摘要：文章主要針對(duì)以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)分別在SDH設(shè)備、PTN設(shè)備中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)延時(shí)情況進(jìn)行對(duì)比分析，為上層數(shù)據(jù)應(yīng)用處理提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：SDH；PTN；以太網(wǎng)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.019

中圖分類號(hào)：TN 91" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-00-03

Comparative analysis of IP Data Transmission Delay Based on SDH and PTN

QIN Yong， WU Guangxiang， SHI Xueyang

（The 34th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Guilin 541004， China）

Abstract： This paper is aimed at analyzing the IP data transmission delay of Ethernet in SDH and PTN devices， which provides a reference for upper layer data application and processing.

Key words： SDH; PTN; Ethernet

0" 引言

光通信網(wǎng)絡(luò)正朝著大容量、大帶寬、低時(shí)延、高可靠的方向發(fā)展，其中，傳輸時(shí)延是光通信設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，尤其是在一些特殊領(lǐng)域，如航天測(cè)控領(lǐng)域，對(duì)傳輸時(shí)延以及上、下行的時(shí)延差有較高的要求。

在光通信網(wǎng)絡(luò)中，SDH、PTN、OTN是目前廣泛使用的傳輸技術(shù)體制，其中，OTN主要用于光傳送網(wǎng)，用于為GE、10 Gbps、40 Gbps、100 Gbps甚至400 Gbps等大顆粒業(yè)務(wù)提供傳輸通信。而在接入網(wǎng)和相關(guān)專用光網(wǎng)絡(luò)中，SDH和PTN是主要采用的技術(shù)體制，用于實(shí)現(xiàn)語音、E1、以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)的傳輸。本文主要介紹以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)在SDH設(shè)備和PTN設(shè)備中傳輸?shù)臅r(shí)延以及上、下行時(shí)延穩(wěn)定性的情況。

1" SDH與PTN技術(shù)體制對(duì)比

SDH[1]是一種基于時(shí)分復(fù)用的同步數(shù)字技術(shù)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入處理和傳送，它具有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)。

（1）高實(shí)時(shí)性，SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)提供端到端的TDM連接，具有電路交換的高實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)，支持實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，傳輸延時(shí)短且時(shí)間固定。

（2）業(yè)務(wù)承載能力強(qiáng)，可擴(kuò)展接入IP數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，承載語音、視像、開關(guān)量等比特流業(yè)務(wù)。

（3）具有完善的性能監(jiān)測(cè)機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)、區(qū)段定位、端到端性能檢測(cè)、單端性能監(jiān)測(cè)和單端維護(hù)，可在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)輕微故障時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決故障問題。

（4）網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式多樣，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力強(qiáng)，端到端保護(hù)倒換時(shí)間小于等于50 ms。

PTN[2]是一種從以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展來的分組交換技術(shù)，它從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求出發(fā)，由以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展來。它繼承了SDH技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機(jī)制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、可擴(kuò)展、較高的安全性等，并將PTN與SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)一步融合，其具有以下主要特點(diǎn)。

（1）實(shí)行分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：PTN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)基于標(biāo)簽進(jìn)行，即由標(biāo)簽構(gòu)成端到端的面向連接的路徑。

（2）多業(yè)務(wù)承載能力：MPLS-TP采用PWE3電路仿真技術(shù)來適配TDM/以太網(wǎng)和ATM等客戶業(yè)務(wù)，采用VPWS支持以太網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)線型業(yè)務(wù)（包括EP-line和EVP-Line），采用VPLS支持以太網(wǎng)點(diǎn)到多點(diǎn)專網(wǎng)業(yè)務(wù)和以太網(wǎng)點(diǎn)到多點(diǎn)樹形業(yè)務(wù)。

（3）OAM能力：支持業(yè)務(wù)層OAM、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)OAM和接入鏈路OAM功能，能進(jìn)行精準(zhǔn)故障管理（故障檢測(cè)、定位和通告）和性能管理（丟包測(cè)量、時(shí)延測(cè)量和吞吐量測(cè)量等）功能。

（4）網(wǎng)絡(luò)保護(hù)：支持LPS 1+1和1∶1線性保護(hù)、Wrapping和Steering環(huán)網(wǎng)保護(hù)、PW雙歸保護(hù)和以太網(wǎng)鏈路聚合（LAG）等接入鏈路保護(hù)。

（5）QoS機(jī)制：PTN支持的QoS機(jī)制包括流分類、流量管理、優(yōu)先級(jí)映射、流量整形、隊(duì)列調(diào)度和用塞控制等。

2" 傳輸時(shí)延對(duì)比分析

2.1 SDH延時(shí)測(cè)試及結(jié)果

測(cè)試配置如圖1～圖3所示。

從測(cè)試結(jié)果來看，由于SDH是剛性管道（在分配好帶寬時(shí)，環(huán)形與鏈形組網(wǎng)時(shí)延均是一樣的），時(shí)延基本保持一致，上下行的時(shí)延也是比較固定的，差值比較小，節(jié)點(diǎn)數(shù)增加相應(yīng)傳輸時(shí)延也會(huì)增加。

2.2 PTN延時(shí)測(cè)試及結(jié)果

PTN傳輸采用萬兆光口，采用1 518最大幀長(zhǎng)IP包。在光纖傳輸方面，每千米的光纖傳輸時(shí)延為5 μs左右，按每個(gè)節(jié)點(diǎn)間距為20 km計(jì)算，經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)的光纖傳輸時(shí)延T＝5 μs×20＝100 μs。

（1）SPTN時(shí)延測(cè)試方案及相關(guān)測(cè)試結(jié)果如圖4所示，采用主站設(shè)備與從站設(shè)備組網(wǎng)，有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、鏈形、環(huán)網(wǎng)等組網(wǎng)方式。

（2）根據(jù)測(cè)試方案，使用SPTN設(shè)備和交換機(jī)搭建測(cè)試環(huán)境，網(wǎng)管拓?fù)淙鐖D5所示。

（3）主從雙向20節(jié)點(diǎn)，帶寬100 Mbps時(shí)延測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

從測(cè)試結(jié)果分析看。

（1）主站通過10 G光口到直連的一級(jí)跳點(diǎn)的從站節(jié)點(diǎn)229之間的最小延時(shí)和最大延時(shí)均在2 μs以內(nèi)，相差不大，相反方向的傳輸最小和最大延時(shí)都在1 μs以內(nèi)，同樣是相差不大。但主站到從站229及從站229到主站的延時(shí)不一樣，如圖7所示，因?yàn)閮烧呤褂媒粨Q機(jī)硬件不一樣，在硬件一樣條件下，延時(shí)基本上保持一致。

（2）主站通過千兆電口到直連的一級(jí)跳點(diǎn)的從站節(jié)點(diǎn)：119、116、160、120、159、115、140之間的最小延時(shí)和最大延時(shí)都基本相差不大，在1～3 μs以內(nèi)，相反方向的傳輸最小和最大延時(shí)也是基本相差不大，在1～3 μs以內(nèi)，如圖8所示。

（3）主站通過千兆電口到直連的2級(jí)跳點(diǎn)的從站節(jié)點(diǎn)113、114、117、118、157、158、137、138之間的最小延時(shí)和最大延時(shí)都基本相差不大，在5 μs以內(nèi)，相反方向的傳輸最小和最大延時(shí)也是基本相差不大，在5 μs以內(nèi)，如圖9所示。

（4）主站通過千兆電口到直連的3級(jí)跳點(diǎn)的從站節(jié)點(diǎn)：112、135、136之間的最小延時(shí)和最大延時(shí)都基本相差不大，在5 μs以內(nèi)，相反方向的傳輸最小和最大延時(shí)也是基本相差不大，在5 μs以內(nèi)，如圖10所示。

2.3 測(cè)試總結(jié)

SDH技術(shù)體制管道承載為剛性管道，每次上電工作后，其傳輸時(shí)延及上下行的時(shí)延差是比較固定的，具有較好的傳輸穩(wěn)定性。

PTN技術(shù)體制管道承載為彈性管道，利用PTN高速率、以太網(wǎng)快速、靈活路由交換等優(yōu)點(diǎn)，能夠保障重要業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)先傳輸，且能有效縮短重要業(yè)務(wù)信息傳輸和處理時(shí)延，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)時(shí)效性能力的提升。在實(shí)際測(cè)試中，其單向延時(shí)差基本一致，擺幅在幾微秒以內(nèi)，上下行方向的延時(shí)差也是基本一致的。

3" 結(jié)束語

通過對(duì)SDH設(shè)備和PTN設(shè)備網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延的測(cè)試，從結(jié)果上看，兩種技術(shù)體制均能滿足關(guān)鍵指標(biāo)上下行方向延時(shí)基本固定要求，綜合系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)開通、組網(wǎng)、業(yè)務(wù)高效承載、資源統(tǒng)一調(diào)度與管控以及成本等要求，可靈活選擇對(duì)應(yīng)方案。■

參考文獻(xiàn)

[1] 杜玉紅．SDH光傳輸技術(shù)與應(yīng)用．北京：中國(guó)水利水電出版社，2015.

[2] 楊一荔．PTN光傳輸技術(shù)與應(yīng)用．北京：人民郵電出版社，2014.