发展中的光传送网新技术

杜春生 陆立 杨柳

　　在20世纪里，话音通信技术占据了整个电信网的核心地位，为支持话音业务面发展起来的SDH是传统光网络的主流技术，在电信网中得到了大规模的应用。从90年代后期开始，IP业务获得了意想不到的飞速发展，下一代网络的分组化趋势日渐明显，IP技术成为电信网的核心技术已是大势所趋。与传统话音相比，IP有着明显不同的业务特征：大带宽，突发性，流量流向不确定性，随着从话音到IP业务的网络重心转移，对作为基础设施的光传送网技术也提出了新的要求，要求它提供对IP业务更好地优化适配，而传统SDH技术是为话音通信而设计的，存在带宽扩展性、网络资源分配不灵活等问题，较难适应今后网络的发展需求。

　　为了适应网络发展演进的要求，各种面向数据优化的传送网新技术不断涌现，其中以ASON为代表的光联网技术，MSTP，RPR等为代表的城域传送技术引起了业界的普遍关注。

一、光联网技术

　　在IP业务提供方面，目前的电信网由多个不同功能类型的网络层叠加而成，由上至下依次为：IP、ATM、SDH、DWDM，各层网络之间存在着一定的功能重叠，这种层层重叠的网络结构使业务的提供很不灵活。随着IP逐步成为下一代网络的核心，人们正在重新考虑网络的体系结构安排，新的体系结构最终将省掉ATM和SDH层，只保留IP和光网络层，这将使网络结构更加简洁，业务提供更加灵活。在新的体系结构中，IP层提供业务的连接，光网络层提供业务的传送，由于IP业务具有流量流向不确定性，因此要求光网络层能够为其提供动态的资源分配，并提供流量工程、保护恢复等功能以满足其不同的QoS要求。

　　以ASON为代表的光联网技术就是为适应以上网络发展需求而产生的。ASON突出了光网络的一体化控制功能，新增的标准化控制协议使光网络具有了高度的智能，使其能够动态控制全网资源分配，从而快速响应网络业务的需求变化。

1、技术现状

　　总体来讲，ASON技术主要由硬件平台和控制平面两部分构成。

（1）硬件平台：

　　ASON的硬件平台主要是OXC，是ASON传送平面的主要载体。目前主要有三种OXC：光电型OXC，纯光型OXC，混合型OXC。

　　光电型OXC采用成熟的SDH交叉矩阵，具有业务疏导功能，灵活性高，可提供各种等级速率业务调度，各项软硬件功能和标准成熟等特点，已经在网上大量使用。但由于需要光电转换，当业务提供单位以波长颗粒为主时经济性较差。

　　光电型OXC采用成熟的SDH交叉矩阵，具有业务疏导功能，灵活性高，可提供各种等级速率业务调度，各项软硬件功能和标准成熟等特点，已经在网上大量使用。但由于需要光电转换，当业务提供单位以波长颗粒为主时经济性较差。

　　纯光型OXC一般采用MEMS为交叉矩阵，可实现业务速率格式透明传送，无须光电转换，但只能提供波长级业务交换，在波长级业务调度方面具有显著的成本优势，是组建未来全光网的核心网元。由于目前MEMS技术本身及全光网组网技术的限制，使纯光型OXC在组网时无论在设备硬件还是软件控制方面都还很不完善，加上需求方面的原因，限制了它的推广使用。

　　混合型OXC由光电型和纯光型OXC组合而成，同时具有业务疏导和波长交换功能，是以上两种设备的折中，可同时为波长/子波长级的业务交换提供经济的集成解决方案，但由于设备需要同时处理电和光的交换，实现较复杂，目前尚未大量商用。

　　在全球目前的电信市场环境下，各运营商和设备商都面临很大的经济压力，投资纯光型OXC在短期内难以得到很好的回报，而光电型OXC由于技术比较成熟，并且与现有的网络设施结合比较紧密，因此受到业界普遍看好。

（2）控制平面

　　与传统光网络技术相比，控制平面是ASON的创新所在，是ASON智能得以实现的前提。控制平面的引入可以实现网络资源的动态控制，使光网络从传统的静态带宽网转变为动态交换网，从而更好地支持原有业务以及BOD、OVPN等光网络新业务。

　　控制平面的网络资源动态控制功能主要是通过路由、信令系统实现的。路由系统的主要作用是发布网络资源和拓扑状态，通过路由系统的状态发布，每个节点将生成一张全网链路拓扑图，根据具体的连接请求条件，结合已经生成的拓扑图，节点可以计算出符合要求的最佳路径，最后，借助信令系统，这条最佳路径连接被网络自动建立起来。路由、信令系统借鉴了IP网的成功经验，并结合光网络的特点进行相应功能扩充，使其可以控制光网络时隙、波长资源的动态分配。

　　目前关于ASON的各项标准化工作大多是对控制平面而展开的。ITU已经完成ASON体系结构功能要求的标准制定，目前正在制定具体的标准协议。

　　ASON协议的制定将主要参考IETF和OIF的具体标准。GMPLS是IETF正在制定的智能光网络协议，在GMPLS下，OSPP-TE、RSVP-TE/CR-LDP、LMP分别是路由、信令、链路管理协议，目前信令协议已经成为RFC标准，路由和链路管理协议也可望在年内获得通过。OIF已经制定了UNI1.0协议，目前正在制定NNI和UNI2.0，普遍认为最迟明年将会发布。在ITU的ASON标准中，信令协议已经获得通过，采用了RSVP-TE、CR-LDP以及源于ATM的PNNI，E-NNI路由协议也正在制定中，将采用正在发展中的OIF NNI协议。

2、网络演进

　　电信网业务的发展是光网络演进的重要依据，它决定了光网络的演进历程。传统电信网中光网络的业务主要包括话音、2M/32M专线、FR/ATM，这些业务有三个特性：小颗粒、低容量、可预测，为了提高光网络资源的利用率，需要节点具有流量疏导功能，目前由ADM环网、点到点DWDM组成的光网络为以上业务提供了很好的支持。随着数据业务的飞速发展，光网络将越来越多地为波长出租、大容量IP VPN、O-VPN、SAN等新兴业务提供传输通道，与上述传统电信网业相比，这些业务存在大颗粒、高带宽，不可预测的业务特性，为承载这些业务，要求光网络具备可重构性，并且要求节点以更加经济的方式大量存在的通过型业务流量，这时采用OXC和ULH DWDM技术组建ASON网络将是最为合理的选择。

　　运营商光网络的演进需要综合考虑对传统业务和新兴数据业务的有效支持。光网络业务的发展大致可以分为三个阶段：1、传统业务类型；2、传统+新兴业务类型，新兴业务所占比例不太大；3、传统+新兴业务类型，新兴业务占据大量带宽。

　　与此对应，光网络的演进也应分为三个阶段：传统光网络阶段、OXC阶段、OXC+PXC阶段。

　　传统光网络阶段：在此阶段，光网络承载的业务都是传统业务类型，网络容量需求相对较小，电路也以2M的小颗粒为主，并且业务具有可预测性、呈静态分布，ADM环网加点到点DWDM技术就可以提供经济合理的解决方案。

　　OXC阶段：在此阶段，新兴的数据业务开始出现，但总体容量还不很大，这部分业务具有大颗粒、不可预测的业务特性，与此同时传统类型业务容量也在不断增加，要求光网络不仅能比较经济地实现容量扩展，而且要求网络具有动态可重构性。在这个阶段，可以引入具有流量疏导功能的OXC组成的ASON网络，同进可以在光线路层面引入OADM以承载一定的通过型业务。

　　OXC+PXC阶段：在此阶段，新兴的数据业务不断发展，并在容量上超过传统业务，光网络节点上存在大量的波长通过型业务，这就要求光网络对这些波长通过型业务提供经济合理的解决方案。在这个阶段，可以引入波长透明的光子交叉机PXC组成ASON网络，结合ULH DWDM技术，可以最为经济地提供端到端波长通路，PXC与已有的OXC相结合组成波长、子波长级ASON网络，实现传统业务和新兴业务全方位的支持。

二、城域传送网技术

　　随着数据业务的高速发展和城市信息化步伐的推进，构建一个大容量、多业务、可扩展、可运营的宽带城域传送网，成为各运营商竞争的焦点。城域传送网是开譬辟新的业务领域、建立新的盈利模式的基础，它的目标是构建统一的城域传输平台，一方面要能承载传统的电信业务，同时还必须提供对IP业务的传输，并能针对不同用户的实际需求提供差别化的服务方式。当前城域传输技术的研究和应用热点主要集在中在：多业务传送平台（MSTP）、弹性分组环（RPR），这些技术有各自的技术特点和适用领域。

1、技术现状

（1）MSTP（多业务传送平台）技术

　　基于SDH的多业务传送平台（MSTP）是指以SDH技术为基础，在提供TDM业务的同时还能实现10M/100M/GE以太网和ATM业业务的接入、处理和传送的技术。目前实现的主要功能包括：传统的SDH功能；以太网业务透传功能，以太网二层交换功能；ATM业务处理技术功能。随着技术和需求的进一步发展，MSTP还将集成RPR功能和MPLS机制，以进一步优化对数据业务的传送能力。MSTP主要具有以下优点：

·它基于传统的SDH技术，可以利用传统的SDH网络体系，增加对多种业务的支持，并充分保证新业务的性能。

·简化网络结构，降低网络建设成本。避免了在现有网络上增加网络层次来支持数据业务，同时通过协议与传送分离以实现对各种业务的支持。

·传输的高可靠性和自动保护恢复功能。它充分继承了SDH传输特性，实现对业务的保护恢复功能，对以太网和ATM业务可以提供更安全的分层保护。

·网元功能高度集成，有利于实现有效的带宽管理。可在任意节点提供业务处理功能，从而提高带宽的有效利用率，降低了运营成本。

　　综上所述，MSTP技术能够合理优化传送网络，提供对以太网业务和ATM业务的有效承载，提供带宽灵活可调的数据业务，具有良好的发展前景。MSTP设备的互联互通问题，一度是制约MSTP应用的一大障碍，但随着技术的进展和标准的完善，不同厂家之间已经实现GFP封装的互通，以及虚级联的互通，从而实现了以太网业务的跨子网互通，基本解决了互联互通的问题。因此，MSTP技术适宜 和于城域传送网的汇聚和接入层，提供以TDM业务为主的多业务的综合接入和处理，从而提供高等级数据专线和具有安全保障的高等级VPN业务。

（2）RPR技术

　　RPR技术是一种新的MAC层协议，是为优化数据业务的传送而提出的。它同时借鉴了SDH的可生存性、以太网的简洁性、ATM的QOS机制，极大地优化了数据业务的传送性能。RPR技术的优点如下：

·带宽利用率高。RPR技术利用空间重用机制，可以在目的节点释放出带宽资源，大大提高了数据业务带宽利用率。

·业务安全性高。它以环形组网，有类似于SDH的保护机制，可以完成业务的快速恢复。

·支持多种服务级别。支持全局的公平算法，实现动态带宽管理，支持快速转发-Expedited Forwarding（EF），保障转发-Assured Forwarding和尽力而为Best Effort（BE）等。

·支持广播和组播。对于单播业务，RPR上的节点需判断是剥离还是转发数据包，而对于广播和组播业务，节点只需接收并转发数据包，直到源节点将数据包从弹性分组环上剥离。不需要复制大量的数据包以传送到不同的目的地，大大地节省了带宽。

　　但是RPR技术的标准尚不成熟，不能提供多厂家的互通机制，因此尚无大规模的商用。目前只支持环网拓扑，难以适应电信大网的应用需求。因此RPR技术的应用定位于城域汇聚和接入层，用于提供IP分组拉灵敏度一定的TDM专线业务，为大客户提供差别化的以太网专线以及专用LAN业务。

2、城域传送网的发展趋势

　　城域网所承载的业务种类繁多，除了传统的话音业务外，还有飞速增长的IP数据业务、VPN、各种专线业务等。业务性质、种类的差异，使得其对传统网的传送方式、QoS要求等都不相同，这就要求传送网能针对不同的业务种类能提供不同的服务。

　　SDH技术成熟、可靠边，有规模庞大的应用基础，因此基于SDH的MSTP技术的引入、数据特性的不断加强，MSTP在相当长的时期里仍将是发展城域传送网的主要技术手段。随着RPR技术标准的成熟，联网功能的增强，以及宽带业务进一步的发展，RPR将逐渐在城域传送网中得到应用，长远来看，有可能会逐渐发展为城域传送网的主要业务提供手段。

　　从光层面来看，目前城域传送网只有少量点对点WDM线路，这些WDM系统还没有互联形成一个光层面的网络，MSTP等电层网络基本是直接组建在光缆网之上，这在当前业务容量相对较波折状况下是适宜的。随着业务带宽需求的不断增长，以及波长出租、OVPN等新业务的出现，在光层面组建波长路由的ASON网将成为发展的必然。

　　因此，从发展趋势来看，城域传磅网将由传统SDH网向ASON智能化光网络方向发展，在城域ASON传送技术中，MSTP（包括OXC）和DWDM（包括PXC）分别在电层和光层网络中扮演重要角色，而RPR网络则成为承载于城域ASON之上的一个重要业务提供网。

摘自　中国电信建设