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业务转型中的光网络技术
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摘 要 在目前快速发展的通信网络中，业务的类型已经发生了很大的变化。最大的变化表现在网络的分组化趋势下，骨干网大约97％已经承载了IP业务。本文在此背景下，阐述了在业务转型中光网络的几种主要技术。
关键词 业务转型 光网络 MSTP ASON OTN
1 引 言
在目前快速发展的通信网络中，业务的类型已经发生了很大的变化。最大的变化表现在网络的分组化趋势下，骨干网大约97％已经承载IP业务。从网络的终端客户类型来说，以中国电信为例，中国电信的宽带用户数目已经突破2300万，由此出现了大量GE的上联端口。在这样的背景下，对光网络中的几种主要的技术产生的影响是：
●WDM系统继续发展，目前网络已经支持到160波的10Gbit/s系统，实际使用已经达到80波系统；
●对40Gbit/s系统出现了实际的需求；
●面对大量出现的分组和IP的业务，MSTP招致了一些批评；
●不断提高中的IP网络性能也使得对ASON技术怀疑声音加大；
●为了应对这种变化，面向TDM设计的SDH和ASON传输系统需要重新定位自己。
2 MSTP技术
MSTP系统主要应用于城域的环境中，而目前的城域网业务流量出现了巨大变化，如果说前几年对于传输系统来说数据还是一种辅助业务的话，那么今天必须现实考虑数据业务对于传输系统的巨大影响。GE/FE在城域网的应用已是司空见惯，数据组网手段也从单独采用光纤组织向统一业务传送平台过度（例如MSTP）。保守的估计，城域网中70％以上的业务量应该为数据业务，经济发达的大城市比例更高。因此，必须看到：城域传送网还有着很大的发展空间，宽带接入市场发展方兴未艾。为了开通高质量的业务，DSL速率升级的压力也很大，（例如为了开通质量高的视频点播，DSL速率应该升级到2Mbit/s速率以上），这都会给城域传送网建设带来更大的挑战，GE甚至10GE应用将会越来越多，数据量将很快成为城域网业务量的主体。
（1）MSTP的应用定位
MSTP的应用定位：提供传统SDH网络所能实现的各种TDM业务。利用MSTP部分取代IP城域网中的二层交换网络部分，包括交换以太网和ATM/FR/DDN等。MSTP能独立组网并提供高质量的以太网专线业务，在IP城域网的核心层和汇聚层，可以利用MSTP提供以太网透传承载链路。
（2）MSTP的实际应用
MSTP自从2001年出现以来，在城域网已经得到了充分的应用，特别是在以太网接口10～100Mbit/s已经得到广泛应用，目前厂商已经很少推出纯粹的SDH设备，而是具有以太网接口和Packet处理能力的MSTP设备，大客户专线许多采用了MSTP进行组网，那些看不到MSTP迅猛发展是有偏见的，罔顾事实的。
（3）MSTP的应用前景
许多人认为全IP网络出现将会使MSTP英雄无用武之地，但是基于全IP网络尚需要时日。
考虑到在接入网络和城域网2Mbit/s和其他TDM接口存在的长期性，MSTP仍将在很长一段时间内存在，MSTP处理以太网和TDM的共同传输仍然有其合理性和经济性。MSTP的发展是一个TDM角色逐渐减轻、Packet处理能力逐渐增强的过程，但这绝对不意味着MSTP已经过时或者只是过度技术。
（4）MSTP的优势
●MSTP能独立组网提供以太网专线业务；
●当采用MSTP传送DSLAM上联业务时，MSTP网络成熟的保护机制能够实现50ms级别的保护；
●基于内嵌MPLS的MSTP承载方案，为MPLS VPN的下移和分层分域提供了可能；
●利用传送网的广覆盖特点，MSTP实现远端DSLAM的接入；
●可以利用MSTP SDH VC级别的用户隔离和带宽保证，为商业客户提供高质量的服务。
（5）MSTP的挑战
目前MSTP面对的主要问题是为MSTP开发的许多数据处理功能并没有完全使用上，这与人们对MSTP的认识和MSTP与数据网关系没有完全理清是分不开的。从MSTP本身的技术来说，主要的局限性是：
●对于数据的处理局限于卡板级别；
●不同卡板之间的数据交换必须通过SDH VC交叉来实现；
●更多地被看作是传送节点而不是数据处理节点，目前开发的许多二层数据功能并没有充分利用。
（6）几种对MSTP节点改造方案
●一种是采用双交换平面：一个面对数据业务，一个是面对SDH VC业务，该方案成本较高，而且必须考虑之间的互联业务；
●另一种是通过同一块矩阵来同时对任何业务类型进行交换，实现一个单一节点来承载100％的TDM业务到100％的数据包业务，或两者间任意的混合，从而使运营商有效地将他们的网络从TDM转型为IP/以太网。
（7）MSTP综述
●MSTP的发展是有目共睹的，它可以同时实现对数据和TDM业务的共同处理；
●同时可以提供很好的环保护机制；
●缺点是不适应以数据业务为主的业务模型，较适应以TDM业务为主的业务模型；
●在对付大容量的以太网业务交换时力不从心；
●其演进方向是强化以太网交换功能，淡化TDM处理能力。
3 ASON技术
（1）ASON技术现状
中国电信在2005年底测试了7个厂商的ASON设备，从测试结果看，单域的控制平面功能基本成熟，对SPC的支持较好，均支持建立多种约束条件。控制平面和控制信道失效对SPC业务基本没有影响。支持SC的建立和删除，采用RSVP-TE协议。SC连接建立时间为几十毫秒到几秒，域内信令协议以RSVP-TE为主，路由协议大多数为OSPF-TE。ENNI可实现基本功能互通，国内首次实现大规模ENNI互通，华为、西门子、阿尔卡特和烽火实现两两互通和3个厂商的多域互通，马可尼采用不同的路由实现机制，与烽火和华为实现了部分互通，与OIF互通测试相比增加了：单域多节点、双节点互联、控制节点失效等测试内容。通过跨域的双节点互联和1＋1MSP保护的结合，可以对跨域业务提供基本的保护。
（2）ASON技术的进一步发展
●跨越不同厂商ENNI接口的电路还不能实现统一的保护恢复；
●ENNI接口的完全兼容还需要时间；
●有些厂商在大规模组网时恢复时间尚不能保证；
●应用经验还比较缺乏。
（3）ASON网络承载的业务类型
●大客户专线网；
●传统TDM业务；
●高质量需求的IP链路。
（4）AOSN目前的主要争论
许多人认为IP网络不需要ASON来保护，因为IP本身的重新选路功能可以达到与ASON相同的恢复水平，ASON与IP保护属于同质，双重恢复没有必要。那么下面主要来阐述一下ASON网络的保护和恢复机制，以说明ASON的必要性。
从保护机理上讲，物理层的保护要快于IP网络层。因为最早的网络故障首先反应在物理层面，而越接近于物理层的保护速度越快，因为这种情况下不需要解析上层业务信号，而直接启动保护。ASON网络的保护速度依然是IP路由器所无法比拟的。虽然采用了FRR快速重路由等新技术后IP网络的保护恢复速度可以提高到50ms左右。但是FR的实施条件十分苛刻，FRR的实施和配置过程也过于复杂，必须分段（每个Span）去寻找保护路由，因此实际测试结果并没有达到50ms。ASON网络在1＋1的保护上依然具有相当优势，可以达到远小于50ms，而且拥有实施十几年的丰富经验。ASON在恢复上也具有自己的优势，从网络分层上看，把任何问题都集中在一个层面来解决是不太现实的。采用单一层面的IP网络拓扑过于复杂，单一层面的保护会导致路由表过于庞大，而更新相关的路由信息会影响恢复速度，光缆切断等突发事件会导致80波以上IP的10Gbit/s链路中断，这种中断对IP网络造成很大的冲击，而ASON网络比较容易解决这些问题。另外，IP网络本身有许多还没有完全解决的问题，例如网络层面的QoS和保护恢复。而且随着承载信号的多元化，VoIP，IPTV等信号的出现，解决多QoS信号工作状态下的保护恢复依然是一个问题，而采用IP和ASON物理层分别进行保护和维护符合网络的分层分割和各自网络独立演进。ASON+IP网络双重保护在层间保护上可以通过对IP网络设置一定的Hold-off来实现。考虑到ASON物理层可以提供保护，IP网络可以适当的重载，而不是目前低于50％的轻载。ASON网络主要应付光缆切断等大容量切断事件，IP网络主要应付路由器失效和流量的突发增大
（5）ASON综述
ASON业务平台是一个通用信号平台，其面向的对象不单单是IP网络，也可以为其他信号结构，例如TDM和ATM信号，它可以为任何信号提供承载和保护恢复。ASON网络提出了UNI接口的概念，可以把客户路由器网络作为自己的客户端，并根据UNI-C发起的请求而改变对客户的带宽。这给予客户以很大的自主权，可以动态地改变用户带宽。而这并不是IP网络所能直接赋予的。
4 OTN技术
（1）OTN技术现状
G.709完成OTN的网络节点接口定义，特别是帧结构。同时，定义了各种业务信号到OTN的映射方式，例如SDH，以太网，不成帧数据等。但是从目前G.709的应用来说，虽然推出了芯片，但应用并不是很广泛，因为SDH系统大量的存在，只是应用在WDM系统的OUT端口上。其中一个重要原因是人们已经接受了SDH，而OTN与SDH有着一定意义的竞争关系。OTN的初衷是成为一个公共传输平台，可以承载各种客户信号，甚至SDH信号。另外一个原因是OTN目前只能提供2.5Gbit/s以上大传送颗粒，而且对于这些大颗粒，虽然定义了可以实现虚级联和LCAS等功能，但是目前芯片还不能支持。在交叉功能上，SDH可以实现VC-12/4/3等多层次交叉，而目前OTN还没有交叉的概念，它的复用与解复用有些类似于PDH信号，比较复杂，而且颗粒太大，目前没有设备支持ODU的交叉连接。
（2）OTN应用前景
从发展前景上看，OTN节点应该具有一定的前途，因为业务颗粒越来越大（骨干网的交叉颗粒应该在2.5Gbit/s以上），如果传统SDH交叉机支持的都是大颗粒信号，则其可以处理VC-4及其以下能力优势得不到充分发挥，OTN节点则简单一些。将以太网通过GFP封装到OTN应该有着一定的优势，它比较简单，对于该技术应用应予以重视。部分运营商明确提出OTN设备必须支持320G的ODU1调度能力，未来支持3.2T的ODU2/OCH调度能力。
5 结束语
传送网络在演进过程中应满足新的业务需求，传统的MSTP技术对目前网络中处理的大量数据业务已显得力不从心，需要一种革新的解决方案来实现全无阻塞的数据交换和处理，同时又保留对于网络中将会长期存在的TDM业务的处理能力。ASON网络节点控制平面技术已经有重要突破，在省际骨干网的大规模引入已经提上日程。ASON与IP网络协调保护以及到底IP网络需要不需要ASON保护还需进一步的研究，而WDM系统则保持了快速的发展。随着大颗粒路由器信号的出现，开始考虑具有ODU交叉功能的OTN网络。
作者：张成良 来源：中国电信网
关键词 业务转型 光网络 MSTP ASON OTN
1 引 言
在目前快速发展的通信网络中，业务的类型已经发生了很大的变化。最大的变化表现在网络的分组化趋势下，骨干网大约97％已经承载IP业务。从网络的终端客户类型来说，以中国电信为例，中国电信的宽带用户数目已经突破2300万，由此出现了大量GE的上联端口。在这样的背景下，对光网络中的几种主要的技术产生的影响是：
●WDM系统继续发展，目前网络已经支持到160波的10Gbit/s系统，实际使用已经达到80波系统；
●对40Gbit/s系统出现了实际的需求；
●面对大量出现的分组和IP的业务，MSTP招致了一些批评；
●不断提高中的IP网络性能也使得对ASON技术怀疑声音加大；
●为了应对这种变化，面向TDM设计的SDH和ASON传输系统需要重新定位自己。
2 MSTP技术
MSTP系统主要应用于城域的环境中，而目前的城域网业务流量出现了巨大变化，如果说前几年对于传输系统来说数据还是一种辅助业务的话，那么今天必须现实考虑数据业务对于传输系统的巨大影响。GE/FE在城域网的应用已是司空见惯，数据组网手段也从单独采用光纤组织向统一业务传送平台过度（例如MSTP）。保守的估计，城域网中70％以上的业务量应该为数据业务，经济发达的大城市比例更高。因此，必须看到：城域传送网还有着很大的发展空间，宽带接入市场发展方兴未艾。为了开通高质量的业务，DSL速率升级的压力也很大，（例如为了开通质量高的视频点播，DSL速率应该升级到2Mbit/s速率以上），这都会给城域传送网建设带来更大的挑战，GE甚至10GE应用将会越来越多，数据量将很快成为城域网业务量的主体。
（1）MSTP的应用定位
MSTP的应用定位：提供传统SDH网络所能实现的各种TDM业务。利用MSTP部分取代IP城域网中的二层交换网络部分，包括交换以太网和ATM/FR/DDN等。MSTP能独立组网并提供高质量的以太网专线业务，在IP城域网的核心层和汇聚层，可以利用MSTP提供以太网透传承载链路。
（2）MSTP的实际应用
MSTP自从2001年出现以来，在城域网已经得到了充分的应用，特别是在以太网接口10～100Mbit/s已经得到广泛应用，目前厂商已经很少推出纯粹的SDH设备，而是具有以太网接口和Packet处理能力的MSTP设备，大客户专线许多采用了MSTP进行组网，那些看不到MSTP迅猛发展是有偏见的，罔顾事实的。
（3）MSTP的应用前景
许多人认为全IP网络出现将会使MSTP英雄无用武之地，但是基于全IP网络尚需要时日。
考虑到在接入网络和城域网2Mbit/s和其他TDM接口存在的长期性，MSTP仍将在很长一段时间内存在，MSTP处理以太网和TDM的共同传输仍然有其合理性和经济性。MSTP的发展是一个TDM角色逐渐减轻、Packet处理能力逐渐增强的过程，但这绝对不意味着MSTP已经过时或者只是过度技术。
（4）MSTP的优势
●MSTP能独立组网提供以太网专线业务；
●当采用MSTP传送DSLAM上联业务时，MSTP网络成熟的保护机制能够实现50ms级别的保护；
●基于内嵌MPLS的MSTP承载方案，为MPLS VPN的下移和分层分域提供了可能；
●利用传送网的广覆盖特点，MSTP实现远端DSLAM的接入；
●可以利用MSTP SDH VC级别的用户隔离和带宽保证，为商业客户提供高质量的服务。
（5）MSTP的挑战
目前MSTP面对的主要问题是为MSTP开发的许多数据处理功能并没有完全使用上，这与人们对MSTP的认识和MSTP与数据网关系没有完全理清是分不开的。从MSTP本身的技术来说，主要的局限性是：
●对于数据的处理局限于卡板级别；
●不同卡板之间的数据交换必须通过SDH VC交叉来实现；
●更多地被看作是传送节点而不是数据处理节点，目前开发的许多二层数据功能并没有充分利用。
（6）几种对MSTP节点改造方案
●一种是采用双交换平面：一个面对数据业务，一个是面对SDH VC业务，该方案成本较高，而且必须考虑之间的互联业务；
●另一种是通过同一块矩阵来同时对任何业务类型进行交换，实现一个单一节点来承载100％的TDM业务到100％的数据包业务，或两者间任意的混合，从而使运营商有效地将他们的网络从TDM转型为IP/以太网。
（7）MSTP综述
●MSTP的发展是有目共睹的，它可以同时实现对数据和TDM业务的共同处理；
●同时可以提供很好的环保护机制；
●缺点是不适应以数据业务为主的业务模型，较适应以TDM业务为主的业务模型；
●在对付大容量的以太网业务交换时力不从心；
●其演进方向是强化以太网交换功能，淡化TDM处理能力。
3 ASON技术
（1）ASON技术现状
中国电信在2005年底测试了7个厂商的ASON设备，从测试结果看，单域的控制平面功能基本成熟，对SPC的支持较好，均支持建立多种约束条件。控制平面和控制信道失效对SPC业务基本没有影响。支持SC的建立和删除，采用RSVP-TE协议。SC连接建立时间为几十毫秒到几秒，域内信令协议以RSVP-TE为主，路由协议大多数为OSPF-TE。ENNI可实现基本功能互通，国内首次实现大规模ENNI互通，华为、西门子、阿尔卡特和烽火实现两两互通和3个厂商的多域互通，马可尼采用不同的路由实现机制，与烽火和华为实现了部分互通，与OIF互通测试相比增加了：单域多节点、双节点互联、控制节点失效等测试内容。通过跨域的双节点互联和1＋1MSP保护的结合，可以对跨域业务提供基本的保护。
（2）ASON技术的进一步发展
●跨越不同厂商ENNI接口的电路还不能实现统一的保护恢复；
●ENNI接口的完全兼容还需要时间；
●有些厂商在大规模组网时恢复时间尚不能保证；
●应用经验还比较缺乏。
（3）ASON网络承载的业务类型
●大客户专线网；
●传统TDM业务；
●高质量需求的IP链路。
（4）AOSN目前的主要争论
许多人认为IP网络不需要ASON来保护，因为IP本身的重新选路功能可以达到与ASON相同的恢复水平，ASON与IP保护属于同质，双重恢复没有必要。那么下面主要来阐述一下ASON网络的保护和恢复机制，以说明ASON的必要性。
从保护机理上讲，物理层的保护要快于IP网络层。因为最早的网络故障首先反应在物理层面，而越接近于物理层的保护速度越快，因为这种情况下不需要解析上层业务信号，而直接启动保护。ASON网络的保护速度依然是IP路由器所无法比拟的。虽然采用了FRR快速重路由等新技术后IP网络的保护恢复速度可以提高到50ms左右。但是FR的实施条件十分苛刻，FRR的实施和配置过程也过于复杂，必须分段（每个Span）去寻找保护路由，因此实际测试结果并没有达到50ms。ASON网络在1＋1的保护上依然具有相当优势，可以达到远小于50ms，而且拥有实施十几年的丰富经验。ASON在恢复上也具有自己的优势，从网络分层上看，把任何问题都集中在一个层面来解决是不太现实的。采用单一层面的IP网络拓扑过于复杂，单一层面的保护会导致路由表过于庞大，而更新相关的路由信息会影响恢复速度，光缆切断等突发事件会导致80波以上IP的10Gbit/s链路中断，这种中断对IP网络造成很大的冲击，而ASON网络比较容易解决这些问题。另外，IP网络本身有许多还没有完全解决的问题，例如网络层面的QoS和保护恢复。而且随着承载信号的多元化，VoIP，IPTV等信号的出现，解决多QoS信号工作状态下的保护恢复依然是一个问题，而采用IP和ASON物理层分别进行保护和维护符合网络的分层分割和各自网络独立演进。ASON+IP网络双重保护在层间保护上可以通过对IP网络设置一定的Hold-off来实现。考虑到ASON物理层可以提供保护，IP网络可以适当的重载，而不是目前低于50％的轻载。ASON网络主要应付光缆切断等大容量切断事件，IP网络主要应付路由器失效和流量的突发增大
（5）ASON综述
ASON业务平台是一个通用信号平台，其面向的对象不单单是IP网络，也可以为其他信号结构，例如TDM和ATM信号，它可以为任何信号提供承载和保护恢复。ASON网络提出了UNI接口的概念，可以把客户路由器网络作为自己的客户端，并根据UNI-C发起的请求而改变对客户的带宽。这给予客户以很大的自主权，可以动态地改变用户带宽。而这并不是IP网络所能直接赋予的。
4 OTN技术
（1）OTN技术现状
G.709完成OTN的网络节点接口定义，特别是帧结构。同时，定义了各种业务信号到OTN的映射方式，例如SDH，以太网，不成帧数据等。但是从目前G.709的应用来说，虽然推出了芯片，但应用并不是很广泛，因为SDH系统大量的存在，只是应用在WDM系统的OUT端口上。其中一个重要原因是人们已经接受了SDH，而OTN与SDH有着一定意义的竞争关系。OTN的初衷是成为一个公共传输平台，可以承载各种客户信号，甚至SDH信号。另外一个原因是OTN目前只能提供2.5Gbit/s以上大传送颗粒，而且对于这些大颗粒，虽然定义了可以实现虚级联和LCAS等功能，但是目前芯片还不能支持。在交叉功能上，SDH可以实现VC-12/4/3等多层次交叉，而目前OTN还没有交叉的概念，它的复用与解复用有些类似于PDH信号，比较复杂，而且颗粒太大，目前没有设备支持ODU的交叉连接。
（2）OTN应用前景
从发展前景上看，OTN节点应该具有一定的前途，因为业务颗粒越来越大（骨干网的交叉颗粒应该在2.5Gbit/s以上），如果传统SDH交叉机支持的都是大颗粒信号，则其可以处理VC-4及其以下能力优势得不到充分发挥，OTN节点则简单一些。将以太网通过GFP封装到OTN应该有着一定的优势，它比较简单，对于该技术应用应予以重视。部分运营商明确提出OTN设备必须支持320G的ODU1调度能力，未来支持3.2T的ODU2/OCH调度能力。
5 结束语
传送网络在演进过程中应满足新的业务需求，传统的MSTP技术对目前网络中处理的大量数据业务已显得力不从心，需要一种革新的解决方案来实现全无阻塞的数据交换和处理，同时又保留对于网络中将会长期存在的TDM业务的处理能力。ASON网络节点控制平面技术已经有重要突破，在省际骨干网的大规模引入已经提上日程。ASON与IP网络协调保护以及到底IP网络需要不需要ASON保护还需进一步的研究，而WDM系统则保持了快速的发展。随着大颗粒路由器信号的出现，开始考虑具有ODU交叉功能的OTN网络。
作者：张成良 来源：中国电信网
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