光網(wǎng)絡向全IP傳送網(wǎng)演進
光網(wǎng)絡向全IP傳送網(wǎng)演進
業(yè)務類型的變化決定了網(wǎng)絡的演進方式。在業(yè)務演進中,話音成為一種附加業(yè)務,而傳統(tǒng)的電信網(wǎng)則是一個以話音業(yè)務為核心的網(wǎng)絡,因此未來網(wǎng)絡將圍繞著多業(yè)務展開。業(yè)務IT化、承載IP化是網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢,在目標網(wǎng)絡架構上應綜合考慮。業(yè)界提得比較多的全IP是一種泛指,更多是強調將來各種業(yè)務信號會普遍采用IP格式,但這并不等同于網(wǎng)絡就是一張端到端的IP網(wǎng)絡,中間有可能經(jīng)過以太網(wǎng)、傳送網(wǎng)的承載。全IP不能理解為全部路由器組網(wǎng)所替代。全IP更多地側重于接入層面和信息格式方面,也就是用戶所感受到的業(yè)務表現(xiàn)形式,如VoIP、IPTV等。
40G光網(wǎng)絡發(fā)展受業(yè)務驅動
目前,光傳送網(wǎng)的骨干網(wǎng)現(xiàn)狀是只提供端到端光波波長資源,其核心是IP/MPLS(多協(xié)議標記交換)網(wǎng)絡,但對IP不提供保護和恢復,是專線TDM(時分復用)業(yè)務的綜合承載平臺。城域網(wǎng)的現(xiàn)狀是提供綜合承載任務,目前是非DSLAM(數(shù)字線路用戶接入)業(yè)務綜合承載平臺,主要的競爭對手是新型以太網(wǎng)技術。
傳送網(wǎng)的傳輸能力在延著10G到40G再到100G和100G+的途徑在提升。現(xiàn)在的10G光網(wǎng)絡已經(jīng)不能夠滿足業(yè)務傳輸?shù)男枰?006年40G的路由器應用就已經(jīng)出現(xiàn),40G光網(wǎng)絡的發(fā)展已經(jīng)落后于數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展。各種寬帶應用是40G傳送技術發(fā)展的主要驅動力,一方面互聯(lián)網(wǎng)的骨干帶寬有了40%的增長;另一方面如IPTV、三重播放、P2P等業(yè)務的帶寬容量在按照摩爾定律增長,中繼帶寬膨脹。
40GWDM系統(tǒng)是主流方案,目前40G光網(wǎng)絡的主要障礙是系統(tǒng)成本居高不下,技術復雜,元器件性能要求高,客觀上成本較高,主要原因是產(chǎn)品商用規(guī)模問題,因為采購量不大,成本是降不下來的。主流廠商均在2007年底推出40G光網(wǎng)絡的商用解決方案,40波×40G系統(tǒng)實現(xiàn)大約1000公里中繼距離,80波×40G系統(tǒng)實現(xiàn)最大中繼距離600公里-800公里。各廠商將在2008年底提供升級版本,支持ULH(超長跨距DWDM技術)的傳輸,40波×40G系統(tǒng)支持1500公里以上的ULH傳輸,80波×40G系統(tǒng)實現(xiàn)1200公里以上ULH傳輸。
在40G業(yè)務需求集中的區(qū)域,將會批量建設40G光網(wǎng)絡。新建的10GWDM系統(tǒng)應考慮向40G升級的可能,按照40G傳輸?shù)闹笜嗽O計,支持10G/40G混傳。近期可以考慮100GHz間隔的40波×40G系統(tǒng),未來1到2年80波50GHz間隔的40G光網(wǎng)絡將成為主流。成本主要取決于使用的數(shù)量,預期成本可以下降到可以接受的程度。
OTN在逐步成熟
OTN(光傳輸網(wǎng)絡)規(guī)定了類似于SDH的復雜幀結構,有豐富的字節(jié)用于OAM(信息域),具備和SDH類似的特性,支持子速率業(yè)務的映射、復用和交叉連接、虛級聯(lián)。OTN更加適合于任意客戶業(yè)務包含SDH、以太網(wǎng)、視頻業(yè)務適配等,采用異步映射、異步復用,不需要系統(tǒng)全網(wǎng)同步。
OTN更適合于構建以IP業(yè)務為主的端到端寬帶業(yè)務承載網(wǎng)絡。現(xiàn)有城域網(wǎng)中大量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡業(yè)務接口為GE/10GE(G容量以太網(wǎng)端口),從業(yè)務和應用層面來看,GE將成為類似于今天155M的速率接口般普遍。由于OTN處理的是大顆粒,而不需處理類似VC-4/12細微顆粒,理論上OTN可以做更大的交換容量。
OTN在城域網(wǎng)內(nèi)應用尚不樂觀,人們對于SDH有惰性依賴,除去IP業(yè)務以外,城域網(wǎng)中的調度顆粒還是以155M以下速率為主,SDH設備可以滿足。GE的處理目前多用于光纖直聯(lián)或者WDM系統(tǒng),城域網(wǎng)二層網(wǎng)絡是一個匯聚網(wǎng)絡,很少需要在城域網(wǎng)內(nèi)調度,GE業(yè)務主要是匯聚型,很少有交叉連接。
目前路由器之間組網(wǎng)都是通過波長直接相連,在轉接節(jié)點沒有經(jīng)過傳輸設備調度。采用大容量交叉2.56Tbps以上OTN是一種方式,構建一張骨干網(wǎng)的IP網(wǎng)絡調度網(wǎng),初始可以不考慮保護恢復和少量的冗余,待多層恢復的技術完善以后或者GMPLS技術完善后再進行統(tǒng)一控制和恢復。
OTN正在逐步走向成熟,接口OTN化的WDM設備也已應用,下一步路由器是否走向OTN接口化值得關注。此外,在城域網(wǎng)內(nèi)是否出現(xiàn)一張OTN網(wǎng)絡尚需要觀察,因為城域網(wǎng)的業(yè)務類型為匯聚,調度量不大,在骨干網(wǎng)有可能出現(xiàn)一張大的OTN網(wǎng)絡,對于OTN分布式控制可以統(tǒng)一考慮。
分組傳送網(wǎng)會得到發(fā)展
在城域網(wǎng),大量存在的TDM業(yè)務使SDH/MSTP(多業(yè)務傳送平臺)還存在一個龐大的網(wǎng)絡,DSLAM上聯(lián)大多采用GE光纖直接上聯(lián),少部分采用MSTP接入。MSTP接入主要解決大客戶、基站接入、寬窄帶綜合接入等。實際城域網(wǎng)存在兩個網(wǎng)絡:一個是MSTP網(wǎng)絡,一個則是匯聚以太網(wǎng)。
而城域網(wǎng)業(yè)務量越來越多的都將基于IP業(yè)務,而基于SDH,同時實現(xiàn)TDM、ATM、IP等業(yè)務接入、處理、傳送和統(tǒng)一網(wǎng)管的MSTP平臺逐漸不能滿足需求,作為傳送網(wǎng)解決方案,MSTP伴隨著電信網(wǎng)絡的發(fā)展和技術進步,經(jīng)歷了從支持以太網(wǎng)透傳的第一代MSTP到支持二層交換的第二代MSTP,再到當前支持以太網(wǎng)業(yè)務QoS的新一代(第三代)MSTP的發(fā)展歷程。而將來會有大量分組業(yè)務接入的需求,因為未來擴展的網(wǎng)絡容量是以分組業(yè)務為主,達到90%以上,傳送顆粒度以FE/GE為主,而電信級的要求不變,因此傳統(tǒng)以太網(wǎng)不能滿足需求,PTN(分組傳送網(wǎng))將會得到發(fā)展。
PTN是基于連接的,支持多業(yè)務提供、分組核心的傳送網(wǎng)絡,具有更低的總體擁有成本。T-MPLS是PTN的主要設備之一,典型的是基于通用交換矩陣的T-MPLS設備,例如阿爾卡特朗訊推出的傳送業(yè)務交換機TSS1850。通過交換板可以同時支持TDM和分組交換,并可根據(jù)業(yè)務需求調整兩種業(yè)務的比例。其分組交換部分采用T-MPLS技術實現(xiàn),可以認為是現(xiàn)有MSTP設備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
PBT(運營商骨干傳送網(wǎng))和T-MPLS都提供類似SDH的性能和可靠性,都提供標準的面向連接的隧道,都可以作為分組傳送網(wǎng)的一種選擇。兩者的區(qū)別其實從來源就可以看到:T-MPLS享用原來的MPLS路線,再加上傳輸?shù)腛AM(網(wǎng)絡管理系統(tǒng)),進行分組傳輸;而PBT是從以太網(wǎng)交換機演進而來,加上OAM等。其實,這兩種技術都有各自的優(yōu)缺點,都處于成長的狀態(tài),全球范圍內(nèi)的運營商網(wǎng)絡也正在啟動試驗,其中有些是PBT的,有些是T-MPLS的。需要指出的是,城域網(wǎng)的技術很難一家獨大。
近幾年,隨著IP業(yè)務的快速增長,對網(wǎng)絡帶寬的需求不僅變得越來越高,而且由于IP業(yè)務量本身的不確定性和不可預見性,對網(wǎng)絡帶寬的動態(tài)分配要求也越來越迫切。傳統(tǒng)的方法主要靠人工配置網(wǎng)絡連接,耗時費力易出錯,不僅難以適應現(xiàn)代網(wǎng)絡和新業(yè)務提供拓展的需要,也難以適應市場競爭的需要。一種能夠自動完成網(wǎng)絡連接的新型網(wǎng)絡概念——自動交換傳送網(wǎng)(ITU-TSG13命名為ASTN,主要從高層描述)或自動交換光網(wǎng)絡(ITU-TSG15命名為ASON,主要從相對細節(jié)的結構描述)應運而生。這是一種利用獨立的ASTN/ASON控制面,通過各種傳送網(wǎng)(包括SDH或OTN)來實施自動連接管理的網(wǎng)絡,這種具有獨立控制面的光網(wǎng)絡稱為智能光傳送網(wǎng)。
在網(wǎng)絡中,引入ASTN/ASON的好處主要有:允許將網(wǎng)絡資源動態(tài)地分配給路由,縮短了業(yè)務層升級擴容時間,明顯增加了業(yè)務層節(jié)點的業(yè)務量負荷;具有可擴展的信令能力集;快速的業(yè)務提供和拓展;降低了維護管理運營費用;快速的光層業(yè)務恢復能力;降低了對用于新技術配置管理的運行支持系統(tǒng)軟件的要求,只須維護一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫,減少了人工出錯機會;還可以引入新的業(yè)務類型,如按需帶寬業(yè)務、波長批發(fā)、波長出租、分級的帶寬業(yè)務、動態(tài)波長分配租用業(yè)務、帶寬交易、光撥號業(yè)務、動態(tài)路由分配、光層虛擬專用網(wǎng)(VPN)等,使傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)向業(yè)務網(wǎng)方向演進。
作為網(wǎng)絡敷設實例,美國AT&T公司已經(jīng)率先在全國范圍內(nèi)敷設了連接約100個城市的智能光網(wǎng)絡,由約100臺智能光交換機和800多臺SONET多業(yè)務平臺構成。前者主要完成以45Mbit/s為基礎帶寬顆粒的實時交換和動態(tài)指配,后者主要在網(wǎng)絡邊緣匯聚低速業(yè)務至2.5Gbit/s或10Gbit/s速率,再經(jīng)光交換選路通過網(wǎng)絡,基于實時的信令和選路算法。新網(wǎng)絡不僅降低了成本減少了指配出錯機會,使運作流暢、容量增加,也簡化了網(wǎng)絡結構層次,極大地縮短了企事業(yè)用戶的高速電路指配時間,能有效對付網(wǎng)絡大故障,快速恢復業(yè)務。恢復時間僅為數(shù)百毫秒。
按照Frost&Sullivan公司最近的預測,盡管全球電信設備市場總體呈低迷狀態(tài),但為了降低成本、增加收入,全球光交換的市場將仍然從2001年的3.36億美元增加到2006年的60億美元,智能光網(wǎng)絡將成為未來幾年傳送網(wǎng)發(fā)展的重要方向和市場機遇。
自動交換光網(wǎng)絡(ASON)是智能光網(wǎng)絡的主要模式之一,一般由DWDM(密集波分復用)組成的光傳送網(wǎng)組成的光傳送網(wǎng)(OTN)加上光交換機組成;在有DWDM組成的網(wǎng)狀主要節(jié)點,設置具有數(shù)百Gbit/s交換能力的光交換機,組成ASON的核心層。按照我國光纖通信的技術體系,光交換機最小顆粒度可以設定為155Mbit/s,網(wǎng)絡節(jié)點接口(NNI)可以任選STM-1/STM-4/STM-16/STM-64,用戶網(wǎng)絡接口(UNI)用于連接SDH(同步數(shù)字系列)、ATM(異步轉移模式)、以太網(wǎng)路由器等。
在接入業(yè)務較多的網(wǎng)絡中,應該在核心層和接入層之間,加入?yún)R接層。匯接層采用多業(yè)務交換平臺,匯聚DXC(數(shù)字交叉連接設備)、SDH的TM(終端復用器)和ADM(分插復用器)、ATM交換、以太網(wǎng)交換等功能,上接核心層,下接接入層。這種三層結構的組網(wǎng)方式能夠充分體現(xiàn)ASON的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢。
ASON模式能夠充分利用既有的網(wǎng)絡資源,降低智能光網(wǎng)絡的成本,為較多的電信運營商所采用。
智能光網(wǎng)絡與目前國內(nèi)電信運營商廣泛運用的SDH組網(wǎng)方式相比,有許多技術上和經(jīng)濟上的優(yōu)點:
1. 超大容量和豐富的接口,為電信業(yè)務發(fā)展奠定了基礎利用超大容量的DWDM技術,可以在一根光纖上傳送96個以上的波長,以每一個波長承載19G信號計算,傳輸網(wǎng)的容量將達到960G。光分插節(jié)點采用大容量的光交換機,交換機容量可以達到640G以上。
智能光網(wǎng)絡可提供各類標準接口,能完成波長的交換和波長子速率的交換,粗交叉顆粒為單個波長,細交叉顆粒為STM-1信道。這樣的配置使網(wǎng)絡的容量發(fā)生幾何倍數(shù)的增長,隨著技術的升級,交換容量會更大,能夠滿足將來信息流量爆炸型增長的需求。
2.高效的網(wǎng)絡管理和保護技術,使網(wǎng)絡運行高效、安全、穩(wěn)定智能光網(wǎng)絡通過多種網(wǎng)絡保護方案,包括傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)和鏈路1:1、1:N、1+1的線路自動倒換,在環(huán)網(wǎng)和鏈路光纖發(fā)生故障時,能提供快速的恢復。
智能光網(wǎng)絡通過OSRP協(xié)方議,使網(wǎng)絡的每一個網(wǎng)元都能夠主動和其他網(wǎng)元交流鏈路和容量信息,掌握整個網(wǎng)絡的拓補結構。當鏈路發(fā)生故障或增加新途徑時,網(wǎng)元向網(wǎng)絡的所有節(jié)點發(fā)出事件廣播,各個網(wǎng)絡節(jié)點收到信息后,重新計算達到各個節(jié)點發(fā)出事件廣播,各個網(wǎng)絡節(jié)點收到信息后,重新計算達到各個節(jié)點的最佳路由,進行路由表的更新,保持了信息數(shù)據(jù)庫的實時動態(tài)、可擴展性和可收斂性。
智能光網(wǎng)絡的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)能夠把用戶分成不同的等級,用戶優(yōu)先級低的可以采用保護帶寬通信,優(yōu)先級高的用戶隨時可以占用優(yōu)先級低的用戶的帶寬。通過實現(xiàn)VLSR(虛擬線路交換環(huán))、FASTMEST(快速格狀網(wǎng)恢復)保護以及系統(tǒng)容量機制,在兩點之間實現(xiàn)高性能的電路級保護和快速的通路恢復,大大提高了網(wǎng)絡的生存能力。
3.降低運營成本,增加了利潤增長點
硬件方面:智能光網(wǎng)絡的單機集成了多種ADM和DCS設備的功能,簡化了網(wǎng)絡。光網(wǎng)絡完成粗顆粒的整個波長交叉和細顆粒的交換,使帶寬利用度達到了最大,并且擁有各種業(yè)務接口,適用于各種網(wǎng)絡環(huán)境,能夠提供用戶所要求的任何服務。
智能光網(wǎng)絡的靈活組網(wǎng)和擴展能力也能夠為電信運營商節(jié)約網(wǎng)絡擴展的費用。
軟件方面:通過控制面功能,實現(xiàn)自動化的快速的點對點的配置能力,增強了運營商快速提供優(yōu)質服務的能力,并且能夠根據(jù)時間段和需求安排,及時高速網(wǎng)絡帶寬的利用度,能夠適應互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務或相類似的突發(fā)性要求,從而降低了網(wǎng)絡的操作費用,提高了經(jīng)濟效益。
智能光網(wǎng)絡能夠提供波長批發(fā),波長出租、帶寬交易(包括超帶寬服務和非標準帶寬服務)、動態(tài)路由分配、OVPN(光虛擬專用網(wǎng))等新的業(yè)務類型,為電信運營商提供了新的利潤增長點。
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