組網(wǎng)需求和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的開發(fā)通過市場(chǎng)的杠桿作用而互相促進(jìn)。一方面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備開發(fā)的依據(jù)是組網(wǎng)需求，另一方面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備技術(shù)方面的進(jìn)展又為組網(wǎng)提供了新的選擇。面對(duì)2000年網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新進(jìn)展，光網(wǎng)絡(luò)的組織、建設(shè)和管理有了更多新的選擇。

90年代后期，光傳送網(wǎng)組網(wǎng)出現(xiàn)了以下新的變化：

(1)隨著波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的應(yīng)用而出現(xiàn)的光分插復(fù)用器(OADM)、光交叉連接器(OXC)，使網(wǎng)絡(luò)的傳送和交換有了新的選擇，由過去單一的基于電的顆粒轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在兩種方式并存——基于電的顆粒和基于光的顆粒方式。一個(gè)波長(zhǎng)或一個(gè)VC-n都可以成為交叉的基本單位。

(2)路由器等基于包交換的設(shè)備直接進(jìn)入傳送網(wǎng)，促進(jìn)了基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸技術(shù)、彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)的興起和發(fā)展。

(3)由于器件技術(shù)上的進(jìn)展，WDM設(shè)備價(jià)格不斷下降。一方面，器件技術(shù)上已做到波道間間隔小于50 GHz，使密集波分復(fù)用系統(tǒng)的波分復(fù)用波道數(shù)增加，滿足了大容量系統(tǒng)的需求；另一方面，200 GHz以上的粗波分系統(tǒng)也已開始推出。

(4)WDM不再僅應(yīng)用于骨干網(wǎng)，接入網(wǎng)也開始使用WDM無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)等技術(shù)。

(5)在接入網(wǎng)方面PON和以太網(wǎng)結(jié)合，發(fā)展為以太無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

(6)多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)集SDH傳輸、各種接口和容器的集散(Grooming)功能于一身，兼容PDH、SDH、ATM、以太網(wǎng)等，在基于電路交換和基于包或IP交換共存的若干年內(nèi)，它是一個(gè)性能價(jià)格比更高的設(shè)備。

(7)前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)被應(yīng)用于設(shè)備的線路接口。

(8)數(shù)字包封技術(shù)使IP業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)直接進(jìn)入光層成為可能。

(9)自動(dòng)交換傳送網(wǎng)/自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASTN/ASON)的標(biāo)準(zhǔn)框架已經(jīng)提出，成為業(yè)界關(guān)注的話題。

上述技術(shù)新變化導(dǎo)致了進(jìn)入21世紀(jì)以來，在光傳輸網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的若干思考。因此，有3個(gè)方面的問題值得進(jìn)行探討：

(1)關(guān)于自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。作為ASTN的一個(gè)子集，ASON的標(biāo)準(zhǔn)正逐漸形成。那么，目前建設(shè)ASON的時(shí)機(jī)還要多久才能到來？

(2)關(guān)于格狀網(wǎng)拓?fù)?。在格狀物理拓?fù)渲锌梢赃\(yùn)行多種類型的虛擬子拓?fù)?，如環(huán)形、線形等，從而在一個(gè)格狀網(wǎng)中發(fā)揮各種拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)。這樣，我們將如何選擇進(jìn)行組網(wǎng)？

(3)關(guān)于交叉的選擇。光的以波長(zhǎng)為單位的交叉或交換出現(xiàn)，同以往的在電子電路上操作的以VC-n為單位的交叉連接平分天下。組網(wǎng)時(shí)怎樣選擇才更合理？

1 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)目前處于開發(fā)階段，2000年以來，ASON從概念的提出到標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，已經(jīng)形成全新的技術(shù)體系，具有組網(wǎng)需求，其發(fā)展動(dòng)態(tài)[1，2]如下。

(1)完成了G.8080建議。建議定義的ASON分為控制層、傳輸層和管理層3個(gè)平面，圖1給出了3個(gè)平面的關(guān)系及接口UNI、I-NNI、E-NNI的定義。

(2)形成了自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)特有的控制平面結(jié)構(gòu)，提出了系統(tǒng)策略控制與邊界的關(guān)系。

(3)路由選擇方案有分層選路、源及分步選路。

(4)提出了自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)新具有的管理能力。

(5)提出了地址分配策略。

(6)提出了保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制。

由此可見，ASON的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成，但是還缺乏具體的規(guī)范。

按照ASON的標(biāo)準(zhǔn)，目前設(shè)備只能處于初步的開發(fā)階段。例如ASON特有的控制平面，許多公司就各自有其開發(fā)成果，如Ciena的OSRP、朗訊的Optical tone、思科的UCP都可以看作是向此方向努力的步驟。

許多開發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商都希望從現(xiàn)在起提供的和建設(shè)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備就是ASON的網(wǎng)元，或者可以在今后簡(jiǎn)單過渡到ASON。從目前標(biāo)準(zhǔn)化工作的狀況來看，由于缺乏具體的規(guī)范，還無法支持這種愿望。在這種情況下，目前進(jìn)行的仍然是運(yùn)營(yíng)商同制造商一起參與促進(jìn)ASON的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，下一步才是設(shè)備的生產(chǎn)和ASON的組網(wǎng)。

2 格狀網(wǎng)拓?fù)渲械淖油負(fù)?/p>

光傳輸大規(guī)模的組網(wǎng)始于80年代末90年代初。基于當(dāng)時(shí)的設(shè)備技術(shù)水平形成了組網(wǎng)的技術(shù)理念。伴隨著SDH的發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)從PDH的鏈形組網(wǎng)發(fā)展為環(huán)網(wǎng)、格狀網(wǎng)。隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，自愈、網(wǎng)管功能也應(yīng)運(yùn)而生。這些基本概念在目前仍然沒有過時(shí)。

組網(wǎng)的第1步，首先的選擇是組網(wǎng)采用格狀網(wǎng)(Mesh)還是環(huán)。表1所示為人們對(duì)格狀網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)的看法。從表1中可以看到90年代形成的對(duì)環(huán)網(wǎng)、格狀網(wǎng)的看法是：由于必須采用復(fù)雜的恢復(fù)算法，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備如DXC、ADM等價(jià)格高、體積大、自愈時(shí)間長(zhǎng)。付出這些代價(jià)，得到的是具有更高的帶寬利用率和抗毀能力。因而，從經(jīng)濟(jì)的角度，以往組網(wǎng)首選的拓?fù)涫黔h(huán)而不是格。如果網(wǎng)絡(luò)在地理上要求更大的覆蓋面，為了盡量地發(fā)揮環(huán)的優(yōu)勢(shì)，又發(fā)展出了環(huán)間互通，主環(huán)帶分環(huán)等方式。而環(huán)間互通的保護(hù)又有其特殊要求。

進(jìn)入21世紀(jì)，由于以下一些情況的出現(xiàn)，促使我們重新認(rèn)識(shí)問題：

(1)光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具有充分的覆蓋面，光纖光纜不但已敷設(shè)到主要節(jié)點(diǎn)，而且許多節(jié)點(diǎn)還具有多個(gè)方向的光纜路由。

(2)城域網(wǎng)的需求進(jìn)一步突出，而城域網(wǎng)一般是節(jié)點(diǎn)多，節(jié)點(diǎn)間距離短。許多地區(qū)經(jīng)過大量建設(shè)，可以做到節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間光纜能構(gòu)成網(wǎng)格狀的物理拓?fù)洹?/p>

(3)大容量的節(jié)點(diǎn)交換設(shè)備出現(xiàn)，其中有基于光的波長(zhǎng)的，也有基于電的VC-n的。它們可以不但支持通常的環(huán)、格的應(yīng)用，而且還可以支持環(huán)和格的混合應(yīng)用。

以上最后一點(diǎn)的原理可以簡(jiǎn)述如下：9個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以用光纜構(gòu)成格狀的物理拓?fù)?，但是在任意幾個(gè)兩兩相鄰的節(jié)點(diǎn)之間都可以構(gòu)成環(huán)，如圖2所示。我們把它稱為格狀網(wǎng)中的子環(huán)。子環(huán)可以由3種方式組成：

a.基于VC-n

節(jié)點(diǎn)為光交換機(jī)或交叉連接設(shè)備，具有光口，且交叉操作以VC-n為顆粒用電子電路實(shí)現(xiàn)。在每段光纜上又有兩種情況：采用WDM系統(tǒng)中的同一個(gè)波長(zhǎng)，或每段光纜只運(yùn)行單波長(zhǎng)。子環(huán)可以用一個(gè)VC-n或一個(gè)VC-n-Xc 組成。

b.基于波長(zhǎng)

在由OXC作為節(jié)點(diǎn)，每段光纖采用波分復(fù)用方式復(fù)用的格狀網(wǎng)中，一個(gè)子環(huán)可以由每一段光纖的同一個(gè)波長(zhǎng)構(gòu)成。

c.以上兩種的重疊

即基于波長(zhǎng)的OXC設(shè)備又包含有基于VC-n的交叉。

這可以用一個(gè)實(shí)例來說明，如用9個(gè)Ciena公司的光交換機(jī)——CoreDirector組成如圖2的格。設(shè)備將WDM系統(tǒng)的每個(gè)波長(zhǎng)或單波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為SDH電信號(hào)，以VC-3為顆粒進(jìn)行交換。它可以允許用戶將VC-3等級(jí)的級(jí)聯(lián)容器組成子環(huán)(例如子環(huán)1為一個(gè)VC-3，標(biāo)稱容量51 Mbit/s；子環(huán)2為VC-3-4c ，標(biāo)稱容量155 Mbit/s)，運(yùn)行環(huán)的保護(hù)機(jī)制，而子環(huán)余下的VC-3可以再組成若干子環(huán)或按格狀網(wǎng)的恢復(fù)機(jī)制運(yùn)行。這種分配和安排，用戶只需在網(wǎng)管界面上設(shè)定就能實(shí)現(xiàn)。這樣，一個(gè)從物理上看起來的格狀網(wǎng)實(shí)際上包含了若干獨(dú)立運(yùn)行的邏輯上的子環(huán)和格狀網(wǎng)，從而針對(duì)不同的需求既得到自愈時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，又可以充分利用帶寬資源。這些環(huán)和格狀網(wǎng)分別具有表1所列的相應(yīng)優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

發(fā)展到這一步，在組網(wǎng)過程中，可能考慮的拓?fù)溆墟湣h(huán)、格和它們的混合?？紤]的步驟是：

(1)根據(jù)敷設(shè)光纜資源、敷設(shè)計(jì)劃和網(wǎng)絡(luò)路由要求選擇拓?fù)洹?/p>

(2)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)路由要求選擇拓?fù)洌缓笾朴喒饫|的規(guī)設(shè)計(jì)劃。

(3)當(dāng)選擇格狀物理拓?fù)鋾r(shí)，作為多種選擇之一，如果設(shè)備可以支持，可以選擇若干個(gè)子環(huán)和子格共存的拓?fù)洹Ｆ渲?，將那些?duì)倒換時(shí)間要求高的業(yè)務(wù)安放到子環(huán)內(nèi)，而將其余的業(yè)務(wù)讓格狀子網(wǎng)承擔(dān)。

(4)當(dāng)選擇環(huán)狀網(wǎng)時(shí)，如果出現(xiàn)多個(gè)環(huán)相交于多點(diǎn)的情況，不妨作比較，按同樣的路由要求組織一個(gè)格狀網(wǎng)然后比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

(5)選擇環(huán)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)或子環(huán)結(jié)構(gòu)，又將從復(fù)用段共享保護(hù)和通道保護(hù)兩者中選擇保護(hù)方式。假如各節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)量分布非常平衡，復(fù)用段共享保護(hù)有一定優(yōu)勢(shì)，而在一般情況下業(yè)務(wù)分布相對(duì)集中，采用二纖環(huán)時(shí)，可以考慮將VC-n通道保護(hù)作為首選。

3 交叉的選擇

目前的設(shè)備中交叉部分有兩種類型：基于電子電路的以VC-n為顆粒的交叉和基于光開關(guān)的以波長(zhǎng)為顆粒的交叉。

采用光交叉時(shí)，波分復(fù)用信號(hào)被分接為機(jī)內(nèi)多條光纖上的單波長(zhǎng)信號(hào)，再使用光開關(guān)進(jìn)行交叉，然后復(fù)接到一條條WDM光纖上。除了光開關(guān)需要電的控制信號(hào)外，信號(hào)無需到達(dá)電層面。然而，當(dāng)一個(gè)光波長(zhǎng)(例如波長(zhǎng)1)從一條輸入光纖(例如第1條：L1)進(jìn)入系統(tǒng)，從另一條(例如第4條：L4)輸出時(shí)，如果該波長(zhǎng)(如L4輸出光纖的波長(zhǎng)1)已經(jīng)被占用，就必須把進(jìn)入的光波長(zhǎng)信號(hào)保持信息內(nèi)容不變，波長(zhǎng)換到另一個(gè)波長(zhǎng)(例如波長(zhǎng)1的內(nèi)容轉(zhuǎn)換到波長(zhǎng)8)。目前，這一過程要經(jīng)過電的處理才能實(shí)現(xiàn)。

光交叉的關(guān)鍵器件主要代表是微電子機(jī)械開關(guān)(MEMS)，有一維、二維和三維的，技術(shù)還在不斷進(jìn)展，售價(jià)有待降低。

相比之下，雖然電的交叉要經(jīng)過光/電/光的變化，不如光交叉那么簡(jiǎn)單，但由于集成電路技術(shù)的不斷提高，2000年以來已有大容量電交叉芯片進(jìn)入市場(chǎng)，芯片大容量的規(guī)模和完善的性能大大減低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且基于電的交叉可將很小的顆粒合并成大的VC-n，每16個(gè)(或64個(gè)) VC-4可復(fù)用成一個(gè)STM-16(或64)，所以O(shè)EO系統(tǒng)的靈活性比光交叉方式好。相對(duì)于目前MEMS的發(fā)展，電交叉芯片集成電路的發(fā)展顯得迅速些。

由此我們可以得出有關(guān)組網(wǎng)原則方面的結(jié)論：

光交叉主要定位于波分復(fù)用系統(tǒng)，適宜于交叉顆粒需要較大的組網(wǎng)。而電交叉(OEO)可以定位于波分復(fù)用和單波長(zhǎng)的系統(tǒng)，特別適宜于要求小顆粒集散的節(jié)點(diǎn)。由此，可以決定設(shè)備開發(fā)、組網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的方向。

一個(gè)需要說明的問題是，光交叉和電交叉的適用范圍并無嚴(yán)格的界限。目前的一種發(fā)展趨勢(shì)是，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備中可以集成光的交叉、電的交叉和各種交換功能，實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備功能的集成。這種高度集成化的設(shè)備可以有效降低組網(wǎng)的復(fù)雜度，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的管理，為網(wǎng)絡(luò)資源更加有效地利用提供條件。如何在這種具有“多顆粒度交換”功能的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)來降低網(wǎng)絡(luò)的投資成本和運(yùn)營(yíng)成本，以及如何在多種粒度的環(huán)境中進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)是目前研究的熱點(diǎn)。

4 結(jié)論

適應(yīng)ASON的需要是光網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和運(yùn)營(yíng)者的努力方向，目前處于標(biāo)準(zhǔn)的完善期，設(shè)備技術(shù)方面的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒M網(wǎng)提供了新的選擇，值得重視?！?/p>

參考文獻(xiàn)

1 楊玉森.自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)體系結(jié)構(gòu)框架. ITU-T 2002年會(huì)議報(bào)告.2002，1

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3 李秉鈞.SDH自愈環(huán)保護(hù)方式選擇.現(xiàn)代有線傳輸， 1999，3

(收稿日期：2002-03-05)

作者簡(jiǎn)介

李秉鈞，信息產(chǎn)業(yè)部電信第五研究所教授級(jí)高工，博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期從事電信傳輸?shù)募夹g(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。

石兵，大唐電信光通信分公司工程師，在職博士生。研究方向?yàn)楣馔ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。