中國(guó)聯(lián)通承載網(wǎng)傳輸技術(shù)演進(jìn)之路

傳送網(wǎng)是業(yè)務(wù)網(wǎng)能夠運(yùn)行的一個(gè)前提和基礎(chǔ)。因其承載業(yè)務(wù)類型多樣，建設(shè)周期相對(duì)較長(zhǎng)，所以需要適當(dāng)超前于各類業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)。因此，傳送網(wǎng)的轉(zhuǎn)型是運(yùn)營(yíng)商優(yōu)先關(guān)注的領(lǐng)域之一。在由基于TDM的窄帶業(yè)務(wù)向基于IP的寬帶業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型趨勢(shì)的推動(dòng)下，運(yùn)營(yíng)商需要更充足的帶寬資源、更彈性的承載方式、更融合的解決方案來(lái)支撐IP類業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)、固定、移動(dòng)全業(yè)務(wù)。

　　 PTN不適合聯(lián)通“綜合業(yè)務(wù)”承載

　　 固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)、移動(dòng)通信、大客戶專線無(wú)疑是聯(lián)通當(dāng)前最重要的三大業(yè)務(wù)和增長(zhǎng)熱點(diǎn)，此外，IPTV業(yè)務(wù)、NGN業(yè)務(wù)和其它高價(jià)值增值業(yè)務(wù)也將在未來(lái)幾年內(nèi)不斷發(fā)展，聯(lián)通多業(yè)務(wù)綜合承載趨勢(shì)明顯。

　　 當(dāng)前基站采用E1/FE混合出口，最適合采用MSTP技術(shù)。由于MSTP支持二層交換、統(tǒng)計(jì)復(fù)用、VLAN等二層IP功能，可滿足基站IP化后，語(yǔ)音IP業(yè)務(wù)高QoS的通過(guò)和寬帶IP業(yè)務(wù)在傳輸網(wǎng)上的帶寬收斂和共享。在應(yīng)對(duì)目前基站業(yè)務(wù)承載、傳輸效率、保護(hù)、QoS、維護(hù)等方面，MSTP是目前最佳的承載技術(shù)，可滿足3G基站未來(lái)2～3年的承載需求。因此，MSTP網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前固定語(yǔ)音業(yè)務(wù)、2G TDM業(yè)務(wù)以及3G的TDM和IP混合業(yè)務(wù)承載最主流的技術(shù)。

　　 而PTN利用PWE3技術(shù)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)(TDM、ATM、Ethernet等)的仿真和統(tǒng)一承載。PWE3(Pseudo Wire Emulation Edge to Edge)是一種端到端的二層業(yè)務(wù)承載技術(shù)，屬于點(diǎn)到點(diǎn)方式的L2VPN。在分組網(wǎng)絡(luò)的兩臺(tái)PE(Provider Edge)中，利用LDP信令實(shí)現(xiàn)對(duì)PW(Pseudo Wire)標(biāo)簽的自動(dòng)分發(fā)，利用RSVP-TE實(shí)現(xiàn)LSP標(biāo)簽的自動(dòng)分發(fā)。通過(guò)隧道模擬CE(Customer Edge)端的各種二層業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)報(bào)文、比特流等，使CE端的二層數(shù)據(jù)在PTN網(wǎng)絡(luò)中透明傳遞。

　 　PTN融合了傳送和數(shù)據(jù)能力，在以面向連接的方式實(shí)現(xiàn)IP化和電信級(jí)的同時(shí)，盡量去除一些復(fù)雜的協(xié)議和處理，降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度和成本。

　 　PTN為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高效承載而誕生，通過(guò)高效統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能、分組化的彈性管道可以“消峰填谷”進(jìn)行帶寬復(fù)用，相對(duì)SDH的剛性VC管道，能很好地提升帶寬利用率。以Vodafone現(xiàn)網(wǎng)為例，其采用3:1的帶寬收斂比，對(duì)于突發(fā)特征明顯的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)高達(dá)50%的帶寬節(jié)省。

　　 但PTN技術(shù)由于采用與現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)不同的技術(shù)體系，與現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫融合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)端到端的VPN規(guī)劃部署，無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)PW業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)靈活性、擴(kuò)展性存在不足。其次，新建一張解決3G基站業(yè)務(wù)的PTN網(wǎng)絡(luò)投資高，需要投入的維護(hù)力量多，因此，PTN只是一種過(guò)度性的解決方案，不適合聯(lián)通綜合業(yè)務(wù)的承載。

　　 如何實(shí)現(xiàn)MSTP的平滑演進(jìn)?

　　 隨著3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，承載網(wǎng)面臨寬帶化挑戰(zhàn)，需要帶寬成本更低、帶寬提供能力更強(qiáng)的技術(shù)替代TDM網(wǎng)絡(luò)承載3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。PTN是解決3G業(yè)務(wù)的最佳技術(shù)，但不適合未來(lái)聯(lián)通綜合業(yè)務(wù)承載。

　 　通過(guò)擴(kuò)容、EoS等方式，可以解決3G初期階段的業(yè)務(wù)需求，但由于SDH的通道是剛性的，不支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用，3G后期傳送效率低。建設(shè)承載網(wǎng)不僅要考慮多種業(yè)務(wù)因?qū)拵Щl(fā)展帶來(lái)的流量爆炸式增長(zhǎng)、需要提高帶寬資源的投資回報(bào)率等問(wèn)題，還需要兼顧聯(lián)通目前龐大的MSTP現(xiàn)網(wǎng)和長(zhǎng)期存在的TDM業(yè)務(wù)。針對(duì)“技術(shù)可以革命，網(wǎng)絡(luò)需要演進(jìn)”的公理，承載網(wǎng)發(fā)展必須關(guān)注和現(xiàn)網(wǎng)的融合。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和完善，聯(lián)通目前的MSTP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常龐大，如果現(xiàn)網(wǎng)的MSTP支持向PTN的平滑演進(jìn)，無(wú)疑是聯(lián)通解決3G業(yè)務(wù)承載時(shí)投資最小、見(jiàn)效最快的解決方案。

　　 聯(lián)通目前新建的接入層傳送多采用622M環(huán)，早期的155M接入環(huán)也大部份已經(jīng)改造為622M環(huán)。一個(gè)接入環(huán)按照接入10個(gè)基站計(jì)算，可支持單基站50M帶寬，基本可滿足中長(zhǎng)期3G業(yè)務(wù)的發(fā)展。接入層帶寬的增加，會(huì)造成匯聚層帶寬的急劇增長(zhǎng)，這就面臨著匯聚層的網(wǎng)絡(luò)改造。如果能基于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備平滑演進(jìn)，在匯聚層支持分組環(huán)和SDH環(huán)，分組環(huán)支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用，這樣在原有的SDH業(yè)務(wù)不改變的情況下，通過(guò)匯聚層的平滑演進(jìn)，就能支持帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。

　　 圖1所示方案，是通過(guò)匯聚層平滑演進(jìn)，解決了匯聚層帶寬收斂的問(wèn)題，同時(shí)利用了原有的接入層網(wǎng)絡(luò)。但隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)繼續(xù)增長(zhǎng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)接入層通過(guò)擴(kuò)容的方式已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需要，這時(shí)需要通過(guò)接入層演進(jìn)，在接入層支持雙平面，建立接入層的分組環(huán)。在維持原TDM業(yè)務(wù)不變的情況下，使快速增長(zhǎng)的分組業(yè)務(wù)通過(guò)分組平面?zhèn)魉秃凸芾?，有效地降低?shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)帶來(lái)的帶寬壓力。

　　 圖2方案的關(guān)鍵點(diǎn)在于采用自上而下的方式，初期先改造數(shù)量相對(duì)較少，但容量相對(duì)較大的城域匯聚層，形成基于分組的城域匯聚網(wǎng)，同時(shí)該匯聚網(wǎng)具有對(duì)原有接入層SDH網(wǎng)絡(luò)(對(duì)接入SDH承載的VC通道化的E1電路，或Ethernet Over SDH電路完成到PW的仿真和向分組的轉(zhuǎn)換)和未來(lái)接入層分組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行Hybrid接入的能力;隨著IP業(yè)務(wù)的逐步增加，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的逐步減少，城域接入層逐步完成IP化;最后，業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了ALL IP，網(wǎng)絡(luò)也隨之完成了徹底的IP化改造。

　　 微波是綜合承載的有力補(bǔ)充

　　 微波通信的特點(diǎn)：跨越空間能力強(qiáng)，能適應(yīng)各種傳播環(huán)境;投資少，見(jiàn)效快，無(wú)需線路建設(shè)，維護(hù)方便;具有很強(qiáng)的抗自然災(zāi)害能力，易于快速恢復(fù);組網(wǎng)方便靈活，并滿足各種通信業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量的需求。微波的缺點(diǎn)：傳輸質(zhì)量受大氣、氣候和地形等外界環(huán)境的影響較大;傳輸容量有限;微波廠家多，與現(xiàn)網(wǎng)傳輸設(shè)備無(wú)法統(tǒng)一網(wǎng)管。由于這些缺陷，目前微波主要用于光纜無(wú)法鋪設(shè)、帶寬需求比較小的場(chǎng)合。

　　 隨著微波技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)空口類型的不同，將微波重新分為兩類。TDM微波，提供固定傳送管道(調(diào)制固定，容量固定)，適合于傳統(tǒng)2G業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)固網(wǎng)業(yè)務(wù);IP微波，采用自適應(yīng)調(diào)制(AM)技術(shù)，提供彈性傳送管道，容量最高提升4倍，是面向3G和寬帶業(yè)務(wù)的最佳選擇。IP微波又可細(xì)分為Hybrid微波和Packet微波等。

　　 IP微波采用了許多新技術(shù)，從而克服了傳統(tǒng)微波的很多缺點(diǎn)，比如可實(shí)現(xiàn)TDM業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載;自動(dòng)調(diào)整技術(shù)(AM)可根據(jù)天氣狀況自動(dòng)調(diào)整帶寬功能，使網(wǎng)絡(luò)更彈性，語(yǔ)音等高級(jí)別業(yè)務(wù)始終受保障;帶寬容量上則從PDH微波的幾個(gè)E1提升到單載頻最大800M，再通過(guò)單設(shè)備多載頻聚合，空口帶寬高達(dá)1.6G。一些廠家的微波設(shè)備，則可以直接與現(xiàn)網(wǎng)SDH或PTN設(shè)備統(tǒng)一網(wǎng)管、混合組網(wǎng)，從而解決了微波無(wú)法管理的問(wèn)題，大大減輕了傳統(tǒng)微波所帶來(lái)的維護(hù)壓力。

　 　新型的寬帶化、IP化的微波將成為聯(lián)通綜合傳輸承載的有力補(bǔ)充。

　　 ALL IP促使OTN 統(tǒng)一傳輸網(wǎng)

　　 OTN，通常也稱為OTH(Optical Transport Hierarchy)，是通過(guò)G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”。

　 　從居于核心地位的G.709協(xié)議，可以看出OTN跨越了傳統(tǒng)的電域(數(shù)字傳送)和光域 (模擬傳送)，成為管理電域和光域的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。換言之，OTN處理的基本對(duì)象是波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)，將傳送網(wǎng)推進(jìn)到真正的多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)階段。

　　 從電域看，OTN保留了許多傳統(tǒng)數(shù)字傳送體系(SDH)行之有效的方面，如多業(yè)務(wù)適配、分級(jí)的復(fù)用和疏導(dǎo)、管理監(jiān)視、故障定位、保護(hù)倒換等。同時(shí)，OTN擴(kuò)展了新的能力和領(lǐng)域，如提供對(duì)更大顆粒的2.5G、10G、40G業(yè)務(wù)的透明傳送支持，通過(guò)異步映射同時(shí)支持業(yè)務(wù)和定時(shí)的透明傳送，對(duì)帶外FEC及多層、多域網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)視的支持等。

　　 從光域看，OTN第一次為波分復(fù)用系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的物理接口(服務(wù)于多運(yùn)營(yíng)商環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)互連)，同時(shí)將光域劃分成Och(光信道層)、OMS(光復(fù)用段層)、OTS(光傳送段層)三個(gè)子層，允許在波長(zhǎng)層面管理網(wǎng)絡(luò)并支持光層提供的OAM(運(yùn)行、管理、維護(hù))功能。為了管理跨多層的光網(wǎng)絡(luò)，OTN提供了帶內(nèi)和帶外兩層控制管理開(kāi)銷。

　　 構(gòu)筑面向All IP的寬帶傳送網(wǎng)(BTN)，需要集成多種新一代技術(shù)，如WDM、ROADM、40G/100G線路傳送、ASON/GMPLS、集成的Ethernet匯聚能力等，而OTN成為整合多種技術(shù)的框架技術(shù)，成為面向ALL IP寬帶大顆粒統(tǒng)一的必然趨勢(shì)。

　　 新一代OTN設(shè)備結(jié)合了WDM的容量、長(zhǎng)距傳輸和OTN的靈活性、可管理性的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)支持80個(gè)光通道，單波長(zhǎng)最大帶寬為40G，整個(gè)系統(tǒng)容量達(dá)到3.2T。系統(tǒng)集成了多維ROADM、完全無(wú)阻塞的ODU交叉和GMPLS控制平面，其解決方案優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在如下三個(gè)方面。

　 　集成WDM的OTN：提供對(duì)OTN協(xié)議的全面支持，如標(biāo)準(zhǔn)化的G.709封裝映射、交叉連接、開(kāi)銷處理、FEC、多層連接監(jiān)視(TCM)、光層OAM等。設(shè)備提供獨(dú)有的三層流量疏導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光層的多維ROADM完成端到端波長(zhǎng)業(yè)務(wù)的快速部署，電層的交叉連接矩陣完成本地業(yè)務(wù)的分插復(fù)用、必要的光信號(hào)再生和波長(zhǎng)變換，可選的LAN switch功能完成以太業(yè)務(wù)(FE，GE)的匯聚，進(jìn)一步提升帶寬利用率。

　　 面向IP的Any ADM技術(shù)：系統(tǒng)在華為原有GE ADM技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)ADM技術(shù)做了進(jìn)一步的擴(kuò)展，允許4路/8路任意協(xié)議、任意速率業(yè)務(wù)匯聚到一個(gè)2.5G/10G波長(zhǎng)，并完成任意的基于接入業(yè)務(wù)顆粒的分插復(fù)用或交叉連接。Any ADM技術(shù)是對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新，使OTN設(shè)備對(duì)任意顆粒的業(yè)務(wù)都能夠高效友好地接入、匯聚并完成任意時(shí)間、任意地點(diǎn)(站點(diǎn))的分插復(fù)用(ADM)。ANY ADM使定位于網(wǎng)絡(luò)核心的OTN設(shè)備可以擴(kuò)展到城域匯聚接入層，滿足寬帶接入對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和靈活性的需求。

　 　智能光組網(wǎng)：內(nèi)置的ASON/GMPLS控制平面可以統(tǒng)一管理光層和電層業(yè)務(wù)，完成自動(dòng)發(fā)現(xiàn)(包括拓?fù)洹⒐饫w、波長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)等)、波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)自動(dòng)創(chuàng)建、自動(dòng)波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)的Mesh網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)等。此外，OTN/GMPLS網(wǎng)絡(luò)，允許運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展多種增值業(yè)務(wù)如leased wavelength、SLA、BOD、 OVPN等。

　　 新一代OTN傳送和交換設(shè)備提供對(duì)IP/Ethernet業(yè)務(wù)的友好支持，提供透明傳送和基于Ethernent的匯聚兩種模式，允許FE、GE、10GE業(yè)務(wù)任意的復(fù)用、交換。對(duì)于IPTV業(yè)務(wù)特別設(shè)計(jì)了基于波長(zhǎng)和GE顆粒流量的廣播或組播能力。

　　 新一代OTN/GMPLS網(wǎng)絡(luò)允許運(yùn)營(yíng)商端到端快速部署業(yè)務(wù)，徹底解決了傳統(tǒng)WDM設(shè)備缺乏OAM能力、OPEX高昂的問(wèn)題。OTN/GMPLS網(wǎng)絡(luò)允許運(yùn)營(yíng)商直接在光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上開(kāi)展Ethernent(EPL、EVPL)以及存儲(chǔ)(FC、ESCON、FICON及GE)等專線業(yè)務(wù)，從而降低了對(duì)多種層疊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依賴，通過(guò)可運(yùn)營(yíng)的光網(wǎng)絡(luò)直接提供更高品質(zhì)、更低成本的具有電信級(jí)可靠性的專線業(yè)務(wù)，從而令運(yùn)營(yíng)商獲得了新的投資獲利機(jī)會(huì)。

　　 GMPLS/ASON漸趨主流

　　 在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展這個(gè)外因的驅(qū)動(dòng)下，加之傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)本身限制這個(gè)內(nèi)因的作用，一種能夠自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)連接的新型網(wǎng)絡(luò)概念—自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(GMPLS/ASON)應(yīng)運(yùn)而生。智能光網(wǎng)絡(luò)將SONET/SDH的功能特性、高效的IP技術(shù)、大容量的WDM/OTN和革命性的網(wǎng)絡(luò)控制軟件融合在了一起，形成了自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)，并將由此構(gòu)成下一代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，從而為運(yùn)營(yíng)商提供一個(gè)彈性的、可伸縮的、可擴(kuò)展的光網(wǎng)絡(luò)，以提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和管理能力，降低維護(hù)成本。在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)中引入動(dòng)態(tài)交換的概念不僅是十幾年來(lái)傳送網(wǎng)概念的重大歷史性突破，也是傳送技術(shù)的一次重要突破。

　 　總之，光網(wǎng)絡(luò)將從廉價(jià)的帶寬傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)向直接提供贏利的服務(wù)和應(yīng)用的業(yè)務(wù)網(wǎng)。