漫談光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)演進的詳細過程

1 光網(wǎng)絡(luò)演進的目的

　　不斷增長的寬帶業(yè)務(wù)和即將出現(xiàn)的3G業(yè)務(wù)給光網(wǎng)絡(luò)帶來了新的挑戰(zhàn)。光網(wǎng)絡(luò)作為支持所有有線、無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，需要不斷演進以便適應(yīng)各種新的挑戰(zhàn)。光網(wǎng)絡(luò)演進的主要目的在以下幾個方面。

（1）適合分組傳輸?shù)墓饩W(wǎng)絡(luò)

　　提供以太網(wǎng)/光纖信道接口；支持通用成幀程序（GFP），可實現(xiàn)存儲和以太網(wǎng)基于標(biāo)準(zhǔn)的、可互操作的適配；支持OTN，可實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的透傳；提供ASTN，可實現(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)之間的自動互操作。

（2）提高分組效率的光網(wǎng)絡(luò)

　　支持VCAT／LCAS，可在SDH網(wǎng)絡(luò)中最大程度地提高分組效率；提供RPR／以太網(wǎng)交換功能，可最大程度地實現(xiàn)分組填充，提高帶寬利用率；提供ASTN，可實現(xiàn)完全靈活的保護／恢復(fù)方案。

（3）注重提供新的接入解決方案

　　引入寬帶接入接口，提供視頻功能。

（4）面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)

　　提供RPR／以太網(wǎng)交換功能，支持靈活的第二層業(yè)務(wù)；提供ASTN，可實現(xiàn)靈活的基于第一層VPN的業(yè)務(wù)；支持數(shù)據(jù)挖掘/北方接口（設(shè)備廠商的網(wǎng)管系統(tǒng)向運營商的網(wǎng)管系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)接口），可實現(xiàn)自動操作適應(yīng)。

（5）進一步降低傳輸成本

　　引入超長途系統(tǒng)和高容量光交換系統(tǒng)，可進一步降低光傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本。

2 城域光網(wǎng)絡(luò)的演進

2.1 演進方向

　　城域光網(wǎng)絡(luò)在向可以高效支持主流光寬帶業(yè)務(wù)的下一代SDH網(wǎng)絡(luò)演進過程中涉及5個重要方向：

（1）使光纖寬帶業(yè)務(wù)成為主流

　　目前，窄帶和低速率寬帶業(yè)務(wù)仍是運營商收入的主要來源，若要提高收入，關(guān)鍵是能夠輕松地設(shè)計、部署和維護下一代光網(wǎng)業(yè)務(wù)。因此，新的網(wǎng)絡(luò)解決方案必須與現(xiàn)有流程無縫集成，并能在新平臺上提高密度，降低成本。更重要的是必須將寬帶業(yè)務(wù)提供平臺與窄帶/低速率寬帶融合，以減少系統(tǒng)重疊。

（2）融合DWDM、SDH和分組

　　網(wǎng)絡(luò)L0-1-2的融合是實現(xiàn)更低成本、更靈活有效地提供高帶寬分組業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。L2功能的集成（如通過采用RPR技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中實現(xiàn)分組聚合）能大幅度降低網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，更好地提供邊緣到核心的中繼利用率。

（3）擴展網(wǎng)絡(luò)

　　如果要滿足新興的各種城域流量的需求，就必須定義和構(gòu)建幾十到幾百Gbit/s容量的敏感交換模塊。這種模塊應(yīng)支持VC-12、VC-4/3及波長的交換。 ’

（4）綜合業(yè)務(wù)管理

　　為光纖寬帶業(yè)務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)建立實施、保證和計費方法，提供運營商級可擴展的業(yè)務(wù)能力，通過PM支持SLA，提供測試、界定和CoS功能。

（5）與現(xiàn)有OSS和網(wǎng)絡(luò)運營的集成

　　此外，另一個要求是平臺在支持現(xiàn)有業(yè)務(wù)的同時提供該功能，即與現(xiàn)有OSS和網(wǎng)絡(luò)運營相集成。單個網(wǎng)絡(luò)明顯減少了光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量，但仍提供相同的操作流程，從而大大降低了現(xiàn)有業(yè)務(wù)和新業(yè)務(wù)的成本。

　　在實現(xiàn)上述目標(biāo)時，下列基本功能具有重要作用：

　　• 多業(yè)務(wù)提供和邊緣聚合。使用數(shù)字打包技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)映射實現(xiàn)邊緣適配，將多種業(yè)務(wù)類型聚合到與SDH兼容的單個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中。

　　• 可管理的光層傳輸。將運營商級管理技術(shù)，如性能管理、故障分離和業(yè)務(wù)分界等帶入發(fā)展中的光層(L0)。

　　• 鏈路連接管理。新技術(shù)，如ASTN／GMPLS信令和控制等為網(wǎng)絡(luò)運營帶來了新的優(yōu)勢。

　　• 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。在大型網(wǎng)絡(luò)中，必須使用具有標(biāo)準(zhǔn)物理層和控制板接口的UNI、NNI網(wǎng)絡(luò)。

　　• 高效的分組處理和傳輸。由于基于分組的業(yè)務(wù)流量在城域網(wǎng)中日漸成為主要業(yè)務(wù)，因此分組（L2）流量應(yīng)當(dāng)能夠高效適應(yīng)并聚合流向SDH網(wǎng)的分組流量，這種集成能力對降低業(yè)務(wù)實施成本具有重要作用。

　　• 光經(jīng)濟學(xué)。采用成本低的互聯(lián)技術(shù)將業(yè)務(wù)和光層分離開來會帶來很多好處，同時該過程還不會對業(yè)務(wù)提供和交換節(jié)點造成影響。

　　目標(biāo)城域光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)具有完全可擴展的波長和子波長連接管理功能、高效的多業(yè)務(wù)邊緣聚合功能和全功能的、經(jīng)濟高效的客戶端設(shè)備（CPE）業(yè)務(wù)提供節(jié)點--全部與融合的DWDM/SDH/分組聯(lián)網(wǎng)層互連，并作為智能資源集合由OSS管理。

2.2 多業(yè)務(wù)城域網(wǎng)邊緣

　　在城域網(wǎng)邊緣，由于絕大多數(shù)客戶和運營商機房空間都比較昂貴，因此業(yè)務(wù)混合非常重要，同時業(yè)務(wù)密度也很重要。

　　業(yè)務(wù)混合包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（10/100Mbit/s到GE和10 GE）、2 Mbit/s到STM-16TDM業(yè)務(wù)和新存儲連接業(yè)務(wù)。隨著密集型光寬帶業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，聚合上行鏈路需要支持10Gbit/s的速率。

　　目標(biāo)是擴展現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的效用，通過以下方式可使它支持新的光纖寬帶業(yè)務(wù)：
　
　　• GFP（通用成幀程序）在網(wǎng)絡(luò)邊緣實施多業(yè)務(wù)適配功能；

　　• VCX（虛擬串聯(lián)）在網(wǎng)絡(luò)核心實現(xiàn)高效的資源利用。

　　這樣可以支持新的業(yè)務(wù)，并能充分利用已安裝的網(wǎng)絡(luò)資源，創(chuàng)建一個真正融合的多業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。這些解決方案的交換和接口容量還應(yīng)能隨時擴展，能夠無縫發(fā)展為多平臺解決方案。

2.3 集成的城域核心

　　新的解決方案必須比現(xiàn)有運營模式更節(jié)省網(wǎng)絡(luò)成本。若要實現(xiàn)這個目標(biāo)，則必須通過硬件密度和節(jié)點整合來節(jié)約更多的空間和能源，例如在單個平臺上提供集成的連接管理、線路和ADM功能。

　　核心節(jié)點需要以VC-4/3和VC-12精細度提供TDM交換，為12業(yè)務(wù)提供分組交換/聚合、速率高達10Gbit/s（能夠適應(yīng)40Gbit/s速率）的DWDM線速，同時提供包括1∶1、SNCP和MS-SP環(huán)路和網(wǎng)格在內(nèi)的全部保護。另外，核心節(jié)點還應(yīng)具備ASTN功能。

2.4 部署共用光層基礎(chǔ)

　　若要滿足簡化網(wǎng)絡(luò)操作的要求，必須采用分布式自動光層（LO）控制模式，從而減少高成本、容易出錯的設(shè)計、工程和人工部署及維護操作。共用光層應(yīng)能提供這些功能。


　　將光層組件從當(dāng)今的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)器機架上分離出來，然后進行單獨演進，可以帶來以下好處：

　　• 實現(xiàn)“即插即用”的光層組件，在基礎(chǔ)架構(gòu)隨著新的、更高級的帶寬業(yè)務(wù)擴展時，能夠簡化復(fù)雜的工程操作；

　　• 在不同路由器之間提供智能的業(yè)務(wù)連接管理和配置，并具有運營商級網(wǎng)絡(luò)性能；

　　• 將簡單、集成的管理理念引入到現(xiàn)有操作系統(tǒng)和流程中。

　　共用光層（CPL）由精選出來的一組光層構(gòu)建模塊（如OADM、耦合器、衰減器和放大器等）組成，它們結(jié)合在一起，能夠在運營商城域網(wǎng)和區(qū)域網(wǎng)間無縫傳輸網(wǎng)絡(luò)流量。它還將與光接口、業(yè)務(wù)接口、多路復(fù)用處理功能結(jié)合，提供經(jīng)濟、高效、單獨、靈活和可擴展的光層，實現(xiàn)2.5 Gbit/s、10 Gbit/s，甚至40Gbit/s的傳輸速率。

2.5 RPR

　　RPR在光網(wǎng)絡(luò)中提供卓越的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。PRP解決方案使服務(wù)提供商能夠直接經(jīng)濟高效地提供寬帶以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。RPR的主要優(yōu)勢包括：

　　• 高帶寬傳輸功能和每1 Mbit/s可調(diào)帶寬及突發(fā)容量；

　　• 客戶之間的高效帶寬共享；

　　• 設(shè)置簡單；

　　• 運營商級穩(wěn)定性（低于50m/s的恢復(fù)功能）和可擴展性；

　　• 迅速的業(yè)務(wù)部署；

　　• 無連接、基于分組的聯(lián)網(wǎng)功能；

　　• L2擴展與MAN/WAN連接；

　　• 可靠的運營商級的原始速率以太網(wǎng)傳輸；

　　• 高性能、低時延、低抖動。

2.6 加強OAM&P基礎(chǔ)架構(gòu)的性能

　　將現(xiàn)有的管理模式引入到光寬帶業(yè)務(wù)中，包括以太網(wǎng)(如GE、10 GE)、存儲（如光信道）和波長等。這樣，它們就能夠以相同的方式被處理，如同今天的專線／租線業(yè)務(wù)。

　　提供同類最好的城域管理解決方案，對城域光網(wǎng)業(yè)務(wù)提供端到端管理。該解決方案將保證運營商能夠降低運營成本，加快新業(yè)務(wù)從投放市場到創(chuàng)收的過程，從而確保增加利潤。

該方案能夠：

　　• 改進通用的智能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全部FCAPS（故障、配置、記賬、性能和安全）功能，適應(yīng)當(dāng)前的OSS基礎(chǔ)架構(gòu)。

　　• 擴展網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和設(shè)置，包括提供共用光層、新業(yè)務(wù)適配和串聯(lián)技術(shù)。

　　• 實現(xiàn)新的光以太網(wǎng)和存儲寬帶業(yè)務(wù)的全部功能。

3 長途光網(wǎng)的演進

　　長途光網(wǎng)絡(luò)主要向高容量的光交換、超長途解決方案和基于ASTN的網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)3個方向演進。目標(biāo)是進一步降低傳輸成本，簡化網(wǎng)絡(luò)運營，為傳輸層提供智能控制，更好地滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。

3.1 高容量的光交換

　　傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)是通過SDH環(huán)與接插板以及位于布線中心或中心局的可選數(shù)字交叉連接系統(tǒng)（DCS）互連構(gòu)建起來的。而新一代的光交換機能支持更多環(huán)終端和線性系統(tǒng)，并且已能支持網(wǎng)狀網(wǎng)的架構(gòu)。這種系統(tǒng)的容量至少要達到640Gbit/s才符合要求。

3.2 超長途系統(tǒng)

　　若要實施真正的超長途（ULH）系統(tǒng)，必須具有以下功能：

（1）先進的FEC功能

　　增強的帶外（OOB）FEC功能可提供額外盈余，這樣就可以省去喇曼放大器，并最大程度地降低ULH網(wǎng)絡(luò)的成本。

（2）先進的信號處理功能

　　有了電子信號處理和電子色散補償功能，不帶喇曼放大器的網(wǎng)絡(luò)在2 500 km范圍內(nèi)完全可以不采用DCM模塊，從而能夠大幅度降低工程的復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)成本，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和波長重新路由功能。

（3）更高的光譜效率（QAM）

　　利用QPSK技術(shù)可以立即將帶寬效率提高4倍。10 Gbit/s信號在線路中傳輸沒有分散的DCM，從而大幅減少了10Gbit/s DWDM的傳輸量，還可將每個10 Gbit/s波長的容量擴大到40 Gbit/s。

（4）可遠程設(shè)置的動態(tài)OADM

　　OADM現(xiàn)在正從固定的波長上下類型演進為部分靈活的OADM，再演進到完全靈活的OADM。另外，它還將進一步演進為動態(tài)的OADM，這使得具有遠程設(shè)置功能的動態(tài)波長上下應(yīng)用能夠真正實現(xiàn)動態(tài)設(shè)置，從而提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

3.3 ASTN網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)

　　實施ASTN功能后，可以實現(xiàn)下列網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢：

　　• 基于網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲的靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以加快設(shè)備部署；

　　• 網(wǎng)絡(luò)拓撲、資源和自動發(fā)現(xiàn)功能，可簡化網(wǎng)絡(luò)配置和設(shè)備配置；

　　• 網(wǎng)絡(luò)感知、業(yè)務(wù)自動發(fā)現(xiàn)及快速鏈路建立功能，可提高業(yè)務(wù)開通的速率；

　　• 從邊緣到邊緣、速率從VC-4到STM-64c（未來達到STM-256/512）的多種業(yè)務(wù)；

　　• 通過根據(jù)業(yè)務(wù)屬性/CoS進行的資源分配能更有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源；

　　• 基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，可以保證不同廠商和服務(wù)提供商提供全球性端到端業(yè)務(wù)；

　　• 通過用戶要求的按需帶寬引發(fā)機制，支持新興應(yīng)用和新收益；

　　• 改進帶寬的利用率。

4 結(jié)論

　　該演進基于現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，演進后的平臺能大幅降低成本。此外，還能為大面積部署密集的光纖寬帶業(yè)務(wù)掃清障礙。