面向IP業(yè)務的下一代光傳送網(wǎng)發(fā)展趨勢

當前，IP業(yè)務正蓬勃發(fā)展，不僅許多骨干網(wǎng)中超過90%的容量已用于承載IP業(yè)務，而且IP承載網(wǎng)承載的業(yè)務也由單一的盡力而為的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務向軟交換、專線、三重播放、互聯(lián)網(wǎng)等多類業(yè)務發(fā)展。一方面，新業(yè)務對于IP承載網(wǎng)和傳送網(wǎng)的服務質量、安全性和可靠性都提出了更高的要求；另一方面，相應收入的增速卻相對緩慢。此時，如何高效承載IP業(yè)務、降低網(wǎng)絡建設和運維成本，成為運營商在傳送網(wǎng)建設中最關注的問題。

隨著IP承載網(wǎng)所需的電路帶寬和顆粒度的不斷增大，以VC調度為基礎的SDH網(wǎng)絡首先在擴展性和效率方面表現(xiàn)出了明顯不足，在光層上直接承載IP/MPLS的扁平化架構已經(jīng)成為大勢所趨。IPoverWDM組網(wǎng)架構對光層設備提出了新的需求，原本由SDH網(wǎng)絡完成的組網(wǎng)、端到端電路監(jiān)控管理和保護功能將逐漸主要由WDM層面承擔。此外，數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展的不確定性要求光層網(wǎng)絡具備更多的智能，以便在網(wǎng)絡拓撲及業(yè)務分布發(fā)生變化時能夠快速響應，實現(xiàn)業(yè)務的靈活調度。波長配置、自動功率均衡、光層性能監(jiān)控等功能可以使運營商大大降低運維成本，隨著技術實現(xiàn)成本的降低，這些功能也將成為必選功能。由于能夠很好地解決光層的組網(wǎng)、管理和保護問題，OTN代表了下一代傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。光層和IP層應該更好地分工協(xié)調，實現(xiàn)整體網(wǎng)絡的最優(yōu)化。

IP over WDM架構提出的新需求

在IP over SDH over WDM架構下，WDM層面主要完成復用和傳送功能，主要的節(jié)點設備是OTM和OADM。由于固定分插復用的OADM設備交叉容量小、配置不靈活，因此運營商在大型節(jié)點上主要還是配置了OTM設備，對所有的光通路進行終結。因此，在WDM層面上，主要是點對點系統(tǒng)，背靠背成環(huán)來滿足SDH系統(tǒng)組建環(huán)網(wǎng)的需求，而端到端電路調度、子網(wǎng)管理和保護基本上是在SDH層面完成的。

在IPoverWDM架構下，光層發(fā)展既面臨新需求和新技術的驅動，也面臨IP層技術發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)。一方面，原本由SDH網(wǎng)絡完成的組網(wǎng)、端到端電路監(jiān)控管理和保護功能將逐漸主要由WDM層面承擔，IP層不斷增長的端口速率和容量需求驅動WDM向更高傳輸容量演進；另一方面，IP層保護技術的發(fā)展將直接挑戰(zhàn)傳送層的保護技術，路由器集成彩色光口的組網(wǎng)模式將限制光層組網(wǎng)的靈活性和可管理性。因此，光層和IP層如何分工和協(xié)調，在保障網(wǎng)絡可靠性和滿足業(yè)務QoS需求的同時，實現(xiàn)網(wǎng)絡總體投資和維護成本的最優(yōu)化也是光傳送網(wǎng)發(fā)展面臨的一個重要問題。

從總體上看，面向IP業(yè)務的下一代光傳送網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢是：光層將由簡單的點對點組網(wǎng)方式轉向光層聯(lián)網(wǎng)方式，以提高組網(wǎng)效率和靈活性；光層采用G.709接口，并且引入OTN的開銷功能，提高光傳送網(wǎng)的可管理性和互通性；單通路速率和傳輸鏈路總容量繼續(xù)增長；干線WDM系統(tǒng)向ULH方向發(fā)展；融合L1和L2的交換與保護功能，提高對IP業(yè)務的承載效率和保護效率；光聯(lián)網(wǎng)將從靜態(tài)聯(lián)網(wǎng)開始向智能化動態(tài)聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。在IPoverWDM架構下，首先要解決光層的組網(wǎng)、管理和保護問題。

OTN的組網(wǎng)、管理和保護

OTN，從功能上看就是在光域內實現(xiàn)業(yè)務信號的傳送、復用、路由選擇、監(jiān)控并保證其性能指標和生存性，而且完整的OTN包含電層和光層功能。OTN技術在提供與WDM同樣充足帶寬的前提下，具備和SDH一樣的組網(wǎng)能力，具有可擴展性強、客戶信號的完全透明傳送、靈活的光電交叉、多級串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM）、強大的前向糾錯能力（FEC）等特點，在骨干層面最有希望成為下一代的統(tǒng)一傳送平臺。

OTN的組網(wǎng)

在IPoverWDM架構下，八大區(qū)匯聚型的數(shù)據(jù)業(yè)務在傳送網(wǎng)上呈現(xiàn)出十分突出的“長距離直達”的特點。ROADM通過提供節(jié)點的重構能力使得DWDM網(wǎng)絡可以方便地配置，在無需人工現(xiàn)場調配的情況下實現(xiàn)任意兩點間的連接和波長級的上下路及直通配置，有效地滿足了業(yè)務需要，降低了運營和維護成本。此外，結合ULHWDM技術，可大大減少全波段的業(yè)務終結和不必要的光電再生，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的靈活擴展，有效地節(jié)省設備投資。雖然早在幾年前，采用WB（波長阻斷器）技術的、支持兩個方向的ROADM就已商用，但并沒有從本質上改變WDM的單環(huán)組網(wǎng)能力；只有在至少支持3～5個方向、實現(xiàn)WSS（波長選擇開關）的ROADM成熟商用，并且解決了線路功率自動控制、波長功率動態(tài)均衡、自動色散補償、波長蹤跡監(jiān)控、網(wǎng)絡規(guī)劃軟件等應用關鍵問題之后，WDM才能真正實現(xiàn)多環(huán)、網(wǎng)狀網(wǎng)以及星形的靈活組網(wǎng)能力，快速適應未來業(yè)務網(wǎng)的動態(tài)特性和組網(wǎng)需求。

在OTN架構下，也可以采用OTH（ITU-TG.709）來構建靈活的傳送子層。目前OTH可以對ODU1（2.5Gb/s）和ODU2（10Gb/s）進行電交叉并進行匯聚，提高波長的利用率，但是受到交叉芯片容量等方面的影響，目前OTN設備的交叉容量相對于它的交叉顆粒來說偏小。OTH設備是否會被運營商部署完全取決于ODUk層的交叉能否顯著降低網(wǎng)絡總體成本。

OTN的管理

目前，WDM系統(tǒng)的子網(wǎng)管理功能比較薄弱，基本只能實現(xiàn)資源呈現(xiàn)功能，端到端業(yè)務配置、性能監(jiān)控和管理能力的嚴重不足使得IPoverWDM網(wǎng)絡的運維面臨著巨大壓力。G.709OTN提供了豐富的開銷，使得光層具有強大的管理能力。

OTN的維護信號用以進行故障隔離和告警抑制，可以大大地減輕系統(tǒng)維護的負擔。例如，在OTN網(wǎng)絡中發(fā)生光纖中斷事件后，可以避免重復告警而只上報一個告警給網(wǎng)管系統(tǒng)，并且可以進行相應的故障定位。

此外，在可配置的光網(wǎng)絡中，強大的監(jiān)控管理尤為重要。運營商在電路配置中常常發(fā)現(xiàn)接收端的光功率正常，而數(shù)據(jù)信號卻不能正常接收。在ODU層的TCM支持跨越多個管理域或網(wǎng)絡的端到端光信道監(jiān)控和管理，與光通道檢測技術共同實現(xiàn)光功率監(jiān)控、告警相關性檢測、故障定位、QoS確認和保護倒換觸發(fā)等功能。

目前，有一種由路由器直接出彩色光口的IPoverWDM組網(wǎng)方案。這種方案實際上類似于SDHoverWDM組網(wǎng)中的OTU的集成模型，能夠減少白色光口（光電變換器件）的數(shù)量；能夠在IP層面直接感知G.709封裝業(yè)務的端到端故障和EFEC故障累計，有利于IP層面保護的實施。然而，這種組網(wǎng)模式也將限制光層組網(wǎng)的靈活性和可管理性�？傊�，在干線網(wǎng)絡上，光層的組網(wǎng)、傳輸線路以及系統(tǒng)的故障和性能監(jiān)控相對復雜，大部分運營商傾向于采用開放式OTU實現(xiàn)路由器設備與OTN設備的互聯(lián)。

OTN的保護

在以TDM業(yè)務為主的網(wǎng)絡中，傳送層面的通道和線路保護被廣泛采用。這種L1層面的保護具有可靠性高、保護倒換速度快和配置簡單等特點。但在以分組業(yè)務為主的IPoverWDM網(wǎng)絡中，L1層面的保護將逐漸暴露出效率低下和靈活性差等不足。例如，從路由器出來的10Gb/s的業(yè)務中，也許只有50Mb/s的業(yè)務需要進行保護，而OTN設備只能實現(xiàn)波長或子波長級別的保護。

IP網(wǎng)絡能夠更好地對業(yè)務進行感知和處理（可精確到IP五元組），按照業(yè)務需求實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的選路和轉發(fā)，因此效率更高、靈活性更好。目前，比較成熟實用的IP層保護恢復技術有FRR和IGP收斂等。FRR基本能滿足50ms的節(jié)點和鏈路保護要求，但是其配置要求IP鏈路滿足不相關性，在大型網(wǎng)絡中非常復雜。此外，目前FRR還存在擴展性和互通性問題，不宜在多廠家環(huán)境下大規(guī)模部署。

目前，傳送網(wǎng)保護與IP層的保護恢復主要為互補關系。OTN需要提供更加靈活高效的保護方式，屏蔽線路故障，從而為IP網(wǎng)絡提供穩(wěn)定的傳輸通道，降低FRR部署難度，減少IGP收斂次數(shù)。從長遠來看，各個層面保護之間的定位和協(xié)調機制將更加完善，全網(wǎng)生存機制將在多層網(wǎng)絡上綜合實現(xiàn)。

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OTN技術是適應IP業(yè)務的光聯(lián)網(wǎng)技術，為了實現(xiàn)從IPoverWDM到IPoverOTN的平滑過渡，OTN節(jié)點設備將首先在骨干節(jié)點進行部署，提高光層的組網(wǎng)和調度能力。目前，OTN設備具有不同的產品形態(tài)，ROADM和OTH設備都具備一定的應用場景。隨著OTN對10GELAN承載技術的管理能力的提升，路由器與OTN之間的POS接口將逐漸被替代，進一步實現(xiàn)成本的降低。近期，OTN的保護將被大量采用，從而為IP網(wǎng)絡提供穩(wěn)定的傳輸通道。隨著L3和L2層保護機制的完善，保護將在更高層面實現(xiàn)，而傳輸設備將融合更多的二層功能并繼續(xù)演進。