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otn传输技术论文实用13篇

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otn传输技术论文

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1.2otn优势

OTN技术是对传统组网技术的继承、整合和创新,与已有的SDHWDM等传送组网技术比较,它具有多元优势:多种客户信号封装和透明传输。完美支持多种协议,大颗粒的带宽复用、交叉以及配置。容量的可扩展性较强、强大的开销和维护管理能力。FEC的纠错能力较强、增强了组网和保护能力。

2OTN传输技术在移动网络中的应用

2.1网络组网架构

OTN组网总体网络架构在移动网络建设中存在不同的方式,当前整体分为省际干传送线网、省内干传送线网以及城域传送网3大建构板块。通过3大板块的组网构建,OTN作为一种透明的信息网络传送平台,能够实现多元业务平台提供的多元业务的统一传送。

2.2OTN组网模型

2.2.1省与省之间的干线传送网的组建模式

(1)网络组建的拓扑模式

省级干线能够传送到省际干线传送网旁边的部分省份,光缆网络传输的出口方向只有2个,通过对比得知其它省份光缆网传输的出口方向3个以上,可以根据光缆网络拓扑采用网状式的结构组建OTN传输网,外省的业务接入点通过环网来实现。

(2)网络传输的波道规划

如果一个节点需要担任多方位传输的任务,那么在规划它传输方向的波道时要根据它的业务流量和流向来确定,如果同一条线路使用了两个不同方向的波道要将它们规划到同一个交叉单元中,这样可以有效地避免在外部跳纤来实现通道的连接。

2.2.2省内干线传送网OTN组网

(1)组网拓扑

组网的业务特点:将省会城市的网络节点作为中心,担任汇聚和收集各地市业务节点。光缆网的业务特点:各地市的节点以省会城市的节点作为中心,且分布在各个环线之上。

(2)网络波道规划

ONT网络组织的环形结构有以下特点:省会的城市节点呈现多维状态,而一般的地市级节点只能支持两维。

2.2.3城域传送网OTN组网

城域传送网OTN网络结构不同的组建方式是根据网络规模的大小来确定的,主要分为大规模形式的城域传送网和中小规模形式的城域传送网,下面举例说明。

(1)组网模式的拓扑

从城域传送网的整体来看,它的规模相对较大且核心的节点数量也比较多,整个网络的业务量也大。在这种传输网络中核心层是专门负责提供核心节点之间的中继电路,同时也负责各种业务的调度,且能够实现业务的大容量调度和多业务同时传送的功能。

(2)网络波道规划

核心层和汇聚层可以组建独立的网络,在业务的初期可以根据实际情况只在核心层组建ONT传输网络,在组织网络结构的时候要充分地考虑光缆网络的连通程度和业务的流量和流向,汇聚层采用环形组建形式,每个环可以接到两个核心的节点之上。

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1 PTN不适合联通“综合业务”承载

当前,联通呈现出多业务综合承载的趋势:其中,最重要的三大业务为固网宽带业务、移动通信、大客户专线;IPTV业务、NGN业务以及其他经济附加值比较高的承载业务在未来的几年将会实现跨越式的发展。

当前基站采用E1/FE混合出口,最适合采用MSTP技术。集合了固定语音业务、2G TDM业务以及3G的TDM和IP混合业务的MSTP网络技术是目前比较成熟的技术之一。同时,PTN业务由于采用了PWE3技术,使得该项业务完成了多项业务(TDM、ATM、Ethernet等)的统一和集合。PWE3(Pseudo Wire Emulation Edge to Edge)技术的本质是端口对端口的双层承载业务技术,属于L2VPN方式的一种。在网络中,两台PE(Provider Edge)采用LDP信令对PW(Pseudo Wire)标签进行自动分发,同时采用RSVP-TE信令对LSP标签进行自动分发。

与SDH技术采用刚性VC通道利用宽带相比,PTN技术通过采用高效统计复用功能、分组化的管道,以“消峰填谷”的方式实现了带宽多重利用,能很好地提升带宽利用率。

但PTN技术存在的缺点使其不适合联通综合业务的承载,只能作为过渡性的解决方案:PTN与当前网络不能完全兼容与连接;不能完全实现VPN规划部署的端口对端口的业务;PTN无法完成动态PW分配业务;PTN技术存在着灵活性、预留量不足的问题;投资和维护成本较高。

2 如何实现MSTP的平滑演进

随着3G数据业务的发展,3G数据的呼唤成本更低,带宽能力更强的网络承载技术,其中,PTN技术是最佳技术备选之一。

目前,联通在新建的接入层上主要使用的是622M环,而之前的155M环也逐步升级为622M环。如果上述升级全部完成,基本可以实现单基站50M带宽的需求,极大的推动了3G网业务中长期跨越式发展。同时,随着接入层带宽的扩容,将导致汇聚层的带宽也需要进行全面扩容,这就需要同时对汇聚层的扩容改造。当然,如果在当前的条件,如果采用分组环和SDH环,那么汇聚层就可以实现分组环的统计复用,这样,及时不进行大规模、全方位的扩容改造,也就是在原有的SDH业务不改变的情况下,实现汇聚层的扩容改造,也就是实现了整个带宽的统计复用。

3 综合承载的新方式:微波

近几年,随着微波技术的广泛运用,使得综合承载有了更多方式进行选择。其中,微波技术的主要特点有:第一,空间传输能力强大,能够在适用各种传播介质;第二,投资回报率较高;第三,后期运行维护较低;第四,可以适用多种环境;第五,可以满足多种业务对传输质量的要求,组网选择余地较大。同时,随着微波技术的广泛使用,也暴露出如下一些问题:第一,传输时,受天气等外界自然环境影响较大;第二,容量较小,难以满足海量传输需求;第三,目前市场微波厂家良莠不齐,导致质量难以保证。正是由于上述客观缺点的存在,微波技术还无法广泛使用,只是集中在无法铺设光钎、传输量较少的地点和客户。

目前市场比较流行的微波技术主要有两种(按接口类型的不同):TDM微波技术、IP微波技术:传统2G业务和固网业务的固定传送管道;IP微波:3G和宽带业务的最佳选择,它采用自适应调制(AM)技术,提供弹性传送管道,容量最高提升4倍。IP微波又可细分为Hybrid微波和Packet微波等。

相较于传统微波,IP微波具有多种传统微波不具备的优势:统一承载性:网络更具弹性;后期维护简单。由于上述原因,采用IP技术的微波技术是联通综合传输承载的新方式。

4 Optical Transport Hierarchy技术广泛使用

由于ALL IP技术的广泛使用,使得Optical Transport Hierarchy 统一了整个传输网。

OTN,新一代“数字传送体系”和“光传送体系”,也叫做OTH(Optical Transport Hierarchy),由G.872系列、G.709系列、G.798系列等ITU-T规范所要求。

OTH技术的处理对象(基础)主要是长波。该项技术既不同于光电传输技术(电域)也不同于数字传送技术(光域),它成为了新时期传送领域的新标准、新规划,使得能够更好地对电域和光域进行统一管理。

4.1电域管理部分

OTN通过保留SDH技术的优势方面,例如:多进程分配、进程监视管理以及进程缺陷定位等,适应电域管理。与此同时,它还通过支持2.5G、10G、40G等大数据的传输,对原有电域管理领域和能力进行了扩展。满足了FEC以及多层次网络连接进程监视的需求,如同步传输映射和定时传送功能等。

4.2光域管理部分

OTN通过将光域进行分层,使波分系统第一次实现了多级复用的标准物理接口,极大的提高了目前市场,不同运营商之间网络连接、兼容的问题。OTN主要将光域一次性地划分为:光复用段层(OMS)、光传送段层(OTS)以及光信道层(OCH)三个层次。通过分层,使得在波长层面实现了网络多进程的管理,同时也满足了光层运行、管理、维护(OAM)的多层次的需求。如何解决管理多层次网络管理的弊端?OTN主用通过实现了带内、带外两个层面的控制管理。

4.3基于ALL IP的BTN宽带网的必然趋势

OTN在对电域和光域进行统一管理时,需要构筑新一代网络基础,创建新的传送技术,比如WDM、ROADM、100G海量传输等,而OTN可以兼容上述技术,成为基于ALL IP的BTN宽带网的必然趋势。

OTH集合了WDM的容量,具有传输距离长、灵活性大和便于管理的优势。其中,OTN支持80个通道,单个通道支持的最大波长宽带为40G,所以整个OTN标准系统的传输量为3200G。OTN系统整合了多维系统、通道无阻塞ODU以及控制平面。OTN系统优势主要体现在以下3个方面:

1)ROADM技术的广泛运用

由于采用WDM技术,OTN技术由于将光域一次性地划分为:光复用段层(OMS)、光传送段层(OTS)以及光信道层(OCH)三个层次。其中,光层的ROADM技术实现了端口到端口的迅速接入。对于电层的管理,主要是通过交叉矩阵完成本地业务交叉使用以及波长的自动变换。LAN SWITCH技术可以完成亿态业务的汇合,进一步提升了网络的利用率。

2)基于ALL IP的ADM技术

OTN技术中的ADM技术是在原GE ADM技术基础上发展而来的,它采用4路协议。其中,实际速率业务汇聚到2.5G波长上,可以实现网络所有IP服务的接入。ADM技术具有网络带宽和灵活性的接入要求,通常将OTN设备扩展到城域汇聚接入层。

3)光层智能化管理

OTN技术采用ASON控制面板,实现了光层和电层业务的统一管理,比如可以自动识别波长、自动建立波长、自动完成相关网络的运营和维护及系统恢复。与此同时,OTH网络,可以兼容leased wavelength、SLA、BOD及OVPN业务,提高了运营商的利润率。

总之,采用OTN技术的新一代宽带网络实现了端口到端口的快速传输,极大拓展了网络服务功能及市场化的能力,极大改善了传统WDM网络速度慢、容量小的问题。采用OTN技术的新一代网络极大拓展了光纤网络上相关业务的适用范围,从而减少了对网络相关设施的数量。通过OTN技术,改善了传统WDM网络投入大、运营成本高、增值服务少的问题,使得提供网络服务盈利能力得到了提升了,极大改善了运营商的投资回报率,也为OTN网络的可持续发展提供了许多机会。

5 GMPLS/ASON技术逐渐广泛使用

如果实现传统光网络中引入动态交换的概念是传送网络和传送技术的一次历史性的重大突破。自动交换光网络(GMPLS/ASON)作为一种新型网络概念,能够自动完成网络连接,它是由内外因双重因素推动产生:一方面当前的数据信息时代的蓬勃发展作为外部因素;传统传输网络自身的缺陷作为内部因素。智能光网络将会是运营商运用的下一代网络基础,它作为自动交换光网络具有高度融合型,能够实现将多种技术融合在一起同步发挥作用。其中,主要有:SONET/SDH技术的功能特性、高效的IP高效率技术、大容量的WDM/OTN的海量存贮以及具有跨时代的网路集中控制软件。同时,智能光网具有可弹性,可伸缩性,可扩展性等优点,从而在降低维护成本的基础上提高网络的运营管理能力。最后,由于自动交换光钎网络技术的广泛运用,宽带数据传输网络实现了实际运用阶段产生了巨大的经济效益。

参考文献

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当代网络最为关键的部分就是网络传输,而网络传输的重点就是快速的数据流量的流通。而在近些年的网络技术发展状况来看,有关网络传输的各大公司,特别是通信公司它们的网络传输要求更为严格。因为由于互联网全民化得发展,导致数据流量的急剧增大,而通信服务和网络服务的全IP化、高带宽化已经发展成为时代的基调。而在面临技术发展的小瓶颈状况下,为适应时代大数据的冲激,必须在现有网络技术的基础上进行创新发展,将现有技术逐步磨合为高质量、高水平、高承载的传输网络基础。在研究中我们发现,所尝试的众多技术组网中,目前的只有PTN和OTN技术可以综合其自身特色和优势,并且能够稳定信道,进行高质量,高速度的网络传输。特别适应如今对数据业务传输速度、质量、安全性的严格要求。

1 关于传输网络的技术概述

1.1 PTN概述

传统的PTN技术在网络连接时统一运用的都是直连链路式的组网模式,这样连接网络的主要优点就是能够将数据传输的成本控制的很低,节约资源和成本。并且在以往低节点利用率上让其得以极大速率上的提升。PTN网络连接的好处还体现在路由的管理效率得到提升以及让我们的带宽扩容业务得到顺利的发展,这样做就有效的减少了业务调度的层次。 PTN运用了直接面向连接的技术,其中的内嵌二层设备组播功能和统计复用功能能够极大的方便进行故障查找和网络数据记录,并且在数据传送和安全性保障方面也有极大的优势。PTN内核IP化是PTN最早出现的原因,这是为了解决大量小颗粒数据业务的收敛和传输,这个技术能够让接入层IP化和适应高强度的突发性状况。PTN传输技术明显的把网络传输和数据优势结合在一起,使各大通信商的在基础网络数据传送方面获得众多的高度赞扬。然而PTN技术虽然好处很多,但是有一个较为明显的问题便是无法在大量大颗粒业务的传输上大显身手,这也就是PTN后OTN的出现原因。

1.2 OTN概述

作为在PTN后出现的技术,其出现的主要原因便是为了弥补PTN在一些地方的缺陷,当然,OTN的技术优势仅仅表现在这些方面。作为新兴的技术,OTN相较于传统的WDM和SDH技术,其在大颗粒带宽的调度和传输上的能力是前两者无法媲美的。所以OTN发展在短短时间内,就成为了带宽大颗粒和数据业务传输网络的技术考虑对象。尤其是城域网级别的传输网,其一般的传输要求就达到了大于等于2.SGb/s。所以,OTN技术才有大展身手的机会。OTN的另一大优点就是将波分复用技术十分合理的运用于网络传输的物理层当中,并且在其优秀交叉连接和开销管理能力,让传输网络的配置更加高端,数据传输质量更优秀,数据传输速度更加快速。

1.3 传输网络现状

在强调互联网IP化发展的今天,新型技术不断出现,而这些技术所面临的现状就是宽带业务在大数据时代的业务激增从而带来的数据流量激增问题。除此之外,有宽带业务中用户带宽需求逐步下沉到接入层,带来的接入层纤芯资源需求的进一步增加到资源不足的问题以及接入层OTN建设时OTN设备性价比居高不下问题。诸如此类许多涉及小但影响大的问题还有很多,何况还有今天的运营商激烈竞争,用户对网络质量的期待,以及网络安全。这一切都需要在今后的技术更新中得以解决和完善。PTN与OTN将会是目前最适合的一个网络传输技术。

2 PTN与OTN联合在传输网络中的应用

2.1 PTN与OTN联合组网的模式

在现今的网络模式中,PTN和OTN基本达到了基础覆盖,在具体的优势领域,两者的作用区分比较明显,就如PTN来说,它对于各大通信运营商的作用体现在了环形和链状系统的应用上。但是为了传输网络的高质量、高速度、高安全考虑,PTN与OTN的联合组网模式分为两种。其一为承载互通,在PTN为基础的网络通路中,加入OTN系统,可以让PTN网络的链路资源的利用率和数据传输速度得到极大的提高,并且还可以科学的运用OTN网络的保护和调度优势,增强PTN网络的生存性。而这样的组网模式也可以让OTN的智能控制系统更加全面、准确、灵活。而且可以通过两者的智能协调,让网络的容错率大大提升。其二便是相互独立的组网模式,此种模式无须赘述,这就是充分利用其各自的优势,在不同的特殊环境中让网络数据传输达到最好的效果。

2.2 PTN与OTN联合组网的优缺

对于组合联网来说,优缺的存在是不可诡辩的事实,何况本身网络组合模式就会带来一系列的通病。对OTN+PTN联合组网来说,其优势在于它有利于地区之间采用适合小颗粒传输的PTN设备对数据的跨界流通进行汇聚,并且PTN让上行落地层设备的链路利用达到极高的利用率。从而可以在主链路运用OTN方式承载,以恰到好处的波分复用解决主干道压力。其劣势就在于技术的组合会导致部分特殊领域中PTN端到端组网的资源控制管理难度变大。而OTN则是在穿越PTN链路时,会无法及时的同步信号。

2.3 PTN与OTN联合组网的注意事项

PTN与OTN联合组网技术以新技术的形态出现,必然有许多的注意事项,其一就是在设备互通性问题上,由于PTN与OTN联合组网需要的就是大容量数据传输,所以一定运用全开放式的系统架构,让数据在客户层和服务层两端能够以最大速度流通。其二就是在时间同步问题上,一定要在各大通信厂商中制定一张通用的,精确的时间同步网,在搭建OTN和PTN组合网络时,运用同一时间节点,让数据传输的及时性和安全性得以保障。并且这也有利于网络的跨界推广和各大厂商的管理协调。其三就是在安全性问题上,网络安全自从互联网之初就一直存在,不管是哪种互联网技术的出现都将是以网络安全为第一位。通俗的而说就是网络安全高于一切,所以对于PTN和OTN组网来说,必须要对网络的安全问题加以保障。在PTN和OTN部署的关键层拥有大量的数据流通和业务调度,所以必须针对其进行端到端或分段保护。

结语

从互联网发展来看,在大型网络技术发展和大数据要求的背景下,我们运用PTN+OTN联合组网的方式进行网络传输能够良好的完成网络IP化的发展。并且通过技术组合和网络的磨合,能够在将来的互联网发展中更好的提升数据传输的高质量化、高速度化,高安全化。然而,对于PTN+OTN联合组网模式来说,其发展时间的确太短,无法确保在今后的网络升级和新型网络要求中有如今这样的良好表现,所以在以后的工作和应用中需要更加注重对未知的问题深入地研究和探讨。以让PTN+OTN联合组网能够越来越成熟,走的越来越远。

参考文献:

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1 OTN技术简介

OTN(光传输网)是基于ITU-T的G.798、G.709和G.872基础上,利用波分复用技术形成的下一代骨干传输网技术,有效提高了通信网在质量和速率等方面的指标,能够更好的满足高速率、长距离的通信数据传输。与传统传输技术相比,OTN技术有效解决了波长问题对于电力通信网的传输问题,克服了WDM网络子波长、无波长业务保护能力差、调度能力弱和组网能力不足的缺点,实现了真正意义上的多波长光网络传输,便于技术处理的便捷性和管理的统一化。

考虑到网络升级的技术性问题和经济性问题,OTN技术能够很好的实现前后兼容,针对RODAM,OTN技术提出了较为完善的互联规范,对子波长的疏导能力和汇聚能力进行了有效的补充。另外,OTN可基于原有的SDH和SONET的管理功能,提高通信协议的透明性和安全性。

2 我国电力通信网的发展现状及其对ONT技术的需求分析

作为电网的重要组成部分,电力通信网对专业性、可靠性有着更为严格的要求。由于我国各地区经济发展的差异性,加之发展能力、环境和地域等因素的影响,导致我国电力通信网的构建和运行存在着较为明显的差异,部分地区已基本实现环网的数字化和光纤化,而少数地区仍需加大电力通信网的建设,更有甚者,部分山区和偏远地区还未落实保证调度电话。总体而言,我国电力通信网的建设呈现出严重不平衡的发展趋势。

利用OTN技术的兼容性,能够有效的解决我国电力通信网发展过程中存在的诸多问题,缩小各地区电力通信网的发展差距,加快我国电力通信网的构建,并极大的提高电力通信网的可靠性。因此,我国电力通信网对于OTN技术有着极大的需求。就未来的发展趋势而言,大颗粒IP业务将是电力通信业务的发展主流趋势,对于带宽和传输可靠性也提出了更为严格的要求,而OTN技术在透明性、速率和质量上的优势,能够便捷的实现任一电气设备的互联和使用。基于ONT技术,能够实现电力通信网建设环境的优化,提升我国电力通信网的建设速度,对不同拓扑结构实现有效的支撑和选择,适应我国电力事业现代化的发展趋势和基本要求。

3 电力通信网中OTN技术的应用

高速发展的电力通信网,日益增加的电力通信业务,对于电力通信网的传输带宽、传输速率和传输可靠性提出了更高的要求。基于技术优势,OTN技术能够在实现不同业务信息传输的同时,有效满足所有的要求,并降低了电力通信网组网的复杂性,提高了电力通信网的灵活性和可靠性。

3.1 组网模式

电力通信网的组网模式大体可以分为:OADM+OTM混合组网、全OTM组网和全OADM组网等多种组网方式。对于全OTM组网方式而言,连接方式以点对点连接方式为主,并能够唤醒WDM网络支持,不同节点间的电中继通过背靠背OTU或中继OTU的方式来实现。由于OTN技术能够较好的对现有通信组网方式提供兼容,因而其在组网模式上有着独特的先天优势。为实现大颗粒业务,通常利用中心节点来进行组网业务的处理。

以厂站组网模式为例,有着较强的节点稳定性,基于自动交换光网络(ASON技术)和OTN技术,能够理想的实现核心业务的承载,由于ASON技术提供了多次断纤的保护,从而确保厂站核心通信网运行的安全性和可靠性,有效杜绝不稳定因素对电力通信网的影响。

3.2 设备选型

对于电力通信网OTN技术应用而言,设备选型是极其关键的项目,直接影响到电力通信网OTN技术的应用效益。充分结合我国电力通信网的组网和运行需求,科学、合理的选用OTN技术和最为合适的设备,才能实现OTN技术优势的最大化发挥。

笔者根据自身多年工作经验,将OTN技术设备选型的注意事项分析和总结如下:

()对于电力通信网的核心层而言,由于其承载了数量庞大、种类繁多的通信业务,因此所选配的OTN设备应当有着理想的光电混合特性。具有光电混合特性的OTN设备,可以满足波长级别颗粒的处理需求,通过电再生技术,在实现信号长距离传输的同时,克服长距离传输的诸多问题。由于所选用的OTN设备有着理想的光电混合特性,可以方便、不大幅增加经济投入的和长距离电力通信网的兼容,从而实现电力通信网组网的简单化。

(2)对于电力通信网的节点层而言,应当选配具有光交叉特性的OTN设备,以满足当前我国电力通信网组网和运行的需求。以骨干厂站运行节点为例,只是实现了节点穿越的操作和网络业务的承载,因而应当基于电力通信网光电层面的角度来选配和应用OTN光电交叉设备,同“电光方式”相比,利用OTN光电交叉设备的转化,要实现更高的通信传输速度,以便于电力通信网有效降低信息传输所产生的能量消耗,同时实现光电事故的有效预防,增强电力通信网运行的可靠性。

3.3 应用方式探讨

电力通信网由于行业的特殊性,承载了类型繁多、数量庞大的IP业务,并实现与上级通信网的汇集,因此必须以OTN技术要求为基础,实现分级传输网的构建和应用。电力通信网若采用OTN技术,基于传输网络层面来说,能够分成骨干、汇聚和接入三大部分,并基于临建的变电站,实现电力通信传输网的构建和应用。应当以OTN技术作为指导,实现各级电力传输通信网到骨干传输网的有效接入和汇集。针对电力通信网的大颗粒业务,OTN技术会选择最为合理的组网方式。以Mesh为例,可以实现光纤资源的最大化利用,并实现组网方式匹配性和灵活性的最大化。总的来说,OTN技术的应用,就是以业务模式向光方向发展和拓展、提升电力通信网传输网传输速率和光纤利用效率、促进电力通信网调度的灵活性、丰富电力通信网承载业务的多样性和可靠性为根本目的。OTN技术所呈现出的多样性和灵活性特点,应用在电力通信网中,可以有效避免单一性对电力通信网应用效率的不利影响。

4 结束语

电力通信网的发展,对于我国电力行业的发展,乃至我国经济、社会的发展,有着极其重要的影响。由于OTN技术当前已相对成熟,且具有较强的灵活性、构成简单,因而能够有效满足我国电力通信网的组网和应用要求。同时,OTN技术极其的兼容性,能够在不大幅增加经济投入的前提下,实现电力通信网的升级和优化。通过其在各级电力通信网中的应用,实现大容量业务的承载,提升电力通信网运行的可靠性和稳定性。这就对我国电力企业提出了更高的要求,必须充分掌握和了解OTN技术的概念、应用和特点,并结合自身特点,予以创新和优化,以便让OTN技术更好的融入和应用到电力通信网中,在确保我国经济社会发展对于电力能源需求的基础上,加快我国电力行业的发展。

参考文献

[1]李曦.OTN技术在本地传输网络应用探讨[J].电信技术,2010(01).

[2]刘玉洁,肖峻,丁炽武,向俊凌,黄曦.OTN最新研究进展及关键技术(本期优秀论文)[J].光通信技术,2009(06).

[3]王晔,苗臣冠.新一代传送网OTN[J].通信技术,2009(05).

[4]朱广心.南方电力通信网的改造方案[J].电力系统通信,2002(12).

作者简介

刘慧慧(1978-),女,安徽省亳州市人。大学本科学历。现为亳州供电公司信通公司通信运维员,主要从事电力通信系统运维工作。

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引言

伴随着我国现代化经济与科技的不断发展与进步,我国的城市轨道交通在人们的出行中占据着重要作用。然而城市轨道交通通信系统是一个庞大的系统性工程,它直接为轨道的运营管理服务,是轨道交通的信息传递器和神经系统。作为城市轨道交通的一个综合性系统结构,主要由以下几个方面组成:传输系统、电话系统、视频系统、广播系统等。本论文主要对传输系统做深入剖析。轨道交通通信系统主要完成三个方面的任务:一是【确保】(必须保证)轨道交通指挥和调度有效进行;二是为广大旅客传输各种信息服务;三是维护设备和运营管理的服务。通过这三种任务和能力的完成,才能确保整个轨道交通通信系统的正常运转。

【通信系统包括专用通信系统、公安通信系统和民用通信系统三部分。】

1、通信传输系统概述

通信系统的传输子系统作为城市轨道交通通信网络的重要组成部分和信息传输载体,主要用于承载数据、语音、图像等运营管理信息。数据类信息主要包括通信系统各子系统的监控信息、时钟及网络同步信号、列车自动监控( ATS) 信息、门禁系统( ACS) 信息、自动售检票系统( AFC) 信息、计算机网络系统( EMIS) 信息、电力监控系统( SCADA) 信息、火灾报警系统( FAS)信息、环控信号( BAS) 信息、综合监控信息、乘客信息显示系统( PIDS) 信息等,语音类信息主要包括有线调度信息、无线调度信息、公务电话信息、站间行车电话信息、广播音频信息等,图像类信息主要包括视频监控信息、视频会议信息、乘客信息显示系统车载视频监视信息。

传输的运营管理信息包括语音、数据及图像三类,各类信息的内容如下:

语音信息:专用无线系统、公务电话、专用电话、站间电话、宽带广播;

数据信息:通信系统各子系统的监控信息、时钟及网络同步信号、列车控制(ATS)信息、综合监控系统(ISCS)信息(含机电设备监控(BAS)、电力监控系统( SCADA)信息)、火灾报警系统( FAS)信息、自动售检票(AFC)信息、门禁系统( ACS)、计算机网络( EMIS)信息等;

图像信息:CCTV视频监控信息,乘客信息系统,视频会议

随着通信技术的不断发展,传统的 TDM ( time division multiplex) 业务逐渐被 IP( Internet protocol) 数据业务取代,语音信息向数字化方向发展。同时,随着人们对视频图像的要求越来越高,标清视频、高清视频技术得到快速发展,传统的模拟视频监控系统逐渐被数字视频监控系统取代,城市轨道交通通信网络也呈现数字化、IP 化的发展趋势。通信业务的数字化,对通信网络提出了更高的要求,需要传输系统具有更强大、更灵活的数据处理能力,对传输带宽的要求更为迫切。

2、通信传输系统的功能分析

作为整个城市轨道交通通信系统的“神经”,各种信息都会通过这个“神经”系统的传输。在日常工作中,各种调度信息、电话语音信息、视频信息、自动检票信息等数据的传递都通过传输系统进行。而这些信息都是轨道交通正常运行的必要条件,如果一些信息的传输出现中断就会影响到轨道交通的安全。

当前,国内外所采用的传输技术一般用 SDH、OTN 等技术,可以兼顾技术的安全稳定性和先进性。这种性能的传输网络还应当具备以下几个方面的特点。第一,先进性。构成该网络的 IP 技术和 SDH 技术以及综合端口技术都处于国内外领先水平;第二,容量大。要满足整个城市轨道交通的通信系统畅通无阻必须才有 SDH 光纤技术。第三,网络自愈。在传输过程中一旦某个环节出现故障,该系统必须能够通过自身自愈功能消除故障和安全隐患。

3、传输系统的关键技术分析

当前,国内外主要传输系统有六种:OTN、SDH、ATM、宽带 IP、IPoverSDH 与 IPoverWDM、以太网技术。这六种技术的特点分别介绍如下。

1)OTN 技术。该技术是开放、传输、网络英文首字母的缩写,意为开放的传输网络。因此 OTN 技术的特点主要为:首先,能够合理利用接口模块处理各种物理接口和各种复杂环境中的通信协议。采用光纤技术,传输距离没有限制;其次对于数据、语音和视频传输具有很多优势;再次,该系统的适应性非常强,能够不断扩展适应各种标准端口的发展。

OTN系统是西门子公司依照标准的通信协议自主开发的传输网络,其特点是设备简单,网络可靠、组网灵活、扩容升级方便等。但OTN是一种企业内部规范,是一种非标准的系统,传输制式非国际标准化,很难在公网中得以广泛应用,但特别适合专网的应用,特别是城市轨道交通这样封闭网络。

2)SDH 技术。该技术是同步、数字和体系的英文缩写,意为同步数字体系。该系统广受青睐,是目前世界各国普遍采用的技术。SDH 技术除了核心网应用以外,还可以灵活的提供需要的 2Mbit/s 通道。它有非常成熟的标准和产品,安全性、适用性和可用性都非常强,是世界各国电信传输的基础,其兼容 TM、REG、DXC 等技术模式,并可以在各种模式之间灵活转换。

3)ATM 技术。该技术是异步、传输和模式的英文缩写,意为异步传输模式,该模式可以实现不同信息系统之间的传递和转换,例如电话、视频、IP 数据等。该技术可以承载各种不同业务和流量之间的划分,并对其分析,实现数据的集成处理。

4)IP 技术。IP 技术是互联网迅速普及的后果,当前比较先进的 IP 承载系统有 SDH、ATM 和宽带 IP, 其中又以宽带 IP 为最优。由于轨道通信系网络并非专业地 IP 业务,其不适合在骨干网络中传输。但是宽带 IP 将成为未来传输系统的发展趋势。

5)IPoverSDH 与 IPoverWDM。以 IP 业务为主的数据业务是当前信息传输发展的主要技术标志。目前,ATM 和SDH 均能支持 IP,分别称为 IPoverATM 和 IPoverSDH,两者各有千秋。IPoverATM 利用 ATM 的速度快、多业务支持能力的优点以及 IP 的简单、灵活、易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的。

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新形势下;广电网络技术;发展分析;建议

互联网领域中,云计算的出现是一个非常重要的改变,云计算的出现对运营商在网络、平台以及终端的服务模式产生着巨大的影响。本篇论文主要从云计算、光传送网以及智能终端三个方面探讨广电网络技术的发展,并提出了相应的建议。

1.云计算

1.1技术分析云计算(cloudcomputing)是一种基于互联网相关服务的增加、使用和交付模式,一般情况下,主要通过互联网向用户提供虚拟化的、易扩展的、动态的资源。云计算是一种传统计算机技术与网络技术相融合的一种产物,其有机融合了热备份冗余、负载均衡、虚拟化、网络存储以及效用计算、并行计算与分布式计算等。据美国国家标准与技术研究院(NIST)的定义,云计算有“S”、“P”、“I”三种不同的服务类型。第一种,“S”所代表的是软件即服务(SAAS);第二种,“P”所代表的是平台即服务(PAAS);第三种,“I”所代表的是基础设施即服务(IAAS),针对这三种不同的云服务类型,也有着三种不同的云服务平台。平台即服务、基础设施即服务是在软件即服务的理念上发展起来的,可以通过利用“SOA”或者是“Web”直接为用户提供其所需要的服务,与此同时,这两种类型也可以直接被当作软件即服务的支撑平台,间接为用户提供其所需要的服务。

1.2发展建议对于广电运营商来说,应该参考、借鉴云计算三层架构模式,发展初期,主要服务于内部,并随着自身的不断发展逐渐兼顾对内服务与对外服务,以阶段性提升的方式实现发展目标,即数字电视高清互动全业务云服务的逐步实现,最终形成“互联网+广电”的较为理想的云业务模式。此外,建议广电云平台采取基础三层架构的模式,对基于同一门户的、个性化的应用进行整合,最终成为一个软件,也就是软件即服务(SAAS);对行为分析系统、视频平台、运营支撑能力平台以及增值业务支撑平台等进行整合,使其最终成为一个平台,也就是平台即服务(PAAS);对计算资源、网络资源以及终端资源等进行整合,使其最终成为基础设施,,也就是基础设施即服务(IAAS)。

2.光传送网

2.1技术分析光传送网(OpticalTransportNetwork,OTN),是下一代骨干传输网,是基于波分复用技术发展起来的一种处于光层组织网络层面上的传送技术。OTN在一定程度上解决了传统的WDM网络保护能力与组网能力弱、调度能力差以及无波长业务等方面的不足,是电域管理、光域管理的一个统一标准。此外,OTN得到的传送容量非常大,可以被当作宽带传送大颗粒业务的一种最优技术。罗忠华贵州省三都水族自治县周覃镇文化站558109广电运营商以IP技术为基础所构建的专网,就是IP承载网。IP承载网主要用于承载重点客户VPN、视讯、软交换等对传输质量有着较高要求的业务。一般情况下,IP承载网所采用的是双星双归属、双平面的设计,这种设计的可靠性非常高,通过利用QoS保障以及流量控制等措施,不仅可以使IP承载网具备传输系统所有的高安全性、高可靠性,还可以使其具有IP网络的承载业务灵活、扩展性好以及低成本等一系列优点。

2.2发展建议对于广电运营商来说,应该响应工业与信息化部所提出的“宽带中国”战略,致力于建设下一代广电,切实践行“降费”“提速”等一系列政策,建议从接入互联、传输承载等方面,同步推进网络整体发展。采用OTN技术对基础传输网络进行部署,并使其不断朝着大带宽、大颗粒的方向进行发展,推动宽带传输向着百G的目标前进。与此同时,在业务承载网方面,应当将IP技术作为出发点,不断对IP承载网的架构进行改进与完善。

3.智能终端

3.1技术分析智能终端指的是指的是针对个人消费市场而言的终端产品,平板电脑、智能手机等是较为普遍的智能终端产品形态,现其已经逐渐朝着智能机顶盒、智能电视领域发展。随着电子消费的不断普及,大多数用户也已经越来越习惯应用移动互联网,从而提高了对智能终端及其业务能力的要求。与此同时,用户需求、技术以及业务模式的逐渐多样化,推动着智能机顶盒终端逐渐朝着开放化、融合化以及智能化的方向进行发展。相应在不久的未来,非智能终端会逐渐地被智能终端所取代,软件、硬件的快速更新换代是市场上的主要驱动力。

3.2发展建议智能终端得到发展的初期,硬件在智能终端技术的发展与进步过程中起着主导作用,硬件的升级可以直接使智能终端的业务能力以及性能得到提升,也逐渐地使用户改善了使用智能终端的体验,可以说,硬件是智能终端得到迅速发展的主要驱动力。新形势下,随着云计算的迅速发展,部分智能终端可以在云端实现其主要功能,广电领域中的大多数云终端业务能够在流化技术的基础上得到实现,大多数应用程序能够在云终端上运行,通过应用视频编码技术,也可以将应用运行面传输到云终端上,之后云终端会进行解码,并将其以编码形式输出。经过较长时间的发展,云终端、智能终端在各自的领域内逐渐发展成熟,对于广电运营商来说,应该与市场实际需求相结合,选择最适合的、科学的终端发展方案。

4.结语

综上所述,与互联网、电信网相比,广电网络行业的起步比较晚,其发展速度相对来说也比较缓慢,随着互联网、电信网介入领域的不断扩大,广电网络行业面临着严峻的挑战,其发展任重而道远。云计算、光传送网以及智能终端的不断发展,为广电网络行业带来了新的发展机遇。

参考文献

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现代通信网络中,先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。实现透明的、具有高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来发展目标。从系统角度来看,支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。而光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术,它的全光通信系统中发挥着重要的作用,可以这样说光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。为了能帮助大家对光交换技术有一个更深的了解,笔者下面介绍一些光交换技术现有的概念、研究领域、以及发展趋势。

光交换是指不经过任何光/电转换,将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换是全光网络的关键技术之一。在现代通信网中,全光网是未来宽带通信网的发展方向。全光网可以克服电子交换在容量上的瓶颈限制;可以大量节省建网成本;可以大大提高网络的灵活性和可靠性。光交换技术也可以分为光路交换和分组交换。由于技术上的原因,目前还主要是开发光路交换,但今后发展方向将是分组光交换。

一、WDM技术

WDM波分复用并不是一个新概念,在光纤通信出现伊始,人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输,但是在20世纪90年代之前,该技术却一直没有重大突破,其主要原因在于TDM(时分复用)的迅速发展,从155Mbit/s到622Mbit/s,再到2.5Gbit/s系统,TDM速率一直以过几年就翻4倍的速度提高。人们在一种技术进行迅速的时候很少去关注另外的技术。1995年左右,WDM系统的发展出现了转折,一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折,众多的目光就集中在光信号的复用和处理上,WDM系统才在全球范围内有了广泛的应用。论文格式。论文格式。

1、波分复用技术的概念

波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术; 在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。

2、CWDM和WDM

通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,所以相对于DWDM,CWDM称为稀疏波分复用技术。

3、发展特点:

1)向大容量超长距离DWDM系统发展

2)向城域WDM技术发展

二、IP over WDM

IP over WDM也称作IPover Optical,通俗的说,它就是让IP数据直接在光路上跑,减少网络层之间的冗余部分,具有体系简单、网络设备少、网络复杂性小,额外开销低、时延小、传输效率高等特点,这些都是IP over ATM和IPover SDH/SONET所无法比拟的。IP over ATM和IPover SDH/SONET最终将演变为IP over WDM。

主要研究内容有网络结构、帧结构、路由选择和波长分配、IP over WDM的应用、IPover WDM中的自愈技术。下面我们简单介绍一下自愈技术的研究现状。巨大的带宽承载着大量的业务使得带宽IP网络的可靠性更为重要目前由于DWDM袭用商用的只是点对点系统,因此,对IP over WDM方式的网络的自愈保护有两个层次:光层和IP层。由于IP层和光层都可以有自愈能力,如何协调和配合,是有待进一步研究的问题。

三、DTN(光传送网)

DTN概念:DWDM系统本质上是点对点的系统,组网方式有限,因此波分复用系统的一个发展方向是网络化,叫做光传送网(DTN:OpticalTransport Network)。它的基本思想是将点到点的波分复用系统用光交叉互连(OXC:Optical Transport Network)节点和光分插复用(OADM:Optical Add-Drop Multiplexer)节点连接起来,组成光传送网波分复用技术完成OTN节点之间的多波长通道的光信号传输,OXC和OADM节点则完成网络的交换功能。

1、OXC:光交叉连接是在网眼型网络中进行来自多数节点的光信通道路径的切换,因此用于相互连接网眼型网络或多个环型网络的大规模网络中。

2、OADM:光分插复用装置是在利用波长的网络中对所需信号进行分插复用的装置。

3、OTN的分层结构:

1)光通道层:(Optical Channel Layer)负责来自电复用段层的客户信息选择路由和分配波长,为灵活的网络选路安排通路连接,处理光通道开销,提供光通道层的检测、管理功能。

2)光复用段层:(Optical Mutiplexing Section Layer)负责相邻两个复用传输设备间复用光信号的完整传输,为复用信号提供网络功能

3)光传输段层(Optical Transmission Section Layer)为光信号在不同类型的光传输媒介(如G.652,G.653,G.655光纤等)上提供传输功能,同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。

四、ASON

自动交换光网络(ASDN:Automatically Switched Optical Network)作为构建新一代光网络的核心技术,以兼容性、扩展性良好的硬件系统为支撑,配备先进的软件系统,把光传输媒介层由静态变成了一种动态的、智能的光交换网络结构,并可以直接通过光域快速提供各种灵活的高速增值业务,形成一个以数据为中心的基础平台,可全面提升通信网络的传送效能。论文格式。

ASON是以光传输为基础的光层组网技术和以IP为基础的网络智能化技术迅速发展并结合后形成的。ASON的本质即光传送网与智能化相结合,是在传送网的光层网络基础上演进而来的,其着眼点是要把富有潜力的光网络发展成能高度自动地应对业务需要的、经济有效的、可在光层上直接为全网提供端到端服务的智能网。

ASON的关键技术很多,就目前的研究水平而言,主要包括:通用控制平面框架;信令和路由(包括信令网);连接及连接管理;管理平面功能;ASON的智能节点技术;ASON的生存性机制和网络性能等方面。ASON网络结构的核心的特点就是支持电子交换设备动态地向光网络申请带宽资源,可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求,通过信令系统或者管理平面自动地去建立或者拆除光通道,而不需要人工干预。采用自动交换光网络技术之后,原来复杂的多层网络结构可以变得简单一些。光网络层各自直接承载业务,避免了传统网络中业务升级时受到的条件限制。ASON的优势集中表现在其组网应用的动态性、灵活性、高效性和智能化等方面。支持多粒度、多层次的智能,提供多样化、个性化的服务是ASON的核心保证。

光网络从PDH(准同步数据系列)到SDH(同步数字系列),又从SDH到DWDM(密集波分复用),最终实现从DWDM向全光网络过渡。分组化的、开放的、分层的网络体系结构是下一代网络的显著特征。传送层将由网络来承担,下一代的光网络及其演进就成为研究的重点。自动交换的功能是下一代交换光网络演进的趋势基本上是众望所归了。

五、光交换技术

光交换技术分为:光路交换(OCS:OpticalCircuit Switching)、光分组交换(OPS:OpticalPacket Switching)、光突发交换(OBS:Optical BurstSwitching)和光标记分组交换(OMPLS:OpticalMulti-Protocol Label Switching)。这里只简单介绍一下光突发交换: OBS 网络由光核心路由器、边缘路由器及光链路组成。在骨干网络边缘,来自接入网的IP 分组在边缘路由器中被汇聚(Assemble)成光突发单元,通过核心路由器的转发在OBS骨干网络中传输,再在目的端的边缘路由器中拆分(Disassemble)恢复成一个个的IP 分组进入对方接入网。

光交换技术的发展:目前市场上出现的光交换机大多数是基于光电和光机械的,随着光交换技术的不断发展和成熟,基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会逐步被研究和开发出来。

由光电交换技术实现的交换机通常在输入输出端各有两个有光电晶体材料的波导,而最新的光电交换机则采用了钡钛材料,这种交换机使用了一种分子束取相附生的技术,与波导交换机相比,该交换机消耗的能量比较小。基于光机械技术的光交换机是目前比较常见的交换设备,该交换机通过移动光纤终端或棱镜来来将线引导或反射到输出光纤,实现输入光信号的机械交换。光机械交换机交换速度为毫秒级,但它成本较低,设计简单和光性能较好,而得到广泛应用。使用热光交换技术的交换机由受热量影响较大的聚合体波导组成,它在交换数据信息时,由分布于聚合体堆中的薄膜加热元素控制。当电流通过加热器时,它改变波导分支区域内的热量分布,从而改变折射率,将光从主波导引导自目的分支波导。热光交换机体积非常小,能实现微秒级的交换速度。

随着液晶技术的成熟,液晶光交换机将会成为光网络系统中的一个重要设备,该交换设备主要由液晶片、极化光束分离器、成光束调相器组成,而液晶在交换机中的主要作用是旋转入射光的极化角。当电极上没有电压时,经过液晶片的光线极化角为90°,当有电压加在液晶片的电极上时,入射光束将维持它的极化状态不变。而由声光技术实现的光交换设备,因其中加入了横向声波,从而可以将光线从一根光纤准确地引导到另一根光纤,该类型的交换机可以实现微秒级的交换速度,可方便地构成端口较少的交换机。但它不适合用于矩阵交换机。

另外,市场上目前又开发了基于不同类型的特殊微光器件的光交换机,这种类型的交换机可以由小型化的机械系统激活,而且它的体积小,集成度高,可大规模生产,我们相信这种类型的交换机在生产工艺水平不断提高的将来,一定能成为市场的主流。

参考文献:

1、《细说光波分复用(WDM)技术》邓永红

2、《细说光交换通信技术》西部数码网络作品

3、《多粒度光交换技术的研究》殷洪玺、张宇等

4、《自动交换光网络》吴健学、李文耀 编著

5、《光突发交换网络》纪越峰、王宏祥

6、《现代通信交换技术》穆维新、靳婷主编

7、《光信息网络》[日]菊池和郎 主编

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城域传送网是非常复杂的网络,每个城市和每个城市都因现状不同而有所不同,从网络分层结构来说,城域传送网一般分为核心传送层、汇聚层和接入层。对于网络规模较小的城市,可根据实际情况简化网络层次。下面从通用角度分析城域传送网的特点。

多业务。城域传送网需要同时支持多种业务,单一平台支持多种协议和处理混合业务的特征是城域光传送网络获得足够竞争优势的关键因素,也是最重要的特点。多业务支持是城域光传送网络的基石,可为运营商带来许多竞争优势,如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本显著降低(减少了网络分层和设备)、网络管理简化和配置工作量减少等。

安全可命性和可增位性。城域传送网涉及到大量的客户和服务,网络的安全可靠性直接影响到客户,传送网应支持网络节点的备份和线路保护,提供网络安全措施,同时多种生存性有利于运营商向用户提供更好的业务定义。同时城域传送网应当要充分考虑业务扩展能力,能针对不同的用户需求提供丰富的宽带增值业务,使网络可持续赢利。

动态性。与骨干传送网相比,城域传送网的动态性较强,多种数据业务的动态性和不可预见性使得城域传送网的相关需求加强,目前的发展趋势是越来越多的客户需要带宽更灵活的业务。他们需要快速的业务配置、更短期的、可灵活增加的服务合同和基于QoS的价格,将来还可能出现对带宽按需分配等新业务的需求。

网络扩展性。由于受用户需求和地理分布动态变化的影响,城域的数据业务具有多变性,城域传送网要建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台,留有充分的扩充余地,能够随着需求变化,可允许运营商不断地按照业务需求增加带宽,而不需要进行网络整体升级。

3城域网中的相关技术分析

SDH多业务传送平台。SDH多业务传送平台(MSTP)是目前广泛应用的产品。为了适应城域网多业务的需求,SDH从单纯支持2Mb/s,155Mb/s等话音业务接口向支持以太网和ATM等多业务接口演进,将多种不同业务通过YC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。SDH多业务平台将传送节点与各种业务节点融合在一起,各厂商只是融合程度不同。

MSTP的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来完成的,其对2层或ATM层的处理都是与SDH处理相分离的,但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组。从功能上看,MSTP除了具有SDH功能外,还具有2层、MAC层和ATM功能。

MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司,它可以方便有效地支持分组数据业务,实现从电路交换网到分组网的过渡,适合支持混合型业务特别是以TDM业务为主的混合型业务,同时可以保证网络管理的统一性。

弹性分组环技术。正在由IEEE802.17工作组制定的弹性分组环(RPR)技术,吸收了吉比特以太网的经济性、SDH系统50ms环保护特性。RPR采用类似以太网的帧格式,结合丝丝标记,基于MAC高速交换,简化IP前传。RPR技术可以支持更细的带宽粒度,网络成本较低,可以承载具有突发性的IP业务,同时支持传统语音传送,有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR环是在整个环上实现公平机制而不是在单独链路上,容易实行全局的公平机制。服务供应商可以利用源节点发送数据包的速率来控制上游节点和下游节点的速率。带宽策略允许在无拥塞的情况下,把环上任意两个节点之间所有的带宽分配给这两个节点,没有SDH那种固定电路系统的不灵活性,同时又比点到点的以太网更加有效。

目前RPR标准尚未完成,其中的一个重要问题是对时钟的透明传输,RPR同步机制与SDH不同,必须确保TDM时钟可以透明传输到对端。第二个挑战来自RPR定义的是一个环网结构下的技术,无法工作在复杂的网络环境下(甚至是环间互联),而实际的城域网络环境则是十分复杂的。

RPR技术适合于以数据业务为主、TDM业务为辅的网络,其应用范围将逐渐扩大,适合于新建网络。

城域WDM光网络。WDM技术不仅提高了光纤利用率,而且在业务信号复杂多变的城域网中对信号具有透明性,它可以对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整,直接进行透明传输。这可给用户、特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时,不同波长间的信号互不干涉,每个波长都可以自己灵活上下。WDM技术主要应用于城域骨干网。

城域OADM环网可以承载大量客户的多种协议和多种速率的业务,每个波长承载一种业务的方式将很快耗尽波长,为提高每个波长的带宽利用率,应尽量避免低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效的方法是将多个低速率客户信号复用到一个波长信道中,该技术被称为子波长复用,从而实现了每个波长携带多种业务。这种子波长复用器降低了城域网WDM系统的应用门槛,可以直接容纳低速率信号,给组网带来了灵活性。WDM环网解决了两个重要问题:光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制其应用的重要因素,目前它主要用来保护那些SDH还无法保护的业务,如ESCON,FiberChannel等。

在目前的光网络中,数据业务的提供需要经过4层处理:首先将业务映射进IP包,并以ATM信元封装,然后将ATM信元映射进SDH帧,最后转换为光信号在光网络上传送(采用WDM/DWDM方式)。随着IP业务的飞速发展,这种结构的缺点日益暴露.人们开始研究将ATM层和SDH层从4层结构中剥离出去,将其功能融合到IP/MPLS层和WDM/OTN(光传送网)层中,将IP业务直接在WDM光路上传送(即IPoverOptical,目前主要为IPoverWDM/DWDM)。在传统的光网络中引入信令控制和动态交换功能,将IP层和光网络层置于同一控制平面下,对光网络实施配置连接管理,在此思想下,一种能够自动完成网络连接的新型网络ASON(自动交换光网络)应运而生。

自动交换光网络。ASON是在IPoverDWDM基础上发展起来的,底层仍为OTN,主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通过信令交换完成对传送平面的动态控制。控制平面的引入带来了以下好处:迅速实现业务提供,允许网络资源动态分配路由和带宽;容易管理,业务提供者无需为新的传输技术系统的配置管理而开发维护操作支持系统软件;具有扩展的信令能力,增加了补充业务;在出现故障时可实现快速的保护与恢复,比通常的传送网节省了冗余容量和资源;控制平面的协议比管理平面的协议有更丰富的原语组,可用于各种传输技术。

4通用标签交换(GMPLS)技术

为了使MPLS适应时分复用、波分复用等不同的应用环境,以支持在电路交换网中建立连接,IETF对MPLS中标签的概念和形式进行了相应的扩展,将时分系统和空间交换系统涵盖了进来,推出了通用标签交换--GMPLS。其具有许多新功能:

时隙、虚通道和波长等均可作为标签。GMPLS所管理的对象不仅是分组,还可以是FR.ATM,SDH和WDM等,且这些设备上的接口还可以细分为PSC(分组交换功能)、TSC(TDM交换功能)、LSC(波长交换功能)和FSC(光纤交换功能)等多种类型。

可以为离散单位分配带宽,因为时隙、波长和光纤等都是离散单位。

具有下行按需标签分配和使用上行标签的双向LSP建立能力,并且可以通过从上游节点向下游节点传送建议标签来简化倒换过程、减少双向LSP的建立时延。

可以设置标签组,以缩小下游标签的选择范围。当然,在引入GMPLS控制平面后,对传统数据通信网络(DCN)也提出了新的要求,特别是电路交换网络。首先,DCN必须保证能为控制器之间提供控制信息的传送,能够直接或间接地为两个LSR提供交换控制信息的信道:其次,所提供的信道必须是可靠的、安全的:最后,DCN必须支持IP,且必须具有较高的可靠性和QoS,以避免用户数据业务出错而影响控制数据,确保控制信息的顺利发送。

参考文献

[1]韦乐平《光同步数字传输网》人民邮电出版社2002

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通信网络智能化是光传送网发展的必然要求,对ASON提出控制平面和动态交换的引入是传输网技术发展的重大突破,使传输网具备了自动搜索路由和优化管理的智能特性。本论文主要结合光传输网络ASON规划的设计要点,对传输网规划技术应用展开分析探讨。

2ASON光传输网络技术概述

与传统的光传送网技术相比,ASON具有以下特点:

(l) 支持适应性的流量工程,实现网络资源动态业务分配,可根据业务需要提供带宽,是面向业务的网络;

(2) 实现了控制平面与传送平台的独立;

(3) 采用了专门的控制平面协议,具有端对端网络监控保护、恢复能力;

(4) 具有分布式处理功能,ASON的分布式智能依靠路由和信令协议,能达到网络拓扑发现,电路的自动配置等;

(5) 与所传送客户层信号的比特率和协议相独立,可支持多种客户层信号;

(6) 实现了数据网元和光层网元的协调控制,将光网络资料和数据业务的分布自动地联系在一起;

(7) 可根据客户层的业务等级(Cos)来决定所需要的保护等级,可结合不同层面上的不同业务等级提供不同业务等级协定(SLA)的电路,不仅缩短了业务提供时间,提高了网络资源的利用率,还可提供新的带宽业务。

ASON技术汲取了IP网的智能化特点,通过在传统的光传送网上增加控制平面,使光传送网具有灵活的网络指配能力,增强了网络利用效率和快速保护网络恢复能力,更好地适应了数据业务对带宽的爆炸式增长,还能够灵活地适应用户对带宽的多种多样的业务需求,能够高质量、快速地为用户提供各种带宽服务与应用。

3ASON技术在传输网规划中的应用探讨

3.1 光传输网络架构设计

ITU-T 中G.8080定义了自动交换光网络结构。ASON的体系结构由传送平面(TP)、控制平面(CP)、管理平面(MP))组成。应用ASON技术构建光传输网络,其总体架构如下:

传送平面负责用户信息的传送,为用户提供端到端的双向或单向透明信息传送,同时还要传送一些网络管理和控制信息。在目前传输网络中,传送平面主要由SDH网络构建。

控制平面是整个ASON网络的核心部分,由一组通信设备和控制网元组成,实现对数据连接的建立、释放进程进行控制、监控网元以及维护操作等功能,从而完成网络恢复、路由控制、信令协议、资源管理以及其它的策略控制等需求,控制信息则由传送平面承载。

管理平面通过网络管理接口(NMI)与传送平面和控制平面相连,管理平面和控制平面技术互为补充,可以实现对网络资源的动态配置、性能监测、故障管理以及路由规划等功能。

以上三个平面相对独立,互相之间又协调工作。传送平面的动作是在控制平面和管理平面的作用下进行的,控制平面和管理平面都能对传送平面的资源进行操作。管理平面在结构中有作为高层管理者的作用,在管理平面中有三个管理器,分别为控制平面管理器、传送平面管理器和资源管理器,是实现管理平面对其他平面实现管理功能的。

3.2 光传输网ASON的自动发现机制应用

(1) ASON的层邻接发现

SDH/OTN网络的层邻接发现:层邻接发现是基于每层的,允许使用不同的机制,可以在某一特定层重用嵌入通信通道(ECC);

① SDH层网络的层邻接发现机制

再生段层:可以使用J0段踪迹字节和段DCC来支持再生段TCP到TCP的邻接发现;

复用段:可以使用复用段DCC来支持复用段TCP到TCP的邻接发现;

低阶通道段:可以使用低阶通道层踪迹字节J2支持低阶通道层TCP到TCP的令日接发现;

高阶通道段:可以使用低阶通道层踪迹字节Jl支持低阶通道层TCP到TCP的邻接发现;

② OIN层网络的层邻接发现机制:

OTUK:在OTUK层中可以使用段监视(SM)字节和GCC-O来支持OTUK的层邻接发现,可以使用SM中的SAPI子域来携带发现消息;

ODUK:在ODUK层中可以使用路径监视(pM)字节和GCC-l,GCC-2两个字节来支持ODUK的层邻接发现,可以使用PM中的SAPI子域携带发现消息。

(2) ASON的UNI邻居发现

OIF的UNI1.0制定了解决方案;UNI邻居发现是指在传送网络单元(TNE)和直接相连的客户设备之间进行的发现;包括客户和TNE交换它们的节点ID,决定本地和远端端口之间的映射关系,以及决定相应数据链路的配置参数;UNI邻居发现完成后将获得一个端口映射表,包括节点ID,接口ID端口速率,远端节点ID,远端接口ID等信息的映射关系。通过LMP实现发现流程,采用IP控制通道(IPCC)传送发现信息;IPCC可以是纤内或纤外,需要配置和保持。

当邻居发现完成并实现了本地数据接口ID和远端接口ID的映射时,需要进行自动的业务发现,协商共同支持的业务参数,完成对新发现的节点的业务功能的确认;客户需要发现从OTN得到的业务类型,包括连接的带宽保证,业务类型,多样性路由等,客户端(UNI-C)和网络端(UNI-N)节点通过交换业务配置信息和相应的应答消息发现彼此的UNI属性参数;业务发现消息可以在IPCC(纤内/纤外)交换;业务发现消息采用LMP配置消息的格式,包含的业务配置对象有信令协议,客户端口级业务属性,网络透明度和TCM监视,网络多样性(传送网络是否支持路由,链路,共享风险链路组等)。

3.3 光传输网ASON技术应用实例

这里以西安联通ASON传输网规划为应用实例进行分析探讨。西安联通原有传输网存在网络容量不足、部分环网压力过大的问题,因此结合ASON技术对传输网重新进行规划设计。

西安联通传输网不仅用于承载现有的语音固话、无线基站、宽带上网、IPTV等业务,对于3G日益发展成熟产生的FE、GE专线、大客户等业务,对传输网汇聚层及骨干层业务需求情况进行了模拟,方案如下:

(l) 每个汇聚环利用内置砂R功能,开通一个护VC4带宽的GE业务,即R带宽为8*VC4,即1.25G带宽。

(2) 各汇聚点分配2个VC4的业务至骨干节点。

(3) 骨干核心调度层主要用于承载局间中继业务。

新的骨干层面由6个核心调度节点组成,选用了支持ASON智能特性、大容量、高性能的OSN7500设备承载业务,此网络结构目前是环形。通过对以上光缆路由进行改造,构建智能光网络,使得业务调度更灵活性,网络更加健壮。通过改造,骨干层、汇聚层网络结构完善,站点分布合理,骨干调度层面组建MESH化的ASON智能网络,能够充分发挥ASON网络的安全、高效、灵活的优点。现有的接入环,通过MSTP功能实现综合业务的接入,155M的环网容量出现了带宽紧张,后期需要升级、优化。由于接入层的业务形态及光缆资源等因素,目前暂不考虑接入层的ASON规划。

4结语

目前ASON技术已经在全球范围内的多个运营商网络上得到应用,在国内运营商网络上的应用也己正逐步展开,具有广阔的发展前景。本文通过对ASON关键技术的研究,详细探讨了ASON技术在光传输网络中的规划设计中的应用,对于进一步提高ASON技术在光传输网规划设计中的应用水平具有较好的指导意义。

参考文献:

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1.1传统的传送网对业务发展的限制

    传统的sdh光网络主要为语音业务设计,其拓扑结构以线形和环形为主。业务配置时,需要逐环、逐点配置业务路径及时隙,难以实时管理,网络拓扑的变化就不能实时反映到网管。虽然在这些拓扑结构下实现的保护方式有着快速倒换的优点,但其网络扩展性差,并且带宽利用率低(一般要预留一半带宽保护环网)。随着网络规模日益扩大,结构日渐复杂,进行管理和维护的压力也越来越大,这种配置业务的方式风险较高;同时,由于业务从申请到实际开通,都是人工进行,尤其当牵扯到多厂家的互连时,需要人工协调,效率低,通常要耗费大量时间和人工。人们急切希望借助新技术,实现业务的动态申请、选路、业务自动建立,从而简化网络业务的管理,降低运营成本。

1.2业务的需求推动自动交换光网络的诞生

    伴随着分组业务、3g、数据宽带业务的爆炸式增长,对传统传输网络提出了挑战,网络带宽需求急剧增大,网络带宽的动态分配要求也日益迫切。传统sdh网络的局限性日益凸现,其对突发性大业务量的吞吐能力、业务流量的调控能力、网络的适应能力,以及由此带来的维护操作难度的加大,愈发不能满足业务增长的需要。   

自动交换光网络(ason)技术是一种能够自动完成网络连接的新型网络概念,顺应了业务发展对于传送网络的业务支撑能力和丰富性的高需求,突破了传统人工配置的网络理念,适应了现代网络和新业务拓展的需要。智能光网络是将sonet/sdh的功能特性、高效的ip技大容量的dwdm和网络控制软件融合在一起,形成了自动光交换网络。

    对于网络运营商来说,它可以直接从光域快速提供业务,使运营商拥有的不再是一个一般的光网络,而是一个极具竞争潜力的业提供平台。引入ason,对于整个网络而言意味着业务能力的极大提升,如:利用流量工程,将网络资源动态地分配给路由;具有快速的业务提供和拓展能力;减少了业务提供者开发和维护用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要;具有恢复能力,使网络在出问题时仍能维持一定水准的业务,特别是分布式恢复能力可以实现快速业务恢复;便于引人诸如按需带宽业务、波长批发、波长出租、光拨号业务、动态路由分配、闭合用户群、光传送层虚拟专用网(vpn)等新的业务类型,使传统的传送网向业务网方向演进;可以提供各种不同质量级别的区分业务等。

    ason业务有以下几个方面:

    sdh业务,支持6.707定义的sdh连接颗粒vc-n和vc-n-xvo

    otn业务,支持6.709定义的otn连接颗粒oduk和oduk-n-xvo

    透明或不透明的光波长业务。

    10 mb/s,100 mb/s, l gb/s和10 gb/s的以太网业务。

    基于光纤连接(ficon)、企业系统连接(escon)和光纤通道(fc)的存储域网络((san)业务。

    ason对新业务类型具有可扩展性。ason可以支持多种类型的业务模型,每种业务模型都有自身的业务属性、目标市场和业务管理需求。

2自动交换光网络在长途传输中的应用

2.1电信长途传输网的发展状况

    目前,中国电信运营商经过多年的努力,现已拥有一个覆盖全国所有县以上城市且技术先进的光纤传输网络。采用光纤传输为主,加上微波、卫星等多种传输技术,组成立体交叉的网状网结构。构成了一个数字化、大容量、多手段、多路由的能承载各种业务的现代化传输网。经济发展的不平衡,导致通信总量分布的不平衡,带宽分布不完全取决于全人口和地域规模,人口质量、地域合作以及能源互补对长途网带宽分布起到更加关键的作用。未来3g/ip’i’v/ngn等业务发展将直接取决于城市人均消费指数,经济力作用会促使长途传输网发生变化。

2.2长途传输网部署ason的策略

    随着网络的发展和业务转型的要求,长途传输网在继续承担大颗粒长途电路调度的同时,应作为高安全性和高要求的多业务承载平台。利用dwdm系统的大容量和长途传输能力以及ason节点的宽带容量和灵活调度能力,可以组建一个功能强大的网络。

    在这样的网络中,ason节点可以完成传统sdh设备所能完成的所有功能,并提供更大的节点宽带容量,更灵活、更快捷的电路调度能力,同时网络的建设和运营费用也比较低。ason节点所能提供的单节点交叉容量可以大大缓解网络中节点的“瓶颈”问题。

    在部署ason长途传输网时,建议采用“从上到下,先孤后连”的总体策略,即ason网络构建应该从长途骨干核心向边缘逐步推进;同层网络可以根据业务发展的地域差异,分阶段按需要部署ason孤立子网,今后随着业务和网络规模的扩大,再将ason孤岛与骨干核心、各孤岛之间连接成更大范围的ason网络,最终实现业务的平滑迁移和全网ason化。

2.2.1业务设计与规划

    初期建设,考虑ason和sdh网络的并存和互通,首先要规划区分每条业务的属性,通过ason保护恢复和sdh保护结合,设计各种sla业务以及跨传统网络和ason网络间业务的保护方式。今后网络大规模升级到ason时,传统业务迁移到ason网络、pc业务修改为spc业务不允许有任何损伤。数据业务是各运营商未来发展主要业务之一,引进ason解决方案之后,可以使用sla中的银级业务来运营数据业务,具有实时计算保护路由和建立业务连接的优势,可以全网共享保护带宽,提高带宽利用率。

2.2.2工程部署与实施

    长途传输网络最重要的就是网络安全性,工程部署阶段必须能够事先对网络容量、工作路由和恢复路径等进行规划和验证,将实际应用中可能遇到复杂保护、业务迁移等问题通过系统化仿真和模拟及时发现、解决。工程实施可以分步推进智能化,新建节点尽量采用ason设备,核心节点之间可以优先采用组建ason网络,非核心节点可以先采用具备ason能力的设备,在条件成熟时实现业务平滑迁移和全网的ason化。

2.3长途传输网部署ason的优点

23.1  ason网络可以提供端到端小于50 ms保护

    从保护机理上讲,物理层的保护要快于ip网络层。而干线光缆中断的概率相对城域网很大,因此最早的网络故障首先反应在物理层面,而越接近于物理层的保护速度就越快。而ason网络在i+1的保护上可以达到远小于50 ms,而且拥有实施十几年的丰富经验,协议非常成熟。相对于传统sdh设备,ason设备还可以提供在针对多次断纤的保护。

2.3.2  ason网络可以隔离光缆切断故障

    长途传输网络光缆故障相对较多,光缆切断等突发事件会导致很多波长链路中断,这种中断会对ip网络造成很大的冲击,对于负载量巨大的ip网络,线路切断会导致成千上万的ip包丢失,引起许多路由器得重新选择路由,容易引起路由振荡,造成恢复时间长,其保护恢复时间有着很大的不确定性。而ason网络的保护和恢复比较容易解决这些问题,隔离了断纤的故障问题。

2.3.3  ason网络可以减少ip业务时延和抖动

    纯路由器网络引人了3层多跳技术,而路由器的存储转发机制必然增加传输时延。时延对语音(例如3g,ngn的语音)业务的qos影响很大,尤其是长途传输中。目前的全ip骨干网很难满足端到端的时延和抖动要求。ason网络在中间节点采用1层(而不是3层)处理,减少时延、抑制抖动,从而达到减少端到端时延的目的。

3自动交换光网络在城域传输中的应用

3.1现有城域传输网的状况

    目前,城域光网络的建设也可以分为核心(骨干)层、汇聚层、接人层,各电信运营商宜采用整体规划、分步实施的原则,根据城市规模及业务发展的具体情况,采取适当的网络结构和传输技术,在满足发展需要的基础上,适当超前发展城域光网络。城域光传送网络中,城市之间存在相当大的差异化,通常在业务量的构成方面存在着巨大差异。一般而言,动态数据业务调配频繁的需求目前主要存在于特大型城市。

    当前,电信运营商对于城域网最关心的是多业务,因为业务是一个最不确定的因素。城域网只有具备极强的多业务能力,才能源源不断地将网络覆盖变为盈利,才能谈得上网络的可演进性与可塑性。因此,不断完善城域网已成为当前传送网络建设的重点领域,各大电信运营商都将建筑城域光网络作为自己的重要目标。

3.2城域传输网部署ason的策略

    相对于长途传输网,城域网则规模很大,接人层节点众多,因此在城域传输网里,ason则应先从核心层开始,先解决核心层网络的生存性和带宽利用率问题,同时,利用智能设备的大容量交叉调度能力,承担日益增长的核心层业务输导和调度任务。在条件成熟和光纤到位的情况下,也可以考虑将智能光网络逐步引人城域网的汇聚层、接人层,并实现不同厂家之间的端到端电路配置。

3.2.1业务设计与规划

    城域网由于设备数量庞大,在引人ason时,必须要考虑a-son设备与现有sdh设备的互通,在核心层,可以单独由ason设备组建mesh网络来保证城域网核心业务的安全,对于原有汇聚层和接人层的业务,可以通过光口互联的方式来对原有汇聚层、接人层业务进行调度和上下行。由于城域网网络大、业务复杂,传统的借助人脑规划已经不能满足业务规划需要,因此有必要引人ason规划模拟软件来对网络拓扑和业务进行规划设计。

3.2.2工程部署与实施

    城域网工程实施时,考虑到城域光缆等因素,应首先对核心层进行mesh化,在光缆具备的情况下,再针对汇聚层设备加载ason特性。对于省会城市,由于汇聚节点较多,可以考虑分布实施,对于普通城市,由于汇聚节点相对较少,可以在光缆具备的情况下一步实施到位。对于数量庞大的接人层,现阶段可以对某些业务特别重要(如高端大客户、重要的基站站点)的接人站点加载ason,其他站点暂时保持不变。

3.3城域传输网部署ason的优点

3.3.1  ason网络可以提供快速端到端调度

    传统sdh网络由于是根据基站配套所建,因此在bscimsc节点存在大量的2m电路落地,如果跨区存在大量的大客户电路,则电路调度要经过至少2次以上的2m转换,不仅浪费了大量的时隙资源,也浪费了机房空间,ason网络可以进一步使网络扁平化,且配置业务不用关心中间穿通节点,开通电路非常迅速且效率高。

3.3.2  ason网络可以提供灵活的业务分级

    相对于传统的sdh设备只能提供保护以及无保护业务,a-son设备将业务等级进一步细分,可分为5级,可以根据业务种类提供不同的sla服务给客户,有利于进一步细分客户。如对于普通的internet业务可以提供可恢复的银级业务,可以大大提高整个网络的带宽利用率。

3.3.3  ason网络可以提供更高的可靠性

    光缆线路故障对网络的可靠性影响很大。对本地城域网而言,光缆长度短、维护及时,光缆资源比较丰富,网络可靠性可以达到99.9%的要求。但随着高端大客户专线、ngn,3g承载要求的提高,需要网络达到更高的可靠性(99.99%一99.999% ),这个时候必须采用mesh网的多路径保护恢复功能,比环网更安全,提高网络的生存性。

4自动交换光网络对网络规划和网络运维的影响

4.1自动交换光网络对网络规划的影响

    与传统的sdh环网不同,mesh网络的节点一般有两个以上的光方向,也就是说两点之间的路由有两个以上。因此网络规划的复杂性和工作量要远大于单纯的环网。此外,纯粹的分布式智能在恢复路径的计算上很难达到最优。所以,仔细的网络规划是引人ason的不可缺少的步骤。借助网络规划工具或专业的网络规划服务可以在保证网络安全性指标的前提下,充分利用共享mesh恢复,提高网络的带宽利用率,提供网络的扩容空间、实际利用率和可用性仿真报告等。

4.2自动交换光网络对网络运维的影响

    ason网络更灵活更高效。由于网络运营商希望通过引人新业务和应用来应对强大的市场竞争所带来的巨大压力,导致通信容量(bytes)和业务多样性(技术、协议)大大增长。传统的网络分层越来越复杂,导致网络的运营维护成本越来越高。统计结果表明,运营维护成本(opex)大约占到运营商总成本的40%左右。ason网络通过智能的控制平面实现业务指配过程的自动化,网络运维人员从操作者的角色转变为决策者。

    ason只是帮助实施,但不能决策,所有的决策由网管确定,而所有网络的实时业务路由信息都反馈到网管。ason引人后将大量的重复性人工操作简化了,同时也减少了误操作的可能。对传送平面的维护同以前没有差别,ason的引人增加了对控制平面的维护管理工作,扩大了维护管理工作范围。ason的引人增强了网络的业务保护能力,以前网络一旦出现双重故障,则只能通过人工调电路的方式进行保护,但ason则确保有路就通,先消除业务中断的风险,然后再消除故障,减少运维压力。

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引用格式:钟嘉健,张华荣. “全业务承载传输网”建设思路及策略探讨[J]. 移动通信, 2016,40(5): 69-74.

1 背景――“全业务承载传输网”理念的

提出

随着全业务运营牌照的发放,运营商之间的业务竞争进入白热化阶段。如何站在全业务的视角,进行传输承载网的规划与设计,成为运营商的关注焦点。一个高效的全业务承载传输网成为了运营商“降本增效”以及最大化获取利润的关键因素之一。

全业务承载传输网理念的出现有其特有的历史原因[1]。以中国移动为例,早期仅有移动业务的经营牌照,为此中国移动构建了一张完备的基站传送网。随着2013年底中国移动取得宽带数据业务的营业牌照,中国移动又另外建设了一张宽带传送网,两张传送网分别承载不同业务。而对于中国电信而言,其情况则是大致相反,全业务承载传输网的理念正是针对上述情况而提出的。为实现全业务统一承载的目标,三大运营商针对各自网络现状提出了相应的规划发展战略:中国移动提出一张光缆网的改造与融合[6];中国电信则以夯实光网基础作为规划重点,全面支撑宽带、基站等业务承载;中国联通以满足固定网和移动网业务为目标,力求打造结构合理、容量充足的本地光缆网。

直观而言,部署全业务承载传输网的优势显而易见,所有业务通过同一套传输网络进行承载,能有效利用资源,实现资源的最大化利用。然而传输网体量大且涉及范围广,要实现现网架构向全业务承载传输网架构转型,是一个涉及全网各层次的重大调整。因此,对运营商而言,理清全业务承载传输网部署的总体思路、明确部署的具体措施,具有非常重要的参考意义。

2 “全业务承载传输网”核心思路

2.1 全业务光缆网

为实现全业务承载传输网的部署目标,首先无法绕开的是基础资源,即在光缆网络层面实现业务的统一承载。现阶段并存的两张网络,基站传输网及宽带传输网,其最大差异在于二者的光缆网络架构不同[1,4]。如何实现基站光缆网与宽带光缆网的融合,是构筑全业务承载传输网的关键第一步。

图1是某运营商某地区的基站光缆网和宽带光缆网示意图。可以看出,现有的基站光缆网,其覆盖范围较大较宽泛(或者说覆盖范围的概念相对模糊),基站接入环的上联点位于汇聚机房,离末端接入点较远;而对于现有的宽带光缆网,其覆盖范围则相对较小较明确(明确覆盖相邻的若干个小区),宽带环的上联点位于OLT机房,离末端客户较近。由于现网基站光缆网和宽带光缆网在覆盖范围差异较大,导致二者的拓扑形貌差异较大。如何通过融合的手段,构建一张全业务光缆网,抑或避开融合的困难,而采用新建的方式建设全业务光缆网,这既是全业务光缆网构建的关键点,亦是其困难点。这将作为全业务光缆网演进的具体举措,在下文重点论述。

2.2 机房下沉及片区化覆盖

全业务承载传输网的部署要求构筑一套全业务光缆网,而全业务光缆网的部署,则又会进一步导向机房下沉及片区化覆盖。机房下沉及片区化覆盖是全业务承载传输网思路体系的重要一环,其根源同样来自于现网基站光缆网和宽带光缆网在覆盖范围与网络拓扑上的差异。

现有的基站光缆网覆盖范围大,汇聚机房离末端接入点远;而现有的宽带光缆网则覆盖范围小,OLT机房离末端接入点近。由于这一差异,要实现同一段光缆同时承载基站以及宽带数据,唯有要求机房进行下沉,从而使该段光缆的末端成端下沉至现有OLT机房的深度。形象地说,即汇聚机房向OLT机房的下沉深度“看齐”[7]。

下沉后的机房,在地理位置上与原来的OLT机房相当,参照OLT机房明确覆盖若干小区的思路,下沉后的机房应明确其覆盖范围,只是覆盖对象从宽带用户拓展到基站、宽带数据的全业务范畴。而从另一个容量的角度而言,既然基站、宽带数据等所有业务均由同一段光缆承载,由于光缆的纤芯资源有限,它所管辖的范围必然局限于某一片区。这也必然会导向片区化覆盖的理念。

为下文叙述方便,现对机房统一定义如下:对于现有的位于网络较核心位置的机房,仍然称之为汇聚机房;因机房下沉而新设的机房,则统称为接入机房。对于现有的OLT机房,其功能定位则应趋于接入机房。

2.3 接入层裂化[2]

全业务光缆网会导向机房下沉,而机房下沉则又会导向接入层裂化。整个全业务承载传输网体系是光缆、机房、设备等传输网元素有机结合的一个整体,每个环节相互关联。

从直观上看,接入层裂化与整个通信网络扁平化的思路背道而驰。但对于传输网而言,各个运营商的现网汇聚节点层面较高,离客户接入较远。因此,扁平化反而会加大业务建设难度、增大投资及基础资源消耗。有见及此,在传输网的层面,演进方向似应以继续靠拢业务节点为宜(即机房下沉),同时通过逐层收敛(即接入层裂化),缩短末端业务接入距离。

对于接入层裂化的必要性,从网络架构而言,机房下沉后,新增的接入机房层级覆盖管理最末端的一个片区,即末端片区的基站环、宽带环上联至接入机房后即会终结。此时接入机房下挂的基站环、宽带环,与处于网络核心位置的汇聚机房之间存在着一个架构真空地带,也就要求在最末端的接入环上层新增一层架构,起承上启下作用。

而从承载容量而言,机房下沉后,新增的接入机房与原来的汇聚机房相比,覆盖片区缩小,环规模(如基站节点数)也必然随之缩小,原来的一个大基站环将会被拆分成众多小基站环。因此,从容量上来说也有必要引入一个中间层级,在末端接入环与汇聚环之间起向下收敛、向上汇聚的作用。

接入层裂化后,对于作最末端业务接入的层级,下文统称为二级接入层;针对二级接入层作初步收敛的层级,则统称为一级接入层。全业务承载传输网架构转型示意图如图2所示:

3 全业务承载传输网演进措施

3.1 光缆网演进措施

(1)主干光缆网建设

光缆网络向全业务承载传输网架构的演进主要有两种方式:一是建设连通光缆,连接现有基站光缆网及宽带光缆网这两张网络[4];二是按全业务承载传输网的思路规划,重新布局、新建既面向基站业务又面向宽带数据的全业务光缆网。

直观上,建设方式一“新建连通光缆”成本较低,且能利旧现有资源。但事实上,由于现网基站光缆网和宽带光缆网的拓扑形貌差异较大。简单地通过新建连通光缆连接两张光缆网络并不能完全做到面向全业务承载传输网的统一融合。

另一方面,建设方式二“全盘新建方案”表面上投入较大,且对现网改动多。但根据实际运维经验,同时考虑现有的业务增速,正常而言一段主干光缆的纤芯在1~2年内基本会被消耗完毕(正好为1~2个网络规划建设周期)。因此,全盘重新新建的方式实际上并不会对现有网络架构进行大调整。

上述两种方式各有其适用场景。方式一适用于现有主干剩余纤芯较多的场景;除此之外,似应采取方式二“全盘新建”为宜。此时,存量的主干光缆纤芯(基站主干、宽带主干)用于过渡时期。剩余纤芯消耗完后,原有的两张光缆网变成存量自然消亡。

(2)主干光缆纤芯分配

全业务承载传输网的基本思想之一在于一套光缆网络进行全业务承载。因此,光缆中的纤芯分配是演进措施里的重点。

在全业务承载传输网体系下,接入主干光缆的纤芯分配方式总体需基于“共享+独享+备用纤芯”的原则。其中业务开通方式有“独享纤芯开通”、“独享纤芯+共享纤芯开通”、“共享纤芯开通”这3种,具体如图3所示[5]。

从图3中可以看出,不同开通方式的选择主要考虑业务的密集程度。对于业务较密集的区域,一个分纤点覆盖的片区已有多个物理点,则采用独享纤芯的开通方式;对于业务相对稀疏的区域,各个物理点较为分散,由不同的分纤点对应进行覆盖,则采用共享纤芯的开通方式;而“独享+共享”的方式,则是上述两者的折衷情况。

3.2 机房网演进措施

(1)新架构下的机房定位及配置建议

在全业务承载传输网的新体系下,原有的机房将分化成汇聚机房及接入机房两类。二者在新体系中将各自存在其不同的功能及定位。

接入机房:在现有的传输网架构下,机房距离末端业务点过远。故在全业务承载传输网架构下,需要作机房下沉。新建的下沉机房所产生的机房层级即定义为接入机房,其作用在于单个片区内所有业务的接入。基于其末端业务接入的功能定位,建议接入机房主要配置小容量PTN/IP RAN、OLT/盒式OLT、PID波分等一级接入层设备。

汇聚机房:向下对接入机房实现业务收敛,向上对核心机楼实现互联的机房节点,基于其向下收敛/向上汇聚的功能定位,建议汇聚机房主要配置中容量PTN/IP RAN、OLT、小容量OTN等汇聚层设备。

(2)片区化覆盖的具体演进探讨[3]

如上文所述,对于下沉后的机房(即接入机房),从地理及光缆容量的角度考量,都要求转向片区化的覆盖思路。接入机房的作用在于满足一个片区内基站、WLAN、集团专线、家庭宽带等各类业务接入需求。因此,片区范围大小的确定,须以区域内业务密集程度及客户分布作为主要考量因素,同时结合行政区域、自然区划等综合考虑。覆盖面积可作为参考指标,但不建议作为首要考虑因素。基于安全考量,建议设置两个或以上的接入机房辐射同一片区的全业务接入点,从而实现双归上联,提高网络安全性。

而对于现有的位于网络较核心位置的机房(即汇聚机房),在全业务承载传输网部署后,汇聚机房不再直接面向末端接入业务,因此传统意义上业务覆盖的概念将被弱化。在全业务承载传输网体系下,汇聚机房的作用是对接入机房实现业务收敛,因此汇聚机房的覆盖意义将主要针对接入机房。根据现有业务及其增速估算,同时考虑到安全因素,建议每4~6个接入机房设置两个或以上的汇聚机房进行辐射,从而实现双归上联,提高网络安全性。

3.3 设备网演进措施

(1)一级接入层的引入

引入一级接入层的作用在于对二级接入层进行初步收敛。由于二级接入环终结于接入机房(通过接入机房上联),因此一级接入环的搭建目的就在于对若干接入机房进行串接,并部署设备实现组环。

一级接入环搭建完成后,通过下挂的业务接入环(或链)接入业务,组成二级结构。综合容量及安全性进行考虑,对于每个一级接入环所带二级接入环/链的数量应作一定限制,建议每个一级接入环下挂的二级接入环/链不宜超过3个。

从容量上而言,由于客户侧(即二级接入环/链)以配置GE PTN/IP RAN设备为主,因此,一级接入环宜采用大容量的接入层设备进行组环(如10GE接入设备),从而在容量上满足二级接入环/链的收敛需求。

(2)二级接入层下的全业务接入

1)基站接入

基站接入的思路主要以接入端是否设置传输接入设备为界限而分成两类:对于基站侧设置有接入传输设备的情况,传输设备通过接入光缆接入至主干光交后,利用主干光缆纤芯双边连接组环,上联至接入机房;对于拉远站(BBU/RRU拉远)的情况,无线拉远设备通过接入光缆接入至主干光交后,通过主干光缆的独享纤芯单边连接至拉远源端,实现站点的开通。

2)数据业务接入(集团专线、家庭宽带)[9-10]

对于数据业务而言,其接入思路基本统一,即接入点通过接入光缆接入至主干光交后,通过主干光缆的独享纤芯单边上联。唯一的区别点在于接入点的上联归属:对于接入点设置有传输设备的情况,设备上联至接入层网络;对于接入端为设备拉远的情况(如ONU、光口拉远),则上联至拉远源端。

4 全业务承载传输网部署效能

从部署效能的角度而言,由于传输网络体量大、涉及范围广,因此任何传输网络架构的改变,在初期都必然需要较大的启动投入,全业务承载传输网的部署亦不例外。但从长远而言,全业务承载传输网的部署可对业务接入起到节能增效的作用。

全业务承载传输网改造初期的投入,与上文光缆网、机房网、设备网的演进举措一一对应。此外,考虑到建设难度等因素,其中又以新机房选点所引起的资源投入(包括投资、人力等资源投入)最大。

从长远而言,部署全业务承载传输网所起到节能增效作用主要体现在两个方面,即投资增效及业务开通效率增效。

投资增效主要反映在后续城域传输网络的建设上。所有业务通过同一套光缆网进行承载后,实际上减少了光缆的重复投资;进而,由于光缆建设量的减少,又节约了管孔的消耗,从而间接降低了管道投资。

业务开通效率增效可直接反映在客户满意度上。机房的下沉缩短了末端接入距离,一方面降低了接入光缆及管道的投资;而更为重要的是,从客户体验上而言,末端接入距离缩短意味着业务开通时间缩短,从而提高了客户满意度。

5 结束语

在“提速降费”的国家政策指引下,如何以低成本进行通信网络的建设已经成为各运营商最为关心的话题之一。结合现阶段全业务运营的形势及挑战,构筑全业务承载传输网,无疑是各通信运营商降本增效的其中一个重要方向及思路。全业务承载传输网的构建,在部署初期涉及光缆、机房、设备等一系列建设举措,投入较大;但从长远而言,可在投资及业务开通效率两个方面实现降本增效的效果。

参考文献:

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[3] 何培鹏,程东洋. 一张光缆网规划建设策略[J]. 中国新通信, 2015(10): 19-20.

[4] 刘佳兴,王月定,储浩然. 关于中国移动“一张光缆网”融合策略的研究[J]. 中国新通信, 2014(12): 54-55.

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[7] 曾振林. 面向全业务运营的城域传送网的建设[J]. 电信工程技术与标准化, 2009(8): 71-74.

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Analysis of the Intelligent Optical Network Development and Evolution Structure

Ji Huini

(China Telecom Co.,Ltd.,Shantou Branch Network Resource Center,Shantou 515041,China)

Abstract:With the rapid development of the network,the emergence of intelligent automatic switched optical network,transmission network it is the emergence of the concept of a major historic breakthrough.This paper introduces the basic concepts of intelligent optical networks and demand-driven development of intelligent network-related,and the intelligent optical network,the network structure to make the analysis.

Keywords:Intelligent optical network;Development;Evolution structure

一、智能光网络的基本概念

智能光网络是上个世纪才出现的,并且到了本世纪才被电信运营商大量运用的光纤通信技术,众所周知,美国AT&T公司是世界上第一家大规模建设智能光网络的公司。近些年来,我国对研制开发智能光网络的投入大大增加了,并且开始了试验网的建设。相关研究人员认为,未来几年光通信发展的重要方向将会是智能光网络,这无疑将给电缆行业提供难得的市场机遇。由于ASON(智能光网络)是在构造在各种传送技术之上,即在传送平SDH、光传送网(OTN)之上增加了独立控制平面,这样就使得它可以为目前传送网提供的各种速率以及为其提供为不同信号特性的业务。智能光网络可以为两个客户网元之间提供具有固定带宽的传输通道,并且通道界定是在光网络的输入接入点和输出接入点之间。

二、需求拉动智能光网络的发展

现阶段,运营商的业务模型主要趋向于两种方式的要求:第一,降低成本;第二,能够提供增值服务。在过去十来年,SDH技术是一种非常成熟,也是非常有效的传送机制,因此其得到了广泛的应用,特别是在语音通话业务上。但目前所采用的SDH网络固定带宽分配,所获得效率低下。而环网保护机制也只能保汪单点故障恢复,对于多点故障就无能为力。并且对于环网还需要预留50%的带宽来对其进行保护,所以迫切需要提高带宽利用率,减少光电光再生,并且还要支持小于50%带宽预留的保护恢复,这些已经成为运营商们降低费用的技术要求。但如果单单依靠降低成本是无法使运营商在激烈竞争的市场中得以生存的,所以运营商需要提供“人有我优”,“人优我变”的服务宗旨,这样才能使其在日益激烈的竞争中取得优势,所以提供增值服务已经成为新的利润增长点,而这些增值服务就需要智能光网络的发展。

三、关于网络结构的演进

由于该技术背景的不同,IP层与光传送层的融合所产生的融合思路也不尽相同。当前主要有两种基本网络演进结构,其一为重迭模型;其二为集成模型。虽然这两种都是以IP为中心的控制结构,并且也都将应用了MPLS信令与基于下一代光网状网结构,这样就使其在管理应用上有很大的差异,并且就反映出计算机界与电信界之间不同的思路。

(一)重迭模型的结构特征。重迭模型也被称为客户与服务者之间的模型,它是国际电信联盟、光互联论坛、光域业务互连国际标准组织以及标准组织所支持的网络演进结构。该结构有以下优点:

(1)结构上该结构是直截了当,并且非常简单的,其最大好处就是可以实现统一透明的光传送层平台,而且支持多客户层信号;

(2)可以让客户层按要求通过接口传送给光服务层,并且可由光网络层来完成客户的连接要求,还可以通过屏蔽光传送层的网络进行细节的拓扑;

(3)该模型可以对光传送层和客户层进行独立演进,这样就可以使光传送层继续快速演进,而不会受到摩尔定律的十八个月翻番的IP层发展速度的限制;

(4)通过使用子网分割后,使得运营者既可以充分利用原有基础设施,还能够在网络的其它部分引入新技术,这样就可以不为原有基础设施所拖累;

(二)集成模型结构特征。集成模型又被称为对等模型或者混合模型,同时它也是IETF所支持的网络演进结构,正因为此,IETF提出了利用多协议标记交换的概念。

该模型的主要特点在于,其将光传送层的控制智能转移到IP层,再通过IP层来实现端到端的控制。因此我们常常把光传送网和IP网看成同一个集成的网络,来维持单个拓扑。同时,标记交换路由器和光交换机也具有统一的选路区域,两者相互之间可以实现所有信息的自由地交换,并可以运行同样的选路以及信令协议,从而实现信息一体化的管理和流量工程。

在使用该模型时,光网络层主要支持的是单一的客户IP业务,很难实现传统的非IP业务,这样就使其失去了业务的透明性。如果想实现路由器对光传送层的全面控制,就必须对客户层开放光传送层的网络拓扑等一系列的细节,而这在很多场合下是行不通的。因此,该模型必须是在IP和光传送层之间有相当大的状态以及控制信息需要交换,如要从标准化的角度就会较难实现光传送层的互操作性。

单单从功能上,如果能够支持重迭模型所需的功能,必将会支持集成模型所需功能。而这就需要对对等模型的拓扑共享功能实施智能化得管理,同时为了从集成模型导出重迭模型,只要保持其连接信令功能就可以使其得以实现。而在一些特定的场合下,完全可以实现两者结合在一起,形成混合方式。基本构想是把同一个运营者拥有的光网络与IP网部分实现集成,对其进行集成模型的管理。另外,对该光网络和支持该网络的其他客户层信号,部分按照重迭模型来进行管理。

除了以上两种典型的模型外,还有中间模型。此外,还可以允许层间实现有限的路由信息交换,如允许在网络边界上的光交换机与客户层设备实现总的路由信息概要的交换,该类中间解决方案是一种可行的过渡方案。

四、经验总结

通过以上分析,我们可以清晰的认识到智能网络的优越性,特别是对通信业的贡献。我们相信随着智能光网络的不断发展与演进,它将会使信息网络时代大踏步向前迈进,也将会给人们的生活带来诸多便利。

参考文献:

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目前对于通信技术的学习主要是侧重于讲述某一特定技术,如:程控交换、光纤通信、微波技术、移动通信、接入技术、通信网等,学生很难由此建立起通信的整体概念。本研究项目从全局出发,优化课程体系,从全程全网的角度讲述各类通信技术,对所涉及的通信技术进行详细的讨论,构建具有科学性、准确性、系统性、完整性、新颖性和实用性的知识结构和内容体系,主要内容包括现代通信的概念和发展概况,通信业务与通信终端,通信传输系统,通信交换系统,通信网和新一代通信技术。不仅使学生在全程全网概念的基础上学习到各类通信技术知识,还强调工程方法论的学习,培养学生掌握科学的研究方法和迅速学习新技术的能力。

面向网络时代飞速发展的通信领域人才需求,研究、设计并实现一个有利于培养学生全程全网概念和具有现代通信技术基本素质、有利于鼓励学生自主思维和努力创新的教学平台,以体现现代通信与全程全网教学的整体内涵,体现课堂教学与实验教学的有机融合,体现培养模式的优化为研究目的。最终办出信息与通信工程类专业的特色,培养出高素质的应用型IT技术人才。

一、构建完整的“现代通信技术”课程体系,培养创新型、应用型通信工程专门人才

1.指导原则

以全面提高素质为根本,以建立宽厚的知识平台为基础,以培养创新能力、实践能力和科学综合能力为核心,以教学内容和课程体系的改革为重点,以教育模式和教学方法的改革为保障。

培养目标:培养在信息科学技术领域内具有创新精神、实践能力、全面素质的宽口径专门人才,能从事信息科技领域的研究、设计、制造、运行维护和经济管理等工作。

2.培养规格多样化

以培养工程技术型和应用型人才为主,兼顾经营管理型的有信息工程背景的复合型人才。

3.培养模式

实行面向创新的系统理论教学和面向创新的系统实践训练相结合。实行柔性培养计划和个性化教学,加大选修课比例,适应不同规格、不同爱好的人才的培养。我们同深圳润天智图像技术有限公司合作,采用“3+1”的人才培养模式,为企业实现订单式培养,第一批20名学生已于2008年7月毕业,其中70%的学生经过双向选择留在这家企业工作。并受到用人单位的好评。2008年我们又与冠捷科技集团武汉分公司合作开展人才培养的工作,选拔学生参加了冠捷公司有关液晶显示器的生产、调试、研发工作,提出学校与企业相结合的“系统创新训练”方案,均取得良好效果。目前,冠捷显示科技有限公司已吸纳我校多名学生就业。其中一名毕业生在该公司已担任总工程师,在该公司工作的许多学生均受到好评。

4.特色定位

随着互联网的普及,通信网络所承载的业务也从传统的以语音业务为主发展到多种不同带宽需求的业务并存,网络结构日益扁平化、IP化,各种现代通信技术发展迅速,其生命周期也长短不一,因此在通信工程人才培养方案中,除了设置各门专业基础课和专业课外,我们还系统地安排了能够反映目前主流通信技术的发展方向的选修课和技术讲座,对NGN、软交换、IMS、IPV6、第三代、第四代移动通信技术、ASON、OTN、G-PON等在现有通信网中逐渐应用甚至已成为主流的新技术进行全面的介绍。通过对电信行业发展深入细致的调查了解,我们认识到:经过十多年的电信业改革,我国的电信市场运营已经从一家垄断到了全行业充分竞争的市场格局。各运营商之间为争夺客户,获取更高的市场份额,在市场营销方面各展拳脚,客户不断被细分,差异化服务日趋明显,多种针对性强的业务不断推出。而通信工程专业的课程设置一向重技术轻业务、轻经营,而目前专业营销人才是我国电信业最需要的人才。因此,我们让学生通过讲座、社会调研、社会实践等形式充分了解目前电信市场的新业务种类和特点、市场竞争态势、主要营销手段及其利弊得失等,使我们的毕业生能够更适应行业的需求。我们与中国电信武汉分公司、武汉电信工程有限公司、湖北电信工程有限公司等单位保持长期的合作关系。聘请了电信工程有限公司有关领导和多名技术人员做我们的校外特聘教授,为学生的实习就业奠定了良好基础。

5.课程体系优化

我们以培养具有创新精神和实践能力的应用型人才为目标,以课程体系和教学内容改革为核心,优化信息通信类课程体系,从全程全网的角度讲述各类通信技术,构建具有系统性、完整性、实用性和新颖性的知识结构和内容体系。不仅使学生在全程全网概念的基础上学习各类通信技术知识,更重要的是培养他们掌握科学的研究方法,成为具备高素质的应用型人才。我们从传授知识、培养能力、提高素质三大目标出发,通过对信息通信类专业现代通信技术相关课程内容的深入研究和改革,结合各门课程教学的特点、难点和需求,建立了当前可实现的“知识平台”,按照整体优化原则调整课程的内外接口,减少交叉重复,精简学时,协调各相关课程内容之间的衔接,充实新内容。我们采用主教材、辅教材、CAI课件、教学仪器、教学实验和课程设计、远程网络课件等综合配套措施,形成了“理论、抽象、设计”三个过程相统一的课程教学体系,保证了教学质量,取得了良好的教学效果。以此为指导思想,我们在2009年完成了信息通信类课程大纲的重新修订工作,2010年完成了课程简介的编写工作。

二、理论联系实际,构建通信技术全程全网实验平台

21世纪的高等教育,教育方式应从应试教育向素质教育转变,人才观念应从单一专业型向复合型、创新型转变。要实现这两种转变,实践教学起着至关重要的作用,它是实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。实验教学相对于理论教学具有实践性、综合性与创新性等特点,在加强对学生的素质教育与创新能力培养方面起着重要的、不可替代的作用。而目前大多数针对信息与通信学科学生开设的实验多为专业基础实验,通信专业实验则较为薄弱,学生的学习范围主要集中在基础理论,对实际的通信设备与通信环境缺乏足够的接触与操作经验。因此建立通信专业实验室,开设通信专业实验,开拓学生视野,增强学生实际经验,提高学生的工程素质,使学生尽可能地不出校门就可以从实用角度理解并掌握通信技术。本成果通过建设一个尽可能覆盖实际通信网环境(包括数据网、电信网、移动网、智能网、接入网、信令网、同步网、传输网)等特点的全程全网通信专业实验室,开设出既与专业知识理论学习相关联,又与实际通信网络及设备相联系的实验课程,创建一个良好新型的具备通信专业特色的实验教学环境,提高实验教学水平,使学生能够通过实验环节,开拓视野,充分发挥主观能动性,理论联系实际,理论和实践有机结合,充分提高综合素质和创新能力,锻炼其组织能力、沟通能力,培养并提高学生的工程素质。

我们建设全程全网的现代通信实验平台的思路是:参考并利用国际国内知名公司以及著名学者所提供的现代通信网络专业实验室建设方案,立足于信息学院学生进行“现代交换”、“现代通信网”、“计算机网络”、“移动通信”、“光纤通信”、“NGN网络”等专业课程的实验教学基本需求,利用有限的经费尽量覆盖从物理层到应用层各个网络层次,从有线到无线、从电到光各种信道方式,从局域网到广域网各种网络形式的宽阔而广泛的实验内容,形成包括数据配置、维护管理、网络数据观测与分析、软件开发、硬件设计、网络设计与建设等基础型、综合设计型、研究探索型3层次专业实验教学模式。在基础型实验中,提供对有关课程的基本原理与基本问题的验证性、探索性实验,帮助学生理解、掌握、验证课程的基本原理、学习课程相关的基本实验方法,探索并找到学习难点的结果和方案;在综合设计型实验中,以Assignment(任务)的形式,由教师提出要求,学生独立完成实验项目的分析、设计、元器件采购、实现、调试、与实验报告撰写等工作,最后由教师验收和评判。在研究探索型实验中,采用Project(项目)的形式,由来自企业界的实际项目,教师科研项目与学生创新基金资助项目的形式确定项目研究方向和研究内容,由几个学生分工协作,每个学生独立承担一部分内容,在教师的指导下共同完成。

目前已建成的全程全网实验室包括:

(1)计算机40套;《通信原理》教学实验设备20套;《移动通信》教学实验设备10套;《光纤通信》教学实验设备10套;《现代通信网》教学实验设备4套;《程控交换》教学实验设备20套。

(2)数字电视系统5套,由视音频A/D,D/A模块,视音频信源编码、解码模块,TS流形成与解复用模块,DVB SPI收发接口等模块组成。

(3)微波设备3套,其中SD3100射频电路实验训练系统,是以300MHz可测量S参数的频率特性测试仪、DDS合成信号发生器、通用计数器和电视(TV)收、发系统为基础,进行射频通信设备及射频电路的实验系统。SD3200微波通信实验训练系统,是以1000MHz TV收发系统,进行图象和话音的微波传输为基础,进行微波通信设备及微波电路和器件的实验系统。可利用网络分析仪、频谱分析仪等测量仪器,开展对微波电路及器件特性参数的测量。SD3300移动通信射频工程实验训练系统,是以800-2500MHz可测量S参数的微波反射计、微波功率计、频谱分析仪、微波合成信号发生器和微波功率信号发生器、通用计数器及通信设备——直放站、干线放大器等为基础,进行移动通信网络优化的试验,同时,提供一套移动通信网络优化工程的实验——室内天线覆盖系统,开展移动通信射频工程的系统实验。SD3400微波中继传输实验训练系统,是以射频/微波TV收发信机和微波中继站组成的微波中继传输系统为基础,进行微波频率中继传输电视信号实验。

(4)接入网设备一套。本接入网实训系统依据实际的宽带接入应用,组织相应的典型设备,包括交换局端的部分设备、线路、以及用户接口设备,从机房、线路、到终端尽可能进行完整展现。

三、利用现代化教学手段提高教学效率

构建全程全网通信实验教学平台的在线系统,制作电子素材库,供学生利用校园网进行学习。充分利用多媒体技术开展基于计算机、网络的通信技术实验研究,精心选择具有代表性的实验,使学生可以通过网络浏览、熟悉和回顾实验内容,尽量利用多媒体方式和网络资源来表达实验内容,将现金、具体的教学手段引入到教学中,是的抽象的概念和理论更形象、生动和直观,提高实验环节的质量和效率。

四、研究的特色和应用情况

1.研究的特色

(1)随着通信技术的发展与社会需求日益多样化,现代通信网正处在变革与发展之中,本教改项目拟在改变以往授课方法,从新的网络构架入手,采用了网络分层的结构(应用层、业务网、传送网和下一代网)来讲述相关通信技术。

(2)根据通信技术类课程特点,从全局出发,对网络分层中所涉及的通信技术进行较详细的论述,目的是使学生建立起全程全网的概念,从而加强学生对现代通信技术的认识和全程全网的了解,在此基础上可根据专业和个人情况,今后就某一个专业技术方向进行更深入的学习。

(3)“全程全网现代通信网络”教学实验平台整合了多种通信技术,以实用设备构建出真实的通信网试验环境,突出通信全程全网的整体性,与课堂学习有机结合,相辅相成,实验内容从简单验证型向自主设计型过渡;实验教材由参考产品手册、资料光盘完成实验指导书的;实验方式以点带面,触类旁通,以专项通信实验促进专业课的学习,使学生有效建立起通信大网络的观念。

2.项目的创新点

(1)实现实验教学理念的改革:改变一成不变的命题式实验方式,结合理工科专业特色,引入现代通信网络中实际应用系统级设备,可实现如下功能:为低年级学生提供认知环境;为中年级学生提供测试环境;为高年级学生及学院老师提供研发环境。

(2)提高学生的理论知识与实践能力:摆脱传统的被动性验证性实验,通过师生们积极主动地设计实验拓扑,搭建实验平台,使理论和实践相结合,更好地掌握通信理论知识及通信业务发展的先进技术。

(3)为教师提供开发测试平台:目前,随着通信设备制造技术的日益成熟,在硬件上,业界的产品都大同小异,现今的重点是在软件和增值服务方面的发展。而“全程全网现代通信”实验平台为教师和学生提供了一个开放的、真实的开发环境和测试环境。

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