融合的高效能T比特光傳送方案

李 園（上海貝爾股份有限公司，上海 201206）

1 下一代骨干網(wǎng)絡的要求

隨著光進銅退、無線有線融合的寬帶接入，以及智能移動終端的日益普及，業(yè)務流量的超常增長對寬帶建設提出了巨大挑戰(zhàn)。這使得城域網(wǎng)、核心網(wǎng)上端到端的流量和顆粒度逐年增加，真正需要在中繼轉接和交換流量的比例反而逐步減小。

傳統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡（IP over WDM）方式在面對流量的增長及業(yè)務的多樣性方面沒有表現(xiàn)出高效性。首先，核心路由器執(zhí)行了很多非必需的數(shù)據(jù)處理，而低效的端口互聯(lián)將會持續(xù)增加IP核心路由器及DWDM的端口，造成了非必要的系統(tǒng)擴容與升級；同時業(yè)務經(jīng)過多個核心路由器，層間需要多余的互聯(lián)，造成了建網(wǎng)成本的大幅增加；雖然核心網(wǎng)成本上升，但許多鏈路又沒有得到充分利用，跨層控制有限，仍然不能高效地處理高速的數(shù)據(jù)流量。

此種形式無疑對骨干網(wǎng)絡的建設提出了更高的要求，即需要一個高效的匯聚型骨干層網(wǎng)絡，通過IP與Optics的有機結合，盡可能使用2層交換技術，只在必需時才采用3層路由；盡可能使用匯聚好的大顆粒，只在必需時才處理細分的小顆粒；盡可能使用光層交換和光傳輸，只在必需時才使用電層交換和傳輸，從而有效地減少一條數(shù)據(jù)鏈路所經(jīng)過的網(wǎng)元，并通過降低網(wǎng)絡操作的復雜性來節(jié)省投資。同時，在業(yè)務融合的基礎上對光層和IP層設備進行一定程度的捆綁，最大程度地使用高速鏈路和跨域管理與互動，從而取得更佳的組網(wǎng)效率。

秉承一貫的創(chuàng)新精神，上海貝爾提出了革命性的解決方案，即各個網(wǎng)絡層次之間建立有效的通信，實現(xiàn)互動以及業(yè)務整合，從而有效地降低網(wǎng)絡的操作維護成本。

2 融合的T比特光傳送方案

融合的T比特傳送網(wǎng)絡基于零接觸技術的可管理光傳送平臺（ZTP），其特點為可靠、靈活、可管理，可用最優(yōu)化的成本按需提供帶寬。

2.1 技術領先的全光網(wǎng)絡技術

ZTP采用了高性能WSS技術和全波可調(diào)的OTU，實現(xiàn)全C波段內(nèi)任意光波長在多個方向的任意組合輸出的全可調(diào)ROADM，為全光組網(wǎng)提供了強大的技術基礎。

獨創(chuàng)的波長跟蹤技術中，波長標簽扮演著光層J0蹤跡識別符的角色。通過在各個檢測點設置預期的波長標簽，并與檢測收到的波長標簽進行比較，可以監(jiān)測波長路徑的正確性，防止由于ROADM錯誤調(diào)度引起的波長錯連。通過讀取每個光波段的光功率等線路參數(shù)，從而實時監(jiān)控系統(tǒng)性能，實現(xiàn)快速故障定位和綜合故障分析。

在全可調(diào)ROADM節(jié)點上部署GMPLS控制平面，可以實現(xiàn)端到端的業(yè)務配置，網(wǎng)絡自動發(fā)現(xiàn)和光層自動恢復等功能，提高了網(wǎng)絡生存能力，抵御網(wǎng)絡多點故障發(fā)生，最優(yōu)化利用網(wǎng)絡資源，降低建網(wǎng)成本。

40G/100G相干調(diào)制技術采用了PDM-xPSK調(diào)制格式并結合貝爾實驗室數(shù)字信號處理（DSP）的專利算法，同時使用超微型數(shù)模轉換（DAC）電路，應用于ZTP商用平臺，從而經(jīng)濟有效地克服了100G高速率所面臨的由色度色散和極化模 （PMD）造成的嚴重傳輸損傷，為核心網(wǎng)絡的下一步建設提供了最優(yōu)的帶寬管理與容量。

2.2 下一代T比特ODU交叉網(wǎng)絡

通過在ZTP中引入通用矩陣技術，可以靈活交換ODU、SONET/SDH、分組包等任意顆粒的信號，交換容量可實現(xiàn)960 Gbit/s、1.9 Tbit/s及目前業(yè)界最高的3.8 Tbit/s，背板速率可達240 Gbit/s，為進一步擴展至7.6 Tbit/s的交換容量做好準備，線路適配速率可達100 Gbit/s。與目前市場上基于Cross-Bar交換技術的產(chǎn)品相比，交叉容量不存在諸如流量的復用和交換受限于信號顆粒之類的限制，真正實現(xiàn)了T比特量級的大容量交叉/交換能力，同時保證了系統(tǒng)的高集成度和每比特低功耗。

基于多域網(wǎng)絡（MRN）的控制平面（GMPLS）平衡光層與電層交叉。通過實現(xiàn)下述功能，最大程度地降低網(wǎng)絡成本，保證運營商級網(wǎng)絡可靠性。

a）根據(jù)IP需求，動態(tài)分配并快速提供OTN帶寬。

b）有序彈性的帶寬修改。

c）SRG選擇。

d）根據(jù)一定的順序與返回機制避免業(yè)務中斷。

e）跨層故障定位報告。

f）提供多層的協(xié)調(diào)操作，從而增強多層協(xié)調(diào)與服務。

g）最高效的帶寬管理，業(yè)務管道可達100G。

2.3 功能強大的OTN匯聚

ZTP單一平臺可以支持基于大顆粒的波長、中等顆粒的端口和小顆粒的子端口等多個層次的匯聚；同時，ZTP可以進行這3種模式的任意組合，即實現(xiàn)OCH交叉的光交叉OTN節(jié)點，實現(xiàn)ODU交叉的電交叉OTN節(jié)點以及融合OCH及ODU交叉的光電混合OTN節(jié)點。這3種模式在網(wǎng)絡不同位置的相應部署，可以使網(wǎng)絡的效率提升到最大。同時，靈活的配置結構還可保證對現(xiàn)有核心網(wǎng)絡資源的無縫提升和功能擴展。

多層GMPLS功能達到最佳的層間互動與恢復協(xié)調(diào)：跨層控制和互動，通過在多層網(wǎng)絡中分離工作和保護路徑來獲得更高的可靠性；各層協(xié)調(diào)對故障的處理，不是通過簡單的hold-off timers模式，從而提高了業(yè)務的恢復速度。

多層網(wǎng)絡規(guī)劃設計實現(xiàn)最優(yōu)的網(wǎng)絡設計：貝爾實驗室提供的多層網(wǎng)絡算法實現(xiàn)在光層整合ODU整理和波長直通兩部分業(yè)務，以最低的成本為網(wǎng)絡提供保護；提供最佳的光層執(zhí)行路由和波長分配及可用光通道算法；經(jīng)過現(xiàn)場驗證的基于GMPLS/MRN技術的網(wǎng)絡規(guī)劃工具，可以自動生成BOM和子架圖，并可設置自動運行。從而使設計、實施和維護成為有機整體，協(xié)調(diào)進行。

3 融合的IP over OTN骨干網(wǎng)絡

通過上述技術支撐，使得骨干網(wǎng)絡通過數(shù)據(jù)平面的集成，將大量的業(yè)務放置在低層傳輸，實現(xiàn)10/40/100G光層和IP層聯(lián)合和靈活的業(yè)務整合，并盡可能地為IP業(yè)務提供最短路徑從而優(yōu)化鏈路的使用，提高網(wǎng)絡效率；通過管理平面的集成，在IP層和光層提供統(tǒng)一的故障定位和業(yè)務配置，實現(xiàn)無縫的網(wǎng)絡視角和業(yè)務提供；通過控制平面的集成、跨層互動提高網(wǎng)絡的靈活性與生存性，實現(xiàn)最佳的網(wǎng)絡可靠性、可操作性以及最高的資源利用率。融合的IP over OTN骨干網(wǎng)絡主要有以下特點。

a）加快提供新業(yè)務的速度。

b）簡化設計、開通和運營。

c）優(yōu)化網(wǎng)絡的彈性和可靠性。

d）通過多層業(yè)務疏導使IP核心路由承載在最經(jīng)濟的層面，優(yōu)化總體擁有成本。

e）提供多應用承載環(huán)境，最大限度地保證業(yè)務質量和可用性。

f）自動操作和有效的資源應用功能可提升網(wǎng)絡租售能力。

g）靈活的節(jié)點配置方式不僅保證了網(wǎng)絡的高效性，同時可以保護現(xiàn)有資源的重新利用。

歐洲和美國運營商的內(nèi)部研究結果表明：與傳統(tǒng)IP over WDM方式相比，融合的IP over OTN骨干網(wǎng)絡可以節(jié)省超過30%的維護成本（OPEX），節(jié)省部分主要來自故障處理、性能管理、配置管理、占地、電源管理及系統(tǒng)集成等方面。

截至2010年底，全球已有多個網(wǎng)絡開始實施融合的IP over OTN骨干網(wǎng)絡方案，其中美國360networks,日本軟銀通信，德國電信等網(wǎng)絡更是采用了100G組網(wǎng)技術，以此迎接已經(jīng)爆發(fā)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務。

IP骨干傳送網(wǎng)絡的改革勢在必行，IP over OTN的融合T比特網(wǎng)絡將成為今后網(wǎng)絡建設的趨勢,為包括寬帶接入、智能終端、云計算、高速骨干互聯(lián)等需求鋪平道路。