高效能網絡給力“寬帶中國、光網城市”

| 丁浩

上海貝爾提出的高效能網絡架構，在通用接入、應用使能、網絡演進和運營轉型四個方面，進行了系統的規劃和實施。

信息和信息交互網絡就像空氣一樣滲透到我們生活的方方面面，讓我們的生活更有生氣更美好。我們的孩子因為網絡比他們的前輩在孩童時代獲得了更多更廣的知識而變得更加活潑、可愛和富有創新精神；我們的長輩因為有了網絡，可以葉落歸根在自己心愛的家中安度晚年，而不會感到孤單和無助；商業活動因為有了網絡可以不受地域、時差的限制而變得更加連續和高效；人們的業余生活因為有了網絡而更加豐富多彩；高速、多彩信息網路在提升國民素質、改善生活品質、推動經濟的多元化發展上正發揮著愈來愈舉足輕重的作用… 所有這些在改善我們生活的同時，也在引發網絡流量的急劇增長。未來五年增加十倍、未來十年增加一百倍，絕不是危言聳聽，而是一個大概率事件。擴容、提速、能耗控制和良性的投資回報…是我們面臨的巨大挑戰和責任。

今年中國電信提出了“寬帶中國、光網城市”宏偉計劃，上海貝爾也秉持相同的理念，早在2009年就提出了高效能網絡的架構，并在通用接入、應用使能、網絡演進和運營轉型四個方面，系統地加以規劃和實施。

通用接入：讓寬帶進入千家萬戶

通用接入的目的，是要以各種行之有效和靈活的方式，讓每家每戶和每個使用者享用幾十兆甚至幾百兆的接入帶寬，需要結合無線接入的靈活性和光纖接入的高帶寬。

沒有哪一種傳輸媒介比光纖更能提供超高速帶寬，所以光進銅退成為部署通用接入的首選。xPON技術無源的特點，可以幫助運營商在實施光進銅退的過程中，逐步抬高業務匯聚點OLT的位置，減少業務匯聚點的數量，從而大量節約原來有源設備的功耗和占地面積。而要真正實現這一點，我們還必須進一步地提高PON的接入速率（從1G到10G）、最大跨度（從目前的20公里到50公里甚至更遠）、光纖分配網絡的分配比（從目前的1：64/1：128到1：516甚至更高）、系統總容量（結合使用WDM）以及OLT的處理能力（具備T比特的交換和匯聚能力）。

適應寬帶發展的需求，上海貝爾倡導并實施了高效能網絡的理念和方案，通過通用接入、應用使能、網絡演進和運營轉型四個方面的努力，成功地幫助運營商以高效節能的方式良性地發展寬帶網絡，也必將給力中國電信實現“寬帶中國、光網城市”的宏偉計劃。

隨著光纖接入網絡的大量鋪設，網絡監控、故障發現和定位就凸現其重要性，做得好可以大大地降低網絡的運營成本。光域時域反射技術(OTDR)是監控點到點光纖運營情況和故障定位的有效手段，但用于xPON的點到多點情形就很難監控和確定分光器之后的光纖的故障和故障點位置。因此有必要對傳統的OTDR作改進，讓ONU能主動地反射帶有光纖分支特征的光信號，既可確定分支光纖的故障，又能區分光纖故障和ONU終端關機。這些領先的技術和平臺能力都在我們的方案中得到了率先實施。

光纖可以到家，但難以像空氣一樣充滿整個空間。而今天無線天線和基站受空間和供電的限制，無法像ONU那樣高密度地部署；不同制式和不同版本的無線技術不但妨礙了用戶的通用接入，也不必要地占用了很大的空間、消耗了更多能源。阿爾卡特朗訊在今年2月巴塞羅那國際無線電展上發布了劃時代的LightRadio技術，利用貝爾實驗室的研究成果，將無線發射的天線和相應的數據處理電路集成在一個小到5厘米見方類似魔方的立方體里，并且可以利用軟件無線電技術收發任意制式和版本的無線信號，只要能供電、有有線的寬帶接入，這個立方體就能像今天龐大的基站一樣工作。

應用使能：讓寬帶改善用戶體驗

寬帶只是手段，寬帶中國的真正目的是要改善用戶的體驗。例如，商業用戶可以確信重要的業務可以得到優先處理并按需按質完成、大眾用戶可以盡情享用各種多媒體資訊所帶來的樂趣、移動用戶可以不受地域位置的限制獲得在家一樣的服務等等。所有這些除了需要足夠的帶寬，還需要網絡設備能夠區分不同的用戶、不同的業務和不同的應用，根據不同用戶、業務和應用的特點，配以特殊的手段提供合適的網絡支撐。

上海貝爾研制開發的集成業務保障卡，充分結合了深度包監測和緩存技術優勢，來完成這一任務。與普通的深度包監測不同、集成業務保障卡具有內置特定應用的特征庫，通過分析特定應用的會話過程區分出該應用。因此，別的應用化裝成該應用或反之都無法逃出監控。采用這一技術，不但可以區分不同的用戶、不同的業務，還可以嚴格區分同一用戶、同一業務中的不同應用。若將其應用于企業的VPN，可以保證企業的最高決策系統暢通無阻、財務人事等重要系統獲得高優先級，確保企業信息和工作系統的安全運營，改善企業用戶的使用體驗。集成業務保障卡的緩存，可以鑒別同一視頻流不同視頻源的質量，自動選用高質量的視頻流；可以迅速確定視頻流的I幀，提供包括高清視頻在內的快速頻道切換；可以迅速地在本地提供特定的視頻流段落，實現視頻的快速重傳；可以幫助分析用戶的收視特性和習慣，實現定向廣告等個性化服務，從而改善家庭用戶的體驗。

集成業務保障卡可以安插在網絡邊緣的業務路由器上，也可以延伸安插到業務匯聚的OLT上，在靠近用戶的接入點開始發揮改善用戶體驗的作用。

網絡演進：讓寬帶分布更加合理

業務流量的增長對寬帶建設的挑戰是巨大的。應對未來十年一百倍的流量增長，繼續使用今天的網絡構架，一味地靠設備堆積來擴容，無論是投資回報，還是功率消耗都將難以為繼。讓寬帶分布更加合理，讓信息處理和傳送在更加經濟有效的層面將刻不容緩。

寬帶網絡的一個發展趨勢是城域網、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比例逐步減小。網絡架構中各層的特性各不相同，可以互相結合和補充，網絡中的高層如三層路由器可以靈活地處理每一個分組，決定它的優先級和路由，但所需的單位比特的處理資源和功耗較大；相反網絡的低層如光交換的ROADM和WDM，只能粗框地處理已匯聚成波長量級的大顆粒，但效率高，所需的單位比特的處理資源和功耗低。基于對網絡發展趨勢和網絡各層功能特性的分析和了解，上海貝爾提出了融合的核心網演進策略和方案。通過IP與Optics的有機結合，盡可能地使用2層交換技術，只在必需時才采用3層路由；盡可能地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。

遵循這一演進策略構建的網絡架構，可以有效地降低寬帶的重心，讓它盡可能地分布在效率高、成本低和功耗省的網絡低層，逐步從逐跳電處理的低效高能耗的網絡向端到端高效低能耗的光網絡演進，最終實現全光網絡。

運營轉型：讓寬帶產生效益

寬帶只有產生效益，才能進入良性循環，得以健康發展。

光進銅退、無線有線融合的寬帶接入，為未來的云計算、物聯網的開展奠定了基礎。設想如果100M進入了千家萬戶，操作系統、應用程序、存儲與顯示終端是物理上一體還是通過寬帶網絡分布在物理上不同的地方已無多大差別，運營商完全有可能通過寬帶網絡為用戶提供虛擬的操作系統、應用程序和虛擬的存儲，統一管理、統一升級、統一防毒，而避免千家萬戶各自為政，低水平重復；運營商也可以通過自營、或與第三方合作、或通過簽約將區域內最終用戶感興趣的內容，通過內容分發網絡直接推送到網絡的邊緣，再通過寬帶接入網直接推送給目標用戶；寬帶網絡還可以無線和有線相結合的方式，把所有的設備、家用電器、醫療保健設備、水電煤設施、交通運載工具等等與后臺的監控、運維、控制和處理平臺連接起來，實現以前敢想但無法去做的事情…,而所有這些，運營商將不再是簡單地提供寬帶設備和管道，而是在這基礎上實實在在地提供全面服務、將自己無縫融入了整個產業鏈和價值鏈之中，實現運營的真正轉型，并獲得可持續的回報。

寬帶接入的大量部署，一方面將推動云計算技術的發展、超級數據中心的誕生，另一方面也給城域光網和國家骨干網帶來很大的壓力。傳統的端到端相對固定的管道連接將受到越來越大的挑戰，因為這些超級數據中心、這些寬帶接入的POP點依然有峰值流量、谷值流量和平均流量之分，他們的比值依然可以很大。所以固定的連接，會造成城域光網寬帶資源的極大浪費。如果我們構筑的是動態的城域乃至動態的國家骨干光網絡，端到端的信息流就能得到最好的傳送，它既不會受接入帶寬的限制，又能按需通過動態核心光網絡中繼。上海貝爾在2010年率先商業化的100G相干光傳輸技術，除了可以提供單信道100G的大帶寬，還可以通過相干接受和高速采樣、模數轉換和數字信號處理，在接收端集中實時補償高速光傳輸過程中諸如色散和偏振色散所造成的損傷，線路上未補償的色散又進一步減低了非線性干擾引起的損傷，使得帶寬與無電中繼的距離的乘積大大提高，配以多維無色無向限制的ROADM讓動態光網絡的實現成為可能。通過這種網絡資源與信息流需求動態匹配的方式，節約不必要的開銷和功耗可以進一步提升寬帶的效益。