光网络知识-蒲公英云

一、WDM网络体系结构注意点
1.波长复用
2.波长转换
3.透明性
4.电路交换
5.生存性：当网络出现故障时，光路能够自动路由到另一条备份路径上，为网络提供了高度的弹性。
6.光路拓扑

二、波分复用网络中的组件
1.OLT(光线路终端)：
OLT用在点到点链路的任一端，将多个波长复用到单芯光纤，同时将复合的WDM信号解复用到合个波长。[内部包含：波长转发器，波长复用器，可选的光放大器]

2.OADM(光分叉复用器)
OADM从WDM信号中可选择的一些波长上路和下路，同时允许其余波长直通。

3.OXC(光交叉连接)
OXC是大规模的开关矩阵，用于动态提供业务及提供网络恢复功能。

4.光线路放大器

OLT、OADM、OXC本身可以包含光放大器，用以补偿损耗，放大光信号。

三、光层中的客户层

PDH异步数字体系
最开始主要是复用数字语音电路。
在北美:
DS0(64kbps)、DS1(1.544Mbps)、DS3(44.736Mbps)
在欧洲：
E0(64kbps)、E1、E2

（一）、SONET/SDH [物理层]
SONET(同步光网络)是当前北美数据通信基础设施中高速信号传输和复用的标准。
SDH(同步数字体系)已经在日本和欧洲大多数海底链路中被采用。
SONET/SDH作为第一个光网络的组成部分最早在骨干网中被采用。特别适合于支持CBR恒定比特率的连接，应用时分复用技术将这些信号复用。重要性质是它可提供高可靠性的载波分级业务。

1、速率：
SONET基本的信号速率是51.84Mb/s,称为同步传送信号级-1(STS-1)。STS信号是一个电信号。STS-1对应的光接口是OC-1。
(扰频技术是为了防止在数据流中出现长串的连0比特或连1比特)
SDH的基本信号速率是155Mb/s,称为STM-1。

2、不在范围内速率处理:
(1)、低于STS-1速率的那些低速率的、非SONET的数据流被映射到虚拟支线(VT)。每个VT被设计有足够的带宽去携带它的净荷。VT的四种容量:VT1.5(1.5Mbps)、VT2(2Mbps)、VT3(3Mbps)和VT6(6Mbps)。
高速的非SONET信号必须映射到一个SPE(同步净荷包)中，以便在SONET中传送。比如:高速的IP或以太网分组数据流。
使用一个带有锁定净荷的STS-Nc信号。“c”代表串联，N是STS-1净荷的数量。串联或锁定意味这一信号不能解复用到较低速率的数据流。(串联的缺点：所组成的净荷STS-1必须邻近)
(2)、SDH中使用虚容器(VC)。VC-[11，12，2，3，4]
虚串联(VCAT):允许非邻近净荷联合组成一个连接。
SONET中VCAT符号STS-N-Mv。
STS-12c包含12个邻近的STS-1,而STS-3c-12v(“v”代表虚串联)包含了12个STS-3c，不一定是邻近的STS-3c。
SDH中VCAT符号VC-N-Mv。
VC-4-7v包含7个VC-4的连接。
链路容量调节方案LCAS是一个伴随VCAT的软件，调节VCAT的连接带宽的大小。

3、SONET/SDH层
SONET层(SDH层):路径层、线路层(复用段)、段层(再生段)和物理层。
路径层：负责节点之间端到端的连接，只能终止在SONET连接的终点。中间节点可以进行路径层信号的性能监测，路径开销在源节点插入，宿节点终止。
线路层(复用段)：每个连接由网络中一系列链路和中间节点组成。将许多路径层的连接复用到两个节点之间的单条链路上。线路层沿着SONET连接路由，终止在每个中间线路终端复用器(TM)或分插复用器(ADM)。在线路实效时，线路层也负责完成某种形式的保护倒换，以恢复业务。
段层(再生段)：每条链路包括许多段，相应于中继器之间的一截链路。段层终止于每个中继器处。
物理层：负责光纤中比特的实际传输。

4、SONET的帧结构
SONET帧包括开销字节和净荷字节。
STS-1帧:一帧持续时间是125us,与SONET信号速率无关。每帧包含9行和90列，头三行是预定义做段和线路开销字节。

5、SONET/SDH基础设施中的工作单元
在环形结构、线形结构和点到点链路的网络结构中采用了SONET设备。
TE：点到点，链路端点的节点称为终端复用器(TM),或线路终端设备(LTE)
ADM：从高速流中提取一个或多个低速信息流，或者将低速信息流添加到高速信息流中，需要是分插复用器(ADM)
DSC：数字交叉连接，用来管理中心局内所有传输设备。

（二）、OTN光传送网
OTN被设计在光纤中传送数据分组业务，如IP、以太网业务和SONET/SDH业务。也称为数字包装技术。
1、OTN中线性速率：
OTU1(2.666Gbps)、OTU2(10.709Gbps)、OTU3(43.018Gbps)

2、OTN的性能：
1.前向纠错(FEC)
2.管理
3.协议透明度
4.异步定时

3、OTN体系
光学的：光传输段层(OTS)、光复用段层(OMS)、光信道层(OCh)
电的：光信道传送单元层OTU)、光信道数据单元(ODU)、客户(例如:IP、以太网、SONET/SDH和光纤信道)
(OTU和SONET中的段层类似，ODU和SONET中的线路层和路径层类似)
OCh :负责光路端到端的应用，承载整个波长的流量值。
OMS: OLT间或OADM间的每条链路，它承载了多个波长。涉及基于点到点链路的复用波长。
OTS:相邻光放大器之间的链路部分。OTS由OMS连同一条附加的光监控通道OSC构成。
波长的上路或下路属于OMS层的功能。
互操作性的实际解决方法是采用再生器或转发器来互连完全不同的全光子网。

4、OTN帧结构
由4行和4080列字节组成。支持ODU信号的复用，4个ODU1能够复用成1个ODU2

三、GFP通用成帧规程
GFP是一种常见的方法，使链路层中不同的分组协议适合在SONET/SDH或者OTN中传送，它促进了不同销售商设备之间的互操作性。

1、GFP具有通用部分和客户专用部分。
通用部分：是所有客户公有的基本功能，包括帧划分、复用、帧扰码和客户管理等功能。
客户专用部分：具有自适用特征，依赖于客户的协议。是客户信号到GFP帧的映射(帧映射[GFP-F]和透明映射[GFP-T])
帧映射：只是简单的将每个客户分组简单地封装到一个GFP中，并且可以用于可变长度的分组。
透明映射：GFP可应用于固定长度分组，用(8,10)线路码进行编码，该码需要很低的传输延迟，主要用于光纤信道。

2、GFP帧
分为客户帧和控制帧。
客户帧：既是客户数据帧，携带客户数据，又是客户管理帧，携带客户信号或者GFP连接的管理信息。
控制帧：GFP连接没有携带信息时就发送空帧。
GFP帧核心头长度有4个字节，包含2字节的净荷长度标志符(PLI)和CRC。(PLI能够表示GFP帧的长度和这一帧是控制帧)
复用：帧复用(客户帧和控制帧被复用在一起)、客户端复用(获得线性和环形扩展支持)

（四）、以太网
是一种局域网技术。当前典型的速率是10Mbps,100Mbps,1Gbps,10Gbps。
LACP(链路汇聚控制协议)：能够汇聚多个并行链路到单一逻辑链路的方法建立高容量链路。
载波传送：利用某些技术来承载以太网。
支持载波传送的以太网选项是运营商桥接(Q-in-Q)技术和运营商骨干桥接(Mac-in-Mac)技术。
对于电信级业务，载波传送可以采用SONET/SDH技术和MPLS技术。

（五）、IP
IP互联网协议是当前应用广泛的广域网组网技术。
1、分层体系结构：
物理层：以太网物理层，光层，OTN层，SONET层，同轴线/双绞线电缆
数据链路层：以太网的MAC层，PPP，HDLC，GFP，RPR
网络层：IP
传输层：UDP，TCP
应用层：FTP，HTTP，SSH

2、IP over WDM
IP映射到光层:
1.IP分组数据包被映射到PPP帧，然后采用类HDLC协议成帧和扰码，最终编入到SONET帧。
2.IP分组数据包被映射到PPP帧，然后在映射到SONET或OTN路径之前利用通用成帧规程形成帧。
3.IP利用千兆或10千兆以太网MAC作为链路层，并且利用千兆或10千兆以太网物理层将帧进行编码，使其在波长信道上传输。

（六）、MPLS多协议标签交换
MPLS是一个用于传送IP数据包的面向连接的技术。可以认为是IP层和数据链路层之间夹着的一层，MPLS在网络节点之间提供了一个LSP标签交换路径。

1、MPLS在IP中的应用:
1.将控制面和数据面分离
2.数据包转发过程
3.面向连接
4.显示路由

2、信令和路由
MPLS的初始化信令协议是资源预留协议(RSVP)和标签分配协议(LDP)：建立一条LSP，需要入口LSR发送请求消息到出口LSR，出口LSR沿着相反路径发送应答消息，同时沿着这一路径设立标签转发表。
RSVP-TE(资源预留协议-流量工程)和CRLDP(基于路由受标签分发协议)：LSP(标签交换路径)可以由入口LSR明确定义。

（七）、RPR弹性分组环
RPR是一种分组交换形网，用于城域网和广域网。
RPR提供不同的服务(保证带宽的服务，尽力而为的服务，公平接入的服务)，对效仿恒定比特率、低延迟的业务有可保证的带宽，并对尽力而为的业务有公平的接入。
环形网是一个双向网，由两个反向旋转的环构成，被称为子环0和子环1。(内顺外逆)
RPR的帧有两种：过环帧，入口帧。
在输出链路上，MAC层给予过环帧优先于入口帧，RPR网络从不丢弃数据包。

1、服务质量
RPR支持三个流量等级
A级：具有低的延迟和抖动。当接入到子环时，具有高优先级。分为A0和A1，两者已经预分配了网络带宽，以保证它们的延迟和抖动。预分配给A0等级流量的带宽为保留的，仅用于节点的A0流量。如果节点没有足够的A0流量，则预分配的带宽闲置。预分配给A1的带宽为可回收的，因为未被使用的带宽可用于其他级别的流量。
B级：具有可预见的延迟和抖动。中等优先级。B级的流量被分成B-CIR(承诺信息率)级和B-EIR(突发信息率)级。B-CIR级类似于A1级。B-EIR级数据包称为公平合格(FE)，能够接入未被使用和未被保留的带宽。
C级：尽力而为的传送。这一级流量具有低的优先权。C级的流量也是公平合格的，能够接入到未被使用的和未被保留的带宽。

2、节点结构
子环0的节点结构：主过环队列和次过环队列(可选)。两者都是先进先出的队列。

3、公平性
公平合格流量:B-EIR级和C级的流量都是使用可收回的或未保留的带宽。
由于过环流量优先于入口流量，存在不公平。RPR采取不均匀云共享带宽。
1.激进模式
2.保守模式

（八）、SAN存储区域网
SAN用来将计算机系统与其他一些计算机系统及外围设备互连的网络。光纤通道成为主要的存储区域网络。光纤信道结构包括计算机上和外设上的I/O端口，以及一个电子交换机。
光纤信道成为SAN中的主流技术。

四、网络生存性

1、网元管理系统(EMS)
通常与一个或多个网元相连接，并通过数据通信网(DCN)与网络中其他网元通信。除了DCN，网元间还需要一个快速信令通道来交换实时控制信息。

2、DCN数据通信网的传送方式
1.在光层外通过一个独立的带外网络
2.通过一个独立波长上的光监控通道OSC
3.通过速率保持带内光信道开销技术。

3、BER测量
误码率BER是与光路相关的关键性能属性。当电域信号有效时，通常在再生器或转发器处才能检测到BER。通过SONET、SDH和OTN帧中的奇偶校验字节可以计算出BER

4、告警处理
网络中的单一故障可以造成整个网路产生多个告警，为响应该故障状态会采取错误的操作。
解决方法:
可以采用一组称为前向缺陷指示符(FDI)和后向缺陷指示符(BDI)的专用信号来实现告警抑制。
缺陷指示符的作用：
1.实现告警抑制
2.故障用于触发保护倒换

5、光路踪迹
是一种可以用于验证与管理网络连接性的指示符。

6、光层开销
开销：支持光路踪迹，缺陷指示符和BER测量
承载光层开销的方法：
1.导频或副载波调制开销(不能监控BER)
2.光监控信道OSC(用于监控光放大器)
3.速率保持开销

保护倒换是用于保证生存性的关键技术。

一、网络生存性
发生故障流量如何从新路由：
1.路径倒换：连接在备用路径上端到端地路由
2.跨距倒换：连接在紧邻故障的节点之间的共享链路上重选路由
3.环倒换：连接在紧邻故障的节点之间的环上重选路由