傳送網是整個電信網的基礎,它為整個網絡所承載的業(yè)務提供傳輸通道和傳輸平臺。隨著近年來
電信業(yè)務對帶寬需求的不斷提高,光傳送網絡的規(guī)模在不斷擴大,為業(yè)務網提供了巨大的帶寬資源,同時在網絡的生存性、可擴展性方面也有了巨大的進步。
作為網絡的傳送層面,下一代傳送網的目標就是為了滿足下一代網絡的傳送需求。結合下一代網絡的特征,如:基于分組技術,能夠提供包括電信業(yè)務在內的多種業(yè)務,在業(yè)務相關功能與傳送下層傳送相關功能分離的基礎上;能夠利用多種寬帶、有QoS支持能力的傳送技術等方面的特征,下一代傳送網應當滿足從分組到波長的傳送需求,同時支持多種業(yè)務;利用高速率、大容量的傳送技術提供充足的帶寬資源;具有端到端的業(yè)務等級和透明的傳輸能力;引入控制平面,解決網絡智能性和動態(tài)性的結合,同時提供與傳統(tǒng)網絡互通的能力。總之,下一代傳送網的特征將隨著下一代網絡和業(yè)務的發(fā)展而逐步明確,與業(yè)務的密切結合是下一代傳送網的一個重要特征。
發(fā)展到今天,光傳送網已經在帶寬和容量上能夠滿足業(yè)務網的需求,起碼在技術上已經不是不可解決的問題,需要考慮的則是投資與回報的關系等運營方面的問題。下一代傳送網又應該向什么方向發(fā)展呢,對于下一代的說法,可謂是仁者見仁、智者見智的問題,在不同時期有不同的內涵,綜合近年來的發(fā)展,我們認為下一代光傳送網的技術趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。
一、傳送網的智能化
以SDH和光傳送網(OTN)為基礎的自動交換傳送網被稱為自動交換光網絡(ASON),即符合G.8080框架要求的,通過控制平面來完成自動交換和連接控制的光傳送網,它是以光纖為物理傳輸媒質,SDH和OTN等光傳輸系統(tǒng)為傳送平面構成的具有智能的光傳送網。在ASON網絡結構中引入控制平面可支持快速的業(yè)務配置,滿足緊急的業(yè)務需求;支持流量工程,允許網絡資源的動態(tài)分配;采用專門的控制平面協(xié)議,可適用于各種不同的傳送技術;根據(jù)實時的傳送網絡狀態(tài)實現(xiàn)恢復功能,提供MESH保護恢復能力,抗多節(jié)點失效,提高網絡的生存性和抗災難能力;支持多廠家環(huán)境下的連接控制;可引入新的補充業(yè)務(例如封閉用戶組和虛擬專網)。
從以上諸多方面來看,ASON技術在快速業(yè)務提供、網絡資源動態(tài)分配、多廠家環(huán)境下的連接控制和提供各種新型補充業(yè)務等多方面都適應傳送網發(fā)展的特點。
目前ASON設備的傳送平面相對成熟,主要是基于SDH的ASON設備,它的交叉矩陣從160Gbit/s到Tbit/s不等,主要是320Gbit/s和640Gbit/s,處理的顆粒為VC-4-nC/V,部分支持G.709,但核心交叉還是基于SDHVC交叉,只是增加了OTN封裝。
ASON設備控制平面的功能和性能存在差異。在接口方面,I-NNI功能較成熟,UNI功能的應用尚沒有完善的商用模式和應用需求,E-NNI功能尚處于起步階段,經過了幾次OIF組織的互通測試。在信令通信網絡(SCN)方面,大部分ASON設備支持帶內和帶外兩種實現(xiàn)方式,對于信令網絡SCN的保護恢復,在帶外方式下,采用帶外網絡自身的保護恢復機制,ASON設備不提供;帶內方式下,一般通過信令網絡本身的保護機制以及重路由功能實現(xiàn)信令通道的保護恢復。ASON管理平面的規(guī)范尚未確定,對于ASON智能化的管理還不完善。在保護恢復方面,各個廠商設備的保護機制比較成熟,在ASON網絡基于控制平面的保護和恢復功能的實現(xiàn)機制、保護恢復時間和成熟完善程度有較大的差別。從設備的現(xiàn)狀,我們不難看出,目前能夠使用的主要是域內的連接控制、保護恢復功能等。
自動交換光網絡技術經過7年多的發(fā)展,在各個方面已經取得了很大成果,但是技術的發(fā)展是生生不息的,針對ASON技術的進展,在E-NNI、路由和未來傳送平面的發(fā)展等方面需要進一步的研究和發(fā)展
E-NNI尚不成熟,OIF組織過多次相關測試,目前可以實現(xiàn)跨域的連接建立,但是對于多域應用條件下的保護恢復等問題尚未完全解決,因此,在這方面加大研究力度可以解決互連互通和可擴展性方面的問題。
從路由方面來看,目前設備大多支持GMPLS的OSPF路由協(xié)議,OIF也在開發(fā)DDRP,DDRP采用類似PNNI的分級路由結構,而同時又在每個路由等級運行GMPLSOSPF路由協(xié)議。但是在網絡管理和路由信息的匯聚等方面也存在著困難,目前IETF成立了PCE(路徑計算單元)工作組,研究PCE的體系結構和應用方式。PCE與現(xiàn)有的MPLS/GMPLS協(xié)議兼容;PCE適用于現(xiàn)有MPLS/GMPLS網絡的運行模式,包括管理平面;PCE允許運營商或設備廠商使用不同的路由算法,基于復雜的流量工程參數(shù)和策略計算路由;具有靈活的體系結構,PCE可以和網元設備在一起,也可以在單獨的服務器上實現(xiàn)。需要說明的是,PCE的目的并不是要取代現(xiàn)有的路徑計算模式,而是應用于特定的網絡環(huán)境。路由技術作為ASON技術的一個重要方面,也需要不斷地發(fā)展和完善。
隨著業(yè)務的不斷發(fā)展,特別是在骨干網上,IP業(yè)務逐漸以大顆粒的方式出現(xiàn),目前的ASON設備能夠解決基于VC的業(yè)務調度(VC-4-nV/C),今后對于基于OTN傳送平面的ASON設備的需求也會隨著OTN技術在網絡中的應用逐步提上議事日程。
二、高速率大容量
為業(yè)務網絡提供高速率、大容量的傳輸通道始終是傳送網的一個重要任務,從TDM技術的發(fā)展來看,從SDH技術出現(xiàn)以來,傳輸速率為STM-1/4/16的設備層出不窮,到了STM-64曾經出現(xiàn)過一些爭論和猶豫,但是事實證明該項技術在技術成熟程度和性價比方面都有很大優(yōu)勢,也在世界范圍內得到了廣泛的應用,目前40Gbit/s的TDM技術也得到了一定程度的發(fā)展,部分廠商已經推出了產品,作為一項新技術,它的發(fā)展還需要業(yè)務的驅動。從WDM技術的發(fā)展來看,WDM系統(tǒng)的通路數(shù)由早期的4波發(fā)展到8波、16波到今天的160波商用系統(tǒng),網上實際應用的系統(tǒng)容量已經達到80×10Gbit/s,單通道40Gbit/s的DWDM系統(tǒng)受到路由器大容量端口的驅動,已經逐步商用化。
TDM40Gbit/s系統(tǒng)中所采用的技術包括低速率信號的復用和整合,一般是4個10Gbit/s信號的整合或者是16路2.5Gbit/s信號的整合(或復用);單邊帶調制解調技術,壓縮40Gbits調制信號帶寬,充分利用光纖的有效傳輸頻帶,提高頻帶利用率;RZ碼或CS-RZ碼傳輸技術,有效延長傳輸距離;低噪聲線路放大技術,40Gbit/s對系統(tǒng)的信噪比要求比10Gbit/s系統(tǒng)約提高6dB之多,通常在40Gbit/s系統(tǒng)中在線路放大器中插入噪聲抑制器濾除放大器的噪聲延長無電再生傳輸距離;采用新型光纖,由于40Gbit/s高速信號對色散和非線性效應的敏感性更高,現(xiàn)有的實驗系統(tǒng)大多采用新型光纖(如Teralight、Pureguide等)。
對于40Gbit/s傳輸限制的克服,目前已經具備多種技術可以選擇,如采用新型的調制碼型(CS-RZ/PSBT/DPSK/DQPSK等)、超強FEC、單/多通路色散精確補償、電域色散補償和采用喇曼放大器等。選擇這些技術中的一種或幾種組合,就可以大大增強40Gbit/s信號的傳輸距離。
從目前公開的資料來看,國內外大部分傳統(tǒng)光通信設備商都可以提供40Gbit/s設備,設備類型以40Gbit/sWDM設備為主。另外,一些新興的高速通信設備制造商,如Mintera和Stratalight等,也可以提供功能類似于OTU的40Gbit/s傳輸設備,同時路由器廠家Cisco的CSR-1和Juniper的T640目前都可以提供基于40Gbit/s的POS接口,這也驅動了基于40Gbit/s的DWDM系統(tǒng)的進一步發(fā)展。
40Gbit/s的SDH系統(tǒng)正在開發(fā)中,加強穩(wěn)定性、降低成本是今后發(fā)展的關鍵,而基于40Gbit/sDWDM系統(tǒng)在今后如何發(fā)展呢?
三、多業(yè)務能力
由于城域傳送網的特殊情況,運營商應采取適當超前的城域光傳送網解決方案,以便于在中長期發(fā)展中獲得足夠的競爭優(yōu)勢,這就要求建設具有超強擴展能力、多業(yè)務支持性、經濟性、靈活性、透明性和可管理性的城域光傳送網絡平臺,來持續(xù)滿足不斷發(fā)展的市場需求。目前可選的技術主要有基于SDH的MSTP、DWDM環(huán)網、RPR技術和CWDM系統(tǒng),對于這些技術應該根據(jù)具體的建設地區(qū)情況,靈活選擇,以便每一項技術能夠發(fā)揮自己的優(yōu)勢。這些技術的共同特點就是在解決城域TDM業(yè)務傳送需求的基礎上,又同時能夠解決以太網業(yè)務、ATM業(yè)務和存儲局域網等其他業(yè)務的傳送需求,也就是具有多種業(yè)務的傳送能力,在對各項城域傳送網技術加強研究的同時,還應當認真考慮城域光傳送網與城域數(shù)據(jù)網之間的關系,由于設備在功能方面的融合越來越多,探討采用怎樣的組網方式才能夠發(fā)揮技術的先進性又使用戶得到實惠才是技術發(fā)展和技術選擇的目的。
基于SDH的MSTP技術是目前發(fā)展最快,城域內最被看好的多業(yè)務傳送技術。MSTP是基于SDH的傳送技術,支持VC級的交叉,支持多種業(yè)務接口,有多種完善的保護機制的設備,它經歷了從支持以太網業(yè)務透傳到匯聚二層交換功能,進一步增加中間適配層的歷程,
內嵌RPR的MSTP解決了環(huán)路帶寬公平分配,支持不同的業(yè)務類別,實現(xiàn)高的帶寬利用率,同時也可提供環(huán)形保護機制,而內嵌MPLS的MSTP將為以太網業(yè)務提供服務質量、SLA增強和網絡資源優(yōu)化利用提供很好的支持,同時還在經歷著從靜態(tài)到動態(tài)的發(fā)展。許多設備廠家將在目前的SDH和MSTP傳送平面的基礎上,增加ASON的控制層面功能,實現(xiàn)電路的自動路由配置、網絡拓撲發(fā)現(xiàn)、自動鄰居發(fā)現(xiàn)、電路租賃、帶寬按需分配等智能化的城域業(yè)務分配方式。
城域WDM環(huán)網技術作為基于WDM的多業(yè)務傳送平臺,可以接入多種業(yè)務,子波長的電層交叉,是在TMUX提高波長利用率的基礎上,通過引入電層交叉來實現(xiàn)業(yè)務的靈活配置、疏導和保護,一定程度上可靈活組網來重用波長資源,降低擴容成本;數(shù)據(jù)業(yè)務的匯聚和二層交換功能,可以更好的適應不同的數(shù)據(jù)業(yè)務流量模型和組網需求。
為了適應業(yè)務多樣化的需求,人們也在開發(fā)基于多粒度交換的多業(yè)務平臺,它可以處理分組、VC、波長甚至波帶和光纖等多種顆粒的交換,滿足多種業(yè)務交換層面的需求,同時滿足網絡的升級性和可擴展性。
四、光層組網能力
目前傳送網上采用的WDM系統(tǒng)多是點到點系統(tǒng),適合網上話音業(yè)務為主的業(yè)務模式,將來以分組業(yè)務為主時,需要建立任意點到點的連接,網狀網將是更加適合的網絡結構,基于WDM的OTN網絡將是未來發(fā)展的趨勢,需要在WDM鏈路上提供有波長交換和上下功能的節(jié)點,如OADM和OXC等,并進一步提供波長自動配置、動態(tài)分配功能,以適應數(shù)據(jù)業(yè)務的突發(fā)性和不可預見性,進一步向自動交換光網絡演進。
OTN是電網絡與全光網折衷的產物,可以說OTN技術是將SDH強大完善的OAM&P理念和功能移植到了WDM光網絡中,有效的彌補了現(xiàn)有WDM系統(tǒng)在性能監(jiān)控和維護管理方面的不足,通過故障管理和性能監(jiān)視確保了業(yè)務的傳送質量。
ROADM作為具有靈活配置功能的OADM,雖然早在幾年前,采用WB(波長阻斷器)技術的、支持兩個方向的ROADM就已商用,但并沒有從本質上改變城域WDM的單環(huán)組網能力;只有在至少支持3~5個方向、采用WSS(波長交換選擇器)的ROADM成熟商用,并且解決了線路功率自動控制、波長功率動態(tài)均衡、自動色散補償、波長蹤跡監(jiān)控等應用關鍵問題之后,WDM才能真正實現(xiàn)多環(huán)、網狀網以及星型的靈活組網能力,快速適應未來業(yè)務網的動態(tài)特性和組網需求。
五、小結
綜上所述,下一代傳送網的特征是高速率、大容量、長距離、智能化、多業(yè)務、網絡化,與傳統(tǒng)網絡可以兼容,同時傳送層面面臨著多種技術的融合和發(fā)展,這是傳送網發(fā)展歷史上的一個重要轉折,傳送網作為傳送層面,為NGN業(yè)務提供承載,應當更加關注業(yè)務對于傳送層面的需求,不能僅僅關注本層面的技術演進和發(fā)展。相信隨著NGN網絡需求的進一步明確,下一代傳送網的發(fā)展趨勢和演進策略會越來越明確。