IP趨勢(shì)下的光傳送網(wǎng)新挑戰(zhàn)

目前，IP業(yè)務(wù)逐漸成為電信網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)，目前傳送網(wǎng)中承載的流量絕大多數(shù)已經(jīng)是分組業(yè)務(wù)了。這一事實(shí)，已經(jīng)在眾多運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中得到證實(shí)。因此，作為電信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)，光傳送網(wǎng)需要盡快適應(yīng)電信業(yè)務(wù)類型的轉(zhuǎn)變，對(duì)IP業(yè)務(wù)進(jìn)行有效承載，以支持IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展。但由于IP業(yè)務(wù)本身的不確定性和不可預(yù)見性，特別是IP業(yè)務(wù)的多樣性、精細(xì)顆粒和大顆粒等特性對(duì)光傳送網(wǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)表現(xiàn)為隨著IP業(yè)務(wù)的顆粒增大以及對(duì)處理能力更細(xì)化的要求，傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)（SDH/MSTP、基于SDH的ASON網(wǎng)絡(luò)等）由于其自身存在的局限性而難以適應(yīng)新要求。

業(yè)務(wù)IP化對(duì)光傳送網(wǎng)的承載需求

光傳送網(wǎng)承載業(yè)務(wù)的IP化、寬帶化和多樣化等特征必將對(duì)光傳送網(wǎng)的承載能力提出新的要求。這些要求主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

（1）帶寬需求

由于IPTV、TriplePlay和視頻需求等寬帶IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，對(duì)光傳送網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求變得越來越大。寬帶業(yè)務(wù)的帶寬需求如表1所示。

表1 寬帶業(yè)務(wù)的帶寬需求

目前，電信網(wǎng)中以GE/10GE、2.5G/10G/40GPOS接口為代表的大顆粒寬帶業(yè)務(wù)大量涌現(xiàn)，SAN領(lǐng)域也出現(xiàn)了1G/2G/4G/10GFC的大帶寬傳送需求。飛速增長(zhǎng)的IP流量需求直觀地反應(yīng)在了光傳送網(wǎng)層面。根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，在未來5年之內(nèi)，光傳送網(wǎng)的帶寬將以每年50％以上的速度增長(zhǎng)；2010年，骨干網(wǎng)截面帶寬流量將達(dá)到50Tbit/s以上，其中97%以上為數(shù)據(jù)帶寬。

IP業(yè)務(wù)由于突發(fā)性對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不僅變得越來越大，而且由于IP業(yè)務(wù)量本身的不確定性和不可預(yù)見性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動(dòng)態(tài)分配要求也越來越迫切。光傳送網(wǎng)需要對(duì)大量的大顆粒寬帶IP業(yè)務(wù)進(jìn)行高效的調(diào)度、傳輸和管理，才能滿足帶寬運(yùn)營(yíng)的需要。

（2）QoS需求

基于IP的語音、視頻業(yè)務(wù)由于實(shí)時(shí)性方面的需求，對(duì)光傳送網(wǎng)的時(shí)延抖動(dòng)、丟包率等提出了更高的QoS要求。

綜上所述，IPTV、TriplePlay和視頻需求等寬帶IP業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)相比，具有更高的動(dòng)態(tài)特性和不可預(yù)測(cè)性，需要光傳送網(wǎng)提供更高的靈活性。因此，電信業(yè)務(wù)的IP化對(duì)光傳送網(wǎng)的承載能力提出了更高的要求，例如帶寬細(xì)分、QoS細(xì)分、業(yè)務(wù)的調(diào)度/檢測(cè)能力、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維成本（CAPEX＋OPEX）等。

新一代光傳送網(wǎng)的關(guān)鍵在于從業(yè)務(wù)接口分組化到內(nèi)核分組化，能適應(yīng)電信業(yè)務(wù)的IP化以及網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的發(fā)展趨勢(shì)。

光傳送網(wǎng)面臨的新挑戰(zhàn)

電信業(yè)務(wù)的IP化對(duì)光傳送網(wǎng)的承載能力提出了新的要求，而當(dāng)前的SDH、MSTP、ASON、WDM光傳送網(wǎng)在應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)時(shí)由于其自身的局限性不能適應(yīng)這些要求。

對(duì)于SDH光傳送網(wǎng)來說，運(yùn)營(yíng)商起初主要考慮承載基于電路交換的TDM信號(hào)，對(duì)分組信號(hào)開始只考慮了ATM，未考慮IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。當(dāng)IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)出現(xiàn)之后，SDH技術(shù)將其簡(jiǎn)單地適配到SDH光傳送網(wǎng)中，但是當(dāng)IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)主導(dǎo)業(yè)務(wù)后，這種解決方案顯示出不足。

作為SDH設(shè)備的改進(jìn)，MSTP的內(nèi)核采用VC-12或者VC-4的交叉粒度來完成以太網(wǎng)的分組傳送，在面向群路側(cè)的處理對(duì)象是VC-4。MSTP采用虛級(jí)聯(lián)（VCAT）、鏈路容量調(diào)整機(jī)制（LCAS）技術(shù)來適應(yīng)寬帶IP業(yè)務(wù)，主要是以VC-12虛級(jí)聯(lián)來提供企業(yè)專線、基站傳輸、以VC-3/VC-4虛級(jí)聯(lián)來提供以太網(wǎng)FE/GE接口的透?jìng)鞯葢?yīng)用。但是當(dāng)IP業(yè)務(wù)豐富以后，VC-12/VC-3/VC-4這些帶寬粒度和語音、視頻業(yè)務(wù)的帶寬需求很不匹配，如果都采用VC-12的粒度虛級(jí)聯(lián)會(huì)帶來設(shè)計(jì)上的困難和成本的上升。MSTP管道的剛性不利于提升帶寬的利用效率，盡管LCAS功能可以動(dòng)態(tài)調(diào)整虛級(jí)聯(lián)管道帶寬，但是使用范圍和效果比較有限。因此，隨著寬帶IP業(yè)務(wù)所需的電路帶寬和顆粒度的不斷增大，以VC調(diào)度為基礎(chǔ)的MSTP網(wǎng)絡(luò)首先在擴(kuò)展性和效率方面表現(xiàn)出了明顯不足，這主要是由于MSTP所改善的是在用戶接口一側(cè)，但是內(nèi)核一側(cè)卻仍然是電路結(jié)構(gòu)，MSTP技術(shù)向分組處理或IP化的程度不夠徹底。

作為傳送技術(shù)與IP技術(shù)的融合，ASON傳送技術(shù)及設(shè)備在傳送網(wǎng)向分組傳送方向前進(jìn)了一步。但目前的ASON基于SDH技術(shù)，傳送平面仍然采用SDH或者M(jìn)STP網(wǎng)絡(luò)；ASON交換平臺(tái)的核心結(jié)構(gòu)仍為交叉式電路方式的時(shí)隙交換，不能有效利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用特性；ASON的連接或是ASON設(shè)備的處理粒度也是VC-12或者VC-4，即便將來可以在基于OTN波分層面實(shí)現(xiàn)2.5Gbit/s的調(diào)度和基于VC-12顆粒的調(diào)度，其所處理的對(duì)象也無根本性的變化。

對(duì)于大容量的WDM而言，上述技術(shù)只解決了傳輸容量，而沒有解決節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)調(diào)度的問題；同時(shí)，作為點(diǎn)到點(diǎn)擴(kuò)展容量和距離的手段，WDM組網(wǎng)及業(yè)務(wù)的保護(hù)功能較弱，無法滿足大顆粒寬帶業(yè)務(wù)高效、可靠、靈活、動(dòng)態(tài)的傳送需要。

綜上所述，傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)對(duì)于基于分組的IP業(yè)務(wù)和新的業(yè)務(wù)提供方式，存在著業(yè)務(wù)指配處理復(fù)雜、帶寬效率低、成本高、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，不具備對(duì)IP業(yè)務(wù)的優(yōu)化傳送和對(duì)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚和疏導(dǎo)的能力。

光傳送網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)及演進(jìn)

電信業(yè)務(wù)IP化對(duì)光傳送網(wǎng)的挑戰(zhàn)促使光傳送網(wǎng)向下一代光傳送網(wǎng)發(fā)展，而光傳送網(wǎng)目前所面臨的問題和需求則決定了下一代光傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。隨著市場(chǎng)對(duì)傳送網(wǎng)要求的不斷變化，下一代光傳送網(wǎng)將呈現(xiàn)諸多新趨勢(shì)：（1）網(wǎng)絡(luò)邊緣趨向傳送和業(yè)務(wù)層的融合，并向智能化和內(nèi)核分組化演進(jìn)；（2）網(wǎng)絡(luò)核心趨向傳送層與業(yè)務(wù)層分別獨(dú)立發(fā)展，光傳送網(wǎng)本身向業(yè)務(wù)網(wǎng)方向演變；（3）網(wǎng)絡(luò)垂直結(jié)構(gòu)趨向扁平化，中間層薄化或淡出；（4）網(wǎng)絡(luò)水平的全光化趨勢(shì)繼續(xù)向用戶延伸；（5）組網(wǎng)方式開始從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)方式演進(jìn)，并進(jìn)一步向智能化光聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展等。在這些新趨勢(shì)中，光傳送網(wǎng)分組化的發(fā)展趨勢(shì)是光傳送網(wǎng)從“多業(yè)務(wù)的接口適應(yīng)性”向“多業(yè)務(wù)的內(nèi)核適應(yīng)性”轉(zhuǎn)變和更好地適應(yīng)IP業(yè)務(wù)發(fā)展的必然要求，分組傳送網(wǎng)在全網(wǎng)的部署成為光傳送網(wǎng)未來發(fā)展的必然選擇。

光傳送網(wǎng)向分組化方向演進(jìn)的技術(shù)路線如圖1所示。根據(jù)應(yīng)用策略的不同，城域傳送網(wǎng)和骨干傳送網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)演進(jìn)路線各不相同。城域傳送網(wǎng)的演進(jìn)路線是以電路交換為基礎(chǔ)的接入層/匯聚層傳送網(wǎng)絡(luò)向分組傳送網(wǎng)絡(luò)（PTN）演進(jìn)，以SDH/WDM為基礎(chǔ)的核心層傳送網(wǎng)絡(luò)向以智能化大容量調(diào)度為基礎(chǔ)的核心傳送網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)；骨干傳送網(wǎng)的演進(jìn)路線是以WDM為基礎(chǔ)的骨干傳送網(wǎng)絡(luò)向以智能化大容量調(diào)度為基礎(chǔ)的骨干傳送網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

圖1  光傳送網(wǎng)向分組化演進(jìn)的技術(shù)路線

具體來說，城域傳送網(wǎng)核心層的演進(jìn)路線是CWDM光傳送網(wǎng)向以智能化大容量調(diào)度為基礎(chǔ)的OTH和ROADM方向演進(jìn)，基于SDH的MSTP以及基于SDH的ASON光傳送網(wǎng)向基于T-MPLS的核心光分組傳送網(wǎng)演進(jìn)；城域傳送網(wǎng)接入層/匯聚層的演進(jìn)路線是SDH、基于SDH的MSTP以及基于SDH的ASON光傳送網(wǎng)向基于T-MPLS的接入/匯聚光分組傳送網(wǎng)演進(jìn)。骨干光傳送網(wǎng)的演進(jìn)路線是IPoverPointto Point WDM首先在電層向IP over OTH方向演進(jìn)，在光層向IP over ROADM方向演進(jìn)，然后向IP over OTN方向演進(jìn)。最后，整個(gè)光傳送網(wǎng)通過引入統(tǒng)一的GMPLS控制平面實(shí)現(xiàn)光傳送網(wǎng)向智能化的光傳送網(wǎng)方向演進(jìn)。其中，基于SDH的ASON進(jìn)一步向基于“內(nèi)核分組化”的智能光分組傳送網(wǎng)方向演進(jìn)，即向基于T-MPLS的ASON方向演進(jìn)；IP over OTN向基于OTN的ASON方向演進(jìn)。

綜上所述，基于光的傳送網(wǎng)向分組傳送網(wǎng)的演進(jìn)是下一代光傳送網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而這種發(fā)展趨勢(shì)的主要推動(dòng)力就是電信業(yè)務(wù)IP化。