差異大揭秘:SDH、MSTP、OTN 與 PTN!

通信百科

01.什麼是SDH?
TDM是時分複用,就是將一個標準時長(1 秒)分成若干段小的時間段(8000),每一個小時間段(1/8000=125us)傳送一路訊號。
SDH系統就是傳統的電路調度,電路調度以TDM為基礎。
早年的網路都是傳輸語音的,電話網路的基礎就是TDM。 SDH系統的電路調度皆以 TDM為基礎,所以看到很多人說 SDH業務就是TDM業務,就是傳統的電路調度,這是有理論基礎的。
在通訊領域裡SDH(同步數位體系 Synchronous Digital Hierarchy)是一面旗幟,他完善了早期PDH(最早的光端機)的諸多不足,把時鐘從「準同步」變成了「同步」。
PDH的光傳輸只能是點對點,連續背靠背傳輸容易出現時鐘不同步(PDH在點對點的情況下是有時鐘的),而且在市場行業內標準不統一。
也就是說,不同廠商之間的PDH很難互通,頻寬一般在155M,下放E1(2M)介面數最多有63個,SDH的出現解決了上述所有的問題,而且可以組成鍊形或環形網,極大的豐富了組網方式,業務介面封裝標準,傳輸頻寬從155M一直擴展到40G(目前最大)。

聰明的光纖通訊先人們對組網做出了新的架構。
曾幾何時,SDH+PDH的組網方式大紅大紫,無人能撼動,即使是現在還有很多地區(多為專網用戶)在沿用這一組網方式。
SDH負責主傳輸層的業務,PDH負責從傳輸層向下延伸業務,直到落實到最終業務下放點。
02.什麼是MSTP?
SDH呼風喚雨,現在又多出一個業界新貴“以太網”,還有不服輸的ATM技術,強強聯手,賺取更大的利潤,似乎一時間成了可阻擋的潮流。
果然,三方很快就建立了合作,MSTP(基於SDH 的多業務傳送平台 Multi-Service Transfer Platform)誕生——MSTP的組成就是SDH+乙太網路+ATM。
我們把MSTP比喻成股份制有限公司,在MSTP公司中,股份分配較不均:SDH佔股70%,乙太網路佔股20%,它包括ATM佔股10%。

可以看出來,掌權的還是SDH,核心還是TDM,TDM的一切劣勢都依舊保留,如剛性管道。乙太網路和ATM因為股權問題,都沒有拿出像樣的東西,只是虛有其表(提供對應介面)而已。
隨著網路的大力普及,電腦、手機、電視等終端機都能上網了,頻寬需求成長和現網資源出現激烈的矛盾。
如何解決這一矛盾?
SDH標準化的工作模式非常可靠,但是,過於死板的工作風格帶來了許多問題。
形象的描述一下,你也許就會明白。
SDH的工作方式是這樣的,例如:北京的二環路(一條光纖)批給我開車拉貨用,那麼二環就不允許有其它車輛經過,上面就我一輛車(多麼刻板)。
剛開始我這個車可以拉1個客人(1個STM-1),那麼二環的效率就是(155M),後來車噸位升級了,我能拉64個客人(64個STM-1),那麼二環的效率就是( 10G),這就是SDH環速率,目前最大是40G。
如果有時沒有運貨任務,那麼我就空跑,兜兜風,看看風景啊、美女甚麼的,這時二環路的效率就是 0,其它道路就是堵死了也和我無關。
如此固執,在業務上也是十分刻板。
例如我的車能裝 64位客人,但現在有65位客人要走,對不起我只能裝 64人,以後有更大的車再說,這種低效率運作方式我們叫做剛性管道。
所以,MSTP公司不做改變,市場就會淘汰你!
迫於無奈董事長召開緊急會議,解決目前的狀況。大家經過了激烈的討論,大體總結出了三個解決方案:
方案一:多修幾條路(新建光纜),進行人員分流;優點:解決一部分現存問題,可以修到七環啊,那,修到了七環,業務還不夠怎麼辦?最後修到一百環! !缺點:成本高,週期長! (言簡意賅)
方案二:升級汽車噸位(提高速率);缺點:還沒研發出更大載重的車輛(電子元件受限)
方案三:將二環(光纖)劃分成多個車道(波道),那麼寬的路,跑一輛車是不是有點太奢侈了,多個車輛共享道路。
董事長看後,立即批示:提出第三個方案的人「升職」。
方案三切入角度犀利,可執行度高(這個公司也真是水平堪憂,正常人都該想到的吧),立即執行。
至此,WDM波分誕生。
03.什麼是WDM?
波分,就是波分複用,WDM。
波分就是把上述的二環路(光纖)劃分了成了多個車道(波長),供不同的車輛行走(傳輸設備)進行傳送。

這裡又依車道間隔大小,分為兩類:車道間隔為20nm的,為稀疏波分,又稱粗波分。車道間隔小於等於0.8nm的,同樣寬的公路,車道就更多了,為密集波分。
這樣頻寬就倍增了,暫時解決了頻寬不足的問題。
WDM重用後,各地紛紛採用,現在不僅在城市主幹道裡使用 WDM(城域波分),還在跨市、跨省道路上使用 WDM(長途波分)。
當然,波分設備特別貴,不是一般單位買得起,波分設備廠商主要有華為、烽火等,客戶為運營商、公安、BAT這類單位居多。
隨著人們需求的不斷增加,車道數也由剛開始的16或32一下子擴充到40、80、160,目前已經突破200個車道數(波道)。

在董事會做出執行第三方案後,SDH的公司地位大不如前,上文說到,SDH雖然工作刻板,但是職業、標準的工作態度讓人覺得踏實,是金子總會發光的。
隨著市場應用的深入,WDM波分遇到了問題,(摩爾定律:有隱患的位置,就一定會暴露出來)。
WDM雖然解決了頻寬不足的問題,但是沒有考慮到頻寬提高後,管理也要跟上的癥結所在。
所以,線路管理對於WDM來說,堪稱災難:

  1. 線路狀態資訊傳遞不良2. 調度不夠彈性3. 容易堵住(保護不夠)
    諸如此類與管理有關的問題,悉數出現,可以想像業務量大到一定程度的時候,這樣的問題會讓人感到一種無力感。
    果然,市場的抱怨達到了頂點,公司必須做出改變。
    熟悉的緊急會議又開始了,各部門負責人都要求改革,忙碌的WDM是焦頭爛額,最後總結出下列一定要改革的要求:
  2. 為所有上路車輛(傳輸設備)增加監控設備以及必要的安全管理員-增加OAM開銷。 、2. 在交通樞紐節點增設調度樞紐,增加業務調度(車道間調度【光層調度】及貨物或乘客間調度【電層調度】)。 3. 依托調度樞紐,加上在道路上預留一部分車道或一部分車輛,為所有車輛提供完善的保障-完善保護機制。
    WDM對於公司提出的要求,難以完成,會議進入了僵局,董事長得不到想要的答案。
    這時候他無意間看到了坐在角落的SDH,它竟然在微笑…
    SDH也同時注意到了董事長的目光,它笑道:這還用改革,我以為有什麼大的困難,原來如此簡單,爾等鼠輩不知,最強管理已在陣中,我的管理天下第一!
    於是他們握手言歡,優勢互補,一個全新的製度誕生了—OTN。所以簡單的說:OTN=WDM+SDH。
    在董事長難以抑制的喜悅中,OTN誕生了。
    04.什麼是OTN?
    OTN(光傳送網Optical Transport Network)是在WDM基礎上,融合了SDH的一些優點,如豐富的OAM開銷、靈活的業務調度、完善的保護方式等。

OTN對業務的調度分為:光層調度和電層調度。
光層調度可以理解為是WDM的範疇;電層調度可以理解為SDH的範疇。
但OTN的電層調度運作方式與SDH還是有些不同的地方:1. 統一發車頻率,1秒發車8000次,制度規定,無法更改(沿襲PDH制度)。 2. 透過研發更大噸位的車輛來提高容量,高容量的車一般是由4輛低一個容量等級的車拼接而成,所以不同容量的車結
OTN電層調度的工作特點:1. 所有車輛的大小、規格、容量均統一,外形尺寸:4*4080。2. 依需求提高發車頻率。
優點:1. 無需不斷研發更大容量的車,減低開發成本。 2. 統一結構,便於管理。 3. 跨區域運輸方便(異廠商互通方便)。 4. 理論上,可以透過提高發車頻率就可以無限提高容量,實現方式更簡單明了。
05.什麼是PTN?
曾幾何時,以太網和ATM進行過激烈的會戰,結果以太網以入門簡單,用戶眾多的優點贏下了天王山之戰,最後,ATM雖不服氣,但是也握手言。
雖然有矛盾,但在利益面前任何問題都不是問題,乙太網路和ATM為了抵抗當時如日中天的SDH,選擇了合作。
果然,敵人的敵人就是朋友。
兩人經過數月秘密商討,並在一年之後,共同研製成了一本武功秘笈—MPLS(多協議標籤交換)。該部武功秘笈後來被改編為多個版本,是其它武功的重要基礎。
乙太網路的聲勢越來越大,又和ATM一起開發出了武林秘籍MPLS,逐漸有了可以抗衡SDH的實力,所以才有了SDH與乙太網路和ATM的初步融合,誕生了MSTP。

但MSTP因為股權問題,還是SDH主導,乙太網路、ATM只能是配角,乙太網路作為圈內大哥並不高興,發誓要把場子找回來…
乙太網路回憶,他以前為了對抗SDH陣營,乙太網路大力發展自己的勢力範圍,走農村包圍城市的策略,先將末端IP化(業務側IP化)。
在MSTP誕生前,乙太網路就利用IP來作為SDH的貨物,透過SDH進行傳輸(放個間諜先)。
但是,問題接踵而至。
SDH當初開發時就對貨物有嚴格的外形要求,必須是“塊狀結構”,而且大小也是標準的,每一個座位也是按照這個要求做的,這樣運輸的效率最高。
而IP這種長相奇特(格式不同)的貨物越來越多,很難在SDH裡混了,總算是後來開發了MSTP。
說穿了,MSTP就是在SDH車輛上給IP和ATM留了幾個專座而已,IP還是不能很好的運輸。
原因是IP是乙太網路門下的得意門生,乙太網路就是因為簡單、無拘無束、盡力而為等特質為其宗旨。
所以IP也有此特性,有的小巧,有的肥大(IP幀長可變)。如果SDH/MSTP中的IP較少,問題不大。
如果IP占到一半以上,恐怕車輛的改造成本就太大了。
這時乙太網路陣營內部出現了兩大派系:
一種認為我們自己成立的運輸公司不讓SDH的客戶(TDM業務)上車。如果一定要進來,必須改頭換面-偽裝(模擬)成為我們的乙太網路形式,同時我們沒有時間上的保證(無時間同步),我們純粹為我們乙太網路服務,我們的公司名叫IP-RAN。
第二種認為我們應該吸收一些SDH的客戶。
SDH經營了這麼多年,它的客戶還是很多的(還有很多TDM業務需求),同樣進來後還是要改頭換面-偽裝(仿真),不同的是出來後再去掉偽裝還原成自己原來的TDM模樣,這個公司取名為PTN,PTN(分組傳送網Packet Transport Network)誕生。
PTN最簡單的方程式為:PTN=MPLS+OAM+保護-IP,其增強了開銷(吸取了SDH的優勢)、對業務的保護(吸取了SDH的優勢),「-IP」可以簡單的看做是“對MPLS的簡化”,去掉我們不需要的東西(例如複雜的各種握手協議等)。

從傳輸單元上看,PTN傳送的最小單元是IP報文,而SDH傳輸的是時隙,最小單元是E1即2M電路。 PTN的報文大小有彈性,而SDH的電路頻寬是固定的。這就是PTN與SDH承載性能最本質的差異。
應用上,PTN主要用在對QoS要求高且沒有動態需求的路由網絡,最典型的就是無線承載網,把基地台和基地台控制器連起來。
MSTP+(Hybrid MSTP)可視為SDH向乙太網路的妥協方案,不得已而為之。
隨著相互學習融合,IP-RAN和PTN現在已趨於一致,差別不大了,所謂分久必合合久必分,它們是IP/以太網向SDH發起的全面挑戰,現在看來它們是勝利了。
說到這,IP-RAN/PTN戰勝了SDH,也就是數通戰勝了傳統通信,運營商骨幹網完全IP化,這也算我們網絡人的勝利。