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波分復(fù)用技術(shù)與智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
摻鉺光纖放大器（ＥＤＦＡ）等光子技術(shù)的發(fā)展和實用化，為波分復(fù)用（ＷＤＭ）設(shè)備迅速走向?qū)嵱貌⑴畈l(fā)展提供了條件。ＷＤＭ技術(shù)又為提高網(wǎng)元設(shè)備的容量和性能開創(chuàng)了新的發(fā)展空間（光域）隨即引來了持續(xù)高漲的光網(wǎng)絡(luò)的熱潮。現(xiàn)在，受互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的推動光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正在并將繼續(xù)不斷地促進ＷＤＭ系統(tǒng)的發(fā)展。
智能光網(wǎng)絡(luò)是基于分布式管理、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光交換系統(tǒng)。智能光網(wǎng)絡(luò)通過標(biāo)準(zhǔn)的ＭＰＬＳ 協(xié)議，為服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)建立光路，并實現(xiàn)對光路的快速保護。由太／吉比特級高速路由交換機、高速ＡＴＭ交換機、傳統(tǒng)的ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，其智能交換設(shè)備亦可通過ＣＲ－ＬＤＰ或ＲＳＶＰ自動申請在智能光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立通道。
１．光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
近年來，在市場和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的驅(qū)動下，以ＷＤＭ為基礎(chǔ)的光層組網(wǎng)技術(shù)和以ＩＰ軟件為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)迅速發(fā)展并結(jié)合，相繼形成了智能光網(wǎng)絡(luò)（ＩＯＮ）和自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ＡＳＯＮ）的概念。這兩個概念的含義相同，即：光傳送網(wǎng)＋智能化。它們的著眼點都是要把富具潛力的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成能高度自主地應(yīng)對業(yè)務(wù)需要的、經(jīng)濟有效的、可在光層上直接為全網(wǎng)提供終點到終點服務(wù)的智能網(wǎng)。
２．ＷＤＭ設(shè)備的發(fā)展
ＷＤＭ設(shè)備的發(fā)展可分為三個階段：虛光纖、ＯＡＤＭ／ＯＸＣ、光分組（Ｐａｃｋｅｔ設(shè)備。這三個階段的ＷＤＭ設(shè)備在智能和帶寬利用率上依次同步提升。由于光器件能力的限制，光分組交換暫時還只在實驗室探索。目前市場上多數(shù)ＷＤＭ設(shè)備處于上述的中期起始階段，僅個別廠商能提供具有智能的ＯＡＤＭ／ＯＸＣ設(shè)備，多數(shù)還不能直接在光層上提供服務(wù)。
光網(wǎng)絡(luò)逐步向城域網(wǎng)、接入網(wǎng)擴展后，對其組網(wǎng)的伸縮性、堅固性、靈活性和總成本的要求會越來越高。除了相應(yīng)的硬件外，這幾方面都需要通過引入智能來加強網(wǎng)絡(luò)管理和控制。據(jù)統(tǒng)計，世界上７５％的信息量是在全球１００多個大城市之間的流通。所以不能忽視發(fā)展用于城域網(wǎng)（ＭＡＮ）ＷＤＭ設(shè)備。在未來的網(wǎng)絡(luò)中，城域網(wǎng)（ＭＡＮ）和接入網(wǎng)將對經(jīng)濟地遞送寬帶業(yè)務(wù)起關(guān)鍵的作用。ＭＡＮ服務(wù)提供商會面對許多挑戰(zhàn)：首先，ＭＡＮ要為多種用戶提供連接，因此用于ＭＡＮ的ＷＤＭ設(shè)備需要支持多種業(yè)務(wù)（ＩＰ，ＡＴＭ，幀中繼，以太網(wǎng)和ＳＤＨ等）。而且，各個用戶對容量和ＱｏＳ會有不同的要求；其次，ＭＡＮ須具有能以各種顆粒等級進行帶寬配置的能力；第三，新業(yè)務(wù)帶來的新要求。例如，新近提出的"波長點配"（Ｌａｍｂｄａ ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ，"帶寬貿(mào)易"（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｔｒａｄｉｎｇ業(yè)務(wù)。為了應(yīng)對這些要求，城域ＷＤＭ設(shè)備的設(shè)計就必須考慮到諸如：光層的重構(gòu)性、ＩＰ ｏｖｅｒ ＷＤＭ、信號和路由、網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其保護恢復(fù)、ＱｏＳ管理等。
３．網(wǎng)絡(luò)運營者的期盼
ＷＤＭ系統(tǒng)實用化以來，ＷＤＭ及光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景一直吸引著全球眾多的研究、開發(fā)、制造和網(wǎng)絡(luò)運營商的廣泛投入，人們都要在此熱點行業(yè)中爭先。２００１年美國光纖通信會議（ＯＦＣ）上報告的ＷＤＭ傳輸實驗系統(tǒng)的最高數(shù)據(jù)達(dá)１０．９２ Ｔｂｉｔ／ｓ。然而，ＷＤＭ設(shè)備的應(yīng)用者，即網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)運營商，對這類"記錄"并沒歡呼，相反，象ＡＴ＆Ｔ這樣的大運營商也擔(dān)心，這些"更高、更遠(yuǎn)、更多"的叫喊聲會使其在選擇新的ＤＷＤＭ設(shè)備時迷失方向。運營商所期盼的是如何"快速、智能和模塊式地提高其服務(wù)能力″，創(chuàng)造能滿足其客戶業(yè)務(wù)需求并能增加收入的新業(yè)務(wù)。顯然，這些是發(fā)展ＷＤＭ系統(tǒng)時所必須注意的。對于開發(fā)具體的ＷＤＭ設(shè)備來說，標(biāo)準(zhǔn)化、軟件和直接的業(yè)務(wù)接口將是十分重要而且十分有價值的。未來的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)遠(yuǎn)不只是一個更大的波長管道，在光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將智能的波長交換功能引入到網(wǎng)內(nèi)時，網(wǎng)元之間的接口就必須標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)驗還表明，開發(fā)新硬件的同時還應(yīng)重視軟件對它們的控制和管理。ＤＷＤＭ設(shè)備為最終用戶提供直接的服務(wù)接口將有助于運營商快速有效地將光纖的帶寬變成收入。所以，著力開發(fā)對運營商有實效的產(chǎn)品，致力于為運營商提供可以創(chuàng)造和遞送新業(yè)務(wù)的平臺和手段將光網(wǎng)絡(luò)中潛在的原始容量變成可為運營商增值的帶寬這才是網(wǎng)絡(luò)運營商所期求的。
４．Ｓｙｃａｍｏｒｅ公司和智能光網(wǎng)絡(luò)
Ｓｙｃａｍｏｒｅ公司專注于發(fā)展適用于端到端的智能光網(wǎng)絡(luò)的傳輸平臺、交換平臺和管理軟件和路由協(xié)議。Ｓｙｃａｍｏｒｅ的智能光網(wǎng)絡(luò)以軟件為核心，在考慮到傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)的局限性時保持了對其的下行兼容性。
（１）智能光網(wǎng)絡(luò)的要素和Ｓｙｃａｍｏｒｅ的產(chǎn)品系列
智能光網(wǎng)絡(luò)由傳輸平臺、交換平臺、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)智能和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)四個要素構(gòu)成，在點到點的ＤＷＤＭ系統(tǒng)上提供波長，而光路則是從源點到終點的一條光路，由一個或幾個波長組成。隨著網(wǎng)內(nèi)光路的增多，交換設(shè)備被引入用來解決網(wǎng)絡(luò)擴展性問題。交換平臺將環(huán)形或線性拓?fù)渥優(yōu)榫W(wǎng)狀拓?fù)洌峁┰袋c到終點光路的優(yōu)化路由，并在線路發(fā)生故障時進行快速迂回，同時并不需要保留相當(dāng)比例的帶寬用于保護。
為了實現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)的智能，需要尖端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)協(xié)議。智能互聯(lián)系統(tǒng)基于分布式控制原理，將控制功能模塊內(nèi)嵌到每個網(wǎng)元中。各個網(wǎng)元間能實時、動態(tài)地交換相關(guān)路由和節(jié)點信息。每個網(wǎng)元可從動態(tài)路由協(xié)議中了解到整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。用戶光路路由的建立基于標(biāo)準(zhǔn)的信令，可實現(xiàn)不同廠商間的互通。
Ｓｙｃａｍｏｒｅ ＳＮ８０００和ＳＮ１００００是先進的ＤＷＤＭ系統(tǒng)，在Ｓｙｃａｍｏｒｅ光智能網(wǎng)中屬于傳輸平臺。其特點是傳輸距離超長、帶寬超寬，綜合了ＤＷＤＭ和ＳＤＨ的功能，可直接提供ＳＴＭ－１接口。ＳＮ８０００／１００００可以完成４０個波 ４００ Ｇｂｉｔ／ｓ、４０００公里全光傳輸，或者１６０個波１．６Ｔｂｉｔ／ｓ 、８００公里全光傳輸。ＳＮ１６０００是交換平臺，可完成５１２ Ｘ ５１２個波長交換。
Ｓｙｃａｍｏｒｅ系列光智能網(wǎng)產(chǎn)品支持ＯＳＰＦ動態(tài)路由協(xié)議，網(wǎng)元具有智能性，光路的建立采用標(biāo)準(zhǔn)的ＭＰＬＳ ＣＲ－ＬＤＰ協(xié)議。
（２）Ｓｙｃａｍｏｒｅ的Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ智能軟件包
Ｈａｒｄ－ｏｐｔｉｃｓ是光器件硬件技術(shù)，諸如光放大器和激光器，它使光纖能提供高帶寬和長距離傳輸。Ｓｏｆｔ－ｏｐｔｉｃｓ是智能軟件包，通過有效控制各個節(jié)點和光路來提供增值服務(wù)。智能光網(wǎng)絡(luò)采用了 “Ｈａｒｄ－Ｏｐｔｉｃｓ” 和“Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ” 核心技術(shù)。從功能上劃分，Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ由光器件驅(qū)動、系統(tǒng)Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ、路由Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ、ＮＭＳ Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ四個主要部分組成：光器件驅(qū)動是低等級的軟件／固件模塊，用于控制相關(guān)的光器件并提取相關(guān)數(shù)據(jù)供系統(tǒng)Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ分析；系統(tǒng)Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ負(fù)責(zé)收集和分析光路完整狀態(tài)和性能監(jiān)視數(shù)據(jù)；路由Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ負(fù)責(zé)向路由軟件提供光通路的相關(guān)參數(shù)，包括通道類型、ＦＥＣ、傳送格式等，這些參數(shù)被路由軟件用來進行路由計算；ＮＭＳ Ｓｏｆｔ－Ｏｐｔｉｃｓ負(fù)責(zé)端到端的性能監(jiān)視和報告、故障分析、光器件運行狀態(tài)檢測等。ＮＭＳ可根據(jù)這些信息管理網(wǎng)絡(luò)。
（３）ＳＩＬＶＸ光網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)－ＮＭＳ ｓｏｆｔ－ｏｐｔｉｃｓ
Ｓｉｌｖｘ ＯＮＭＳ用來管理Ｓｙｃａｍｏｒｅ系列的智能光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，并可管理第三方產(chǎn)品，是一個創(chuàng)新的、分布式的網(wǎng)管系統(tǒng)，由ＳｉｌｖｘＭａｎａｇｅｒ和ＳｉｌｖｘＳｏｕｒｃｅ組成，如圖２所示。Ｓｌｉｖｘ與傳統(tǒng)的集中式管理的傳輸網(wǎng)管理系統(tǒng)有本質(zhì)的區(qū)別。
ＳｉｌｖｘＳｏｕｒｃｅ貯存在網(wǎng)元上，網(wǎng)元內(nèi)軟件體系結(jié)構(gòu)是ｃｌｉｅｎｔ－ｓｅｒｖｅｒ型。Ｓｙｃａｍｏｒｅ智能光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的每個板卡上運行客戶端軟件，節(jié)點控制卡Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ ＣａｒｄＯＣＣ運行服務(wù)端軟件。
ＳｌｉｖｘＳｏｕｒｃｅ負(fù)責(zé)向板卡發(fā)送指令、存儲元數(shù)據(jù)、和ＳｉｌｖｘＭａｎａｇｅｒ通信、與其他網(wǎng)元交換信息等。ＳｌｉｖｘＳｏｕｒｃｅ具有ＴＬ１，ＨＴＭＬ，ＳＮＭＰ接口。ＳｌｉｖｘＳｏｕｒｃｅ使網(wǎng)元具有了智能性，每個網(wǎng)元實時掌握著整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相關(guān)鏈路狀態(tài)。
Ｓｉｌｖｘ網(wǎng)管系統(tǒng)提供基于Ｗｅｂ的、鼠標(biāo)點擊的圖形界面，支持多等級的線路保護。例如１＋１、 １１、動態(tài)迂回等。傳統(tǒng)網(wǎng)管需要數(shù)天完成的配置在Ｓｉｌｖｘ僅需數(shù)分鐘完成。 將來光網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)范圍不僅僅限于帶寬服務(wù)，還包括靈活的按需服務(wù)和服務(wù)質(zhì)量等級。Ｓｉｌｖｘ的ＣＮＭ功能使用戶可以通過客戶端的網(wǎng)管觀看自己租用的線路的情況。
（４）ＯＳＰＦ光路由協(xié)議－路由Ｓｏｆｔ－ｏｐｔｉｃｓ Ｓｙｃａｍｏｒｅ智能光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸設(shè)備、交換設(shè)備使用基于ＩＰ的、標(biāo)準(zhǔn)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議和ＭＰＬＳ相結(jié)合來決定如何優(yōu)化配置光路和如何選擇路徑傳送網(wǎng)絡(luò)管理信息。Ｓｙｃａｍｏｒｅ的每個網(wǎng)元具有路由表和標(biāo)記交換表。
鏈路狀態(tài)路由協(xié)議是一種分布式的、同步的數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫通過計算管理路徑和業(yè)務(wù)線路路徑，具有一張描述整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D。ＯＳＰＦＯｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ利用Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法計算兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間最有效的路徑，是一種鏈路狀態(tài)協(xié)議。
Ｓｙｃａｍｏｒｅ每個節(jié)點的路由表中存有各個節(jié)點的路由走向。為了減少廣播信息和加速路由表的收斂和同步，每個節(jié)點僅掌握與鄰節(jié)點間的鏈路狀態(tài)，定期向鄰節(jié)點發(fā)出握手Ｈｅｌｌｏ信息以判斷鏈路狀態(tài)。當(dāng)鏈路發(fā)生中斷或新增加鏈路時，網(wǎng)元向所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)出事件廣播。各個節(jié)點收到信息后，重新計算各個節(jié)點可達(dá)性的最佳路由，進行路由表的更新。為了能減少節(jié)點間廣播信息，管理更多的網(wǎng)元，Ｓｙｃａｍｏｒｅ支持多ＯＳＰＦ域。
（５）ＭＰＬＳ ＣＲ－ＬＤＰ協(xié)議－信令Ｓｏｆｔ－ｏｐｔｉｃｓ
在智能光網(wǎng)絡(luò)中，每個網(wǎng)元的動態(tài)路由表掌握著網(wǎng)元的可達(dá)性和最佳路由。用戶光路的建立通過標(biāo)準(zhǔn)的ＭＰＬＳ信令協(xié)議進行，這就是ＣＲ－ＬＤＰ。
使用受限路由－標(biāo)記分配協(xié)議建立具有清晰路由的標(biāo)記交換通道。例如，如果在Ａ和Ｄ之間為用戶建立一條光路。智能光網(wǎng)絡(luò)的邊緣交換機Ａ從動態(tài)路由表中知道到達(dá)終點的最佳可達(dá)路由＜Ｂ、Ｃ、Ｄ＞。Ａ隨即向Ｂ發(fā)出ＬＳＰ的申請消息，這個消息中有詳細(xì)的通道參數(shù)描述ＴＬＶ，諸如承諾速率、峰值速率、突發(fā)速率、峰值速率使用頻率等。Ｂ隨即向Ｃ申請，Ｃ向Ｄ申請。Ｄ產(chǎn)生標(biāo)記映射消息，依次回傳直至Ａ。在光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為用戶建立一條標(biāo)記通道，這條通道上有嚴(yán)格ＱｏＳ和帶寬定義。 (美國光橋科技有限公司 陳云志 成煊)
