型,是指在光域内实现业务信号的传送、复用、路由选择、监控,并且保证其性能指标和生存性的传送网络。
OTN是在WDM基础上,融合了SDH的一些优点,如丰富的OAM开销、灵活的业务调度、完善的保护方式等。
OTN对业务的调度分为:光层调度和电层调度。
光层调度可以理解为是WDM的范畴;电层调度可以理解为SDH的范畴。
所以简单的说:OTN=WDM+SDH
(2)WDM+SDH——>OTN
但OTN的电层调度工作方式与SDH还是有些不同的地方——
SDH的特点:
- 统一发车频率,1秒发车8000次,制度规定,无法更改(沿袭PDH制度)。
- 通过研发更大吨位的车辆来提高容量,高容量的车一般是由4辆低容量级别的车拼接而成,所以不同容量的车结构是不一样的。
OTN电层调度的工作特点:
- 所有车辆的大小、规格、容量均统一,外形尺寸:4*4080。
- 根据需求提高发车频率。
(3)优点
- 无需不断研发更大容量的车,减低开发成本。
- 统一结构,便于管理。
- 跨区域运输方便(异厂家互通方便)。
- 理论上,可以通过提高发车频率就可以无限提高容量,实现方式更简单明了。
5、MPLS
(1)以太网+ATM——>MPLS
现在的SDH也只相当于OTN掌门下的一个堂主而已了,那么另一位红人现在发展的如何呢?
以太网以简单著称,容易上手引来众多门徒;ATM因其内功心法太过高深,修炼之人寥寥。
以太网和ATM共同发布了一本新的武功秘笈——MPLS(多协议标签交换)。
以太网的声势越来越大,再加上又有MPLS助阵,逐渐有了可以抗衡SDH的实力,所以才有了SDH与以太网的初步融合,诞生了MSTP。但MSTP因为股权问题,还是SDH主导,以太网、ATM只能是配角,以太网并不高兴,发誓要有所改观……
为了对抗SDH阵营,以太网大力发展自己的势力范围,走农村包围城市的策略,先将末端IP化(业务侧IP化)。IP可以作为SDH的货物,通过SDH进行传输。
(2)问题
SDH当初开发时就对货物有严格的外形要求,必须是“块状结构”,而且大小也是标准的,每一个座位也是按照这个要求做的,这样运输的效率最高。
后来IP这种长相奇特(格式不同)的货物越来越多,就算是专门开发出了MSTP。
说白了MSTP就是在SDH车辆上给IP和ATM留了几个专座而已,IP还是不能很好的运输!
原因是IP是以太网门下的得力弟子,以太网就是因为简单、无拘无束、尽力而为等特点为其创派宗旨。所以IP也有此特性,有的小巧,有的肥大(IP帧长可变)。如果SDH/MSTP中的IP较少,问题不大。如果IP占到一半以上,恐怕车辆的改造成本就太大了。
MSTP:如果分组业务低于50%,仍有成本优势。
(3)解决方法
但现在的问题是IP货物越来越多,我要自己成立运输公司,而且要我说了算,不能再受制于SDH了。
同时SDH也再想,能不能将车厢分成二层,一层给原来的业务,一层专门给IP预留,这样就可以兼顾了。
现在真是百家争鸣的时期,各种新公司、新技术都涌现出来。
我们先说SDH阵营,由于先前MSTP成立时,股权分配不均,有很多遗留问题,导致现在以太网严重不满意。
现在SDH集团研究后推出MSTP+(也叫Hybrid MSTP),50/50股权分配,车辆变成二层,二层分开管理和调度,两套调度体系(双内核交叉);也不失为一种好的补偿措施。
再说以太网阵营,自由散漫惯了,现在出现了两种大的分歧:
- 一种认为我们自己成立的运输公司不让SDH的客户(TDM业务)上车,如果一定要进来,必须改头换面-伪装(仿真),同时我们没有时间上的保证(无时间同步),我们纯粹为我们以太网服务,我们的公司名叫IP-RAN。
- 一种认为我们应该吸收一些SDH的客户,SDH经营了这么多年,它的客户还是很多的(还有很多TDM业务需求),同样进来后还是要改头换面-伪装(仿真),然后再我们的帮派里活动,出帮派后再去掉伪装还原成自己原来的模样,这个公司取名叫PTN。
无论哪种方式,伪装-易容术总少不了,随后就开发了PWE3易容术。
- PWE3(Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge):边缘到边缘的伪线仿真,是指在分组交换网络PSN(Packet Switched Network)中尽可能真实地模仿ATM、帧中继、以太网、低速TDM(Time Division Multiplexing)电路和SONET(Synchronous Optical Network)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy)等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技术。
- PWE3适用于将多种业务平台转移到单一的PSN承载网。随着基于IP的数据业务成为主流,IP承载网日益体现其优势。但是,部分专线TDM业务具有更高的每比特利润,大量不支持IP协议的设备依然存在。因此,PWE3有助于运营商在使用PTN网络解决带宽瓶颈的同时,保护其已有投资和利润来源。
在PTN公司中又有2大派别:
- 一派是融合MPLS、易容术PWE3和MSTP的产物——–MPLS-TP派别。
- 一派是融合了QinQ和MSTP的产物——————PBT派别。
对于MPLS-TP派别,当年支持者众多,有华为、中兴、烽火、阿朗、爱立信、中移动等重量级明星。
对于PBT派别,支持者仅有北电网络,人单势孤。
所以我们现在看到的PTN绝大部分是MPLS-TP派别。
随着相互学习,现在的IP-RAN和PTN的差别也越来越小了,IP-RAN的优势是三层无连接服务,但PTN现在也可以实现了;以前PTN为了传输SDH的客户TDM业务,专门开发了时间和时钟同步系统叫1588系统。IP-RAN也学过来了,也支持这一系统了。