论文部分内容阅读
【摘 要】海南空管分局空管业务本地传输网于1998年启用，已经连续运行14年，传输网络设备已经进入老化期。为了提供安全可靠的信号传输保障，确保飞行安全，将来对传输网进行更新是必然的。本文分析当前使用的传输技术特点及优劣性，结合空管业务的需求，选择适合于海南空管业务需求的传输网方案构想。
【关键词】传输网；设计；构想
1.引言
空管分局（站）的本地传输网是空管单位外部导航台、VHF收发信台、雷达站与航管楼、区管楼等管制单位之间进行信号传输的最重要的通信设施，该网络运行是否可靠、稳定，关系到空管单位是否能向航空器提供优质的管制服务和飞行安全的保障。
2.空管业务类型分析
2.1当前主要业务类型：
雷达数据业务：此业务为低速数据信号，根据当前多个管制单位对雷达信号的需求，建议采用广播的方式，以雷达站为源头进行数据信号单向传输。
VHF甚高频业务：此业务为语音信号，提供地面管制员与航空器驾驶员之间通话使用。通过四线E&M信道传输，需要通过E&M信令通道传输管制员发出的PTT信号。
电话业务：此业务为语音信号，不同管制区域间管制移交电话及各类业务电话，大部分为热线方式。
转报业务：此业务为低速数据信号，民用航空领域各单位之间进行民航航班信息、管制移交、民航气象信息等数据报文传输。
其他非重要数据业务需求：部分低速异步数据业务。
2.2未来新增主要业务类型：
视频监控业务：暂时全部采用裸光纤之间传送，有专门的视频监控光网络。
以太网业务：此业务为高速数据信号，不同台站间通过少许带宽传输一些以太网数据，提供网络通路；提供服务器及内部网络之间互连提供通路，可以最高达到100M带宽。如后期业务需要，网络能够提供1000M带宽及接口，提供大带宽的业务如图象、视频等业务的应用。
3.本地传输网现状
目前本地传输网主要有以下几种：
3.1PDH光传输设备
PDH采用点对点的传输模式，各台站配置为1+1备份，提供8*2M通路。产品为NOKIA的DF34+DM34+DM8架构的设备，
3.2SDH光传输设备
SDH组建单向自愈环网络，可起到环路保护的作用，提供16*2M通路。产品为NOKIA的SYFONET设备。
3.3微波
微波设备对重要的线路进行空中保障，在地面光通信中断的时候提供后备2M保护路由。产品为哈里斯新型的Eclipse微波设备。
3.4接入设备
低速数据及语音应用业务基本采用NOKIA的DB2型PCM设备进行接入。
4.光传输技术类型分析
针对目前市场上所使用的光传输类型产品，下面做一个简单的分析。
4.1PDH光传输技术
准同步传输技术，点对点光传输模式，技术比较老旧，传输容量小，对宽带业务无法满足要求，而且不满足环网及复杂结构的组网需求。
4.2SDH光传输技术
同步传输模式，能够灵活组网，传输容量大，有155M、622M、2.5G、10G等四种速率，能够组建环网及各种网状网，传输性能稳定可靠。
4.3MSTP光传输技术
多业务传输平台，MSTP是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。 扩展了各种业务接口。
4.4WDM技术
波分复用设备，分为粗波分复用设备及密集波分复用设备两种，主要提供在一条光纤上传输多个波长的光信号，每路光信号能够携带单独的一路信息，目前比较先进的DWDM可以实现80*40G及160*10G的传输能力，主要应用在电信光传输干线上。
4.5PON技术
一种无源光网络技术，分为APON、BPON 、EPON、GPON、NGPON、目前有EPON及GPON两种设备，主要通过无源的光分路器把信号分到各个支路点上。因为光路是共享的，在信号处理上比较复杂，在下行方向上，交换机发出的信号是广播式发给所有的用户；在上行方向上，各分支点用户必须采用时分多路访问等方式才能完成共享传输通道信息访问。主要应用与宽带接入上，目前在运营商的宽带业务中使用比较广泛。
4.6ASON技术
自动交换光网络，也称智能光网络。传统的传输只是两个层面——网管层面和传输层面，而ASON网络有三个层面，引入了控制层面；通过引入智能控制层来建立连接，这种电路建立是通过分布式信令实现的；在ASON信令网控制之下完成光传送网内光网络连接自动交换功能的新型网络。它的最小的交换颗粒是VC-4，即155M。是今后各大电信运营商中的新传输网的主要技术及组网方案。
4.7PTN技术
分组传送网（Packet Transport Network），一种新的包传输技术，主要满足今后业务的IP化接入需求而推出的一种新技术，在传统TDM的传输方面进行了电路仿真的方式实现。主要还是以分组业务为核心，目前在移动运营商中使用较多。
4.8OTN技术
光传送网（Optical Transport Network），以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。在电信运营商中，对具有大容量IP业务的大颗粒交换中有重要意义。
5.光传输技术选型
针对以上所述最新光传输技术中，PDH技术及SDH技术比较传统，不能很好解决IP业务的接入；PON技术在IP业务方面有一定特性，但在保护及TDM业务上有所局限；WDM、OTN技术主要在传输干线大容量的传输系统中使用，不适合空管分局本地接入网构建；PTN技术主要基于包交换及传输，对语音的TDM实时性远不如SDH等TDM模式传输可靠。 因此适合目前空管分局本地光传输网络的技术有MSTP、ASON两种技术，针对海南空管分局业务类型及重要性、维护人员的便利性、网络数据的稳定性考虑，建议组建的网络采用MSTP技术。主要从以下几个方面考虑：
5.1网络复杂程度
ASON对于网络MESH程度要求较高（需要网络组成网状网才能发挥作用）：要保证所有业务都要能够在二次断纤下得到恢复，必须做到每个网元的“度”至少为3或更大，才能够发挥ASON的路由调度功能。而空管分局站点有限，网络简单，简单的环型网络及指定的固定路由保护模式足够满足空管业务的稳定传输。
5.2业务处理能力
业务颗粒大，智能调度的最小业务颗粒为VC4。目前空管的需求主要是VC12级别，要实现智能调度，只能用VC4颗粒来调度，因此会造成带宽的极大浪费，也会造成投资的浪费。
海南空管业务均为集中型业务，只要业务传输回航管楼和区管中心即可。
5.3网络管理维护
ASON网络的维护与传统SDH区别很大，需要引入模拟规划软件，由于基于控制平面对业务进行自动调度，以前的对网络人工维护方法不适用于ASON网络，需要引入新的维护方法，对目前的维护人员来说是巨大的挑战。因为ASON相对与MSTP增加了控制层面，控制层面的信令网组建复杂，一般技术人员难以掌握及判断信令问题引起的网络故障。对于简单的网络，复杂的信令系统反而增高了业务连接的不稳定性及故障处理的复杂度。
而MSTP是在SDH基础上增加了对以太网业务的支持，目前市场应用非常成熟，操作维护与SDH差异不大，维护人员易于上手。提供的是传统TDM类的端到端的通道连接方式，物理通路清晰，易于维护人员查找及判断故障点，快速恢复业务功能。
ASON在具备有各类不同方向连接及复杂的业务应用的网络中具有强大的优越性，如电信运营商中的应用，但在空管业务应用中优势不明显。因此综合以上分析，我们基于简单稳定、成熟可靠的原则，建议采用成熟的MSTP技术，完全可以满足空管局2M和未来IP业务的需求。
6. MSTP技术特点
根据技术的实现及原理性，MSTP有以下一些特性及优势：
1）继承了SDH技术的诸多优点：如良好的网络保护倒换性能、对TDM业务较好的支持能力等；
2）支持多种物理接口：由于MSTP设备负责业务的接入、汇聚和传输，所以MSTP必须支持多种物理接口，从而支持多种业务的接入和处理。常见的接口类型有：TDM接口（T1/E1、T3/E3）、SDH接口（OC-N/STM-M）、以太网接口（10/100BaseT、GE）、POS接口。
3）支持多种协议：MSTP对多业务的支持要求其必须具有对多种协议的支持能力，通过对多种协议的支持来增强网络边缘的智能性；通过对不同业务的聚合、交换或路由来提供对不同类型传输流的分离。
4）支持多种光纤传输：MSTP根据在网络中位置的不同有着多种不同的信号类型，当MSTP位于核心骨干网时，信号类型最低为OC-48并可以扩展到OC-192和密集波分复用（DWDM）；当MSTP位于边缘接入和汇聚层时，信号类型从OC-3/OC-12开始并可以在将来扩展至支持DWDM的OC-48。
5）提供集成的数字交叉连接交换：MSTP可以在网络边缘完成大部分交叉连接功能，从而节省传输带宽以及省去核心层中昂贵的数字交叉连接系统端口。
6）支持动态带宽分配：由于MSTP支持G.7070中定义的级联和虚级联功能，可以对带宽进行灵活地分配，带宽可分配粒度为2MB，一些厂家通过自己的协议可以把带宽分配粒度调整为576kbit/s，即可以实现对SDH帧中列级别上的带宽分配；通过对G.7042中定义的LCAS的支持可以实现对链路带宽的动态配置和调整。
7）链路的高效建立能力：面对城域网用户不断提高的即时带宽要求和IP业务流量的增加，要求MSTP能够提供高效的链路配置、维护和管理能力。
8）协议和接口的分离：一些MSTP产品把协议处理与物理接口分离开，可以提供“到任务端口的任何协议”的功能，这增加了在使用给定端口集合时的灵活性和扩展性。
9）提供综合网络管理功能：MSTP提供对不同协议层的综合管理，便于网络的维护和管理。
7.组网规模
7.1组网网络容量
根据以上分析，目前海南空管分局的网络主要满足目前低速数据业务的应用，带宽为2M级别业务，同时新组建的网络应该能够兼容以后的大容量IP业务的接入，如1000M以太网业务、视频监控等。
7.2组网拓扑图
7.3组网描述
1）区管中心、航管楼、雷达站和电话站新建一个2.5G的SDH自愈环网。
2）每节点设备配置的主控单元、交叉单元及其它重要单元冗余配置，应能工作在1+1热备或1：N热备状态。
3）设备应该具备在单一子架中上下2M、FE等业务的能力。
4）设备应能实现故障隔离、故障排除后自动恢复、容许单板带电插拔，具有误操作容错设计等多种保护措施。
5）设备应可以灵活配置为TM、ADM、REG设备，可以组成各种网络结构（网状、环形、树状、星型、线形等），设备应具多种保护功能。
6）设备应支持不中断业务进行升级，以方便后期扩容增加带宽。
8.结束语
本文通过海南空管分局的本地传输网现状进行分析，结合未来的发展需求，分析了当前使用的传输技术特点及优劣性，给出了具体的传输网组网方案。该方案仅为笔者本人的设想，如有不足之处，恳请批评指正。
参考文献：
[1]现代通信网技术.穆维新 主编，人民邮电出版社，2006.1.
[2]光纤通信技术（第2版）.孙学康 张金菊 编著，人民邮电出版社，2008.5.
[3]光纤通信系统与网络.胡庆 等编著，电子工业出版社，2010.8.
[4]光纤通信技术概论.赵梓森 著，科学出版社，2012.6.
【关键词】传输网；设计；构想
1.引言
空管分局（站）的本地传输网是空管单位外部导航台、VHF收发信台、雷达站与航管楼、区管楼等管制单位之间进行信号传输的最重要的通信设施，该网络运行是否可靠、稳定，关系到空管单位是否能向航空器提供优质的管制服务和飞行安全的保障。
2.空管业务类型分析
2.1当前主要业务类型：
雷达数据业务：此业务为低速数据信号，根据当前多个管制单位对雷达信号的需求，建议采用广播的方式，以雷达站为源头进行数据信号单向传输。
VHF甚高频业务：此业务为语音信号，提供地面管制员与航空器驾驶员之间通话使用。通过四线E&M信道传输，需要通过E&M信令通道传输管制员发出的PTT信号。
电话业务：此业务为语音信号，不同管制区域间管制移交电话及各类业务电话，大部分为热线方式。
转报业务：此业务为低速数据信号，民用航空领域各单位之间进行民航航班信息、管制移交、民航气象信息等数据报文传输。
其他非重要数据业务需求：部分低速异步数据业务。
2.2未来新增主要业务类型：
视频监控业务：暂时全部采用裸光纤之间传送，有专门的视频监控光网络。
以太网业务：此业务为高速数据信号，不同台站间通过少许带宽传输一些以太网数据，提供网络通路；提供服务器及内部网络之间互连提供通路，可以最高达到100M带宽。如后期业务需要，网络能够提供1000M带宽及接口，提供大带宽的业务如图象、视频等业务的应用。
3.本地传输网现状
目前本地传输网主要有以下几种：
3.1PDH光传输设备
PDH采用点对点的传输模式，各台站配置为1+1备份，提供8*2M通路。产品为NOKIA的DF34+DM34+DM8架构的设备，
3.2SDH光传输设备
SDH组建单向自愈环网络，可起到环路保护的作用，提供16*2M通路。产品为NOKIA的SYFONET设备。
3.3微波
微波设备对重要的线路进行空中保障，在地面光通信中断的时候提供后备2M保护路由。产品为哈里斯新型的Eclipse微波设备。
3.4接入设备
低速数据及语音应用业务基本采用NOKIA的DB2型PCM设备进行接入。
4.光传输技术类型分析
针对目前市场上所使用的光传输类型产品，下面做一个简单的分析。
4.1PDH光传输技术
准同步传输技术，点对点光传输模式，技术比较老旧，传输容量小，对宽带业务无法满足要求，而且不满足环网及复杂结构的组网需求。
4.2SDH光传输技术
同步传输模式，能够灵活组网，传输容量大，有155M、622M、2.5G、10G等四种速率，能够组建环网及各种网状网，传输性能稳定可靠。
4.3MSTP光传输技术
多业务传输平台，MSTP是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。 扩展了各种业务接口。
4.4WDM技术
波分复用设备，分为粗波分复用设备及密集波分复用设备两种，主要提供在一条光纤上传输多个波长的光信号，每路光信号能够携带单独的一路信息，目前比较先进的DWDM可以实现80*40G及160*10G的传输能力，主要应用在电信光传输干线上。
4.5PON技术
一种无源光网络技术，分为APON、BPON 、EPON、GPON、NGPON、目前有EPON及GPON两种设备，主要通过无源的光分路器把信号分到各个支路点上。因为光路是共享的，在信号处理上比较复杂，在下行方向上，交换机发出的信号是广播式发给所有的用户；在上行方向上，各分支点用户必须采用时分多路访问等方式才能完成共享传输通道信息访问。主要应用与宽带接入上，目前在运营商的宽带业务中使用比较广泛。
4.6ASON技术
自动交换光网络，也称智能光网络。传统的传输只是两个层面——网管层面和传输层面，而ASON网络有三个层面，引入了控制层面；通过引入智能控制层来建立连接，这种电路建立是通过分布式信令实现的；在ASON信令网控制之下完成光传送网内光网络连接自动交换功能的新型网络。它的最小的交换颗粒是VC-4，即155M。是今后各大电信运营商中的新传输网的主要技术及组网方案。
4.7PTN技术
分组传送网（Packet Transport Network），一种新的包传输技术，主要满足今后业务的IP化接入需求而推出的一种新技术，在传统TDM的传输方面进行了电路仿真的方式实现。主要还是以分组业务为核心，目前在移动运营商中使用较多。
4.8OTN技术
光传送网（Optical Transport Network），以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。在电信运营商中，对具有大容量IP业务的大颗粒交换中有重要意义。
5.光传输技术选型
针对以上所述最新光传输技术中，PDH技术及SDH技术比较传统，不能很好解决IP业务的接入；PON技术在IP业务方面有一定特性，但在保护及TDM业务上有所局限；WDM、OTN技术主要在传输干线大容量的传输系统中使用，不适合空管分局本地接入网构建；PTN技术主要基于包交换及传输，对语音的TDM实时性远不如SDH等TDM模式传输可靠。 因此适合目前空管分局本地光传输网络的技术有MSTP、ASON两种技术，针对海南空管分局业务类型及重要性、维护人员的便利性、网络数据的稳定性考虑，建议组建的网络采用MSTP技术。主要从以下几个方面考虑：
5.1网络复杂程度
ASON对于网络MESH程度要求较高（需要网络组成网状网才能发挥作用）：要保证所有业务都要能够在二次断纤下得到恢复，必须做到每个网元的“度”至少为3或更大，才能够发挥ASON的路由调度功能。而空管分局站点有限，网络简单，简单的环型网络及指定的固定路由保护模式足够满足空管业务的稳定传输。
5.2业务处理能力
业务颗粒大，智能调度的最小业务颗粒为VC4。目前空管的需求主要是VC12级别，要实现智能调度，只能用VC4颗粒来调度，因此会造成带宽的极大浪费，也会造成投资的浪费。
海南空管业务均为集中型业务，只要业务传输回航管楼和区管中心即可。
5.3网络管理维护
ASON网络的维护与传统SDH区别很大，需要引入模拟规划软件，由于基于控制平面对业务进行自动调度，以前的对网络人工维护方法不适用于ASON网络，需要引入新的维护方法，对目前的维护人员来说是巨大的挑战。因为ASON相对与MSTP增加了控制层面，控制层面的信令网组建复杂，一般技术人员难以掌握及判断信令问题引起的网络故障。对于简单的网络，复杂的信令系统反而增高了业务连接的不稳定性及故障处理的复杂度。
而MSTP是在SDH基础上增加了对以太网业务的支持，目前市场应用非常成熟，操作维护与SDH差异不大，维护人员易于上手。提供的是传统TDM类的端到端的通道连接方式，物理通路清晰，易于维护人员查找及判断故障点，快速恢复业务功能。
ASON在具备有各类不同方向连接及复杂的业务应用的网络中具有强大的优越性，如电信运营商中的应用，但在空管业务应用中优势不明显。因此综合以上分析，我们基于简单稳定、成熟可靠的原则，建议采用成熟的MSTP技术，完全可以满足空管局2M和未来IP业务的需求。
6. MSTP技术特点
根据技术的实现及原理性，MSTP有以下一些特性及优势：
1）继承了SDH技术的诸多优点：如良好的网络保护倒换性能、对TDM业务较好的支持能力等；
2）支持多种物理接口：由于MSTP设备负责业务的接入、汇聚和传输，所以MSTP必须支持多种物理接口，从而支持多种业务的接入和处理。常见的接口类型有：TDM接口（T1/E1、T3/E3）、SDH接口（OC-N/STM-M）、以太网接口（10/100BaseT、GE）、POS接口。
3）支持多种协议：MSTP对多业务的支持要求其必须具有对多种协议的支持能力，通过对多种协议的支持来增强网络边缘的智能性；通过对不同业务的聚合、交换或路由来提供对不同类型传输流的分离。
4）支持多种光纤传输：MSTP根据在网络中位置的不同有着多种不同的信号类型，当MSTP位于核心骨干网时，信号类型最低为OC-48并可以扩展到OC-192和密集波分复用（DWDM）；当MSTP位于边缘接入和汇聚层时，信号类型从OC-3/OC-12开始并可以在将来扩展至支持DWDM的OC-48。
5）提供集成的数字交叉连接交换：MSTP可以在网络边缘完成大部分交叉连接功能，从而节省传输带宽以及省去核心层中昂贵的数字交叉连接系统端口。
6）支持动态带宽分配：由于MSTP支持G.7070中定义的级联和虚级联功能，可以对带宽进行灵活地分配，带宽可分配粒度为2MB，一些厂家通过自己的协议可以把带宽分配粒度调整为576kbit/s，即可以实现对SDH帧中列级别上的带宽分配；通过对G.7042中定义的LCAS的支持可以实现对链路带宽的动态配置和调整。
7）链路的高效建立能力：面对城域网用户不断提高的即时带宽要求和IP业务流量的增加，要求MSTP能够提供高效的链路配置、维护和管理能力。
8）协议和接口的分离：一些MSTP产品把协议处理与物理接口分离开，可以提供“到任务端口的任何协议”的功能，这增加了在使用给定端口集合时的灵活性和扩展性。
9）提供综合网络管理功能：MSTP提供对不同协议层的综合管理，便于网络的维护和管理。
7.组网规模
7.1组网网络容量
根据以上分析，目前海南空管分局的网络主要满足目前低速数据业务的应用，带宽为2M级别业务，同时新组建的网络应该能够兼容以后的大容量IP业务的接入，如1000M以太网业务、视频监控等。
7.2组网拓扑图
7.3组网描述
1）区管中心、航管楼、雷达站和电话站新建一个2.5G的SDH自愈环网。
2）每节点设备配置的主控单元、交叉单元及其它重要单元冗余配置，应能工作在1+1热备或1：N热备状态。
3）设备应该具备在单一子架中上下2M、FE等业务的能力。
4）设备应能实现故障隔离、故障排除后自动恢复、容许单板带电插拔，具有误操作容错设计等多种保护措施。
5）设备应可以灵活配置为TM、ADM、REG设备，可以组成各种网络结构（网状、环形、树状、星型、线形等），设备应具多种保护功能。
6）设备应支持不中断业务进行升级，以方便后期扩容增加带宽。
8.结束语
本文通过海南空管分局的本地传输网现状进行分析，结合未来的发展需求，分析了当前使用的传输技术特点及优劣性，给出了具体的传输网组网方案。该方案仅为笔者本人的设想，如有不足之处，恳请批评指正。
参考文献：
[1]现代通信网技术.穆维新 主编，人民邮电出版社，2006.1.
[2]光纤通信技术（第2版）.孙学康 张金菊 编著，人民邮电出版社，2008.5.
[3]光纤通信系统与网络.胡庆 等编著，电子工业出版社，2010.8.
[4]光纤通信技术概论.赵梓森 著，科学出版社，2012.6.