下一代传送网的技术发展趋势浅析

韩国舞族

    传送网是整个电信网的基础，它为整个网络所承载的业务提供传输通道和传输平台。随着近年来电信业务对带宽需求的不断提高，光传送网络的规模在不断扩大，为业务网提供了巨大的带宽资源，同时在网络的生存性、可扩展性方面也有了巨大的进步。

    作为网络的传送层面，下一代传送网的目标就是为了满足下一代网络的传送需求。结合下一代网络的特征，如：基于分组技术，能够提供包括电信业务在内的多种业务，在业务相关功能与传送下层传送相关功能分离的基础上；能够利用多种宽带、有QoS支持能力的传送技术等方面的特征，下一代传送网应当满足从分组到波长的传送需求，同时支持多种业务；利用高速率、大容量的传送技术提供充足的带宽资源；具有端到端的业务等级和透明的传输能力；引入控制平面，解决网络智能性和动态性的结合，同时提供与传统网络互通的能力。总之，下一代传送网的特征将随着下一代网络和业务的发展而逐步明确，与业务的密切结合是下一代传送网的一个重要特征。

    发展到今天，光传送网已经在带宽和容量上能够满足业务网的需求，起码在技术上已经不是不可解决的问题，需要考虑的则是投资与回报的关系等运营方面的问题。下一代传送网又应该向什么方向发展呢，对于下一代的说法，可谓是仁者见仁、智者见智的问题，在不同时期有不同的内涵，综合近年来的发展，我们认为下一代光传送网的技术趋势主要体现在以下几方面。

    一、传送网的智能化

    以SDH和光传送网(OTN)为基础的自动交换传送网被称为自动交换光网络（ASON），即符合G.8080框架要求的，通过控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网，它是以光纤为物理传输媒质，SDH和OTN等光传输系统为传送平面构成的具有智能的光传送网。在ASON网络结构中引入控制平面可支持快速的业务配置，满足紧急的业务需求；支持流量工程，允许网络资源的动态分配；采用专门的控制平面协议，可适用于各种不同的传送技术；根据实时的传送网络状态实现恢复功能，提供MESH保护恢复能力，抗多节点失效，提高网络的生存性和抗灾难能力；支持多厂家环境下的连接控制；可引入新的补充业务（例如封闭用户组和虚拟专网）。

    从以上诸多方面来看，ASON技术在快速业务提供、网络资源动态分配、多厂家环境下的连接控制和提供各种新型补充业务等多方面都适应传送网发展的特点。

    目前ASON设备的传送平面相对成熟，主要是基于SDH的ASON设备，它的交叉矩阵从160Gbit/s到Tbit/s不等，主要是320Gbit/s和640Gbit/s，处理的颗粒为VC-4-nC/V，部分支持G.709，但核心交叉还是基于SDHVC交叉，只是增加了OTN封装。

    ASON设备控制平面的功能和性能存在差异。在接口方面，I-NNI功能较成熟，UNI功能的应用尚没有完善的商用模式和应用需求，E-NNI功能尚处于起步阶段，经过了几次OIF组织的互通测试。在信令通信网络（SCN）方面，大部分ASON设备支持带内和带外两种实现方式，对于信令网络SCN的保护恢复，在带外方式下，采用带外网络自身的保护恢复机制，ASON设备不提供；带内方式下，一般通过信令网络本身的保护机制以及重路由功能实现信令通道的保护恢复。ASON管理平面的规范尚未确定，对于ASON智能化的管理还不完善。在保护恢复方面，各个厂商设备的保护机制比较成熟，在ASON网络基于控制平面的保护和恢复功能的实现机制、保护恢复时间和成熟完善程度有较大的差别。从设备的现状，我们不难看出，目前能够使用的主要是域内的连接控制、保护恢复功能等。

    自动交换光网络技术经过7年多的发展，在各个方面已经取得了很大成果，但是技术的发展是生生不息的，针对ASON技术的进展，在E-NNI、路由和未来传送平面的发展等方面需要进一步的研究和发展

    E-NNI尚不成熟，OIF组织过多次相关测试，目前可以实现跨域的连接建立，但是对于多域应用条件下的保护恢复等问题尚未完全解决，因此，在这方面加大研究力度可以解决互连互通和可扩展性方面的问题。

    从路由方面来看，目前设备大多支持GMPLS的OSPF路由协议，OIF也在开发DDRP，DDRP采用类似PNNI的分级路由结构，而同时又在每个路由等级运行GMPLSOSPF路由协议。但是在网络管理和路由信息的汇聚等方面也存在着困难，目前IETF成立了PCE（路径计算单元）工作组，研究PCE的体系结构和应用方式。PCE与现有的MPLS／GMPLS协议兼容；PCE适用于现有MPLS／GMPLS网络的运行模式，包括管理平面；PCE允许运营商或设备厂商使用不同的路由算法，基于复杂的流量工程参数和策略计算路由；具有灵活的体系结构，PCE可以和网元设备在一起，也可以在单独的服务器上实现。需要说明的是，PCE的目的并不是要取代现有的路径计算模式，而是应用于特定的网络环境。路由技术作为ASON技术的一个重要方面，也需要不断地发展和完善。

    随着业务的不断发展，特别是在骨干网上，IP业务逐渐以大颗粒的方式出现，目前的ASON设备能够解决基于VC的业务调度（VC-4-nV/C），今后对于基于OTN传送平面的ASON设备的需求也会随着OTN技术在网络中的应用逐步提上议事日程。

    二、高速率大容量

    为业务网络提供高速率、大容量的传输通道始终是传送网的一个重要任务，从TDM技术的发展来看，从SDH技术出现以来，传输速率为STM-1/4/16的设备层出不穷，到了STM-64曾经出现过一些争论和犹豫，但是事实证明该项技术在技术成熟程度和性价比方面都有很大优势，也在世界范围内得到了广泛的应用，目前40Gbit/s的TDM技术也得到了一定程度的发展，部分厂商已经推出了产品，作为一项新技术，它的发展还需要业务的驱动。从WDM技术的发展来看，WDM系统的通路数由早期的4波发展到8波、16波到今天的160波商用系统，网上实际应用的系统容量已经达到80×10Gbit/s，单通道40Gbit/s的DWDM系统受到路由器大容量端口的驱动，已经逐步商用化。

    TDM40Gbit/s系统中所采用的技术包括低速率信号的复用和整合，一般是4个10Gbit/s信号的整合或者是16路2.5Gbit/s信号的整合（或复用）；单边带调制解调技术，压缩40Gbits调制信号带宽，充分利用光纤的有效传输频带，提高频带利用率；RZ码或CS-RZ码传输技术，有效延长传输距离；低噪声线路放大技术，40Gbit/s对系统的信噪比要求比10Gbit/s系统约提高6dB之多，通常在40Gbit/s系统中在线路放大器中插入噪声抑制器滤除放大器的噪声延长无电再生传输距离；采用新型光纤，由于40Gbit/s高速信号对色散和非线性效应的敏感性更高，现有的实验系统大多采用新型光纤（如Teralight、Pureguide等）。

    对于40Gbit/s传输限制的克服，目前已经具备多种技术可以选择，如采用新型的调制码型（CS-RZ/PSBT/DPSK/DQPSK等）、超强FEC、单/多通路色散精确补偿、电域色散补偿和采用喇曼放大器等。选择这些技术中的一种或几种组合，就可以增强40Gbit/s信号的传输距离。

    从目前公开的资料来看，国内外大部分传统光通信设备商都可以提供40Gbit/s设备，设备类型以40Gbit/sWDM设备为主。另外，一些新兴的高速通信设备制造商，如Mintera和Stratalight等，也可以提供功能类似于OTU的40Gbit/s传输设备，同时路由器厂家Cisco的CSR-1和Juniper的T640目前都可以提供基于40Gbit/s的POS接口，这也驱动了基于40Gbit/s的DWDM系统的进一步发展。

    40Gbit/s的SDH系统正在开发中，加强稳定性、降低成本是今后发展的关键，而基于40Gbit/sDWDM系统在今后如何发展呢？

    三、多业务能力

    由于城域传送网的特殊情况，运营商应采取适当超前的城域光传送网解决方案，以便于在中长期发展中获得足够的竞争优势，这就要求建设具有超强扩展能力、多业务支持性、经济性、灵活性、透明性和可管理性的城域光传送网络平台，来持续满足不断发展的市场需求。目前可选的技术主要有基于SDH的MSTP、DWDM环网、RPR技术和CWDM系统，对于这些技术应该根据具体的建设地区情况，灵活选择，以便每一项技术能够发挥自己的优势。这些技术的共同特点就是在解决城域TDM业务传送需求的基础上，又同时能够解决以太网业务、ATM业务和存储局域网等其他业务的传送需求，也就是具有多种业务的传送能力，在对各项城域传送网技术加强研究的同时，还应当认真考虑城域光传送网与城域数据网之间的关系，由于设备在功能方面的融合越来越多，探讨采用怎样的组网方式才能够发挥技术的先进性又使用户得到实惠才是技术发展和技术选择的目的。

    基于SDH的MSTP技术是目前发展最快，城域内最被看好的多业务传送技术。MSTP是基于SDH的传送技术，支持VC级的交叉，支持多种业务接口，有多种完善的保护机制的设备，它经历了从支持以太网业务透传到汇聚二层交换功能，进一步增加中间适配层的历程，

    内嵌RPR的MSTP解决了环路带宽公平分配，支持不同的业务类别，实现高的带宽利用率，同时也可提供环形保护机制，而内嵌MPLS的MSTP将为以太网业务提供服务质量、SLA增强和网络资源优化利用提供很好的支持，同时还在经历着从静态到动态的发展。许多设备厂家将在目前的SDH和MSTP传送平面的基础上，增加ASON的控制层面功能，实现电路的自动路由配置、网络拓扑发现、自动邻居发现、电路租赁、带宽按需分配等智能化的城域业务分配方式。

    城域WDM环网技术作为基于WDM的多业务传送平台，可以接入多种业务，子波长的电层交叉，是在TMUX提高波长利用率的基础上，通过引入电层交叉来实现业务的灵活配置、疏导和保护，一定程度上可灵活组网来重用波长资源，降低扩容成本；数据业务的汇聚和二层交换功能，可以更好的适应不同的数据业务流量模型和组网需求。

    为了适应业务多样化的需求，人们也在开发基于多粒度交换的多业务平台，它可以处理分组、VC、波长甚至波带和光纤等多种颗粒的交换，满足多种业务交换层面的需求，同时满足网络的升级性和可扩展性。

    四、光层组网能力

    目前传送网上采用的WDM系统多是点到点系统，适合网上话音业务为主的业务模式，将来以分组业务为主时，需要建立任意点到点的连接，网状网将是更加适合的网络结构，基于WDM的OTN网络将是未来发展的趋势，需要在WDM链路上提供有波长交换和上下功能的节点，如OADM和OXC等，并进一步提供波长自动配置、动态分配功能，以适应数据业务的突发性和不可预见性，进一步向自动交换光网络演进。

    OTN是电网络与全光网折衷的产物，可以说OTN技术是将SDH强大完善的OAM&理念和功能移植到了WDM光网络中，有效的弥补了现有WDM系统在性能监控和维护管理方面的不足，通过故障管理和性能监视确保了业务的传送质量。

    ROADM作为具有灵活配置功能的OADM，虽然早在几年前，采用WB（波长阻断器）技术的、支持两个方向的ROADM就已商用，但并没有从本质上改变城域WDM的单环组网能力；只有在至少支持3～5个方向、采用WSS（波长交换选择器）的ROADM成熟商用，并且解决了线路功率自动控制、波长功率动态均衡、自动色散补偿、波长踪迹监控等应用关键问题之后，WDM才能真正实现多环、网状网以及星型的灵活组网能力，快速适应未来业务网的动态特性和组网需求。

    五、小结

    综上所述，下一代传送网的特征是高速率、大容量、长距离、智能化、多业务、网络化，与传统网络可以兼容，同时传送层面面临着多种技术的融合和发展，这是传送网发展历史上的一个重要转折，传送网作为传送层面，为NGN业务提供承载，应当更加关注业务对于传送层面的需求，不能仅仅关注本层面的技术演进和发展。相信随着NGN网络需求的进一步明确，下一代传送网的发展趋势和演进策略会越来越明确