在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫“準(zhǔn)同步數(shù)字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），簡(jiǎn)稱PDH；另一種叫“同步數(shù)字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），簡(jiǎn)稱SDH。

　　由于SDH具有上述顯著優(yōu)點(diǎn)，它將成為實(shí)現(xiàn)信息高速公路的基礎(chǔ)技術(shù)之一。但是在與信息高速公路相連接的支路和叉路上，PDH設(shè)備仍將有用武之地。

 

 

　　同步數(shù)字序列
　　　　在數(shù)字通信發(fā)展的初期，為了適應(yīng)點(diǎn)到點(diǎn)通信的需要，大量的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都是準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH），準(zhǔn)同步是指各級(jí)的比特率相對(duì)于其標(biāo)準(zhǔn)值有一個(gè)規(guī)定的容量偏差，而且定時(shí)用的時(shí)鐘信號(hào)并不是由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)出來(lái)的，通常采用正碼速調(diào)整法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步復(fù)用。
　　
　　　　隨著數(shù)字交換的引入，由光通信技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)的長(zhǎng)距離大容量數(shù)字電路的建設(shè)，以及網(wǎng)絡(luò)控制和寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的發(fā)展需要，暴露了現(xiàn)有的準(zhǔn)同步數(shù)字序列存在的一些固有弱點(diǎn)。主要是：北美、日本、歐洲三種數(shù)字體制互不兼容；沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，在光路上無(wú)法互通和調(diào)配；難以上、下話路；網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理復(fù)雜，缺乏靈活性，無(wú)法適應(yīng)不斷演變的電信網(wǎng)的要求。
　　
　　　　隨著光纖通信技術(shù)和大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，1986年美國(guó)提出了一種以光纖通信為基礎(chǔ)的同步光纖網(wǎng)（SONET）概念，作為現(xiàn)代化通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)。1988年ITU-T對(duì)SONET概念進(jìn)行了修改，重新命名為同步數(shù)字序列，簡(jiǎn)稱SDH，使之成為不僅適用于光纖通信，也適合于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)捏w制?，F(xiàn)在SDH已經(jīng)成為國(guó)際上公認(rèn)的新一代的理想傳輸網(wǎng)體制。
　　
　　　　在電信網(wǎng)中所運(yùn)載的種類繁多的信息首先必須規(guī)范化，然后再納入數(shù)字序列的某一級(jí)的一種速率信號(hào)之中，即成為電信網(wǎng)所傳輸?shù)漠惒交蛲綌?shù)字序列信號(hào)的內(nèi)容。SDH的最低分級(jí)是155.520Mb/s，稱為基本傳送模塊，用STM-1表示。STM-N則表示速率為N×155.520Mb/s的傳送模塊，其中N一般取1、4、16、64、256。
　　
　　　　下面是光纖通信傳輸體制的發(fā)展歷程：
　　
　　　　1972 年ITU-T前身CCITT提出第一批PDH建議
　　
　　　　1976和1988年又提出兩批建議--形成完整的PDH體系
　　
　　　　1984年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室開始同步信號(hào)光傳輸體系的研究
　　
　　　　1985年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)根據(jù)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的全同步網(wǎng)的構(gòu)想,委托T1X1委員會(huì)起草光同步網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),并命名為SONET(Synchronous Optical NETwork)
　　
　　　　1986年CCITT開始以SONET為基礎(chǔ)制訂SDH
　　
　　　　1988年通過(guò)了第一批SDH建議
　　
　　　　1990以后,SDH已成為光纖通信基本傳輸方式；目前,SDH不僅是一套新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),又是一個(gè)組網(wǎng)原則,也是一種復(fù)用方法。
　　
　　下面列出了幾種傳輸技術(shù)（既包括電又包括光）的實(shí)現(xiàn)方式：
　　
　　　　明線技術(shù)，F(xiàn)DM模擬技術(shù)，每路電話4kHz；
　　
　　　　小同軸電纜6O路FDM模擬技術(shù)，每路電話4kHz；
　　
　　　　中同軸電纜1800路FDM模擬技術(shù)，每路電話4kHz；
　　
　　　　光纖通信140Mb／s PDH系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)，每路電話64kb／ｓ；
　　
　　　　光纖通信2.5Gb／s SDH系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)，每路電話64kb／s；
　　
　　　　光纖通信N×2.5Gb／s WDM系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)+光頻域FDM模擬技術(shù)，每路電話64kb／s。

 

 

 

基于WDM 的IP 傳送技術(shù)

 

        目前最流行的IP傳送技術(shù)有三種，即IP over ATM，IP over SDH 或 IP over WDM。 三種IP傳送技術(shù)都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時(shí)期和網(wǎng)絡(luò)的不同部分發(fā)揮自己應(yīng)有的作用，三者將會(huì)共存互補(bǔ)。但從面向未來(lái)的視角來(lái)看，IP over WDM 將是最具生命力的技術(shù)，其巨大的帶寬潛力和爆炸式增長(zhǎng)的IP業(yè)務(wù)是相當(dāng)匹配的，這種對(duì)IP業(yè)務(wù)最理想的傳送技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)特別是骨干網(wǎng)的主導(dǎo)傳送技術(shù)。

近年來(lái),Internet的迅猛發(fā)展，促使IP 技術(shù)獲得以往通信和信息技術(shù)從未有過(guò)的高速發(fā)展。近幾年來(lái)，IP技術(shù)無(wú)論從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，傳輸能力上還是業(yè)務(wù)開拓上都取得巨大的進(jìn)展。TCP/IP是70年代作為網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議提出來(lái)的，在將近二十年的時(shí)間內(nèi)，除了在美國(guó)局域網(wǎng)互聯(lián)中起到作用外，一直沒引起外部世界的重視。ITU-T 在很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)沒有接納這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。直到90年代初Web的出現(xiàn)從根本上改變了這種狀態(tài)，IP網(wǎng)獲得了急速的發(fā)展，相應(yīng)的IP技術(shù)也獲得了急速的發(fā)展。
　　 IP是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，SDH、WDM是物理層傳送技術(shù)，在兩層之間需要一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)把物理層提供的信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)層所需要的信號(hào)，目前最流行的IP傳送技術(shù)有三種，即IP over ATM，IP over SDH 或 IP over WDM。
　　 傳統(tǒng)的擴(kuò)容方法是采用TDM（時(shí)分復(fù)用）方式，即對(duì)電信號(hào)進(jìn)行時(shí)間分隔復(fù)用。無(wú)論是PDH的34 Mbit/s－140 Mbit/s－565 Mbit/s，還是SDH的155 Mbit/s－622 Mbit/s－2 488 Mbit/s－9 952 Mbit/s，都是按照這一原則進(jìn)行的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)系統(tǒng)速率低于2．5 Gbit/s（含2．5 Gbit/s），系統(tǒng)每升級(jí)一次，每比特的傳輸成本下降30％左右。因此，在過(guò)去的系統(tǒng)升級(jí)中，人們首先想到并采用的是TDM技術(shù)。采用時(shí)分復(fù)用（TDM）方式是數(shù)字通信提高傳輸效率、降低傳輸成本的有效措施。但是隨著現(xiàn)代電信網(wǎng)對(duì)傳輸容量要求的急劇提高，利用TDM方式已日益接近硅和鎵砷技術(shù)的極限，例如對(duì)于現(xiàn)在的10 Gbit／s，TDM已沒有太多的潛力可挖，并且傳輸設(shè)備的價(jià)格也很高，光纖色度色散和極化模色散的影響也日益加重。人們正越來(lái)越多地把興趣從電復(fù)用轉(zhuǎn)移到光復(fù)用，即從光域上用各種復(fù)用方式來(lái)改進(jìn)傳輸效率，提高復(fù)用速率。
　　 從1996年起， 最具代表性的就是波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)出現(xiàn)了。所謂WDM技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源，采用波分復(fù)用器（合波器），在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光載波合并起來(lái)并送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開的復(fù)用方式。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），因而雙向傳輸?shù)膯栴}很容易解決，只需將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在不同波長(zhǎng)傳輸即可。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從2個(gè)至幾十個(gè)不等，這取決于所允許的光載波波長(zhǎng)的間隔大小。

　　 波分復(fù)用技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：
　　 (1) 可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍至幾十倍?，F(xiàn)在人們所利用的只是光纖低損耗頻譜（1 310 nm～1 550 nm）極少的一部分。即使全部利用摻餌光纖放大器（EDFA）的放大區(qū)域帶寬（1 530 nm～1 565 nm），也只是占用它帶寬1/6左右。WDM技術(shù)可以充分利用單模光纖的巨大帶寬（約25 THz）。
　　 (2) 使N個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用起來(lái)在單模光纖中傳輸，在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖。
　　 (3) 由于同一光纖中傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，因而可以傳輸特性完全不同的信號(hào)，完成各種電信業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合和分離，包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以及PDH信號(hào)和SDH信號(hào)的綜合與分離。
　　 (4) 波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中，是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段。

　　 利用WDM技術(shù)選路來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)從而可能實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。
　　 IP與ATM的結(jié)合是面向連接的ATM與無(wú)連接IP的統(tǒng)一，也是選路與交換的優(yōu)化組合，但其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開銷損失達(dá)25％以上。IP與SDH的結(jié)合則是將IP分組通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議直接映射到SDH幀，省掉了中間的ATM層，從而保留了因特網(wǎng)的無(wú)連接特征，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了傳輸效率，但無(wú)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)質(zhì)量。IP over WDM的優(yōu)勢(shì)在于其巨大的帶寬潛力，可以滿足IP 業(yè)務(wù)巨大的帶寬要求，并解決IP業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性問題。WDM 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)透明性可以兼容不同協(xié)議的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)會(huì)聚。依*WDM的高帶寬和簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案，還可以基本解決人們所關(guān)心的服務(wù)質(zhì)量（QoS）問題。越來(lái)越多的人們認(rèn)識(shí)到：IP over WDM 和IP over SDH 將成為大型IP高速骨干網(wǎng)的主要技術(shù)，以疏導(dǎo)高速率數(shù)據(jù)流。IP over SDH 和IP over WDM 的區(qū)別在于承載業(yè)務(wù)量的大小和適應(yīng)不對(duì)稱業(yè)務(wù)的靈活性上。IP over SDH 傳送的顆粒"小"，更適合我國(guó)當(dāng)前的需要，技術(shù)上比較成熟，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度高。而IP over WDM 則與"光網(wǎng)絡(luò)"相結(jié)合，適用于"透明"城域網(wǎng)內(nèi)IP的互聯(lián)或未來(lái)大型IP骨干網(wǎng)的核心匯接。從發(fā)展來(lái)看，IP over WDM 無(wú)疑代表著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，它將"光網(wǎng)絡(luò)"的發(fā)展和IP相結(jié)合，可以充分利用"光網(wǎng)絡(luò)"的"透明傳輸"優(yōu)越性和光纖的巨大帶寬，但是目前它的顆粒"太大"，沒有低于2.5 Gbit/s 的接口，但隨著低速WDM 接口的出現(xiàn)，它在城域網(wǎng)上應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。
　　 IP over WDM 的思路是:不僅省掉了ATM層,也省掉了中間的SDH層，將IP直接放在光路上傳輸。顯然,這是一種最簡(jiǎn)單直接的體系結(jié)構(gòu),省掉了中間的ATM層和SDH層,簡(jiǎn)化了層次,減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能重疊,減輕了網(wǎng)管復(fù)雜性,特別是網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜性;額外的開銷最低,傳輸速率最高;通過(guò)業(yè)務(wù)量工程設(shè)計(jì),可以與IP的不對(duì)稱業(yè)務(wù)量特性相匹配，還可利用光纖環(huán)路的保護(hù)光纖吸收突發(fā)業(yè)務(wù),盡量避免緩存,減少延時(shí);由于省掉了昂貴的ATM交換機(jī)和大量普通SDH復(fù)用設(shè)備,簡(jiǎn)化了網(wǎng)管,又采用了波分復(fù)用,其成本可比傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)降低一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)!
　　 如何實(shí)現(xiàn)IP直接映射到光網(wǎng)絡(luò)層，有一種正在研究的新方案――波長(zhǎng)分組方案。該方案直接將分組映射到WDM光鏈路上，將分組定界和物理層結(jié)合起來(lái)。采用一種新的稱之為高速同步幀(HSSF)的結(jié)構(gòu)，如圖：


　　 HSSF采用SDH125－μs幀結(jié)構(gòu)，為鏈路故障和性能管路提供鏈路狀態(tài)標(biāo)識(shí)。HSSF簡(jiǎn)化了前向糾錯(cuò)(FEC)功能的實(shí)現(xiàn)。FEC提高了在WDM系統(tǒng)中的性噪比。簡(jiǎn)而言之，HSSF實(shí)現(xiàn)了于IP over SDH的幀結(jié)構(gòu)，但去除了不必要的SDH功能和開銷（如凈負(fù)荷指針技術(shù)）。IP over WDM的最大優(yōu)勢(shì)在于巨大的帶寬潛力，目前商用化的WDM系統(tǒng)的容量已達(dá)到了400GB /S.顯然，只有這樣的高速率才有可能與未來(lái)的巨大的IP業(yè)務(wù)量相匹配，其他任何技術(shù)都不可能與其相比。　　WDM的另一個(gè)重要特點(diǎn)是有多達(dá)數(shù)十上百個(gè)可用波道，各個(gè)波道信號(hào)間可以彼此隔離，因而很容易地兼容不同性質(zhì)和協(xié)議的業(yè)務(wù)，起到業(yè)務(wù)匯集作用。網(wǎng)絡(luò)管理者不再需要在同一電路上設(shè)法混合各種業(yè)務(wù)，從而有可能不再需要采用復(fù)雜的ATM來(lái)匯集種業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)化了體系結(jié)構(gòu)。至于服務(wù)質(zhì)量問題，IP over WDM的解決思路是*WDM的高帶寬和簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案。按排隊(duì)理論，只有網(wǎng)絡(luò)利用率超過(guò)75％時(shí)才需要QoS。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率低于70%時(shí)隊(duì)列很短或根本不存在排隊(duì)，常常只需要簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案即可,于是將高質(zhì)量實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)放在隊(duì)列前面即可保證QoS。實(shí)際業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)表明，未來(lái)業(yè)務(wù)量中真正高質(zhì)量的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)是少數(shù)，因而采用簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案和高帶寬WDM來(lái)處理QoS問題是有一定道理的。
　　 綜上所述，網(wǎng)絡(luò)解決方案多種多樣，三種IP傳送技術(shù)都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時(shí)期和網(wǎng)絡(luò)的不同部分發(fā)揮自己應(yīng)有的作用，三者將會(huì)共存互補(bǔ)。但從面向未來(lái)的視角來(lái)看，IP over WDM 將是最具生命力的技術(shù)。其巨大的帶寬潛力和爆炸式增長(zhǎng)的IP業(yè)務(wù)是相當(dāng)匹配的，這種對(duì)IP業(yè)務(wù)最理想的傳送技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)特別是骨干網(wǎng)的主導(dǎo)傳送技術(shù)。