汪小滟

（哈爾濱元申廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

芻議智能光交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

汪小滟

（哈爾濱元申廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

本文描述了智能交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢(shì)，分別講述了幾大熱點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展情況和應(yīng)用定位，展示了光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展給人們帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

智能光交換；彈性分組環(huán)；MPLS over WDM

1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的背景

從光傳輸技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程來看，在短短的10年中，光傳輸技術(shù)發(fā)展迅速：由早期的SDH→DWDM。近年來，中國(guó)IT業(yè)也全速追趕世界發(fā)展的潮流，大約每2年的時(shí)間傳輸速率提高3倍，光纖總長(zhǎng)度已達(dá)100萬公里，同時(shí)IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展使骨干網(wǎng)的寬帶化具有廣闊的發(fā)展前景，各地的電信與廣電運(yùn)營(yíng)商也積極推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的光纖化進(jìn)程。

在這些新型可重構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的控制通路中，使用了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（如MPLS、OSPF等）來決定路由。另外，由于在IP路由器、ATM交換機(jī)等設(shè)備中強(qiáng)化了流量工程和基于約束的路由技術(shù)，從而允許這些設(shè)備動(dòng)態(tài)決定帶寬。這兩種技術(shù)的使用，為傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)引入了智能控制和管理信令，從而使得光網(wǎng)絡(luò)具備了智能化的特點(diǎn)。并且實(shí)時(shí)的智能光網(wǎng)絡(luò)能夠有效地連接光網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提供高性價(jià)比的傳送網(wǎng)，而且為發(fā)展新型寬帶網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)鋪平了道路。

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的巨大增長(zhǎng)促使各種組織致力于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的修改，使之能夠支持QoS，特別是語音和實(shí)時(shí)圖像傳輸對(duì)QoS的迫切要求。在提供QoS保證和優(yōu)化組網(wǎng)模式的可用技術(shù)方案方面，MPLS（Multiprotocol label switching）是一種被廣泛接納的技術(shù)，它使無連接的IP協(xié)議具有了面向連接的特性。高密度波分復(fù)用傳輸設(shè)備的波長(zhǎng)數(shù)飛速增長(zhǎng)以及OXC的實(shí)用化，使得第三層的交換或MPLS直接運(yùn)行在波長(zhǎng)級(jí)別上成為可能，因此，基于MPLS控制平臺(tái)的IP光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近來發(fā)展十分迅速。

對(duì)于通信等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商所要建設(shè)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，首先要考慮建設(shè)一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺(tái)，即充分利用光層的技術(shù)，提高系統(tǒng)的容量，降低系統(tǒng)的成本；其次提供多業(yè)務(wù)的廣泛的接入平臺(tái)，擴(kuò)展用戶范圍；然后發(fā)展智能光傳輸網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力，提供全新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。智能城域光網(wǎng)絡(luò)隨著城域網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展，其接口呈多樣性，流量具有隨機(jī)性，這都要求網(wǎng)絡(luò)具有智能化，能實(shí)時(shí)分配資源，自動(dòng)建立連接。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON/ASTN）是智能光網(wǎng)發(fā)展的主流方向，目前國(guó)際電信聯(lián)盟等國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)化組織都在研究智能光網(wǎng)技術(shù)，并提出了一些相關(guān)的建議或草案。ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最核心的特點(diǎn)就是支持電子交換設(shè)備動(dòng)態(tài)向光網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)帶寬資源，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)特性動(dòng)態(tài)變化的需求，通過信令系統(tǒng)或者管理平面自動(dòng)建立或者拆除光通道，不需要人工干預(yù)。

2 主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)

采用MPLS over WDM技術(shù)為光層引入了控制信令，從而形成了智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它利用傳統(tǒng)的IP選路協(xié)議來發(fā)現(xiàn)路由，并對(duì)現(xiàn)有的BGP、IGP、OSPF、IS-IS等路由協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展來傳遞計(jì)算標(biāo)簽交換通道（LSP）時(shí)所需要的鏈路狀態(tài)拓?fù)洹①Y源可用信息和策略信息，同時(shí)利用LDP、RSVP，為L(zhǎng)SP通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)留資源或規(guī)定相應(yīng)的顯式通道。為了將MPLS選路協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機(jī)相適配，構(gòu)造智能型波長(zhǎng)路由器/光交換機(jī)，就必須對(duì)傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴(kuò)展和修改：建立新的鏈路管理協(xié)議（LMP），以處理光網(wǎng)絡(luò)的鏈路管理；擴(kuò)展適配的OSPF/IS-IS協(xié)議，以便公告可用的光網(wǎng)絡(luò)資源；通過擴(kuò)展適配的RSVP來提供光網(wǎng)絡(luò)所必須的流量工程能力，使得LSP可以在整個(gè)光核心網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)明顯標(biāo)記。

使用MPLS的主要優(yōu)點(diǎn)就是它可提供可變長(zhǎng)度的標(biāo)簽棧功能，從而使得MPLS具有多級(jí)LSP體制。向光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展的MPLS與傳統(tǒng)的MPLS有所不同，它支持多種類型的交換粒度，如時(shí)分復(fù)用（TDM）、波長(zhǎng)和光纖交換等。這種可支持多種類型交換的光網(wǎng)絡(luò)信令允許大量的LSP在交匯點(diǎn)進(jìn)行匯集，從而透明地穿過更高一級(jí)的LSP隧道，然后再在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分離。這種操作模式非常有用，它可以將骨干網(wǎng)絡(luò)中部分第二層的大型業(yè)務(wù)隧道加以匯聚，或者將它們歸并和疏導(dǎo)到更高一級(jí)的LSP中，以更大的粒度穿過骨干光網(wǎng)絡(luò)。通過MPLS控制平面可以動(dòng)態(tài)地要求傳送層提供所需帶寬、配置波長(zhǎng)等網(wǎng)絡(luò)資源，并通過保護(hù)恢復(fù)技術(shù)提供更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)生存能力，從而使光網(wǎng)絡(luò)能夠像面向連接的電路交換一樣實(shí)現(xiàn)面向連接的光路交換。

MPLS技術(shù)的出現(xiàn)，使得我們能夠通過基于分組，信元的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)互連和流量工程并在光纖層實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連接。這些技術(shù)的出現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)向更加簡(jiǎn)化和更加智能化的方向邁進(jìn)創(chuàng)造了條件。因此，目前許多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和行業(yè)論壇已經(jīng)開始開展有關(guān)智能光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，其目標(biāo)是拿出一個(gè)開放式的通用光網(wǎng)絡(luò)模型和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)接口?；贏SON的智能光網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)光通路的永久性連接（PC）、軟永久性連接（SPC）和交換型連接（SC），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光鏈路的快速、靈活配置，以滿足流量工程和服務(wù)質(zhì)量的要求。

3 對(duì)不同業(yè)務(wù)的技術(shù)支持

在傳輸網(wǎng)中采用新一代的傳輸設(shè)備，除了要解決原有的話音業(yè)務(wù)以外，還需要考慮對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，發(fā)展適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要的寬帶傳輸技術(shù)對(duì)于ATM而言，主要是VP-RING技術(shù)，即通過在傳輸網(wǎng)絡(luò)上逐點(diǎn)匯聚實(shí)現(xiàn)帶寬的共享，通過相關(guān)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的保護(hù)。對(duì)于IP業(yè)務(wù)，可以采用內(nèi)嵌RPR（彈性分組環(huán)）技術(shù)，該技術(shù)通過相關(guān)的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)共享和保護(hù)。

4 下一代的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展策略

下一代光網(wǎng)絡(luò)將使用交換技術(shù)提供動(dòng)態(tài)的端到端連接，創(chuàng)建一種智能光網(wǎng)絡(luò)（ION）。ION能快速地配置和恢復(fù)端到端連接。一個(gè)連接所占的帶寬可從一個(gè)STM-1一直擴(kuò)大到整個(gè)波長(zhǎng)的容量。這種能力對(duì)于改變通信業(yè)務(wù)的現(xiàn)狀意義深遠(yuǎn)，它促進(jìn)了帶寬使用的更快增長(zhǎng)。

4.1 從電信號(hào)到光信號(hào)

光聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)ION的關(guān)鍵，它能為業(yè)務(wù)層提供可擴(kuò)展性、可靠性和最低的成本開銷。光層由多個(gè)集成的模塊構(gòu)成，這些模塊與網(wǎng)絡(luò)智能相結(jié)合，將能支持光層的動(dòng)態(tài)配置。這些模塊包括大容量線路系統(tǒng)、光交換平臺(tái)和可調(diào)設(shè)備。大容量線路系統(tǒng)能達(dá)到每秒太比特級(jí)的傳輸速率，并能支持相距數(shù)千公里的兩個(gè)城市之間的全光連接。這些系統(tǒng)只有極少量的光電轉(zhuǎn)換器，因此，它相對(duì)于傳統(tǒng)的較短距離的線路系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)成本和業(yè)務(wù)速度等方面都具有很大的優(yōu)勢(shì)。光層中的光交換平臺(tái)將從不透明交換過渡到全光交換，到那時(shí)，它不僅能夠交換單條光通路、成束的光通路，甚至整個(gè)線路系統(tǒng)的光纖，故其擴(kuò)展能力是空前的?？烧{(diào)光源、過濾器和接收機(jī)將能提供靈活的選擇性和降低運(yùn)營(yíng)成本。這些邊緣設(shè)備能支持高效的波長(zhǎng)分配，降低波長(zhǎng)阻塞，并通過固有的再生能力消除了距離上的限制。

4.2 從不透明交換到全光交換

從業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商的角度來說，全光交換機(jī)（PXC：Photonic switch）的主要優(yōu)點(diǎn)在于它具有可擴(kuò)展性，能降低成本，并能提高業(yè)務(wù)速度。PXC能夠在一個(gè)端口上透明地交換一個(gè)任意速率和協(xié)議的波長(zhǎng)，或一束波長(zhǎng)，甚至是包括所有波長(zhǎng)的整根光纖。從技術(shù)觀點(diǎn)來看，快速的技術(shù)進(jìn)步正在促進(jìn)光交換和全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。傳輸距離可達(dá)3000公里以上的長(zhǎng)距離光系統(tǒng)即將投入商用。

總之，構(gòu)建光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所需的基本功能部件已經(jīng)具備，下一步就是要考慮如何增加智能，以解決所有網(wǎng)元設(shè)備之間的互連互通問題。隨著科技的進(jìn)步和人們需求的不斷出現(xiàn)，基于光網(wǎng)絡(luò)的智能化技術(shù)也會(huì)不斷發(fā)展，并將引發(fā)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一次新的革命。

[1]張曹卉.智能光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流動(dòng)態(tài)管理及生存性研究.北京郵電大學(xué).[碩士]北京郵電大學(xué)，2008-02-28

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