IP over WDM技术及展望

王振宇 中兴通讯

一、 IP over WDM的产生背景

随着宽带网络技术的快速发展，IP网络通信业务量已呈爆炸式增长，并成为业界瞩目的焦点。作为推动全球信息业发展的重要力量，IP业务已经逐渐取代传统的话音交换业务成为电信网的主要业务类型。由于传统的数据业务网络是通过路由器之间光纤直连的方式进行组网建设的，这样随着IP业务数量的不断增加，需要的光纤数量就与路由器端口数量成正比例增长，由此将直接产生如下问题：网络光纤资源大量消耗引发的光纤紧缺问题和网络拓扑连接复杂化导致的网络维护问题。除此之外，随着数据业务网络应用规模的不断扩大，大量的数据设备端口长距传输需求也会导致建设成本的大幅上升。因此随着IP数据业务的急剧增长，必然需要一种全新的能够提供大容量、长距离传送能力的、适合IP业务特点的经济型承载网络来解决传统数据网络所面临的上述问题。与此需求相对应，目前蓬勃发展的波分复用（WDM）传输技术与其它传输技术相比具有明显的优势，因此采用WDM网络承载数据业务（IP over WDM）的技术应运而生。

二、 IP over WDM的技术分析

WDM传送设备自身的技术特点决定了采用IP over WDM技术作为承载IP业务的解决方案将具备以下各种优势：

（1） WDM传输设备能够提供远远大于传统的SDH传输设备和ATM传输设备的传输容量。中兴通讯WDM设备能够提供单纤40/80/160波的波分复用传输，单波长传送容量可以达到2.5Gbps/10Gbps/40Gbps传输速率，并且可以通过子速率汇聚方式将低速率数据业务汇聚成满带宽传送，有效提高光纤资源利用率。

（2） WDM传输设备通过大量减少数据设备之间的光纤连接，可以使原有呈星型分布的数据网网络结构简化为呈线形/环形的网络结构，便于网络的规划和维护操作。

（3） WDM传输设备自身具备强大的超常距离传输能力，能够有效减少长距离数据设备的成本建设要求。中兴通讯WDM设备能够提供无电中继1000km以上的长距离数据传输，目前已经在国内外成功商用。

（4） WDM传输设备能够对数据业务传输码率、数据格式及调制方式进行透明传送，中兴通讯WDM设备能够有效承载GE、2.5G POS、10G POS、10G VLAN等各种类型的数据业务。

（5） WDM传输设备拥有完善的光层保护能力，可以有效保证所承载数据业务的高网络生存性要求。中兴通讯WDM传输设备能够全面提供光复用段1+1、光通道1+1、光通道1：N、两纤双向光复用段/通道共享环网保护等多种保护类型，其中中兴通讯设备特有的两纤双向光通道共享环网保护方式在系统波长利用率和保护效率两个方面能达到完美的结合。此外，非常重要的一点是，光层保护在倒换时间性能上能够提供大大优于IP路由器保护恢复性能的QoS保证。

从WDM传送设备自身技术发展现状来看，主要是针对IP、ATM、TDM等业务类型实现多业务接入并提供长距离、大容量的解决方案；但在另外一方面，在IP数据网络与传输网络的融合发展过程中，网络快速重路由、网络业务带宽动态分配、IP业务性能检测等问题将成为IP over WDM技术发展中亟待解决的问题。

三、 IP over WDM的发展趋势

1．T-MPLS分组传送网：IP over WDM的解决方案

随着IP业务在WDM网络的广泛应用，WDM光传输网的发展出现了以下几个趋势：

* 数据包化：数据业务从时隙结构演变成帧结构，交换方式由TDM交换向分组交换转换；

* 网络模型：从简单的网络叠加模型（overlay model）到智能化的对等模型（peer module），简化网络层次和管理成本；

* 业务的QoS：从资源专用到同一资源被不同的QoS业务共用，以及业务性能的实时监测；

* 网络智能化：IP数据业务量具有突发性和不确定性，对光网络带宽实行动态分配和调度提出了必然的要求。

与上述技术发展趋势相适应，业界新近提出了T-MPLS（Transport－MPLS）技术作为IP over WDM的解决方案。T-MPLS以全业务节点为理念，以MPLS协议为基础，作为未来融合网络的业务承载平台，能够支持所有类型的业务（如Ethernet、IP/MPLS、FR、ATM、TDM等）。它是一种面向连接的包交换传送平面技术，在G8110.1建议中定义，已于2006年2月份在ITU-T日内瓦会议上获得广泛共识。T-MPLS作为中间适配层，既能够针对3层的IP数据包，也可以针对2层的数据业务（如L2MPLS），其面向连接的特性能够充分保证上层业务所提出的质量要求，能够独立于相应的业务层以及控制层进行操作。

T-MPLS技术具备以下优势：

（1）电信级数据传送技术，支持不同技术信号的交换（Data/TDM/WDM），符合网络转型的趋势；

（2）面向连接；

（3）能够融合任何L2和L3的协议，从而构建统一的数据传送平面；

（4）完全的业务扩展能力；

（5）和传统传送网络相似的OAM&P能力、端到端的维护、保护和性能监测；

（6）能够利用通用的控制平面以及现有的传送层面（波长和/或TDM），保证与现有的传送网络互联互通，并逐步向GMPLS网络演进。

（7）由于省去了一些不必要的基于IP的处理能力，T-MPLS将给运营商带来CAPEX和OPEX的有效降低。

采用T-MPLS技术后，未来的核心承载网络可以简化为一个纯光层面加上一个电层面。在电层面主要是基于固定速率的业务在ODU数据单元的交换和基于分组的业务在T-MPLS的交换，而在光层面则是基于波长λ的交换。T-MPLS技术将成为融合IP网络和传输网络的业务承载平台，从而成为了业界普遍看好的IP over WDM的解决方案，目前中兴通讯已经将其列为了当前主要的产品研发方向。

2．GMPLS和ASON的结合：光网络面向未来的发展趋势

在T-MPLS中，网络由单纯的分组交换节点组成，传输网络只能被看作是一条预先配置好的物理线路。分组交换节点不能按照资源的需求情况调节传输网络内部的物理线路资源，传输网络内部的电路分配只能通过人工的方式进行配置。为了能适应未来智能光网络动态地提供网络资源和传送信令的要求，需要对传统的MPLS进行扩展和更新。

GMPLS正是MPLS向光网络扩展的产物。在GMPLS的网络中，不仅支持PSC(分组交换)节点，还包括TDM节点、LSC(波长交换)节点、FSC(光纤交换)节点，同时还对原有的路由协议、信令协议作了修改和扩展。分组交换节点可以在任何需要的时候为自己建立一条通达其它分组交换节点的电路、波道甚至光纤，而只需要发起一个GMPLS的信令过程。GMPLS的出现，使得IP网络和传送网络的管理不再彼此独立，为IP网络和光网络的无缝结合提供了广阔的前景。

随着IP over WDM应用技术的深层次发展，对数据网络和传输网络的融合网络的网络智能化需求也将越来越迫切。ASON技术的出现是光传送网络朝向网络智能化方向发展的产物，通过在传统传输网络中引入智能化的控制平面，以网络信令方式将数据网和传送网管理的优点融合在一起，进而实现了实时动态网络管理。ASON控制平面能够支持网络的自动流量工程、网络自动拓扑发现和自动业务发现以及多种保护和恢复方案。

ASON控制面的引入使光网络产生了巨大的变化，而GMPLS则成为了实现ASON网络控制面的最佳核心协议。它不仅提供了一种多层次的、多厂商的控制平面的互操作，还使得光虚拟专用网业务（OVPN）、按需带宽分配业务（BoD）等新类型服务成为可能。由于GMPLS和ASON控制平面的出现，运营商不必再在网络链路资源管理方面投入巨大的人力和物力。总的看来GMPLS和ASON控制平面的出现是光网络中划时代的技术演进，目前中兴通讯已将其作为重要的战略发展方向。

四、 总结

总之，IP over WDM已经成为光传输网适应IP数据业务迅猛发展形势的必然选择，T-MPLS技术作为面向IP over WDM应用的传送层解决方案，目前已经得到业界的广泛认可；而GMPLS和ASON相互结合的网络架构，代表了业界对下一代智能化光网络的期待，也代表了未来传输网络业务全IP化融合发展的趋势。中兴通讯光网络产品研发正紧密顺应IP over WDM的技术发展潮流，争创通讯行业前沿领域的领军品牌。

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