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，業務流量的超常增長對寬帶建設提出了巨大挑戰。這使得城域網、核心網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。

傳統的骨干網絡（IP over WDM）方式在面對流量的增長及業務的多樣性方面沒有表現出高效性。首先，核心路由器執行了很多非必需的數據處理，而低效的端口互聯將會持續增加IP核心路由器及DWDM的端口，造成了非必要的系統擴容與升級；同時業務經過多個核心路由器，層間需要多余的互聯，造成了建網成本的大幅增加；雖然核心網成本上升，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據流量。

此種形式無疑對骨干網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據鏈路所經過的網元，并通過降低網絡操作的復雜性來節省投資。同時，在業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效率。

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

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，可用最優化的成本按需提供帶寬。

2.1 技術領先的全光網絡技術

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

獨創的波長跟蹤技術中，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，可以監測波長路徑的正確性，防止由于ROADM錯誤調度引起的波長錯連。通過讀取每個光波段的光功率等線路參數，從而實時監控系統性能，實現快速故障定位和綜合故障分析。

在全可調ROADM節點上部署GMPLS控制平面，可以實現端到端的業務配置，網絡自動發現和光層自動恢復等功能，提高了網絡生存能力，抵御網絡多點故障發生，最優化利用網絡資源，降低建網成本。

40G/100G相干調制技術采用了PDM-xPSK調制格式并結合貝爾實驗室數字信號處理（DSP）的專利算法，同時使用超微型數模轉換（DAC）電路，應用于ZTP商用平臺，從而經濟有效地克服了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，為核心網絡的下一步建設提供了最優的帶寬管理與容量。

2.2 下一代T比特ODU交叉網絡

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960 Gbit/s、1.9 Tbit/s及目前業界最高的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，真正實現了T比特量級的大容量交叉/交換能力，同時保證了系統的高集成度和每比特低功耗。

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

a）根據IP需求，動態分配并快速提供OTN帶寬。

b）有序彈性的帶寬修改。

c）SRG選擇。

d）根據一定的順序與返回機制避免業務中斷。

e）跨層故障定位報告。

f）提供多層的協調操作，從而增強多層協調與服務。

g）最高效的帶寬管理，業務管道可達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OCH交叉的光交叉OTN節點，實現ODU交叉的電交叉OTN節點以及融合OCH及ODU交叉的光電混合OTN節點。這3種模式在網絡不同位置的相應部署，可以使網絡的效率提升到最大。同時，靈活的配置結構還可保證對現有核心網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調：跨層控制和互動，通過在多層網絡中分離工作和保護路徑來獲得更高的可靠性；各層協調對故障的處理，不是通過簡單的hold-off timers模式，從而提高了業務的恢復速度。

多層網絡規劃設計實現最優的網絡設計：貝爾實驗室提供的多層網絡算法實現在光層整合ODU整理和波長直通兩部分業務，以最低的成本為網絡提供保護；提供最佳的光層執行路由和波長分配及可用光通道算法；經過現場驗證的基于GMPLS/MRN技術的網絡規劃工具，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，協調進行。

3 融合的IP over OTN骨干網絡

通過上述技術支撐，使得骨干網絡通過數據平面的集成，將大量的業務放置在低層傳輸，實現10/40/100G光層和IP層聯合和靈活的業務整合，并盡可能地為IP業務提供最短路徑從而優化鏈路的使用，提高網絡效率；通過管理平面的集成，在IP層和光層提供統一的故障定位和業務配置，實現無縫的網絡視角和業務提供；通過控制平面的集成、跨層互動提高網絡的靈活性與生存性，實現最佳的網絡可靠性、可操作性以及最高的資源利用率。融合的IP over OTN骨干網絡主要有以下特點。

a）加快提供新業務的速度。

b）簡化設計、開通和運營。

c）優化網絡的彈性和可靠性。

d）通過多層業務疏導使IP核心路由承載在最經濟的層面，優化總體擁有成本。

e）提供多應用承載環境，最大限度地保證業務質量和可用性。

f）自動操作和有效的資源應用功能可提升網絡租售能力。

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

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

截至2010年底，全球已有多個網絡開始實施融合的IP over OTN骨干網絡方案，其中美國360networks,日本軟銀通信，德國電信等網絡更是采用了100G組網技術，以此迎接已經爆發的IP數據業務。

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