邁入40G超寬帶時(shí)代

40G超寬帶時(shí)代來臨

寬帶業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，使互聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)流量呈現(xiàn)了爆炸式的增長(zhǎng)。Gartner預(yù)測(cè)，未來5年用戶的帶寬需求和網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流量將增加10倍，其中以視頻業(yè)務(wù)為主的P2P流量將占據(jù)互聯(lián)網(wǎng)總流量的60-70%，高峰時(shí)期甚至達(dá)到85%以上。P2P業(yè)務(wù)免費(fèi)的特點(diǎn)，加劇了網(wǎng)絡(luò)流量的增長(zhǎng)。

互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)大提速如火如荼。很多運(yùn)營(yíng)商，例如Verizon、AT&T、Qwest等，已經(jīng)建設(shè)了40G商用網(wǎng)絡(luò)。從總體上看，因流量激增而導(dǎo)致的骨干網(wǎng)帶寬的增長(zhǎng)是40G超寬帶技術(shù)發(fā)展的根本驅(qū)動(dòng)力。

與10G相比，40G技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)。對(duì)于路由器而言，“大”管道意味著更高的效率和更大的帶寬。IP包不定長(zhǎng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致多端口間流量均衡操作困難，容易出現(xiàn)擁塞。目前路由器的最大等價(jià)鏈路數(shù)只有8-16，難以進(jìn)一步增多。如果采用10G鏈路，能實(shí)現(xiàn)的最大鏈路帶寬為80-160G;如果采用40G技術(shù)，則最大可達(dá)640G。此外，一個(gè)40G單板代替4個(gè)10G單板，由于端口的集成度更高，將帶來空間的節(jié)省、功耗的降低、管理的方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而在解決帶寬瓶頸的同時(shí)節(jié)省端口，提高效率，降低OPEX。

華為40G技術(shù)的創(chuàng)新

華為自2001年開始投入40G技術(shù)的研究。從在全球推出首個(gè)40G傳輸設(shè)備到今天，已歷經(jīng)了7年。目前，40G技術(shù)已開始規(guī)模商用，并進(jìn)入快速成長(zhǎng)期。得益于華為在IP技術(shù)和光技術(shù)方面的深厚積累，華為在路由器40G接口技術(shù)上取得了多項(xiàng)創(chuàng)新。

非對(duì)稱負(fù)載分擔(dān)

在骨干網(wǎng)部署40G鏈路，其初衷是通過提高端口速率來滿足大流量的承載需求。但并不是所有的鏈路都必須采用40G鏈路。如何利舊10G鏈路，使運(yùn)營(yíng)商的投資效益最大化，是必須要考慮的因素之一。

針對(duì)路由鏈路的負(fù)載分擔(dān)技術(shù)，業(yè)界普遍的做法是：鏈路的速率必須是對(duì)等的，或者是基于10G鏈路的負(fù)載分擔(dān)，或者是基于40G鏈路的負(fù)載分擔(dān)。華為基于對(duì)運(yùn)營(yíng)商需求的深刻理解，領(lǐng)先于業(yè)界廠商，率先實(shí)現(xiàn)了路由器10G與40G鏈路的非對(duì)稱負(fù)載分擔(dān)技術(shù)，使得10G與40G鏈路混合組網(wǎng)，給運(yùn)營(yíng)商提供了更為靈活的投資選擇，從而保證投資效益的最大化。

即插即用

路由器接口的即插即用是降低運(yùn)維成本的關(guān)鍵因素。對(duì)光信號(hào)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，是衡量40G接口(特別是40G彩光接口)能否實(shí)現(xiàn)即插即用的關(guān)鍵指標(biāo)。為了讓光信號(hào)能夠更加準(zhǔn)確、高效地進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，除了要采用先進(jìn)的調(diào)制碼型以外，還需在精確色散補(bǔ)償、差錯(cuò)控制等方面進(jìn)行保障。

不同于外置色散補(bǔ)償?shù)臉I(yè)界傳統(tǒng)做法，華為在40G板卡上集成了內(nèi)置的可調(diào)色散補(bǔ)償模塊(Tunable Dispersion CompensatorModule)，從而擁有了高集成度、高穩(wěn)定性、低功耗、易管理維護(hù)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。差錯(cuò)控制與內(nèi)置色散補(bǔ)償模塊的智能聯(lián)動(dòng)，在無需人工干預(yù)的情況下，保證了最優(yōu)的光信號(hào)傳送，從而可顯著降低運(yùn)維成本。

傳統(tǒng)的色散補(bǔ)償參數(shù)調(diào)整都是手動(dòng)靜態(tài)實(shí)現(xiàn)的，線路異常后需要人工干預(yù)才能恢復(fù)，其缺點(diǎn)是：及時(shí)性差、對(duì)操作人員技術(shù)要求高、維護(hù)成本高。

MIPO帶外管理

目前，業(yè)界彩光方案是將路由器的彩光接口接入WDM設(shè)備的OMU(OpticalMultiplexer Unit)單元，直接支持WDM傳輸。隨之而來的問題就是：如何同時(shí)管理好路由器設(shè)備和傳輸設(shè)備?G M P L S(Generalized Multiprotocol Label Switching)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。GMPLS由MPLS演進(jìn)而來，它是MPLS向光層擴(kuò)展的必然產(chǎn)物。GMPLS將時(shí)隙、波長(zhǎng)和光纖端口作為標(biāo)簽用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通過采用擴(kuò)展的信令、路由協(xié)議和新增的鏈路管理機(jī)制以適應(yīng)對(duì)智能光網(wǎng)絡(luò)的控制要求，動(dòng)態(tài)地提供網(wǎng)絡(luò)資源，增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。

GMPLS信令的傳送，目前業(yè)界普遍的做法是采用帶內(nèi)通道和帶外通道兩種方式。帶內(nèi)通道方式是指控制信令和業(yè)務(wù)流量共享帶寬，帶外通道方式是指控制信令有單獨(dú)的通道，與數(shù)據(jù)通道彼此獨(dú)立。帶內(nèi)通道方式的缺點(diǎn)是在業(yè)務(wù)流量堵塞情況下，很有可能導(dǎo)致控制信令丟失，造成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中斷;而帶外通道方式的缺點(diǎn)是需要占用獨(dú)立的業(yè)務(wù)槽位或者業(yè)務(wù)接口，浪費(fèi)接口資源。

為了保證業(yè)務(wù)的可靠性，華為除了兼容帶內(nèi)通道方式外，還在 40G接口板上單獨(dú)設(shè)計(jì)了隨板的帶外管理接口M I O P(Management of IP and Optical)，以帶外通道的方式轉(zhuǎn)發(fā)GMPLS信令流，給控制信令開辟單獨(dú)的通道。在業(yè)務(wù)流阻塞的情況下，不影響控制信令的傳送與處理，從而實(shí)現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)相分離。

40G端到端解決方案

華為整合了光傳輸領(lǐng)域和IP領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)資源，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的各個(gè)階段，推出了全場(chǎng)景、端到端的40G解決方案。方案主要覆蓋下述主要建網(wǎng)模式：

骨干網(wǎng)：40G白光接口的集群路由+40G光傳輸

華為40G白光接口遵從ITU-T G.707標(biāo)準(zhǔn)。40G白光接口互通性強(qiáng)，與WDM傳輸網(wǎng)絡(luò)可以很好地對(duì)接。目前的互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)由于扁平化趨勢(shì)日益明顯，同一節(jié)點(diǎn)多局向的組網(wǎng)模式逐漸增多，這必然要求核心路由器具有足夠多的端口密度，并具備集群能力。同時(shí)，考慮到骨干網(wǎng)絡(luò)的高可靠性要求，需進(jìn)行物理鏈路的備份保護(hù)，因而傳輸系統(tǒng)也要具備40G能力。

因此，在互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)，華為推薦采用40G白光接口的集群路由系統(tǒng)與40G波分系統(tǒng)共同組網(wǎng)。這一方案的好處是：網(wǎng)絡(luò)具備良好的開放性，易于規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)維;路由器與傳輸網(wǎng)管理界面清晰，可靠性高;通過合波和波分調(diào)度技術(shù)，可大大提高光纖利用率。該方案已實(shí)現(xiàn)1200公里以上無電中繼傳送，可滿足大部分骨干網(wǎng)的需求。

華為40G OT N(O p t i c a l Tra n s p o r tNetwork)與華為40G白光接口可以在任意兩臺(tái)路由器之間實(shí)現(xiàn)光層直達(dá)路由，加速實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)的扁平化部署。相對(duì)于WDM系統(tǒng)，華為40G OTN可降低38%的建網(wǎng)成本和40%的運(yùn)營(yíng)成本，可顯著降低傳輸系統(tǒng)的TCO。

2008 年，華為在業(yè)界首家發(fā)布2+8的10T集群路由器。目前，華為N E5000E2+2/2+4集群已完成“滿框、滿負(fù)荷、帶業(yè)務(wù)疊加”的商用測(cè)試。其中2+2集群滿負(fù)荷測(cè)試歷時(shí)81天、1944小時(shí)，完成全部測(cè)試，結(jié)果優(yōu)異;2+4集群24小時(shí)滿負(fù)荷轉(zhuǎn)發(fā)，16萬億數(shù)據(jù)包流量，測(cè)試結(jié)果零丟包。華為成為世界上第一個(gè)完成路由器集群2+4測(cè)試的廠家。目前，華為40G端口已率先在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)獲得了應(yīng)用。

城域網(wǎng)：40G背對(duì)背直連

Huawei Technologies在網(wǎng)絡(luò)POP(Point of Presence)層面，寬帶接入網(wǎng)關(guān)(Broadband AccessGateway)、業(yè)務(wù)路由器(Server Router)通常與城域網(wǎng)核心路由器、骨干P E(Provider Edge)路由器部署在同一城市 、 同一局所。因此，城域網(wǎng) 核心至POP、POP至骨干PE的距離一般在2公里以內(nèi)。在這種情況下，可以采用路由器40G白光接口進(jìn)行背對(duì)背直連組網(wǎng)。若距離超過兩公里，可采用路由器40G彩光接口進(jìn)行背對(duì)背直連組網(wǎng)。

40G背對(duì)背直連帶來的好處是：可減輕運(yùn)營(yíng)商在POP點(diǎn)的建網(wǎng)與運(yùn)維成本。由于采用了路由器40G光纖直連，無需單獨(dú)建設(shè)傳輸系統(tǒng)，減少了傳輸投資;僅需維護(hù)路由層面，從而簡(jiǎn)化了維護(hù)界面，降低了運(yùn)維成本。

城域網(wǎng)：40G彩光互聯(lián)

目前，運(yùn)營(yíng)商針對(duì)城域網(wǎng)的建設(shè)都把帶來大量流量的視頻業(yè)務(wù)如IPTV等業(yè)務(wù)，從核心逐漸下移至P O P甚至業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(User-facing Provider Edge)。另外，大型IDC直接掛靠到城域網(wǎng)核心。因此，城域網(wǎng)流量本地化，是緩解骨干網(wǎng)擴(kuò)容成本壓力的關(guān)鍵。這對(duì)城域網(wǎng)路由器的擴(kuò)展能力提出了新的挑戰(zhàn)，要求城域核心路由器也同樣集群化、端口高速化。

針對(duì)城域網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，華為推出了40G彩光互聯(lián)方案。40G彩光接口遵從I T U-T G.709標(biāo)準(zhǔn)，并采用獨(dú)特的技術(shù)創(chuàng)新，率先實(shí)現(xiàn)了即插即用，大大降低了運(yùn)維的復(fù)雜度;在傳輸距離方面，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的無電中繼80公里超長(zhǎng)傳輸，解決了長(zhǎng)距離傳輸問題，可全面滿足城域網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)需要。

通過40G彩光互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)可節(jié)省路由器與WDM/OTN傳輸系統(tǒng)之間的白光接口。WDM傳輸系統(tǒng)不需要OTU單元進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，從而簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，方便故障定位，降低管理難度，降低CAPEX和OPEX。

作者：劉學(xué)斌 來源：通信產(chǎn)業(yè)報(bào)