光网络向全IP传送网演进
光网络向全IP传送网演进
业务类型的变化决定了网络的演进方式。在业务演进中,话音成为一种附加业务,而传统的电信网则是一个以话音业务为核心的网络,因此未来网络将围绕着多业务展开。业务IT化、承载IP化是网络发展的趋势,在目标网络架构上应综合考虑。业界提得比较多的全IP是一种泛指,更多是强调将来各种业务信号会普遍采用IP格式,但这并不等同于网络就是一张端到端的IP网络,中间有可能经过以太网、传送网的承载。全IP不能理解为全部路由器组网所替代。全IP更多地侧重于接入层面和信息格式方面,也就是用户所感受到的业务表现形式,如VoIP、IPTV等。
40G光网络发展受业务驱动
目前,光传送网的骨干网现状是只提供端到端光波波长资源,其核心是IP/MPLS(多协议标记交换)网络,但对IP不提供保护和恢复,是专线TDM(时分复用)业务的综合承载平台。城域网的现状是提供综合承载任务,目前是非DSLAM(数字线路用户接入)业务综合承载平台,主要的竞争对手是新型以太网技术。
传送网的传输能力在延着10G到40G再到100G和100G+的途径在提升。现在的10G光网络已经不能够满足业务传输的需要。2006年40G的路由器应用就已经出现,40G光网络的发展已经落后于数据业务的发展。各种宽带应用是40G传送技术发展的主要驱动力,一方面互联网的骨干带宽有了40%的增长;另一方面如IPTV、三重播放、P2P等业务的带宽容量在按照摩尔定律增长,中继带宽膨胀。
40GWDM系统是主流方案,目前40G光网络的主要障碍是系统成本居高不下,技术复杂,元器件性能要求高,客观上成本较高,主要原因是产品商用规模问题,因为采购量不大,成本是降不下来的。主流厂商均在2007年底推出40G光网络的商用解决方案,40波×40G系统实现大约1000公里中继距离,80波×40G系统实现最大中继距离600公里-800公里。各厂商将在2008年底提供升级版本,支持ULH(超长跨距DWDM技术)的传输,40波×40G系统支持1500公里以上的ULH传输,80波×40G系统实现1200公里以上ULH传输。
在40G业务需求集中的区域,将会批量建设40G光网络。新建的10GWDM系统应考虑向40G升级的可能,按照40G传输的指标设计,支持10G/40G混传。近期可以考虑100GHz间隔的40波×40G系统,未来1到2年80波50GHz间隔的40G光网络将成为主流。成本主要取决于使用的数量,预期成本可以下降到可以接受的程度。
OTN在逐步成熟
OTN(光传输网络)规定了类似于SDH的复杂帧结构,有丰富的字节用于OAM(信息域),具备和SDH类似的特性,支持子速率业务的映射、复用和交叉连接、虚级联。OTN更加适合于任意客户业务包含SDH、以太网、视频业务适配等,采用异步映射、异步复用,不需要系统全网同步。
OTN更适合于构建以IP业务为主的端到端宽带业务承载网络。现有城域网中大量数据网络业务接口为GE/10GE(G容量以太网端口),从业务和应用层面来看,GE将成为类似于今天155M的速率接口般普遍。由于OTN处理的是大颗粒,而不需处理类似VC-4/12细微颗粒,理论上OTN可以做更大的交换容量。
OTN在城域网内应用尚不乐观,人们对于SDH有惰性依赖,除去IP业务以外,城域网中的调度颗粒还是以155M以下速率为主,SDH设备可以满足。GE的处理目前多用于光纤直联或者WDM系统,城域网二层网络是一个汇聚网络,很少需要在城域网内调度,GE业务主要是汇聚型,很少有交叉连接。
目前路由器之间组网都是通过波长直接相连,在转接节点没有经过传输设备调度。采用大容量交叉2.56Tbps以上OTN是一种方式,构建一张骨干网的IP网络调度网,初始可以不考虑保护恢复和少量的冗余,待多层恢复的技术完善以后或者GMPLS技术完善后再进行统一控制和恢复。
OTN正在逐步走向成熟,接口OTN化的WDM设备也已应用,下一步路由器是否走向OTN接口化值得关注。此外,在城域网内是否出现一张OTN网络尚需要观察,因为城域网的业务类型为汇聚,调度量不大,在骨干网有可能出现一张大的OTN网络,对于OTN分布式控制可以统一考虑。
分组传送网会得到发展
在城域网,大量存在的TDM业务使SDH/MSTP(多业务传送平台)还存在一个庞大的网络,DSLAM上联大多采用GE光纤直接上联,少部分采用MSTP接入。MSTP接入主要解决大客户、基站接入、宽窄带综合接入等。实际城域网存在两个网络:一个是MSTP网络,一个则是汇聚以太网。
而城域网业务量越来越多的都将基于IP业务,而基于SDH,同时实现TDM、ATM、IP等业务接入、处理、传送和统一网管的MSTP平台逐渐不能满足需求,作为传送网解决方案,MSTP伴随着电信网络的发展和技术进步,经历了从支持以太网透传的第一代MSTP到支持二层交换的第二代MSTP,再到当前支持以太网业务QoS的新一代(第三代)MSTP的发展历程。而将来会有大量分组业务接入的需求,因为未来扩展的网络容量是以分组业务为主,达到90%以上,传送颗粒度以FE/GE为主,而电信级的要求不变,因此传统以太网不能满足需求,PTN(分组传送网)将会得到发展。
PTN是基于连接的,支持多业务提供、分组核心的传送网络,具有更低的总体拥有成本。T-MPLS是PTN的主要设备之一,典型的是基于通用交换矩阵的T-MPLS设备,例如阿尔卡特朗讯推出的传送业务交换机TSS1850。通过交换板可以同时支持TDM和分组交换,并可根据业务需求调整两种业务的比例。其分组交换部分采用T-MPLS技术实现,可以认为是现有MSTP设备的更新换代产品。
PBT(运营商骨干传送网)和T-MPLS都提供类似SDH的性能和可靠性,都提供标准的面向连接的隧道,都可以作为分组传送网的一种选择。两者的区别其实从来源就可以看到:T-MPLS享用原来的MPLS路线,再加上传输的OAM(网络管理系统),进行分组传输;而PBT是从以太网交换机演进而来,加上OAM等。其实,这两种技术都有各自的优缺点,都处于成长的状态,全球范围内的运营商网络也正在启动试验,其中有些是PBT的,有些是T-MPLS的。需要指出的是,城域网的技术很难一家独大。
近几年,随着IP业务的快速增长,对网络带宽的需求不仅变得越来越高,而且由于IP业务量本身的不确定性和不可预见性,对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。传统的方法主要靠人工配置网络连接,耗时费力易出错,不仅难以适应现代网络和新业务提供拓展的需要,也难以适应市场竞争的需要。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念——自动交换传送网(ITU-TSG13命名为ASTN,主要从高层描述)或自动交换光网络(ITU-TSG15命名为ASON,主要从相对细节的结构描述)应运而生。这是一种利用独立的ASTN/ASON控制面,通过各种传送网(包括SDH或OTN)来实施自动连接管理的网络,这种具有独立控制面的光网络称为智能光传送网。
在网络中,引入ASTN/ASON的好处主要有:允许将网络资源动态地分配给路由,缩短了业务层升级扩容时间,明显增加了业务层节点的业务量负荷;具有可扩展的信令能力集;快速的业务提供和拓展;降低了维护管理运营费用;快速的光层业务恢复能力;降低了对用于新技术配置管理的运行支持系统软件的要求,只须维护一个动态数据库,减少了人工出错机会;还可以引入新的业务类型,如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网(VPN)等,使传统的传送网向业务网方向演进。
作为网络敷设实例,美国AT&T公司已经率先在全国范围内敷设了连接约100个城市的智能光网络,由约100台智能光交换机和800多台SONET多业务平台构成。前者主要完成以45Mbit/s为基础带宽颗粒的实时交换和动态指配,后者主要在网络边缘汇聚低速业务至2.5Gbit/s或10Gbit/s速率,再经光交换选路通过网络,基于实时的信令和选路算法。新网络不仅降低了成本减少了指配出错机会,使运作流畅、容量增加,也简化了网络结构层次,极大地缩短了企事业用户的高速电路指配时间,能有效对付网络大故障,快速恢复业务。恢复时间仅为数百毫秒。
按照Frost&Sullivan公司最近的预测,尽管全球电信设备市场总体呈低迷状态,但为了降低成本、增加收入,全球光交换的市场将仍然从2001年的3.36亿美元增加到2006年的60亿美元,智能光网络将成为未来几年传送网发展的重要方向和市场机遇。
自动交换光网络(ASON)是智能光网络的主要模式之一,一般由DWDM(密集波分复用)组成的光传送网组成的光传送网(OTN)加上光交换机组成;在有DWDM组成的网状主要节点,设置具有数百Gbit/s交换能力的光交换机,组成ASON的核心层。按照我国光纤通信的技术体系,光交换机最小颗粒度可以设定为155Mbit/s,网络节点接口(NNI)可以任选STM-1/STM-4/STM-16/STM-64,用户网络接口(UNI)用于连接SDH(同步数字系列)、ATM(异步转移模式)、以太网路由器等。
在接入业务较多的网络中,应该在核心层和接入层之间,加入汇接层。汇接层采用多业务交换平台,汇聚DXC(数字交叉连接设备)、SDH的TM(终端复用器)和ADM(分插复用器)、ATM交换、以太网交换等功能,上接核心层,下接接入层。这种三层结构的组网方式能够充分体现ASON的技术和经济优势。
ASON模式能够充分利用既有的网络资源,降低智能光网络的成本,为较多的电信运营商所采用。
智能光网络与目前国内电信运营商广泛运用的SDH组网方式相比,有许多技术上和经济上的优点:
1. 超大容量和丰富的接口,为电信业务发展奠定了基础利用超大容量的DWDM技术,可以在一根光纤上传送96个以上的波长,以每一个波长承载19G信号计算,传输网的容量将达到960G。光分插节点采用大容量的光交换机,交换机容量可以达到640G以上。
智能光网络可提供各类标准接口,能完成波长的交换和波长子速率的交换,粗交叉颗粒为单个波长,细交叉颗粒为STM-1信道。这样的配置使网络的容量发生几何倍数的增长,随着技术的升级,交换容量会更大,能够满足将来信息流量爆炸型增长的需求。
2.高效的网络管理和保护技术,使网络运行高效、安全、稳定智能光网络通过多种网络保护方案,包括传统的环网和链路1:1、1:N、1+1的线路自动倒换,在环网和链路光纤发生故障时,能提供快速的恢复。
智能光网络通过OSRP协方议,使网络的每一个网元都能够主动和其他网元交流链路和容量信息,掌握整个网络的拓补结构。当链路发生故障或增加新途径时,网元向网络的所有节点发出事件广播,各个网络节点收到信息后,重新计算达到各个节点发出事件广播,各个网络节点收到信息后,重新计算达到各个节点的最佳路由,进行路由表的更新,保持了信息数据库的实时动态、可扩展性和可收敛性。
智能光网络的网络管理系统能够把用户分成不同的等级,用户优先级低的可以采用保护带宽通信,优先级高的用户随时可以占用优先级低的用户的带宽。通过实现VLSR(虚拟线路交换环)、FASTMEST(快速格状网恢复)保护以及系统容量机制,在两点之间实现高性能的电路级保护和快速的通路恢复,大大提高了网络的生存能力。
3.降低运营成本,增加了利润增长点
硬件方面:智能光网络的单机集成了多种ADM和DCS设备的功能,简化了网络。光网络完成粗颗粒的整个波长交叉和细颗粒的交换,使带宽利用度达到了最大,并且拥有各种业务接口,适用于各种网络环境,能够提供用户所要求的任何服务。
智能光网络的灵活组网和扩展能力也能够为电信运营商节约网络扩展的费用。
软件方面:通过控制面功能,实现自动化的快速的点对点的配置能力,增强了运营商快速提供优质服务的能力,并且能够根据时间段和需求安排,及时高速网络带宽的利用度,能够适应互联网业务或相类似的突发性要求,从而降低了网络的操作费用,提高了经济效益。
智能光网络能够提供波长批发,波长出租、带宽交易(包括超带宽服务和非标准带宽服务)、动态路由分配、OVPN(光虚拟专用网)等新的业务类型,为电信运营商提供了新的利润增长点。
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