光網(wǎng)絡(luò)的新需求及技術(shù)進展

與熱炒的3G概念和運營商主推的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型相比，光傳輸系統(tǒng)從2003年開始逐漸進入“沉默是金”時期。然而，似乎越低調(diào)就越容易被忽視，仿佛一夜之間，傳輸系統(tǒng)不僅走向邊緣化，甚至有消失的危險。在這種形勢下，光網(wǎng)絡(luò)下一步的發(fā)展熱點成為眾多傳輸工程師尋覓和探討的重點。在此，筆者從現(xiàn)有各種業(yè)務(wù)網(wǎng)對光網(wǎng)絡(luò)提出的新需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展兩個方面談?wù)劰饩W(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
1、各種業(yè)務(wù)網(wǎng)對光網(wǎng)絡(luò)的需求

眾所周知，作為最底層的物理承載網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動力直接來自于業(yè)務(wù)網(wǎng)。只有業(yè)務(wù)網(wǎng)對帶寬無盡索求，才能促進光網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展。下面就無線業(yè)務(wù)網(wǎng)、交換業(yè)務(wù)網(wǎng)、核心業(yè)務(wù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)、流媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)和后臺支撐網(wǎng)對光網(wǎng)絡(luò)的需求分別進行討論。

1.1　3G業(yè)務(wù)網(wǎng)

在通信業(yè)界，一談到3G對傳輸?shù)囊�求，人們似乎不假思索地就會想到IMA（Inverse Multiplexing ATM，ATM反向復用）技術(shù)，再就是MSTP對ATM的適配復用。其實，中國聯(lián)通的cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)早已實現(xiàn)UNI方式組網(wǎng)，這說明IMA并不是必須的選擇。即便采用IMA，MSTP對ATM的反IMA處理的收斂比是多少?這個問題目前幾乎無人能夠給出確切的答案。相反，筆者一直對傳輸人員不關(guān)注的AAL2交換寄予較高的希望，希望它能帶動Node B的光纖直驅(qū)式組網(wǎng)�？紤]到中國電信和中國網(wǎng)通的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)已經(jīng)非常完善，不再需要通過無線業(yè)務(wù)網(wǎng)的基礎(chǔ)光網(wǎng)絡(luò)來提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入，筆者認為既可沿用2G傳輸組網(wǎng)方案（IMA或UNI方式），也可采用Node B和Hub Node B光口鏈型串接方式組網(wǎng)。

由于核心域的PS電路承載在IP專網(wǎng)上，而UTRAN的容量不大，因此筆者建議大家重點關(guān)注CS域在引入一些新技術(shù)后引起的對傳輸容量需求的變化。例如，采用“Iu Flex”技術(shù)和“MGW in Pool”后，RNC上行電路需要考慮容災(zāi)情況下的多重備份電路。換句話說，任意一個MGW或者MSC Server的容量都要按照全網(wǎng)惟一的中繼電路配置，這毫無疑問會大大增加傳輸網(wǎng)的負載。個別廠商甚至考慮Node B到RNC采用雙歸屬技術(shù)，以提高RNC的可靠性，使用戶終端在跨RNC區(qū)進行軟切換時有足夠的電路作保障，但同樣帶來了帶寬的倍增。假如以上這些方案依然采用端對端的業(yè)務(wù)通道提供方式，則不僅需要更多的帶寬保證，還需要做出N?的全連接犧牲。而以上前提都是建立在用戶對IP網(wǎng)的QoS完全信任的情況下，一旦用戶對IP網(wǎng)絡(luò)的QoS產(chǎn)生質(zhì)疑，按照慣例則是對TDM再做一次鏈路備份。

1.2　固網(wǎng)智能化和iPAS

在網(wǎng)絡(luò)融合的大潮中，對傳統(tǒng)交換網(wǎng)的智能化改造從2004年底開始進入了固網(wǎng)運營商的議事日程。固網(wǎng)智能化的核心是為傳統(tǒng)固網(wǎng)交換設(shè)置SHLR設(shè)備，將原有實現(xiàn)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的用戶屬性統(tǒng)一管理。從這個意義上看，SHLR充分考慮了集中式的FMC融合�？梢灶A見，未來兩年內(nèi)，交換業(yè)務(wù)網(wǎng)將從傳統(tǒng)的分布式交換架構(gòu)重新回到集中化的交換架構(gòu)，即取消傳統(tǒng)的端局設(shè)置，所有的端局直達電路和局內(nèi)電路之類的業(yè)務(wù)流將全部集中到TG層面進行疏導。這意味著，作為固網(wǎng)承載基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)必須改變分層體系，尤其是電路匯聚模型將從“多紡錘形”變?yōu)?ldquo;漏斗形”，C3層面的TDM帶寬將遠遠超過人們預期，光網(wǎng)絡(luò)必須進行較大的擴容和改造才能滿足固網(wǎng)智能化的要求。不過值得高興的是，業(yè)務(wù)格式依然是TDM，不需要立刻改為IP包。

近期，iPAS業(yè)務(wù)在緩慢增長。iPAS是小靈通業(yè)務(wù)的智能化IP改造，改造方案類似于固網(wǎng)智能化。與固網(wǎng)智能化不同的是，盡管iPAS底層繼續(xù)保留TDM傳送方式，但在MG的上層依舊需要對業(yè)務(wù)進行IP化處理。

1.3　NGN

從目前看，核心業(yè)務(wù)網(wǎng)要實現(xiàn)IMS比較遙遠，而NGN正在快速普及。由于我國固網(wǎng)運營商的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，網(wǎng)絡(luò)中老式交換和傳輸設(shè)備均較多，想在短期內(nèi)實現(xiàn)全網(wǎng)NGN較困難，因此比較明智的做法是對新放號的用戶實施NGN策略，同時在C3層面設(shè)置軟交換平臺。

基于軟交換的NGN要求底層承載網(wǎng)全部基于IP，這就意味著，無論是語音業(yè)務(wù)的信令流還是業(yè)務(wù)流，一旦出了媒體網(wǎng)關(guān)，就必須以包交換形式傳送。由于媒體網(wǎng)關(guān)、軟終端和路由器本身具備包交換能力，因此光網(wǎng)絡(luò)必須具備透明傳送的管道功能。如果確實需要采用MSTP，建議允許接入網(wǎng)關(guān)內(nèi)嵌的MSTP支持擁塞狀況時業(yè)務(wù)的VLAN劃分，將信令、IP語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)按照優(yōu)先級分開，當然也可將此功能轉(zhuǎn)移到外置的路由器上。

在國外的一些實驗網(wǎng)中，個別運營商的綜合接入網(wǎng)依然存在V5接口，為了統(tǒng)一適配TDM/IP，有些采用MSTP實現(xiàn)GFP+VCAT+LCAS方案。雖然這種方案可以解決業(yè)務(wù)擁塞問題，但是回到了SDH電路指配老路上，因此不建議采用。

還需注意的是，TDM業(yè)務(wù)在包交換網(wǎng)絡(luò)傳輸時，不僅采用G.711編碼Ethernet、RTP和IP開銷較大，H.248/MGCP/SIP信令協(xié)商還需要建立多次握手機制，所以每路語音的帶寬需求將遠大于傳統(tǒng)的64 kbit/s，需要光網(wǎng)絡(luò)預留更多的帶寬。

1.4　IP雙平面

IP雙平面是伴隨中國移動長途業(yè)務(wù)網(wǎng)和中國電信專用承載網(wǎng)的建設(shè)而進入人們視線的，從某種意義上說，可視為IP網(wǎng)的二次疊加。這兩大運營商雖然在雙平面的業(yè)務(wù)分配上存在一定分歧，但是對新建第二張IP網(wǎng)的QoS的要求卻是驚人的一致：輕載、高可靠性、安全。

應(yīng)該說，IP雙平面是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)第一次真正向光網(wǎng)絡(luò)提出大規(guī)模IP over DWDM要求。無論是3G分組域業(yè)務(wù)還是集團公司的內(nèi)部專線，一旦業(yè)務(wù)進入這一層面，調(diào)度顆�；�本是VC-4級別，甚至是2.5/10 Gbit/s的POS，因此光網(wǎng)絡(luò)中只有基于ULH的大容量波分系統(tǒng)才能滿足需求。畢竟從理論上說，運行40 Gbit/s這種超大容量的電路，通過鏈路捆綁可以實現(xiàn)路由匯聚，減輕數(shù)千條路由表對路由器重收斂時的壓力。因此即便目前40 Gbit/s的波分技術(shù)仍然不甚成熟，但是通過專用的Duobinary編碼方式，完全可以在間隔100 GHz的傳統(tǒng)2.5/10 Gbit/s波分系統(tǒng)上透傳40 Gbit/s光信號。

正是由于這一層面上的業(yè)務(wù)顆粒較大，曾一度退出市場的光交叉機又將有用武之地。光交叉機應(yīng)能在核心節(jié)點實現(xiàn)多個ULH鏈路之間的不同波長調(diào)度，但光交叉機本身不需要使用過于強大的控制平面，只需要配合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在FRR（Fast ReRoute，快速重路由）時完成路由切換即可。如果此時OTN封裝能夠從接口格式擴展到交叉總線，那么OTN支持大顆粒度的優(yōu)勢將在光交叉機上得到充分體現(xiàn)。

1.5　流媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)

流媒體業(yè)務(wù)目前主要依靠CDN（Content　Distribution Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）承載。由于現(xiàn)有的CDN支持的視頻編碼格式有限，且暫不支持H.264協(xié)議，因此勢必要進行CDN的改造�？紤]到目前多數(shù)用戶仍然采用ADSL接入，廣泛開展流媒體業(yè)務(wù)將對DSLAM的組播能力提出硬性指標。

在流媒體業(yè)務(wù)從核心服務(wù)器向底層用戶分發(fā)的過程中，MSTP的身影處處可見。然而，國家標準對MSTP支持組播業(yè)務(wù)僅做出了可選性規(guī)定，MSTP支持組播的能力非常弱，而這對于基于軟存儲空間下的有交互需求的Time-Shifted TV（時移電視）是致命的，最終將導致壓力轉(zhuǎn)移到支持IGMP Snooping的DSLAM和支持IGMP Proxy的AG。對此目前有兩種解決方案：一種是利用VCG（Virtual Concatenation Group，虛級聯(lián)組）支持組播，該方式完全依靠SDH矩陣的交叉復制；另一種是支持二層組播的RPR（Resilient Packet Ring，彈性分組環(huán)），但現(xiàn)階段對RPR表示謹慎的樂觀態(tài)度，原因是基于PIM的組播拓撲難以保證環(huán)型。

有人對FTTH方式下開展流媒體業(yè)務(wù)表示樂觀，但事實上GPON和EPON之爭一直未曾停息。支持GPON的廠商少，但現(xiàn)階段EPON對TDM的支持能力不夠強，假如內(nèi)置DSL的AG的下行能力能夠進一步提高，PON的生存性就岌岌可危。如果沒有政府的硬性推動和強大的內(nèi)容需求，筆者認為FTTH至少將沉默三年以上。

1.6　SAN和大客戶專線

SAN業(yè)務(wù)是典型的“冷飯熱炒”，在“9·11事件”之后，運營商開始重新審視后臺數(shù)據(jù)冗余備份的重要性。曾因無法解決OPM問題而瀕臨絕境的CWDM技術(shù)，憑借簡單和小巧的體積占據(jù)了大部分廣域網(wǎng)承載市場。雖然CWDM的價格優(yōu)勢在DWDM系統(tǒng)價格“大跳水”的今天已無法體現(xiàn)，但維護便利和低端定位使它在支撐網(wǎng)系統(tǒng)上得以大顯身手。

從理論上說，光網(wǎng)絡(luò)提供的專線是最安全、最有質(zhì)量保障的，因為它是從物理上隔離了兩個不同的業(yè)務(wù)，比起在邏輯上用數(shù)據(jù)網(wǎng)的標記方式區(qū)分用戶要好得多。雖然過去很多用戶在對數(shù)據(jù)公網(wǎng)與企業(yè)專網(wǎng)的融合性和簡易性做比較后選擇了數(shù)據(jù)公網(wǎng)，但事實上現(xiàn)在很多客戶已對帶寬CIR提出了硬性指標要求。由于光網(wǎng)絡(luò)的復用明顯優(yōu)于數(shù)據(jù)網(wǎng)的收斂，因此未來從數(shù)據(jù)網(wǎng)遷徙到光網(wǎng)絡(luò)的專線用戶會越來越多。這從另一個方面說明，光網(wǎng)絡(luò)專線完全沒有必要像數(shù)據(jù)網(wǎng)專線那樣提供多QoS選擇機制。

2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進展

2.1　IP承載

目前業(yè)界最流行的論調(diào)就是IP承載一統(tǒng)天下，其實這個概念在很早之前就被中國電信的傳輸專家張成良先生予以駁斥，即“業(yè)務(wù)的IP化不等于承載的IP化”。筆者對這一觀點非常贊同。在筆者看來，無論是傳統(tǒng)的固網(wǎng)運營商，還是新興的移動運營商，其網(wǎng)絡(luò)底層的TDM實際都是依靠傳統(tǒng)的SDH系統(tǒng)接入，這一點在短期內(nèi)不僅不可能改變，在移動運營商網(wǎng)絡(luò)中還有逐步加劇的趨勢。也就是說，在短期內(nèi)實現(xiàn)接入網(wǎng)的IP化是不可能的。

但是綜合承載的概念是沒有問題的，即：使用一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不再區(qū)分IP承載和傳輸承載。那么IP承載適用于哪些場景呢?筆者認為適用于匯聚層以上場景。因為從目前看，IMS的可行性控制會較多地在數(shù)據(jù)設(shè)備上實現(xiàn)，同時不可能全盤替換接入層的SDH設(shè)備，在匯聚層上實現(xiàn)更現(xiàn)實。因此筆者認為圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才是最可能的綜合承載網(wǎng)拓撲。

圖1　未來的城域綜合承載網(wǎng)拓撲

從圖1可以看到，在未來，SDH系統(tǒng)將降級作為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的接入方式，繼續(xù)保留。同時，對于QoS要求較高的一些大客戶，SDH專線仍有用武之地。而對于長途干線，短期內(nèi)看不到IP路由器集成DWDM的可能性，至少在我國不可能快速商用，所以不必擔心WDM系統(tǒng)的前景。

對于圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓撲，有人可能會提出這樣疑問：一是如何實現(xiàn)SDH接入與IP匯聚層的聯(lián)系，二是目前正在發(fā)展的傳輸技術(shù)的定位問題。

問題一有兩種答案。一種是利用“綜合接入轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。目前一些廠商已經(jīng)推出具有Bit-Slice交換能力的設(shè)備，由于該設(shè)備是基于比特級別的業(yè)務(wù)交叉，因此可以實現(xiàn)SDH與IP的相互轉(zhuǎn)換。另一種答案其實與問題二是相輔相成的，就是類似MSTP/PBT/TMPLS這樣可實現(xiàn)數(shù)據(jù)能力的傳輸技術(shù)如何發(fā)展。MSTP已經(jīng)應(yīng)用多年，不存在任何問題，還可能因為較為低廉的價格優(yōu)勢繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的接入。而對于TMPLS和PBT，后者短期內(nèi)仍將局限于數(shù)據(jù)層面內(nèi)做匯聚，而TMPLS則可能會在端對端的傳輸專線中有比較大的用武之地。

近期，業(yè)界存在這樣的觀點：在干線利用ASON實現(xiàn)互聯(lián)，不但可以解決IP層恢復過慢問題，而且可以對不上下業(yè)務(wù)的節(jié)點實施業(yè)務(wù)直通從而節(jié)省路由器的光接口費用。筆者不贊成這種觀點，筆者認為ASON只適用于大客戶的高QoS專線互聯(lián)，用來做IP承載是不合適的。首先，從世界范圍來看，目前沒有一個大型運營商采用兩層以上的恢復機制，雖然一些廠商在實驗中得出ASON+IP恢復更快的結(jié)果，但在現(xiàn)網(wǎng)中使用會遇到越來越多的協(xié)調(diào)配合等問題。其次，使用IP承載的目的就是為了網(wǎng)絡(luò)扁平化，從任何一點接入都可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)，而避免業(yè)務(wù)直通等于回到了傳統(tǒng)的指配式連接，沒有任何意義。與其節(jié)省路由器接口造價，把ASON全部取消不是更節(jié)省投資?POS接口是貴，但是接入WDM系統(tǒng)的GE接口不貴。

2.2　光電子技術(shù)

自1970年大規(guī)模集成電路研制成功帶來新一輪的工業(yè)革命開始，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體積的小型化和集成化就一直未曾停止過。尤其是OEO結(jié)構(gòu)在采用了OEIC（Optoelectronic Integrated Circuit，光電子集成電路）和PIC（Photonic Integrated Circuit，光子集成電路）技術(shù)后，“Optical System on Chip”已經(jīng)不再是夢想。

PIC是將功能不同的若干光子器件通過內(nèi)部光波導互連、優(yōu)化集成在一塊芯片上的技術(shù)。最典型的就是通過減少DWDM系統(tǒng)激光驅(qū)動器的制冷器和封裝個數(shù)，把多個發(fā)射器和接收器合成在一塊芯片上。這樣可以大規(guī)模降低OEO轉(zhuǎn)換的成本，一塊芯片相當于集成了十余個OTU。

OEIC則是光子集成芯片和微電子集成芯片在系統(tǒng)上的共融體。OEIC突破了傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)中各分立元件的功能局限，將兩種芯片共同集成在同一襯底上，這對減小光發(fā)射機和接收機的體積有著最直接的影響，但同時對光電基底的材料要求較高。

與PIC和OEIC相比，PLC（Planar Light-wave Circuit，平面光波導）不是一種新興的工藝。大家熟知的AWG就是一種較為常見的PLC實體。由于PLC的結(jié)構(gòu)和工藝簡單，可以大規(guī)模、低成本地制造非常復雜的器件，因此往往在采用PIC和OEIC的同時，元件間信號傳輸?shù)闹鬏d體都是利用PLC連接。

PIC和OEIC的聯(lián)合，再配合PLC器件的集成，可以非常有效地達到縮小系統(tǒng)體積、降低功耗和故障點、減少維護工作量的目的。目前已經(jīng)實現(xiàn)基于PIC的800 Gbit/s DWDM系統(tǒng)集成在一個2.2 m的機架內(nèi)。但另一方面，如果一旦實施這種基于PIC和OEIC的大規(guī)模集成，由于要求器件盡量小尺寸和低功耗，甚至為此不得不舍棄部分功能，就會造成系統(tǒng)的部分性能下降。因此下一步的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)與傳統(tǒng)DWDM系統(tǒng)等性能情況下的光電子集成。

上述光電子技術(shù)不僅可以優(yōu)化系統(tǒng)體積，對提高系統(tǒng)性能也至關(guān)重要。EDC（電子色散補償）就是最好的證明。ULH系統(tǒng)支持透明的業(yè)務(wù)傳送，通過增加無電中繼距離來降低跨端數(shù)目和組網(wǎng)成本。與ASON相比，筆者更加看好ULH系統(tǒng)在光網(wǎng)絡(luò)中的主導地位。但在傳統(tǒng)的ULH系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)超長跨距下的色散補償是個棘手的問題。常見的線路補償方法存在較大的插入損耗，且不具備二次可調(diào)功能�；�于電層面的EDC利用一個電子相位調(diào)制器在發(fā)端實現(xiàn)預補，降低了線路損耗；而且在線路色散發(fā)生變化的時候，可以采用自適應(yīng)的方式通過網(wǎng)管自動調(diào)整補償值。目前商用的EDC支持2500 km的色散可調(diào)。

2.3　網(wǎng)管一體化

作為一個成熟的可運營網(wǎng)絡(luò)，既要有先進和可靠的技術(shù)，也要有高效的運行和維護體系。根據(jù)業(yè)界慣例，光網(wǎng)絡(luò)的前期CAPEX值與后期OPEX值的比例一般保持在1：4，顯然對于運營商而言，前期的項目投資固然重要，但后期的運維成本同樣不容小視。

減少OPEX的策略很多，其中降低人力成本、高效規(guī)范的資源調(diào)度以及簡單集中化的管理是最關(guān)鍵的。而這三個要素目前的瓶頸除了運營商本身的運維體制，還有很重要的一點就是無法實現(xiàn)大型網(wǎng)絡(luò)下多廠商設(shè)備的一體化管理，導致端對端業(yè)務(wù)調(diào)度遲緩、運維人員冗余、故障定位繁瑣、網(wǎng)管系統(tǒng)重復疊加嚴重等。

提到網(wǎng)管一體化，比較容易想到的就是綜合網(wǎng)管。目前的綜合網(wǎng)管多由第三方軟件廠商開發(fā)，他們大多數(shù)沒有實際的系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗，而且廠商出于自身利益的考慮通常不愿意對外開放北向接口，因此綜合網(wǎng)管僅能實現(xiàn)從廠商的網(wǎng)管讀取簡化的告警信息，并下發(fā)一些簡單的電子工單。這樣，運營商依舊需要配置設(shè)備層面的管理人員，同時還需要另外增加綜合網(wǎng)管的維護人員。

這里所談的網(wǎng)管一體化，是指建立在統(tǒng)一接入平臺上的集中化網(wǎng)管，即對網(wǎng)元級網(wǎng)管實施屏蔽，由廠商的網(wǎng)絡(luò)級網(wǎng)管進行接入，然后由統(tǒng)一的光網(wǎng)絡(luò)綜合處理單元實現(xiàn)不同廠商的網(wǎng)絡(luò)級網(wǎng)管綜合。由于光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管往往涉及運營商最基本的管線資源，因此將來可以從光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管擴充到全專業(yè)、全業(yè)務(wù)網(wǎng)的一體化網(wǎng)管。但此時不建議在采用各專業(yè)綜合網(wǎng)管的基礎(chǔ)上再進行一體化綜合網(wǎng)管建設(shè)，而應(yīng)事先建好單集成商實現(xiàn)的一體化網(wǎng)管，由其中的專業(yè)模塊單元去實現(xiàn)對廠商網(wǎng)絡(luò)級網(wǎng)管的監(jiān)控。

如前所言，如何使光網(wǎng)絡(luò)變成一個人性化的可管理綜合平臺非常重要，它不應(yīng)受限于廠商和集成商，運營商有必要進一步規(guī)范統(tǒng)一的對客戶側(cè)的外部軟件提供格式。對于廠商的系統(tǒng)二次配置，可以借鑒ASON部分廠商的思路，即把簡單的業(yè)務(wù)配置和調(diào)度功能獨立于廠商的設(shè)備，由運營商自己的軟件部門針對運營商的實際情況進行開發(fā)。