袁 飛
摘要：本文首先對全球光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行了簡要介紹，然后詳細(xì)闡述了新一代光網(wǎng)絡(luò)的幾種形態(tài)和相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：城域光網(wǎng)絡(luò)；長途光網(wǎng)絡(luò)；多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）；彈性分組環(huán)(RPR)；多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)、波分復(fù)用(WDM)；拉曼放大器（Raman Amplifier）；自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）；通用多協(xié)議標(biāo)記交換（GMPLS）
1. 概述
上個(gè)世紀(jì)末、新世紀(jì)以來，全球電信市場產(chǎn)生了泡沫，光網(wǎng)絡(luò)市場發(fā)生了嚴(yán)重的衰退，運(yùn)營商也不再盲目追求大容量和高帶寬，而是更為注重資金支出（CAPEX）、運(yùn)營支出（OPEX）以及投資回報(bào)（ROI）等財(cái)務(wù)指標(biāo)，更為看重系統(tǒng)設(shè)備的性能價(jià)格比，更為重視多業(yè)務(wù)解決方案，更為關(guān)注能夠節(jié)省人工費(fèi)用的智能化配置和調(diào)度功能。經(jīng)過幾年的磨礪和震蕩，2004年以來，光網(wǎng)絡(luò)市場復(fù)蘇的跡象尤為明顯。
光網(wǎng)絡(luò)畢竟是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，一旦業(yè)務(wù)有所增長，光網(wǎng)絡(luò)的承載壓力就會(huì)相應(yīng)增大。如果說長途光網(wǎng)絡(luò)追求高帶寬、大容量的話，那么城域光網(wǎng)絡(luò)則追求多業(yè)務(wù)和靈活性。迄今為止，全球長途光網(wǎng)絡(luò)的帶寬趨于飽和甚至過剩，運(yùn)營商在長途光網(wǎng)絡(luò)上的投資比例逐漸減少或保持穩(wěn)定。然而，由于實(shí)際工程的緊迫需要，超長距離傳輸引起了各方面的強(qiáng)烈關(guān)注，一些技術(shù)瓶頸也得到了解決，商用化步伐正在加快。此外，包括存儲(chǔ)網(wǎng)（SAN）業(yè)務(wù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正在興起，圖像和多媒體業(yè)務(wù)頗具潛力、必成氣候。眾多運(yùn)營商正朝多業(yè)務(wù)運(yùn)營商（MSO）方向演進(jìn)，語音、數(shù)據(jù)和圖像的齊頭并進(jìn)使得“Triple Play”這個(gè)字眼非常炫目。運(yùn)營商如火如荼建設(shè)城域網(wǎng)，真正目的是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，是為了在長途骨干網(wǎng)與用戶接入網(wǎng)之間消除“斷層”現(xiàn)象。我們知道，城域光網(wǎng)絡(luò)是城域業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的承載體，如果光網(wǎng)絡(luò)（比如傳統(tǒng)的SDH和WDM）只是“傻瓜式”地傳送業(yè)務(wù)信號(hào)，那么業(yè)務(wù)層的壓力就非常巨大。現(xiàn)在，老牌運(yùn)營商正在修正他們的建網(wǎng)思路，新興運(yùn)營商更是一步到位，均采用新一代的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備跟業(yè)務(wù)層設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合組網(wǎng)。
2. 關(guān)于新一代光網(wǎng)絡(luò)
這里不提下一代光網(wǎng)絡(luò)，就是為了不讓大家認(rèn)為是遙遠(yuǎn)的事情。換言之，新一代光網(wǎng)絡(luò)的說法更實(shí)用、更貼切。
由于話音業(yè)務(wù)和TDM業(yè)務(wù)不可能即刻消失得無影無蹤，“新一代SDH”盡管被歸為過渡技術(shù)，但的確具備頑強(qiáng)的生命力，那種“SDH從一種系統(tǒng)退化到一種接口”的說法為時(shí)尚早，尤其是針對第三世界和次發(fā)達(dá)地區(qū)得運(yùn)營商。新一代SDH的兩大特性就是多業(yè)務(wù)和智能化，多業(yè)務(wù)表現(xiàn)在從SDH演化為MSTP，智能化表現(xiàn)為引入GMPLS/ASON控制平面來實(shí)現(xiàn)帶寬的靈活分配、業(yè)務(wù)的端到端調(diào)度以及動(dòng)態(tài)的保護(hù)和恢復(fù)功能。
一直以來，業(yè)界對WDM的要求就是大容量和透明傳送。但新一代WDM設(shè)備除能提供大容量、高帶寬、長距離傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還能提供對多業(yè)務(wù)的快速接入和自身的光層保護(hù)能力。
3. 關(guān)于新一代WDM網(wǎng)絡(luò)
長距離傳輸是新一代WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，全世界范圍內(nèi)的知名光通信系統(tǒng)廠商均提供超大容量、超長距離傳輸?shù)腄WDM系統(tǒng)，支持SDH/SONET/GE等多種業(yè)務(wù)接口，容量可以平滑擴(kuò)展到T比特級(jí)別，波長范圍覆蓋C＋L波段，可在G.652、G.655光纖上實(shí)現(xiàn)幾千公里的無電中繼傳輸。其關(guān)鍵技術(shù)包括：分布式Raman與EDFA的混合放大技術(shù)、超強(qiáng)帶外FEC技術(shù)、NRZ及RZ調(diào)制碼型、動(dòng)態(tài)功率均衡、分布式色散管理技術(shù)等。其中，分布式Raman放大器具備大增益帶寬、增益平坦、可根據(jù)信號(hào)分布自動(dòng)調(diào)整增益頻譜等特點(diǎn)。目前，針對Raman放大器的新標(biāo)準(zhǔn)G.665已經(jīng)在ITU-T SG15獲準(zhǔn)通過。
新一代WDM網(wǎng)絡(luò)的亮點(diǎn)之一就是針對城域網(wǎng)有諸多獨(dú)特的設(shè)計(jì)，包括多業(yè)務(wù)OTU、T-MUX、光層保護(hù)等。舉例來說，城域WDM可以不依賴于客戶層（比如SDH）的保護(hù)倒換設(shè)施，而具備自身的光復(fù)用段共享保護(hù)和光通道共享保護(hù)能力。部分城域OADM設(shè)備采用串行/并行光開關(guān)綜合設(shè)計(jì)方式，利用獨(dú)特的“升級(jí)接口”真正保證“在線升級(jí)”而不會(huì)中斷現(xiàn)有業(yè)務(wù)。此外，針對城域接入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合，運(yùn)營商可以選購緊湊型、高性價(jià)比的CWDM設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)快速的容量擴(kuò)展和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
4. 關(guān)于新一代SDH網(wǎng)絡(luò)
談到新一代SDH，大家理所當(dāng)然地想到MSTP設(shè)備，它可以基于SDH的多種線路速率實(shí)現(xiàn)，包括155 Mb/s、622 Mb/s、2.5 Gb/s和10 Gb/s等。一方面，MSTP保留了SDH固有的交叉能力和傳統(tǒng)的SDH/PDH業(yè)務(wù)接口，繼續(xù)滿足TDM業(yè)務(wù)的需求；另一方面，MSTP提供ATM處理、以太網(wǎng)透傳、以太網(wǎng)L2交換、RPR處理、MPLS處理等功能來滿足對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的匯聚、梳理和整合的需求。當(dāng)前，多數(shù)MSTP首選GFP用以提供優(yōu)良的封裝規(guī)程，而虛級(jí)聯(lián)和LCAS則適應(yīng)了不同的帶寬顆粒需要并且可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行鏈路容量調(diào)整。除以太網(wǎng)功能外，MSTP的RPR功能模塊克服了原有以太網(wǎng)倒換速度慢的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)50ms之內(nèi)的迅捷的保護(hù)倒換，此外，RPR還提供了公平算法來保證鏈路帶寬的合理利用，最大程度防止鏈路擁塞的情況。而利用MPLS功能可以將MSTP的組網(wǎng)能力從環(huán)網(wǎng)延伸到格型網(wǎng)，可以通過偽線（PW）方式將客戶端的多種業(yè)務(wù)（包括以太網(wǎng)、ATM和幀中繼）進(jìn)行接入和匯聚，再通過隧道（Tunnel）方式匯聚到核心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，最終形成“全程全網(wǎng)”的MPLS，將MPLS的優(yōu)勢發(fā)揮到極致。長期以來，大客戶數(shù)據(jù)專線/專網(wǎng)業(yè)務(wù)是部分運(yùn)營商的重要收入來源，采用MSTP設(shè)備可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)以及多點(diǎn)對多點(diǎn)的組網(wǎng)，可以開展EPL、EVPL、EPLAN、EVPLAN等VPN業(yè)務(wù)，并根據(jù)客戶的具體需要提供相應(yīng)的CoS以及QoS能力，尤其是利用MPLS功能組建的L2 VPN（比如VPLS）相對傳統(tǒng)的TDM專線，性價(jià)比要高得多。
5. 關(guān)于智能光網(wǎng)絡(luò)
多年以來，在電信界人士的心目中，光網(wǎng)絡(luò)只涉及客戶層信號(hào)的傳送、復(fù)用、交叉連接、管理和生存性處理，通常不含交換功能。而且，光網(wǎng)絡(luò)跟“智能網(wǎng)”掛不上鉤，或者說只具備在網(wǎng)管強(qiáng)行干預(yù)下的低級(jí)智能。然而，我們放眼業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)，無論是固定網(wǎng)絡(luò)還是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，均有“交換”做基礎(chǔ)，所以沒有“動(dòng)態(tài)交換”的概念，智能無從談起。因此，在光網(wǎng)絡(luò)中引入“動(dòng)態(tài)交換”的概念是本領(lǐng)域技術(shù)的一次重大變革。但是，光網(wǎng)絡(luò)自身沒有固有的信令和路由協(xié)議來支持智能化，只能借鑒其它領(lǐng)域的相關(guān)協(xié)議（比如數(shù)據(jù)領(lǐng)域的MPLS）。
不管是固定交換網(wǎng)、移動(dòng)交換網(wǎng)、固定數(shù)據(jù)網(wǎng)還是光傳送網(wǎng)，要實(shí)現(xiàn)智能化，都需要引入一個(gè)控制平面或控制實(shí)體，這個(gè)控制平面/控制實(shí)體的核心構(gòu)件務(wù)必依托于軟件，務(wù)必依賴多種信令和路由協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的。無疑，設(shè)備制造商可以采用私有協(xié)議來實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制平面，但私有協(xié)議難以實(shí)現(xiàn)多廠家、多子網(wǎng)、多運(yùn)營域、多管理域之間的互連互通，所以有必要對智能光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。眾所周知，如果沒有世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，任何智能網(wǎng)都不可能規(guī)模商用，PSTN、GSM、GPRS以及CDMA、CDMA1x正是依靠標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)的規(guī)模商用。現(xiàn)在，我們高興地看到，在智能光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，ITU-T正在大力制定、完善和推動(dòng)ASON標(biāo)準(zhǔn)，IETF組織正在全力推進(jìn)GMPLS標(biāo)準(zhǔn)，而OIF也不遺余力地在光互連（比如O-UNI）方面做文章。
業(yè)務(wù)層的智能網(wǎng)可以直接面向老百姓和終端用戶開展業(yè)務(wù)，比如網(wǎng)上銀行、自動(dòng)記賬卡、語音信箱、預(yù)付費(fèi)等。在新形勢下，如果說智能光網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)的話，那么其業(yè)務(wù)就是帶寬，可以提供帶寬的租賃、批發(fā)等，當(dāng)然，也可以根據(jù)客戶的需要實(shí)現(xiàn)O-VPN和BOD等業(yè)務(wù)形式。鑒于光網(wǎng)絡(luò)的特殊性，這樣的業(yè)務(wù)不會(huì)直接面向終端用戶，但是老牌運(yùn)營商可以向新興運(yùn)營商提供這樣的業(yè)務(wù)、大型運(yùn)營商可以向小型運(yùn)營商提供這樣的業(yè)務(wù)、長途運(yùn)營商可以向城域運(yùn)營商提供這樣的業(yè)務(wù)。盡管如此，我們?nèi)砸逍训乜吹剑?a class="channel_keylink" href="/search.asp">智能光網(wǎng)絡(luò)的初期應(yīng)用目標(biāo)并非直接面向業(yè)務(wù)，而是在故障情況下提供快速的保護(hù)和恢復(fù)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的信令和協(xié)議實(shí)現(xiàn)“端到端業(yè)務(wù)配置”。
目前，客戶層網(wǎng)絡(luò)(包括傳統(tǒng)PSTN交換機(jī)、ATM交換機(jī)、IP路由器甚至圖像處理設(shè)備等)和光網(wǎng)絡(luò)之間只有物理上的連接(可稱為“硬連接”或“永久性連接”)，光網(wǎng)絡(luò)只是機(jī)械地將客戶信號(hào)從一端傳送到另一端。這樣的承載通道一旦建立，幾個(gè)月、半年、一年甚至更長時(shí)間內(nèi)不會(huì)輕易改變。以SDH網(wǎng)絡(luò)為例，傳統(tǒng)的SDH電路配置實(shí)際上是在網(wǎng)管系統(tǒng)的強(qiáng)行干預(yù)下實(shí)現(xiàn)永久性連接的，耗時(shí)(可能需要若干天)、耗力(需要一定數(shù)量而富有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)房維護(hù)開通人員)、總體效率低下，即使電路配置成功也難以更改。而智能化的需求是：客戶層網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)存在“軟連接”，客戶層網(wǎng)絡(luò)需要多大的帶寬，應(yīng)該向光網(wǎng)絡(luò)發(fā)起申請，光網(wǎng)絡(luò)迅速響應(yīng)申請，并及時(shí)地提供一條最佳的連接通道，而且這樣的連接通道可以根據(jù)需要改變路由，也可以隨時(shí)被拆除和重建。
開發(fā)和使用以ASON為代表的智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，目標(biāo)就是將傳統(tǒng)的永久性連接(PC)改造成為軟永久性連接(SPC)甚至交換式連接(SC)，使得客戶設(shè)備根據(jù)自身的需要，通過用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)發(fā)起帶寬申請。智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制單元內(nèi)部設(shè)置了多種功能件，包括呼叫控制器、連接控制器、路由控制器、協(xié)議控制器、策略控制器、鏈路資源管理器、發(fā)現(xiàn)代理以及終結(jié)適配器等構(gòu)件等，各種控制器件嚴(yán)格分工并協(xié)同工作，共同完成智能化控制功能。分布在各站點(diǎn)的控制單元之間通過I-NNI或E-NNI協(xié)議通信，迅捷地建立連接通道，實(shí)時(shí)地為業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)建立承載通路。毋庸置疑，對已經(jīng)建立的通路可以隨時(shí)釋放和拆除，或在故障情況下倒換到新的連接通路。對于網(wǎng)管系統(tǒng)來講，兩個(gè)平面都要管理。舉例來說，光網(wǎng)絡(luò)傳送平面的傳輸損傷(誤碼、抖動(dòng)、漂移等)需要上報(bào)給網(wǎng)管系統(tǒng)，而控制層面的故障(比如信令網(wǎng)故障、呼叫失敗、連接失敗、超時(shí)等)也需要上報(bào)給網(wǎng)管系統(tǒng)。由于增設(shè)了智能的控制層面，所以網(wǎng)管系統(tǒng)五大管理功能之一的“配置管理”可以大大弱化。智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主流協(xié)議均來源于GMPLS，只是在原MPLS的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了針對光網(wǎng)絡(luò)特性的功能擴(kuò)展，其中，信令協(xié)議首選RSVP-TE，路由協(xié)議首選OSPF-TE、DDRP等。
此外，網(wǎng)上現(xiàn)有的客戶設(shè)備已經(jīng)成熟、穩(wěn)定地運(yùn)行，要讓這些設(shè)備為智能光網(wǎng)絡(luò)的引入而大動(dòng)干戈是不切實(shí)際的，解決辦法是采用“智能代理”策略。比如客戶設(shè)備通過一個(gè)簡單易行的接口接入U(xiǎn)NI-C，而UNI-C再通過標(biāo)準(zhǔn)的UNI-N接口接入到智能光網(wǎng)絡(luò)，這樣，對現(xiàn)有客戶設(shè)備的改動(dòng)就降到了最低。同理，傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)跟智能光網(wǎng)絡(luò)之間的銜接也可以采用這種方式。總體說來，從現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到智能光網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)長期的過程，絕非一蹴而就。
作者簡介： 袁飛，中興通訊股份有限公司傳輸系統(tǒng)部光傳輸產(chǎn)品副總工兼標(biāo)準(zhǔn)研究總監(jiān)，長期從事光傳輸產(chǎn)品的研究開發(fā)、技術(shù)支持、戰(zhàn)略策劃以及標(biāo)準(zhǔn)研究工作。
