中國聯(lián)通承載網(wǎng)傳輸技術演進之路

傳送網(wǎng)是業(yè)務網(wǎng)能夠運行的一個前提和基礎。因其承載業(yè)務類型多樣，建設周期相對較長，所以需要適當超前于各類業(yè)務網(wǎng)絡進行規(guī)劃和建設。因此，傳送網(wǎng)的轉(zhuǎn)型是運營商優(yōu)先關注的領域之一。在由基于TDM的窄帶業(yè)務向基于IP的寬帶業(yè)務轉(zhuǎn)型趨勢的推動下，運營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支撐IP類業(yè)務和數(shù)據(jù)、固定、移動全業(yè)務。

　　 PTN不適合聯(lián)通“綜合業(yè)務”承載

　　 固網(wǎng)寬帶業(yè)務、移動通信、大客戶專線無疑是聯(lián)通當前最重要的三大業(yè)務和增長熱點，此外，IPTV業(yè)務、NGN業(yè)務和其它高價值增值業(yè)務也將在未來幾年內(nèi)不斷發(fā)展，聯(lián)通多業(yè)務綜合承載趨勢明顯。

　　 當前基站采用E1/FE混合出口，最適合采用MSTP技術。由于MSTP支持二層交換、統(tǒng)計復用、VLAN等二層IP功能，可滿足基站IP化后，語音IP業(yè)務高QoS的通過和寬帶IP業(yè)務在傳輸網(wǎng)上的帶寬收斂和共享。在應對目前基站業(yè)務承載、傳輸效率、保護、QoS、維護等方面，MSTP是目前最佳的承載技術，可滿足3G基站未來2～3年的承載需求。因此，MSTP網(wǎng)絡是當前固定語音業(yè)務、2G TDM業(yè)務以及3G的TDM和IP混合業(yè)務承載最主流的技術。

　　 而PTN利用PWE3技術實現(xiàn)多業(yè)務(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)務承載技術，屬于點到點方式的L2VPN。在分組網(wǎng)絡的兩臺PE(Provider Edge)中，利用LDP信令實現(xiàn)對PW(Pseudo Wire)標簽的自動分發(fā)，利用RSVP-TE實現(xiàn)LSP標簽的自動分發(fā)。通過隧道模擬CE(Customer Edge)端的各種二層業(yè)務，如數(shù)據(jù)報文、比特流等，使CE端的二層數(shù)據(jù)在PTN網(wǎng)絡中透明傳遞。

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

　 　PTN為實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務的高效承載而誕生，通過高效統(tǒng)計復用功能、分組化的彈性管道可以“消峰填谷”進行帶寬復用，相對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，對于突發(fā)特征明顯的數(shù)據(jù)業(yè)務，能實現(xiàn)高達50%的帶寬節(jié)省。

　　 但PTN技術由于采用與現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡不同的技術體系，與現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡無法實現(xiàn)無縫融合，無法實現(xiàn)端到端的VPN規(guī)劃部署，無法實現(xiàn)動態(tài)PW業(yè)務，網(wǎng)絡靈活性、擴展性存在不足。其次，新建一張解決3G基站業(yè)務的PTN網(wǎng)絡投資高，需要投入的維護力量多，因此，PTN只是一種過度性的解決方案，不適合聯(lián)通綜合業(yè)務的承載。

　　 如何實現(xiàn)MSTP的平滑演進?

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

　 　通過擴容、EoS等方式，可以解決3G初期階段的業(yè)務需求，但由于SDH的通道是剛性的，不支持統(tǒng)計復用，3G后期傳送效率低。建設承載網(wǎng)不僅要考慮多種業(yè)務因?qū)拵Щl(fā)展帶來的流量爆炸式增長、需要提高帶寬資源的投資回報率等問題，還需要兼顧聯(lián)通目前龐大的MSTP現(xiàn)網(wǎng)和長期存在的TDM業(yè)務。針對“技術可以革命，網(wǎng)絡需要演進”的公理，承載網(wǎng)發(fā)展必須關注和現(xiàn)網(wǎng)的融合。經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，聯(lián)通目前的MSTP網(wǎng)絡已經(jīng)非常龐大，如果現(xiàn)網(wǎng)的MSTP支持向PTN的平滑演進，無疑是聯(lián)通解決3G業(yè)務承載時投資最小、見效最快的解決方案。

　　 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)。一個接入環(huán)按照接入10個基站計算，可支持單基站50M帶寬，基本可滿足中長期3G業(yè)務的發(fā)展。接入層帶寬的增加，會造成匯聚層帶寬的急劇增長，這就面臨著匯聚層的網(wǎng)絡改造。如果能基于現(xiàn)網(wǎng)設備平滑演進，在匯聚層支持分組環(huán)和SDH環(huán)，分組環(huán)支持統(tǒng)計復用，這樣在原有的SDH業(yè)務不改變的情況下，通過匯聚層的平滑演進，就能支持帶寬的統(tǒng)計復用。

　　 圖1所示方案，是通過匯聚層平滑演進，解決了匯聚層帶寬收斂的問題，同時利用了原有的接入層網(wǎng)絡。但隨著數(shù)據(jù)業(yè)務繼續(xù)增長，會發(fā)現(xiàn)接入層通過擴容的方式已經(jīng)不能滿足業(yè)務增長的需要，這時需要通過接入層演進，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)務不變的情況下，使快速增長的分組業(yè)務通過分組平面?zhèn)魉秃凸芾?，有效地降低?shù)據(jù)業(yè)務增長帶來的帶寬壓力。

　　 圖2方案的關鍵點在于采用自上而下的方式，初期先改造數(shù)量相對較少，但容量相對較大的城域匯聚層，形成基于分組的城域匯聚網(wǎng)，同時該匯聚網(wǎng)具有對原有接入層SDH網(wǎng)絡(對接入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)和未來接入層分組網(wǎng)絡進行Hybrid接入的能力;隨著IP業(yè)務的逐步增加，傳統(tǒng)業(yè)務的逐步減少，城域接入層逐步完成IP化;最后，業(yè)務實現(xiàn)了ALL IP，網(wǎng)絡也隨之完成了徹底的IP化改造。

　　 微波是綜合承載的有力補充

　　 微波通信的特點：跨越空間能力強，能適應各種傳播環(huán)境;投資少，見效快，無需線路建設，維護方便;具有很強的抗自然災害能力，易于快速恢復;組網(wǎng)方便靈活，并滿足各種通信業(yè)務傳輸質(zhì)量的需求。微波的缺點：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)傳輸設備無法統(tǒng)一網(wǎng)管。由于這些缺陷，目前微波主要用于光纜無法鋪設、帶寬需求比較小的場合。

　　 隨著微波技術的發(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)務和傳統(tǒng)固網(wǎng)業(yè)務;IP微波，采用自適應調(diào)制(AM)技術，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)務的最佳選擇。IP微波又可細分為Hybrid微波和Packet微波等。

　　 IP微波采用了許多新技術，從而克服了傳統(tǒng)微波的很多缺點，比如可實現(xiàn)TDM業(yè)務、ATM業(yè)務、IP業(yè)務的統(tǒng)一承載;自動調(diào)整技術(AM)可根據(jù)天氣狀況自動調(diào)整帶寬功能，使網(wǎng)絡更彈性，語音等高級別業(yè)務始終受保障;帶寬容量上則從PDH微波的幾個E1提升到單載頻最大800M，再通過單設備多載頻聚合，空口帶寬高達1.6G。一些廠家的微波設備，則可以直接與現(xiàn)網(wǎng)SDH或PTN設備統(tǒng)一網(wǎng)管、混合組網(wǎng)，從而解決了微波無法管理的問題，大大減輕了傳統(tǒng)微波所帶來的維護壓力。

　 　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)一的標準。換言之，OTN處理的基本對象是波長級業(yè)務，將傳送網(wǎng)推進到真正的多波長光網(wǎng)絡階段。

　　 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)務適配、分級的復用和疏導、管理監(jiān)視、故障定位、保護倒換等。同時，OTN擴展了新的能力和領域，如提供對更大顆粒的2.5G、10G、40G業(yè)務的透明傳送支持，通過異步映射同時支持業(yè)務和定時的透明傳送，對帶外FEC及多層、多域網(wǎng)絡連接監(jiān)視的支持等。

　　 從光域看，OTN第一次為波分復用系統(tǒng)提供了標準的物理接口(服務于多運營商環(huán)境下的網(wǎng)絡互連)，同時將光域劃分成Och(光信道層)、OMS(光復用段層)、OTS(光傳送段層)三個子層，允許在波長層面管理網(wǎng)絡并支持光層提供的OAM(運行、管理、維護)功能。為了管理跨多層的光網(wǎng)絡，OTN提供了帶內(nèi)和帶外兩層控制管理開銷。

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

　　 新一代OTN設備結合了WDM的容量、長距傳輸和OTN的靈活性、可管理性的優(yōu)勢。系統(tǒng)支持80個光通道，單波長最大帶寬為40G，整個系統(tǒng)容量達到3.2T。系統(tǒng)集成了多維ROADM、完全無阻塞的ODU交叉和GMPLS控制平面，其解決方案優(yōu)勢集中體現(xiàn)在如下三個方面。

　 　集成WDM的OTN：提供對OTN協(xié)議的全面支持，如標準化的G.709封裝映射、交叉連接、開銷處理、FEC、多層連接監(jiān)視(TCM)、光層OAM等。設備提供獨有的三層流量疏導結構，光層的多維ROADM完成端到端波長業(yè)務的快速部署，電層的交叉連接矩陣完成本地業(yè)務的分插復用、必要的光信號再生和波長變換，可選的LAN switch功能完成以太業(yè)務(FE，GE)的匯聚，進一步提升帶寬利用率。

　　 面向IP的Any ADM技術：系統(tǒng)在華為原有GE ADM技術的基礎上，對ADM技術做了進一步的擴展，允許4路/8路任意協(xié)議、任意速率業(yè)務匯聚到一個2.5G/10G波長，并完成任意的基于接入業(yè)務顆粒的分插復用或交叉連接。Any ADM技術是對OTN網(wǎng)絡的一項重要創(chuàng)新，使OTN設備對任意顆粒的業(yè)務都能夠高效友好地接入、匯聚并完成任意時間、任意地點(站點)的分插復用(ADM)。ANY ADM使定位于網(wǎng)絡核心的OTN設備可以擴展到城域匯聚接入層，滿足寬帶接入對網(wǎng)絡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，完成自動發(fā)現(xiàn)(包括拓撲、光纖、波長發(fā)現(xiàn)等)、波長/子波長業(yè)務自動創(chuàng)建、自動波長/子波長業(yè)務的Mesh網(wǎng)絡保護和恢復等。此外，OTN/GMPLS網(wǎng)絡，允許運營商開展多種增值業(yè)務如leased wavelength、SLA、BOD、 OVPN等。

　　 新一代OTN傳送和交換設備提供對IP/Ethernet業(yè)務的友好支持，提供透明傳送和基于Ethernent的匯聚兩種模式，允許FE、GE、10GE業(yè)務任意的復用、交換。對于IPTV業(yè)務特別設計了基于波長和GE顆粒流量的廣播或組播能力。

　　 新一代OTN/GMPLS網(wǎng)絡允許運營商端到端快速部署業(yè)務，徹底解決了傳統(tǒng)WDM設備缺乏OAM能力、OPEX高昂的問題。OTN/GMPLS網(wǎng)絡允許運營商直接在光網(wǎng)絡設備上開展Ethernent(EPL、EVPL)以及存儲(FC、ESCON、FICON及GE)等專線業(yè)務，從而降低了對多種層疊網(wǎng)絡設備的依賴，通過可運營的光網(wǎng)絡直接提供更高品質(zhì)、更低成本的具有電信級可靠性的專線業(yè)務，從而令運營商獲得了新的投資獲利機會。

　　 GMPLS/ASON漸趨主流

　　 在數(shù)據(jù)業(yè)務蓬勃發(fā)展這個外因的驅(qū)動下，加之傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡本身限制這個內(nèi)因的作用，一種能夠自動完成網(wǎng)絡連接的新型網(wǎng)絡概念—自動交換光網(wǎng)絡(GMPLS/ASON)應運而生。智能光網(wǎng)絡將SONET/SDH的功能特性、高效的IP技術、大容量的WDM/OTN和革命性的網(wǎng)絡控制軟件融合在了一起，形成了自動交換光網(wǎng)絡，并將由此構成下一代網(wǎng)絡的基礎，從而為運營商提供一個彈性的、可伸縮的、可擴展的光網(wǎng)絡，以提高網(wǎng)絡的運營和管理能力，降低維護成本。在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡中引入動態(tài)交換的概念不僅是十幾年來傳送網(wǎng)概念的重大歷史性突破，也是傳送技術的一次重要突破。

　 　總之，光網(wǎng)絡將從廉價的帶寬傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)向直接提供贏利的服務和應用的業(yè)務網(wǎng)。