IP over WDM技術及展望

王振宇 中興通訊

一、 IP over WDM的產(chǎn)生背景

隨著寬帶網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，IP網(wǎng)絡通信業(yè)務量已呈爆炸式增長，并成為業(yè)界矚目的焦點。作為推動全球信息業(yè)發(fā)展的重要力量，IP業(yè)務已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的話音交換業(yè)務成為電信網(wǎng)的主要業(yè)務類型。由于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡是通過路由器之間光纖直連的方式進行組網(wǎng)建設的，這樣隨著IP業(yè)務數(shù)量的不斷增加，需要的光纖數(shù)量就與路由器端口數(shù)量成正比例增長，由此將直接產(chǎn)生如下問題：網(wǎng)絡光纖資源大量消耗引發(fā)的光纖緊缺問題和網(wǎng)絡拓撲連接復雜化導致的網(wǎng)絡維護問題。除此之外，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡應用規(guī)模的不斷擴大，大量的數(shù)據(jù)設備端口長距傳輸需求也會導致建設成本的大幅上升。因此隨著IP數(shù)據(jù)業(yè)務的急劇增長，必然需要一種全新的能夠提供大容量、長距離傳送能力的、適合IP業(yè)務特點的經(jīng)濟型承載網(wǎng)絡來解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡所面臨的上述問題。與此需求相對應，目前蓬勃發(fā)展的波分復用（WDM）傳輸技術與其它傳輸技術相比具有明顯的優(yōu)勢，因此采用WDM網(wǎng)絡承載數(shù)據(jù)業(yè)務（IP over WDM）的技術應運而生。

二、 IP over WDM的技術分析

WDM傳送設備自身的技術特點決定了采用IP over WDM技術作為承載IP業(yè)務的解決方案將具備以下各種優(yōu)勢：

（1） WDM傳輸設備能夠提供遠遠大于傳統(tǒng)的SDH傳輸設備和ATM傳輸設備的傳輸容量。中興通訊WDM設備能夠提供單纖40/80/160波的波分復用傳輸，單波長傳送容量可以達到2.5Gbps/10Gbps/40Gbps傳輸速率，并且可以通過子速率匯聚方式將低速率數(shù)據(jù)業(yè)務匯聚成滿帶寬傳送，有效提高光纖資源利用率。

（2） WDM傳輸設備通過大量減少數(shù)據(jù)設備之間的光纖連接，可以使原有呈星型分布的數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡結構簡化為呈線形/環(huán)形的網(wǎng)絡結構，便于網(wǎng)絡的規(guī)劃和維護操作。

（3） WDM傳輸設備自身具備強大的超常距離傳輸能力，能夠有效減少長距離數(shù)據(jù)設備的成本建設要求。中興通訊WDM設備能夠提供無電中繼1000km以上的長距離數(shù)據(jù)傳輸，目前已經(jīng)在國內(nèi)外成功商用。

（4） WDM傳輸設備能夠?qū)��?shù)據(jù)業(yè)務傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式進行透明傳送，中興通訊WDM設備能夠有效承載GE、2.5G POS、10G POS、10G VLAN等各種類型的數(shù)據(jù)業(yè)務。

（5） WDM傳輸設備擁有完善的光層保護能力，可以有效保證所承載數(shù)據(jù)業(yè)務的高網(wǎng)絡生存性要求。中興通訊WDM傳輸設備能夠全面提供光復用段1+1、光通道1+1、光通道1：N、兩纖雙向光復用段/通道共享環(huán)網(wǎng)保護等多種保護類型，其中中興通訊設備特有的兩纖雙向光通道共享環(huán)網(wǎng)保護方式在系統(tǒng)波長利用率和保護效率兩個方面能達到完美的結合。此外，非常重要的一點是，光層保護在倒換時間性能上能夠提供大大優(yōu)于IP路由器保護恢復性能的QoS保證。

從WDM傳送設備自身技術發(fā)展現(xiàn)狀來看，主要是針對IP、ATM、TDM等業(yè)務類型實現(xiàn)多業(yè)務接入并提供長距離、大容量的解決方案；但在另外一方面，在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡與傳輸網(wǎng)絡的融合發(fā)展過程中，網(wǎng)絡快速重路由、網(wǎng)絡業(yè)務帶寬動態(tài)分配、IP業(yè)務性能檢測等問題將成為IP over WDM技術發(fā)展中亟待解決的問題。

三、 IP over WDM的發(fā)展趨勢

1．T-MPLS分組傳送網(wǎng)：IP over WDM的解決方案

隨著IP業(yè)務在WDM網(wǎng)絡的廣泛應用，WDM光傳輸網(wǎng)的發(fā)展出現(xiàn)了以下幾個趨勢：

* 數(shù)據(jù)包化：數(shù)據(jù)業(yè)務從時隙結構演變成幀結構，交換方式由TDM交換向分組交換轉換；

* 網(wǎng)絡模型：從簡單的網(wǎng)絡疊加模型（overlay model）到智能化的對等模型（peer module），簡化網(wǎng)絡層次和管理成本；

* 業(yè)務的QoS：從資源專用到同一資源被不同的QoS業(yè)務共用，以及業(yè)務性能的實時監(jiān)測；

* 網(wǎng)絡智能化：IP數(shù)據(jù)業(yè)務量具有突發(fā)性和不確定性，對光網(wǎng)絡帶寬實行動態(tài)分配和調(diào)度提出了必然的要求。

與上述技術發(fā)展趨勢相適應，業(yè)界新近提出了T-MPLS（Transport－MPLS）技術作為IP over WDM的解決方案。T-MPLS以全業(yè)務節(jié)點為理念，以MPLS協(xié)議為基礎，作為未來融合網(wǎng)絡的業(yè)務承載平臺，能夠支持所有類型的業(yè)務（如Ethernet、IP/MPLS、FR、ATM、TDM等）。它是一種面向連接的包交換傳送平面技術，在G8110.1建議中定義，已于2006年2月份在ITU-T日內(nèi)瓦會議上獲得廣泛共識。T-MPLS作為中間適配層，既能夠針對3層的IP數(shù)據(jù)包，也可以針對2層的數(shù)據(jù)業(yè)務（如L2MPLS），其面向連接的特性能夠充分保證上層業(yè)務所提出的質(zhì)量要求，能夠獨立于相應的業(yè)務層以及控制層進行操作。

T-MPLS技術具備以下優(yōu)勢：

（1）電信級數(shù)據(jù)傳送技術，支持不同技術信號的交換（Data/TDM/WDM），符合網(wǎng)絡轉型的趨勢；

（2）面向連接；

（3）能夠融合任何L2和L3的協(xié)議，從而構建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳送平面；

（4）完全的業(yè)務擴展能力；

（5）和傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡相似的OAM&P能力、端到端的維護、保護和性能監(jiān)測；

（6）能夠利用通用的控制平面以及現(xiàn)有的傳送層面（波長和/或TDM），保證與現(xiàn)有的傳送網(wǎng)絡互聯(lián)互通，并逐步向GMPLS網(wǎng)絡演進。

（7）由于省去了一些不必要的基于IP的處理能力，T-MPLS將給運營商帶來CAPEX和OPEX的有效降低。

采用T-MPLS技術后，未來的核心承載網(wǎng)絡可以簡化為一個純光層面加上一個電層面。在電層面主要是基于固定速率的業(yè)務在ODU數(shù)據(jù)單元的交換和基于分組的業(yè)務在T-MPLS的交換，而在光層面則是基于波長λ的交換。T-MPLS技術將成為融合IP網(wǎng)絡和傳輸網(wǎng)絡的業(yè)務承載平臺，從而成為了業(yè)界普遍看好的IP over WDM的解決方案，目前中興通訊已經(jīng)將其列為了當前主要的產(chǎn)品研發(fā)方向。

2．GMPLS和ASON的結合：光網(wǎng)絡面向未來的發(fā)展趨勢

在T-MPLS中，網(wǎng)絡由單純的分組交換節(jié)點組成，傳輸網(wǎng)絡只能被看作是一條預先配置好的物理線路。分組交換節(jié)點不能按照資源的需求情況調(diào)節(jié)傳輸網(wǎng)絡內(nèi)部的物理線路資源，傳輸網(wǎng)絡內(nèi)部的電路分配只能通過人工的方式進行配置。為了能適應未來智能光網(wǎng)絡動態(tài)地提供網(wǎng)絡資源和傳送信令的要求，需要對傳統(tǒng)的MPLS進行擴展和更新。

GMPLS正是MPLS向光網(wǎng)絡擴展的產(chǎn)物。在GMPLS的網(wǎng)絡中，不僅支持PSC(分組交換)節(jié)點，還包括TDM節(jié)點、LSC(波長交換)節(jié)點、FSC(光纖交換)節(jié)點，同時還對原有的路由協(xié)議、信令協(xié)議作了修改和擴展。分組交換節(jié)點可以在任何需要的時候為自己建立一條通達其它分組交換節(jié)點的電路、波道甚至光纖，而只需要發(fā)起一個GMPLS的信令過程。GMPLS的出現(xiàn)，使得IP網(wǎng)絡和傳送網(wǎng)絡的管理不再彼此獨立，為IP網(wǎng)絡和光網(wǎng)絡的無縫結合提供了廣闊的前景。

隨著IP over WDM應用技術的深層次發(fā)展，對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和傳輸網(wǎng)絡的融合網(wǎng)絡的網(wǎng)絡智能化需求也將越來越迫切。ASON技術的出現(xiàn)是光傳送網(wǎng)絡朝向網(wǎng)絡智能化方向發(fā)展的產(chǎn)物，通過在傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡中引入智能化的控制平面，以網(wǎng)絡信令方式將數(shù)據(jù)網(wǎng)和傳送網(wǎng)管理的優(yōu)點融合在一起，進而實現(xiàn)了實時動態(tài)網(wǎng)絡管理。ASON控制平面能夠支持網(wǎng)絡的自動流量工程、網(wǎng)絡自動拓撲發(fā)現(xiàn)和自動業(yè)務發(fā)現(xiàn)以及多種保護和恢復方案。

ASON控制面的引入使光網(wǎng)絡產(chǎn)生了巨大的變化，而GMPLS則成為了實現(xiàn)ASON網(wǎng)絡控制面的最佳核心協(xié)議。它不僅提供了一種多層次的、多廠商的控制平面的互操作，還使得光虛擬專用網(wǎng)業(yè)務（OVPN）、按需帶寬分配業(yè)務（BoD）等新類型服務成為可能。由于GMPLS和ASON控制平面的出現(xiàn)，運營商不必再在網(wǎng)絡鏈路資源管理方面投入巨大的人力和物力�？偟目磥鞧MPLS和ASON控制平面的出現(xiàn)是光網(wǎng)絡中劃時代的技術演進，目前中興通訊已將其作為重要的戰(zhàn)略發(fā)展方向。

四、 總結

總之，IP over WDM已經(jīng)成為光傳輸網(wǎng)適應IP數(shù)據(jù)業(yè)務迅猛發(fā)展形勢的必然選擇，T-MPLS技術作為面向IP over WDM應用的傳送層解決方案，目前已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認可；而GMPLS和ASON相互結合的網(wǎng)絡架構，代表了業(yè)界對下一代智能化光網(wǎng)絡的期待，也代表了未來傳輸網(wǎng)絡業(yè)務全IP化融合發(fā)展的趨勢。中興通訊光網(wǎng)絡產(chǎn)品研發(fā)正緊密順應IP over WDM的技術發(fā)展潮流，爭創(chuàng)通訊行業(yè)前沿領域的領軍品牌。

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